Причины подтопления территорий

Определение причин переувлажнения, расположения зон подтопления земель является необходимым и значимым этапом в разработке системы водопонижения. На основании выявления причин переувлажнения возможна разработка эффективной и экономичной конструкции дренажей.

Следует отметить, что с практической точки зрения, классификация причин переувлажнения не является актуальной. Актуальной является задача схематизации условий водного питания объекта, определения приоритетов в причинах подтопления, что является основанием для разработки рациональной системы водопонижения.

Естественные причины подтопления

Среди естественных причин можно выделить локальные и региональные причины.

Региональной естественной причиной переувлажнения земель и подтопления территорий для Северо-Западного региона РФ является превышение суммарного количества осадков за год над суммарным испарением и транспирацией (потребления воды растениями).

Среди локальных причин можно выделить геологические, топографические, гидрологические причины переувлажнения.

Геологические причины переувлажнения – особенности геологического строения от поверхности до глубины 6-10м (применительно к ландшафтному строительству). Количество слоев грунта и водно-физические характеристики каждого слоя могут варьироваться в широком диапазоне.

Например, на Карельском перешейке (Ленинградская область) количество слоев в пределах глубин 6-10м может достигать 8-10; а коэффициенты фильтрации каждого слоя могут изменяться от 0,001 до 50 м/сут. При этом на расстоянии в несколько десятков метров геологические профили могут значительно отличаться.

Топографические причины переувлажнения – особенности рельефа территории строительства. Наличие холмов и возвышенных гряд, разделенных ложбинами и тальвегами, естественные террасы, замкнутые понижения и речные долины – все эти элементы рельефа придают особую привлекательность территории как объекту ландшафтного строительства (примером этого является Карельский перешеек), но при этом значительно возрастает сложность инженерного освоения территории. Задачи водопонижения и водоотведения особенно актуальны в пониженных частях рельефа, где концентрируется сток поверхностных и грунтовых вод.

Гидрологические причины переувлажнения – влияние естественной гидрографической сети (рек, ручьев, озер и т.д.) на водный режим прилегающей территории. В первую очередь – подпор грунтовых вод территории водами водоприемника.

Поскольку, с практической точки зрения, наиболее актуальной является задача схематизации природных условий, рассмотрим наиболее распространенные схемы образования зон подтопления под воздействием природных факторов, представленные на рисунке ниже.

Равнинные территории с минимальными уклонами поверхности земли и УГВ. При малых уклонах поверхности отсутствует поверхностный сток, как следствие, увеличение инфильтрации в грунт. При малых уклонах УГВ движение грунтовых вод практически отсутствует. В результате влияния двух этих факторов, даже при хорошо водопроницаемых грунтах, образуются зоны подтопления.

Обозначения к рисункам в этом материале:
Схемы образования зон подтопления территорий.
1 – поверхность земли;
2 – зона подтопления;
3 – слабоводопроницаемый грунт;
4 – хорошо водопроницаемый грунт;
5 – УГВ;
6 – УГВ «верховодки»;
7 – УГВ при повышенных уровнях воды в реке;
8 – УГВ при бытовом уровне воды в реке;
9 – уровень воды в реке в паводок;
10 – уровень воды в реке в межень;
11 – выпадение дождя;
12 – инфильтрация;
13 – движение потока грунтовых вод;
14 – движение вод «верховодки»;
15 – движение грунтово-напорных вод;
16 – движение поверхностных вод;
17 – планировочная отметка;
18 – УГВ до строительства.

«Верховодка». При наличии вблизи от поверхности грунта линз из слабоводопроницаемых грунтов образуется «верховодка» – первый от поверхности горизонт грунтовых вод, который характеризуется локальным распространением (над линзой) и изменчивостью во времени (приурочено к многоводным периодам). В результате периодически (после снеготаяния или затяжных дождей) образуются локальные зоны подтопления с размерами по поверхности от десятков до сотен метров.

Территории у подножья склона. У подножья склона происходит замедление поверхностного стока, движущегося по склону с большой скоростью с вышележащей террасы, как следствие – большее количество воды впитывается в грунт, глубина потока грунтовых вод возрастает, УГВ приближается к поверхности земли. Одновременно происходит подпор потока грунтовых вод, движущегося с вышежащих территорий. В результате создаются условия образования зоны подтопления у подножья склона, вплоть до образования родников.

Зона подтопления на склоне. Особенности геологического строения – слой слабоводопроницаемого грунта располагается вблизи от дневной поверхности в средней части достаточно крутого склона. В результате УГВ, располагающийся над водоупорным слоем, приближается к дневной поверхности, вплоть до выхода на поверхность с образованием родников.

Напорные грунтовые воды. Водосбор, являющийся областью питания хорошо водопроницаемого слоя грунта (слой 4), располагается на высокорасположенных территориях. На нижележащих территориях в слое 4, заключенном между слоями 3 (слои с низкими фильтрационными свойствами), повышается давление воды – происходит образование напорных грунтовых вод.

На нижележащих территориях возможно образования вертикального движение воды из слоя 4 через слой 3 вверх к дневной поверхности земли. При уменьшении мощности слоя 3, интенсивность этого явления возрастает, вплоть до выхода на поверхность с образованием открытого зеркала воды. В этом случае говорят, что зона подтопления образовалась как следствие наличия напорных грунтовых вод.

Влияние уровня воды в естественных водотоках. На территориях прилегающих к естественным водотокам режим УГВ непосредственно зависит от режима уровней воды в водотоке. Повышение этих уровней, особенно продолжительное по времени, является причиной повышения УГВ и образования зоны подтопления на прибрежной территории.

Искусственные причины подтопления территорий

В этой группе причин можно выделить следующие: преобразование рельефа, создание сооружений на пути естественного движения поверхностных и грунтовых вод, влияние уровня воды в искусственных водоемах, утечки жидкости из трубопроводов и каналов.

Преобразование рельефа. В результате работ по организации рельефа и вертикальной планировке, предусматривающих значительное понижение проектных отметок по отношению к исходному рельефу, УГВ может оказаться на глубине меньшей, чем глубина соответствующая норме осушения.

Создание сооружений-преград на пути естественного движения поверхностных вод. До строительства сооружения поверхностный сток перемещался по поверхности склона с достаточно большой скоростью, обеспечивающей минимальное впитывание в грунт и подпитку УГВ. После строительства сооружения поверхностный сток концентрируется у верхней границы сооружения. В результате значительно увеличивается впитывание воды в грунт и происходит подъем УГВ под сооружением и ниже по склону.

Создание сооружений-преград на пути естественного движения грунтовых вод. После строительства сооружения с глубокой подземной частью (ниже естественного УГВ) поток грунтовых вод становится «подпертым подземной плотиной». В результате у верхней границы сооружения УГВ поднимается, создаются предпосылки для появления зоны подтопления.

Кроме образования зоны подтопления вдоль верхней границы сооружения создаются предпосылки для возникновения контактной фильтрации вдоль подземного контура сооружения, процесса суффозии.

Влияние уровня воды в искусственных водоемах. Комментарии аналогичны соответствующему пункту, описывающему естественные причины. Отличие в том, что подъем уровня воды вызван строительством ниже по течению плотин, дамб, сооружений, сужение русла рек и каналов.

Утечки жидкости из трубопроводов. Утечки воды из водопроводно-канализационных сооружений и водостоков может являться причиной повышения УГВ, особенно в городских условиях.

Данный материал является главой из книги Константина Криулина "Дренажные системы в коттеджном и ландшафтном строительстве". Книгу вы можете приобрести у нас в офисе.
Константин Криулин является ведущим преподавателем факультатива «Дренажи в ландшафтном строительстве». Посмотреть его страницу на нашем сайте вы можете здесь