Способы борьбы с неблагоприятными условиями затопления подтопления

Не бороться, а адаптировать: как решать проблему с затоплениями в городах России

В мире от наводнений страдает больше людей, чем от любых других стихийных бедствий. Согласно Marsh McLennan, с 1980 г. произошло больше 4600 наводнений в 172 странах, в результате которых погибло более 250 000 людей, а ущерб оценивается более чем в $1 трлн. Главной причиной более частых наводнений является изменение климата, из-за которого, в том числе, осадки становятся обильнее во многих регионах мира, что приводит к поднятию уровня воды в реках во время сильных ливней. Согласно оценке World Resources Institute, количество людей, находящихся под угрозой во время разлива рек, может вырасти с 65 млн до 132 млн к 2030 г., а к 2050-му – до 195 млн человек.

В России, по данным Росгидрометцентра, около 300 городов и десятки тысяч населенных пунктов подвержены наводнениям с катастрофическими последствиями. Размер среднегодового ущерба от наводнений составляет примерно 40 млрд руб.

Новые вызовы требуют новых подходов. Привычные методы не справляются с увеличившимся объемом осадков и часто не защищают территории от стихийных бедствий. Становится важным развитие инфраструктуры для адаптации территорий к наводнениям. Разлив реки – это естественный процесс, который не является чем-то ненормальным. Проблемы возникают тогда, когда затапливаемая территория никак не адаптирована к этому явлению.

Сейчас в России довольно часто на затапливаемых территориях располагаются жилые постройки, социальные и коммерческие объекты. В инженерных конструкциях этих зданий никак не учтена вероятность затопления первых этажей. Однако важно понимать, что застройка в поймах рек всегда будет под угрозой.

Инструменты прогнозирования и моделирования затоплений за последние несколько десятков лет заметно усовершенствовались. В частности, сегодня для отслеживания затоплений применяется дистанционное зондирование Земли. Например, ученые, предприниматели и активисты используют данные спутников Американской программы Landsat и Европейской программы Copernicus. Выпускница Института «Стрелка» Нашин Махтани запустила в Индонезии краудсорсинговую платформу PetaBencana, которая позволяет создавать карты затоплений в реальном времени с помощью краудсорсинга. Google использует технологии искусственного интеллекта, чтобы создать предиктивную платформу, которая будет способна разработать сотни тысяч проекций возможных сценариев затоплений. Но по-прежнему довольно сложно предсказать, когда случится очередное наводнение и насколько разрушительным оно станет.

Поэтому сам подход к развитию прибрежных территорий должен измениться – пространства и застройка в зонах вероятного затопления должна быть адаптирована к возможному разливу рек. Такие решения могут быть реализованы в разных масштабах. Например, в парках Ганса Тавсенса и Enghaveparken в Копенгагене детские и спортивные площадки выполняют функцию затопляемых резервуаров во время обильных ливней. На региональном уровне такие решения были реализованы в проекте Roomforthe River в Нидерландах, где дайки – разновидность инженерной защиты вдоль берега – и дамбы переместили от береговой линии, создали дополнительные каналы и другие затопляемые пространства. Цель этих и других мер – создать дополнительное пространство для воды во время разлива рек, тем самым снижая риск затопления. На городском уровне, например, в Нью-Йорке сейчас реализуется ряд проектов на прибрежных территориях города. Один из них – Хантерс Поинт в Квинсе (США), где удалось не только создать новое общественное пространство, но и снизить риск затопления района за счет удержания воды на территории парка во время штормов и обильных осадков.

Застраивая пойменные территории жилыми и нежилыми зданиями, мы вступаем в противостояние с естественным гидрологическим циклом реки и сами создаем проблему, с которой потом пытаемся справиться.

Источник

Наводнения и весенние паводки

Основные термины

Опасное гидрологическое явление — Событие гидрологического происхождения или результат гидрологических процессов, возникающих под действием различных природных или гидродинамических факторов или их сочетаний, оказывающих поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.

К опасным (стихийным) гидрологическим явлениям относятся явления (при половодьях, паводках, заторах, зажорах, нагонах и т.д.), сопровождающиеся высоким уровнем воды в водоемах (озерах, водохранилищах, прудах) и водотоках (реках, каналах, ручьях), превышающим величины особо опасных (критических) уровней воды для конкретных населенных пунктов и хозяйственных объектов.

Паводок — фаза водного режима реки, которая может многократно повторяться в различные сезоны года, характеризуется интенсивным, обычно кратковременным, увеличением расходов и уровней воды и вызывается дождями или снеготаянием во время оттепелей.

Катастрофический паводок — выдающийся по величине и редкий по повторяемости паводок, который может вызвать жертвы и разрушения.

Половодье — фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон, характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и длительным подъемом уровня воды, и вызываемая снеготаянием или совместным таянием снега и ледников.

Наводнение — затопление территории водой, являющееся стихийным бедствием. Наводнение может происходить в результате подъема уровня воды во время половодья или паводка, при заторе, зажоре, вследствие нагона в устье реки, а также при прорыве гидротехнических сооружений.

Затор — скопление льдин в русле реки во время ледохода, вызывающее стеснение водного сечения и связанный с этим подъем уровня воды.

Ветровой нагон — подъем уровня воды в морских устьях крупных рек, а также у подветренных побережий морей, крупных озер и водохранилищ, вызванный воздействием ветра на водную поверхность.

Зажор — скопления шуги с включением мелкобитого льда в русле реки, вызывающее стеснение водного сечения и связанный с этим подъем уровня воды.

Затопление — покрытие территории водой в период половодья или паводков.

Катастрофическое затопление — гидрологическое явление, возникающее вследствие повреждения или прорыва крупного гидротехнического сооружения, сопровождаемое образованием волны прорыва, значительным затоплением местности, повреждением и разрушением материальных ценностей, нанесением ущерба окружающей среде, а также возникновением реальной угрозы массовой гибели людей и сельскохозяйственных животных.

Подтопление — повышение уровня грунтовых вод, нарушающее нормальное использование территории, строительство и эксплуатацию расположенных на ней объектов.

Мониторинг гидрологических явлений — постоянное наблюдение за состоянием водных объектов (морей, рек, водоемов), осуществляемое визуально и посредством измерения необходимых параметров (уровней и расхода воды, толщины льда и величины снежного покрова, количества осадков, температуры воздуха и т.д.).

Как действовать, если тонет человек

Бросьте тонущему человеку плавающий предмет, ободрите его, позовите помощь. Добираясь до пострадавшего вплавь учтите течение реки. Если тонущий не контролирует свои действия, подплывите к нему сзади и, захватив его за волосы, буксируйте к берегу.

Правила поведения при угрозе подтопления и подтоплении дворовых территорий:

Принять предупредительные меры — создать уплотнения в притворах дверей и окнах подвальных, цокольных и первых этажей; очистить от мусора водосбросные канавы в районе Вашего дома; закрыть вентиляционные отверстия в подвальных помещениях с целью предупреждения поступления наружных поверхностных вод; освободить подвалы от имущества и продовольствия; предусмотреть вывод животных и птиц из подтапливаемых помещений в безопасное место; заготовить мостки, доски и опоры к ним для обустройства проходов к дому и надворным постройкам на подтапливаемых участках; заранее составить перечень документов, личных вещей и имущества, необходимых в случае эвакуации; уложить в рюкзак необходимые теплые вещи, двухсуточный запас продуктов питания и воды; о возникновении подтоплений, и выявленных причинах, сообщайте по телефону 101, с мобильного 112.

Правила поведения в зоне внезапного затопления во время паводка:

Быстро соберите необходимые документы, ценности, лекарства, продукты и прочие необходимые вещи. Окажите помощь детям, инвалидам и людям преклонного возраста. Они подлежат эвакуации в первую очередь. По возможности немедленно оставьте зону затопления. Перед выходом из дома отключите электро- и газоснабжение, погасите огонь в печах. Закройте окна и двери, если есть время — закройте окна и двери первого этажа досками (щитами). Выпустите домашний скот. Поднимитесь на верхние этажи. Если дом одноэтажный — займите чердачные помещения. До прибытия помощи оставайтесь на верхних этажах, крышах, деревьях или других возвышениях, сигнализируйте спасателям, чтобы они имели возможность быстро вас обнаружить. Для самоэвакуации используйте лодки, катера, плоты из бревен и других подручных материалов. Не следует передвигаться в автомобиле, на мотоцикле, бушующий поток воды способен их опрокинуть. Оказавшись в воде, снимите с себя тяжёлую одежду и обувь, отыщите вблизи предметов, которыми можно воспользоваться до получения помощи. После спада воды остерегайтесь порванных и провисших электрических проводов. Категорически запрещается использовать продукты питания, попавшие в воду, и употреблять воду без соответствующей санитарной проверки. Перед входом в жилище после спада воды соблюдайте меры предосторожности: предварительно откройте двери и окна для проветривания, не пользуйтесь открытым огнем до проветривания (возможна взрывопожароопасная концентрация газов), запрещается включать осветительные и другие электроприборы до проверки исправности электрических сетей.

Правила поведения после подтопления:

Перед тем, как войти в здание, убедитесь в отсутствии значительных повреждений перекрытий и стен. Проветрите помещения для удаления накопившихся газов. Не используйте источники открытого огня до полного проветривания помещений и проверки исправности системы газоснабжения. Проверьте исправность электропроводки, труб газоснабжения, водопровода и канализации. Просушите помещение, открыв все двери и окна. Не употребляйте пищевые продукты, которые находились в контакте с водой.

Источник

4.2. Защита территорий от затопления и подтопления

4.2. Защита территорий от затопления и подтопления

4.2.1. Особенности защиты территорий от затопления

Защита территорий от затопления осуществляется путем устройства дамб обвалования, ограждающих эту территорию со стороны водораздела на всем протяжении пониженных отметок ее естественной поверхности.

Общая схема обвалования территорий, равно как и расположение дамб в каждом конкретном случае, принимается на основе всесторонних инженерных и экономических проработок с учетом естественных условий местности и важности рассматриваемого объекта в хозяйственном и культурном отношениях. На выбор схемы обвалования оказывают большое влияние имеющиеся на защищаемой территории постройки и их хозяйственное значение, топографические и геологические условия, наличие на территории водотоков и объем их годового стока, а также условия производства работ по возведению дамб и месторасположения карьеров грунта. Кроме того, на схему обвалования влияют также характер и интенсивность переработки берегов в зоне расположения дамб.

В практике строительства в зонах затоплений получили применение в основном две принципиально различные схемы обвалования: схема общего обвалования и схема обвалования по участкам.

Схема общего обвалования характеризуется устройством одной дамбы обвалования, полностью отгораживающей всю защищаемую территорию. Эта дамба обычно бывает непрерывной, но может быть и прерывистой, если по ее трассе имеются отдельные повышения рельефа местности.

Достоинством схемы общего обвалования при наличии водотоков на защищаемой территории является малая протяженность дамб обвалования и сохранение на территории естественных или близких к ним условий в отношении как поверхностного, так и подземного стока. При этом отсекаемые русла водотоков могут быть использованы иногда в качестве естественных дрен.

К недостаткам схемы общего обвалования территории с водотоком могут быть отнесены: необходимость строительства дамбы большой высоты в месте ее пересечения с водотоком, а также необходимость перекачки большого объема воды насосной станцией или строительства сложных сбросных сооружений для самотечного отвода водотока.

Схема обвалования по участкам характерна для территорий, пересекаемых большими оврагами или реками со значительным расходом воды и объемом годового стока, перекачка которого экономически не целесообразна.

Рекомендуемые файлы

Основными недостатками этой схемы являются разобщенность территории, большая протяженность дамб обвалования, а, следовательно, и фронт фильтрации (из водоема на защищаемую территорию) и необходимость строительства на каждом участке защиты независимых дренажных систем и насосных станций.

По условиям работы и назначения дамбы обвалования делятся на незатопляемые и затопляемые.

Незатопляемые дамбы предназначаются для постоянной защиты от затопления территории городов, поселков, промышленных предприятий, железных дорог, а также ценных земель интенсивного сельскохозяйственного использования. Эти дамбы не должны допускать какого бы то ни было перелива воды через их гребень при любых высоких уровнях воды. Авария таких дамб совершенно недопустима, так как может привести к человеческим жертвам и значительным потерям материальных ценностей.

Затопляемые дамбы предназначаются в основном для временной защиты от затопления сельскохозяйственных земель в летне-осенний период, то есть во время сельскохозяйственного использования этих земель, при относительно невысоких колебаниях уровня воды. В период половодий такие дамбы затапливаются вместе с защищаемой ими территорией, обеспечивая тем самым сохранение естественных условий затопления пойменных лугов, которые имели место до повышения уровня воды.

В конструктивном отношении незатопляемые и затопляемые дамбы различаются между собой в основном по характеру крепления откосов и гребня. На выбор конструкции дамбы существенно влияют инженерно-геологические условия основания, ее высота, напор на дамбе, метод возведения, а также условия работы дамбы.

В поперечном сечении защитные дамбы имеют обычно трапецеидальную форму, по существу мало чем отличающуюся от профиля земляных плотин. Очертания верхового и низового откосов этих дамб определяется конструктивными соображениями и их устойчивостью к различным воздействиям. Наиболее типичные профили незатопляемых дамб показаны на рис.4.1.

Рис.4.1.Схематические профили незатопляемых дамб обвалования:

1 – защитные покрытия откосов; 2 – одежда проезжей части дороги;

3 – одерновка или посев трав; 4 – кривая депрессии при НПГ;

5 – кривая депрессии в половодье; 6 – трубчатый дренаж дамбы;

Первый из этих профилей, имеющий правильную трапециидальную форму (рис.4.1, а), принимается при постоянном напоре и относительно небольших повышениях горизонта воды (1-1,5 м), когда превышение гребня дамбы над нормальным подпорным горизонтом (НПГ) определяется в основном высотой волны. Второй, распластанный трапециидальный профиль дамбы с широкой бермой на низовом откосе (рис.4.1, б) более целесообразен при значительных подъемах уровнях воды над НПГ (2 м и более), когда отметка этого гребня дамбы диктуется в основном величиной этого подъема.

Дамбы распластанного профиля в указанных условиях позволяют уменьшать объем насыпи или при том же объеме насыпи уширять тело дамбы в нижней рабочей части и тем самым удалить береговую дрену на большее расстояние от уреза воды, а, следовательно, и уменьшить приток в нее из водоема.

По способу возведения дамбы делятся на два основных типа:

дамбы укатанные, то есть возводимые путем отсыпки грунта и искусственного уплотнения на месте механизмами;

дамбы намывные, когда разработка, транспорт и укладка грунта в сооружениях производится при помощи воды, то есть методами гидромеханизации.

Выбор способа возведения дамб производится на основании технико-экономических расчетов с учетом наличия местных материалов, производственного оборудования, сроков выполнения работ и т.д.

Грунт для дамб практически применяется любой – от торфяника до жирных глин (за исключением пылеватых мельчайших песков) и должен браться или из выемок дренажных канав, устраиваемых вдоль дамб, или из карьеров в зоне затопляемой береговой полосы.

Конструкция защитных дамб должна удовлетворять следующим основным требованиям:

основание дамб должно быть устойчивым при переработке берегов;

откос и гребень дамбы должны быть защищены от разрушающего воздействия волн, течения в русле, ливневых вод, льда и ветра;

фильтрационный поток при выходе его на низовой откос или дренаж должен быть предохранен от промерзания в зимнее время;

грунт тела и основания дамбы должен быть предохранен от фильтрационных деформаций путем устройства соответствующего дренажа.

Для защиты территорий от затопления в ряде случаев применяется искусственное повышение их поверхности путем намыва или подсыпки грунта.

Этот метод защиты, требующий, как правило, большого объема земляных работ, применяется в основном на ограниченных по площади территориях при небольшом слое подсыпки.

Искусственное повышение поверхности территории производится главным образом в районах расположения промышленных предприятий, городов и поселков в следующих целях:

для защиты отдельных промышленных предприятий;

для защиты ценных городских территорий;

для ликвидации мелководий при общесанитарном оздоровлении района.

При защите отдельных промышленных предприятий подсыпка или намыв грунта может производиться лишь на незастроенной территории вне зоны расположения основных корпусов предприятий. Наиболее часто в таких случаях ограничиваются повышением только прибрежной полосы, как это показано на рис.4.2, с целью ее сохранения как подсобной территории предприятия или же для их защиты от подмыва.

Рис.4.2. Схема искусственного повышения территорий

а – при защите от затопления городских и промышленных территорий;

б – при защите от затопления мелководных участков;

1 – подсыпка или намыв; 2 – уровень грунтовых вод в естественных условиях;

3 – линия срезки; 4 – выемка

4.2.2. Защита территорий от подтопления

Одним из неизбежных и наиболее существенных последствий подъема уровня воды в бассейне является подтопление. При подтоплении происходит изменение природных комплексов побережья в результате подъема УГВ, меняется не только режим подземных вод, но и водный режим почвогрунтов, свойств почв, растительность и животный мир, микроклимат и рельеф.

Подтопление начинается с момента подъема УГВ до 1,0-1,5 м и выше от поверхности. Когда грунтовые воды достигают корнеобитаемого слоя, в нем создается дополнительное увлажнение, что в большинстве случаев ухудшает аэрацию. В результате территория заболачивается или, при сухом климате, засоляется. Подтоплению, как правило, подвергаются низкие и пологие склоны побережья со средней высотой менее 1 метра, притеррасные понижения.

Часть побережья, в пределах которой в результате подъема УГВ изменяются природные комплексы, образует зону подтопления. Степень изменения природных комплексов в ее пределах, как правило, не одинаковая. Наиболее сильная трансформация наблюдается вблизи уреза воды, а с повышением отметок местности и на расстоянии она заметно ослабляется. Происходит определенная смена подзон. В зависимости от степени их изменения подтопленную зону чаще разделяют на подзоны сильного, умеренного и слабого подтопления.

Подзона сильного подтопления характеризуется полным изменением режима увлажнения, изменением почвенного покрова, сменой типа почв и их морфологических и химических свойств, заметно меняется температура и влажность приземного слоя воздуха. Несущая способность грунта изменяется более чем на 30%, показатель УГВ от 0 до 1,5 м.

В подзоне умеренного подтопления наряду с сохранением старых появляются новые почвообразовательные процессы, возможно формирование нового подтипа почв и заметные изменения их морфологических и химических свойств, заметно понижается продуктивность плодородного слоя. Несущая способность грунта изменяется на 10–30%, уровень грунтовых вод достигает 1,5–2,5 м.

В подзоне слабого подтопления наблюдается небольшая трансформация почв и растительности, несущая способность грунта изменяется до 10%. Уровень грунтовых вод достигает 2,5–3,0 м.

Динамика развития подтопления во времени и пространстве определяется главным образом «подвижными» факторами природной среды – скоростью распространения подпора грунтовых вод, климатическими условиями, состоянием природных комплексов до подтопления.

Разные компоненты при подъеме УГВ начинают изменяться почти одновременно, однако скорость трансформации их неодинакова.

Для понижения УГВ на территориях, защищаемых от подтопления, в зависимости от топографических особенностей территории и ее застройки, геологических условий и характера движения подземных вод со стороны водораздела и водоема применяются следующие основные схемы защитных дренажей: однолинейная, двухлинейная, многолинейная, кольцевая и комбинированная.

Однолинейная схема дренажа выполняется в виде одиночной дрены, устраиваемой вдоль берега. В зависимости от места расположения этой дрены по отношению к защищаемой территории и роли, которую она выполняет, ее называют либо береговой, либо головной дреной.

Первая из них располагается вблизи водоема, у нижней границы защищаемой территории, и предназначается для захвата как грунтовых вод, поступающих со стороны водораздела, так и вод, фильтрующихся из водоема в сторону этой территории.

Схема расположения однолинейной береговой дрены показана на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Схема расположения однолинейной береговой дрены

Вторая из этих дрен располагается у верхней границы защищаемой территории и имеет своей основной задачей полный или частичный перехват грунтовых вод, поступающих со стороны водораздела.

Схема расположения однолинейной головной дрены показана на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схема расположения однолинейной головной дрены

Двухлинейная схема дренажа выполняется в виде двух отдельных дрен, причем одна из них, в общем случае, располагается вдоль водоема в непосредственной близости от него, а вторая – на некотором удалении, вдоль высокого берега. По характеру работы первая из них в основном выполняет роль береговой, а вторая – головной дрен.

Схема двухлинейного защитного дренажа показана на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Двухлинейная схема защитного дренажа

Необходимость в устройстве двухлинейного дренажа возникает при большой ширине защищаемой территории, а также при ее расположении между двумя водоемами.

Многолинейная схема дренажа применяется при невозможности осуществить защиту с помощью двух линий дренажа, главным образом, при большой мощности фильтрующей толщи и при защите от подтопления сельскохозяйственных угодий, а также промышленных и городских территорий, питание грунтовых вод на которых осуществляется в основном местной инфильтрацией атмосферных и бытовых вод или выклинивающимися водами из нижнего напорного горизонта, гидравлически связанного с водохранилищем.

Кольцевая схема дренажа применяется в основном для защиты от подтопления небольших локальных участков территории, занятых промышленными и гражданскими зданиями. В зависимости от гидрогеологических условий в районе защиты дренаж осуществляется либо в виде полного кольца, оконтуривающего со всех сторон защищаемый объект, либо в виде полукольца, имеющего П-образную или Г-образную форму.

Комбинированная схема дренажа представляет собой такую схему, в которой наряду с основным однолинейным или двухлинейным дренажем применяется также для отдельных зон защищаемой территории кольцевой или систематический дренаж.

Комбинированная схема защитного дренажа показана на рис.4.6.

Рис.4.6. Комбинированная схема защитного дренажа

1 – кольцевая дрена; 2 – насосная перекачивающая станция;

3 – береговая дрена; 4 – дамба обвалования

Необходимость применения комбинированной схемы дренажа наиболее часто обуславливается рельефом местности, а также наличием на защищаемой территории заглубленных подвалов в отдельных зданиях.

При защите территории от затопления и подтопления грунтовыми водами в зависимости от геологических и гидрологических условий применяются три основных типа дренажа: горизонтальный, вертикальный и комбинированный.

Горизонтальные дренажи являются наиболее простыми и распространенными типами дренажа. Они применяются для понижения уровня фильтрационных вод и по условиям работы делятся на совершенные и несовершенные.

Совершенные горизонтальные дрены полностью прорезают всю фильтрующую толщу и располагаются на водоупоре; дрены же несовершенные прорезают лишь верхнюю зону водоносной толщи.

Горизонтальный дренаж в конструктивном отношении выполняется в виде открытой канавы или закрытого трубчатого дренажа.

Открытые канавы применяются в основном для незначительного понижения УГВ при защите от подтопления сельскохозяйственных территорий, а также территорий, защищаемых с противомалярийными целями.

Закрытый трубчатый дренаж состоит из двух основных элементов: горизонтальной трубы, уложенной по дну траншеи, и фильтрующей обсыпки по всему или части ее периметра, предотвращающей вынос окружающего грунта в трубу. Этот тип дренажа весьма широко применяется при защите от затопления и подтопления промышленных и городских территорий.

Конструкция дрены показана на рис.4.7.

Рис. 4.7. Конструкция дрены из асбестоцементных труб с щелевыми отверстиями (пропилами):

а – поперечный разрез; б – продольный разрез;

1 – асбестоцементная труба; 2 – обратная засыпка местным песчаным грунтом,

3 – крупнозернистый песок; 4 – гравий средней крупности;

5 – крупный гравий; 6 – подготовка из мелкого гравия;

7 – асбестоцементная муфта; 8 – уплотнение

Вертикальный дренаж состоит из ряда или группы буровых трубчатых колодцев, оборудованных специальными фильтрами и соответствующими водозаборными и водоотводными устройствами.

Система вертикального дренажа называется совершенной, если дренажные колодцы прорезают всю водоносную толщу (доходят до водоупора), и несовершенной в случае, если дренажные колодцы прорезают только верхнюю зону этой толщи.

Вместе с этой лекцией читают «10 — Геодезические работы».

Схема устройства вертикального дренажа показана на рис.4.8.

Рис. 4.8. Схема устройства вертикального дренажа

Комбинированный дренаж представляет собой сочетание горизонтальной трубчатой дрены с рядом самоизливающихся вертикальных колодцев (скважин).

Комбинированный дренаж рекомендуется при слоистом залегании грунтов разной проницаемости, когда одна горизонтальная дрена не может обеспечить требуемого снижения депрессионной поверхности фильтрационного потока.

Источник