Спеціальні види гідромеліорацій

Заходи боротьби з руйнівною дією води

Підтоплення територій

Причини підтоплення. Водний фактор на території України є одним із факторів підвищеного ризику щодо виникнення водних стихій та проявів їх шкідливої дії, що призводить до великомасштабних затоплень і підтоплень території, ураження інженерних інфраструктур та комунікацій (часто з катастрофічними і руйнівними наслідками).

Сьогодні в Україні надзвичайно загострилася проблема підтоплення територій, пов’язана з підвищенням рівнів підземних вод, зволоження ними порід і ґрунтів зони аерації тощо. Це, в свою чергу, викликає порушення у господарській та виробничій діяльності людей, погіршення побутових умов проживання населення, призводить до зміни фізико-хімічних властивостей підземних вод та екосистем ґрунту, впливає на видовий склад, структуру та продуктивність рослинного і тваринного світу на підтоплених територіях та спричиняє інші негативні прояви.

Під терміном “підтоплення ” слід розуміти підвищення на окремих територіях рівнів підземних та ґрунтових вод і зволоження ними гірських порід та ґрунтів зони аерації, що призводить до порушення господарської та виробничої діяльності людей і умов їх проживання, зміни фізичних та фізико-хімічних властивостей підземних вод, видового складу, структури та продуктивності рослинного покриву.

Процеси підтоплення, затоплення паводковими водами, та інші прояви шкідливої дії води стали характерними не тільки для території України.

Причини підтоплення, затоплення паводковими водами можна розділити на дві основні групи: природні та штучні.

Природні причини підтоплення території в основному визначаються особливостями геологічної будови, кліматом району, рельєфом місцевості і ступенем розвитку гідрографічної мережі та гідрогеологічними умовами.

 

В період весняної повені та літньо-осінніх паводків підтоплення території найбільш часто викликають ґрунтові води і напірні підземні води (рис. 4.1, 4.2).

 

Рис. 4.1. Підтоплення території ґрунтовими водами

1 – весняний рівень ґрунтових вод; 2 – зимовий рівень ґрунтових вод; 3 – суглинки; 4 – піски; 5 – глини; 6 – фундамент будівлі

 

Напірні води зустрічаються в проникних шарах, перекритих зверху і знизу водопроникних шарах. В останніх часто утворюється великий капілярний шар, який досягає декількох метрів (2...3 і більше) і який є причиною підтоплення території (рис. 4.2).

 

Рис. 4.2. Підтоплення території напірними водами

 

1 – напірні води; 2 – рівень підземних вод; 3 – суглинки; 4 – піски з галькою

 

Збільшення кількості та руйнівної сили стихійних природних явищ вчені пов’язують з глобальними змінами клімату, його періодичними коливаннями та наявністю природної циклічності періодів підвищеної та низької водності, інтервали яких становлять приблизно 11,33 та 100 років.

Тому клімат є основним природнім чинником, що впливає на підвищення рівнів підземних вод, що призводить до підтоплення.

До штучних (техногенних) чинників формування процесу підтоплення земель можна віднести:

- замулення русел річок внаслідок розорювання прибережних смуг і крутосхилів, відсутність у населених пунктах постійно діючої зливовоскидної мережі для відводу зливових та талих вод, а також відсутність належного вертикального планування забудованих територій;

- витік води з водопровідно-каналізаційної мережі, відсутність водовідвідної мережі при наявності централізованого водопостачання у містах, селищах та сільських населених пунктах (рис. 4.3);

- недостатньо обґрунтоване будівництво шлаконакопичувачів,, ведення гірничо-видобувних розробок,. спорудження недосконалих інженерних комунікацій на промислових майданчиках, ТЕЦ та АЕС тощо (рис. 4.4);

- будівництво у другій половині ХХ сторіччя великої кількості водоймищ та ставків на річках України (більше 1 тис. водосховищ та 28 тис. ставків)(рис. 4.5);

- пошкодження та засмічення дренажних систем, які побудовані з метою попередження процесів підтоплення населених пунктів і сільськогосподарських угідь;

-перекриття природного стоку поверхневих і ґрунтових вод різноманітними інженерними комунікаціями (залізниця, автодороги, газо - та нафтопроводи, фундаменти будівель тощо) без належних водопропускних споруд, а також замулення та засмічення існуючих;

- здійснення інженерно непідготовленого затоплення (“мокрої консервації”) шахтних та гірничих виробіток;

- надмірна вирубка лісонасаджень у водоохоронних зонах, недосконале утримання протиерозійних споруд і замулення водопропускних та водовідвідних мереж на них;

- недостатнє будівництво на зрошуваних масивах дренажних систем та несвоєчасне проведення робіт з їх реконструкції та відновлення;

- неконтрольований та надмірний полив присадибних ділянок та ділянок малого зрошення;

- несанкціоноване будівництво об’єктів різного призначення у зонах впливу водних об’єктів (річок, водосховищ, каналів, тощо).

 

Рис. 4.3 Підтоплення території промислового комбінату при збільшені інфільтрації води в грунт

 

1 – рівень ґрунтових вод через n – років; 2 - початкове пониження рівня ґрунтових вод; 3 – суглиниста лінза; 4 – піски; 5 – глини; 6 -фундамент комбінату

 

 

Рис. 4.4. Підтоплення території промислового майданчика внаслідок погіршення умов відтоку ґрунтових вод

 

1 – підпертий рівень ґрунтових вод; 2 – початкове положення рівня ґрунтових вод; 3 – піски; 4 – глини; 5 – фундамент промислового об’єкту; 6 – відвали промислових відходів

 

 

Рис. 4.5. Підтоплення території населеного пункту після будівництва водосховища на річці

 

1 – початкове положення рівня ґрунтових вод; 2 – рівень ґрунтових вод після будівництва водосховища; 3 – піски; 4 – водотрив; 5 – фундамент

 

Підтоплення ґрунтовими водами має місце тоді, коли рівень ґрунтових вод тимчасово або постійно встановлюється вище основи наземних або підземних споруд і комунікацій, а для рослин парків і садів – вище рівня, порушуючого їх нормальний розвиток. У зоні українського Полісся та Прикарпаття до підтоплених належать орні землі з глибиною залягання прісних ґрунтових вод до 1 метра, при якій підтримується оптимальна вологість кореневмісного шару.

У лісостеповій зоні України на орних зрошуваних і богарних землях, у вегетаційний період при глибині ґрунтових вод до 1,5 м і більше не відбувається засолення ґрунтів активного шару і не спостерігається зниження врожайності сільгоспкультур.

У степовій зоні віднесення орних земель до підтоплених визначається гранично допустимою або “ критичною” глибиною, при якій не відбувається засолення ґрунтів верхнього метрового шару. В усіх випадках мінімальне положення рівнів ґрунтових вод на орних землях півдня України повинно бути не менше 1 м для піщаних і супіщаних ґрунтів і не менше 1.5 м - для суглинистих.

На забудованих територіях у містах, селищах міського типу, сільських населених пунктах “ критична ” глибина ґрунтових вод, яка може стати причиною їх підтоплення, встановлена за нормами інженерного захисту складає 2 метра від поверхні землі, а на територіях промислових зон, комплексів, окремих промислових і комунальних підприємств від 5 до 15 метрів.

До складу підтоплених не належать території, відведенні під заповідники і землі спецпризначення, а також землі природно заболочені і перезволожені з постійно високим рівнем ґрунтових вод.

До негативних наслідків підтоплення території можна віднести:

- затоплення та руйнування фундаментів будівель і споруд;

- руйнування мереж водопостачання та водовідведення;

- засолення земель;

- розвиток заболочування, і як наслідок, вилучення зі сівозміни сільськогосподарських угідь;

- затоплення низин;

- зсув денної поверхні землі (зона гірничо та вугледобувних підприємств);

- послаблення несучих властивостей ґрунтів;

- зменшення лісового фонду;

- змив родючого шару ґрунту;

- забруднення ґрунтових вод;

-вимивання частинок та осідання ґрунтів.

Від природного та техногенного підтоплення земель, загальна площа яких сягає в Україні майже 70 тис. км², страждає населення понад 2000 міст і селищ міського типу та сільських населених пунктів. Ці території становлять 12% загальної площі держави, а щорічні економічні збитки від їх підтоплення оцінюються у 2,2 млрд. гривень.

На даний час на Україні впливом підтоплення охоплено до 16 мільйонів населення, а вартість втрат від підтоплення 1 га міської території може складати 15-20 тис. грн, 1 га сільськогосподарських угідь – 3-5 тис. грн.

Інженерні заходи по захисту території і населених пунктів від підтоплення. Заходи по зниженню рівня ґрунтових вод і осушенню заболочених ділянок повинні забезпечити нормальні умови для будівництва, експлуатації будівель і споруд, росту зелених насаджень і т.д.

Підтоплення селітебних земель часто можливо ліквідувати без важких і дорогих засобів інженерного захисту, а лише ліквідувати безпосередні причини, які викликають катастрофічне підвищення рівня підземних вод. Можливо застосування таких засобів загального благоустрою, як вертикальне планування з асфальтуванням проїжджих частин і вулиць; відвід стоку зливових і талих вод; належна організація міських звалищ і відвалів будівельного та промислового виробництва; приведення в порядок каналізаційних і водопровідних мереж і особлива правильна експлуатація водопровідних колонок; підвищення відміток території намивом або підсипкою.

Організація поверхневого стоку (зливові і талі води) є найважливішим заходом в боротьбі з підтопленням і затопленням території. Захист території від поверхневого стоку після вертикального планування може бути виконано: а) нагірними каналами; б) відкритою і закритою водостічною мережею; в) спільним виконанням першого і другого заходу.

Вертикальне планування полягає в виконанні виїмок і насипок для придання місцевості певних ухилів.

Нагірними каналами називають канали, які прокладають вздовж верхньої границі території, що захищається для перехоплення поверхневих вод. які рухаються з нагірної сторони.

Водостоки влаштовують в населених пунктах для відводу поверхневих зливових і талих вод. Водостоки можуть бути внутрішніми для відводу атмосферних опадів з дахів великих споруд і зовнішні, призначені для відводу атмосферних опадів з території населених пунктів і промислових підприємств.

Ліквідацію втрат води з водопровідної і каналізаційної мережі можна забезпечити: а) влаштуванням надійного з’єднання труб; б) влаштуванням бетонних упорів на поворотах; в) розташування водопровідних труб нижче рівня ґрунтових вод; г) влаштування асфальтних площадок навколо водопровідних колонок тощо.

Підвищення поверхні території економічно виправдане при достатній кількості піщаних ґрунтів і можливості виконати це підвищення намивним способом. Ряд промислових площадок в заплаві р. Дніпро намили на висоту 3-5 м і тим самим ліквідували небезпеку підтоплення території і будівель.

Заходи по зниженню рівня ґрунтових вод вибирають в залежності від геологічної будови ділянки, характеристики водоносного пласта (водопроникності та водовіддачі), умов живлення і стоку ґрунтових вод. а також призначення території і типів підземних споруд, що захищаються.

Якщо вказаними вище заходами неможливо захистити територію від підтоплення, то застосовують дренаж. При цьому необхідно витримати норми осушення.

Дренажі призначені для поліпшення загально санітарних, агротехнічних і будівельних умов міських територій, які характеризуються несприятливим (підвищеним) рівнем підземних вод, або для захисту від підтоплення підземних споруд і комунікацій, розташованих на цих територіях.

Основні вимоги до міських дренажів полягають в тому, щоб знижений (в результаті їх дії) рівень підземних вод розташовувався не вище певної глибини від поверхні землі (норми осушення).

Міські дренажі класифікуються по конструктивним особливостям, ступені гідродинамічної недосконалості, схемам розташування в плані.

По конструктивним особливостям міські дренажі поділяють на горизонтальні, вертикальні, комбіновані.

По ступені гідродинамічної недосконалості розрізняють дренажі досконалого і недосконалого типів в залежності від схем розташування дренажу. В плані по відношенню до території, що захищається та джерела надходження до них дренажних вод можна виділити наступні системи міських дренажів: однолінійну (головна або берегова дрена), дволінійну (часто комбінована дія головної чи берегової дрени), кільцеву (контурну) і площадну (систематичний дренаж).