III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Подтопление территории города активизирует развитие опасных криогенных процессов, провоцирует осадку и набухание грунтов оснований, их разуплотнение и другое. Все это приводит к потере прочности и деформациям грунтов оснований и самих зданий, сооружений и коммуникаций.  В данной исследуемой проблеме были выявлены причины подтопления, основная из них  связанна с неправильным планирование дорог, строительства жилых и производственных зданий которые при отсыпки фундамента не учитывались сток надмерзлотных вод с городских кварталов. В связи с этим было рассмотрено ряд решений, которые могут решить данную проблему подтопления города Якутска.

1.      Введение. Проблему подтопления и обводнения территории г. Якутска нельзя назвать новой, поскольку возникла она еще в 60-х годах прошлого столетия, т.е. после начала массового строительства и ввода в эксплуатацию каменных благоустроенных зданий. Возрастание в связи с этим общего водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды и увеличение протяженности линий водоснабжения, теплоснабжения и канализации привело к тому, что ежегодно увеличивался объем аварийных утечек из водонесущих коммуникаций. В результате неуклонно повышались общие запасы надмерзлотных вод, их уровни и минерализация. Интенсивные темпы строительства многоэтажных жилых и производственных зданий вызвали необходимость освоения свободных площадей, которыми на территории города являлись старичные и озерные понижения, представляющие собой систему естественного дренирования надмерзлотных и поверхностных вод. Засыпка этих понижений и строительство на них каменных зданий по первому принципу, по существу, исключили естественное дренирование городской территории.

2.      Теоретическая часть. Основным решением является переход на общесплавную канализацию т.е. реконструировать существующие l-ый и 2-ой канализационные коллекторы с тем, чтобы увеличить их пропускную способность. Следует реконструировать квартальные канализационные сети для увеличения их пропускной способности и организации попутного дренажа. Магистральные коллекторы должны быть общими для сбора как поверхностных (дождевых и талых снеговых вод, а также вод от аварийных утечек из-под зданий и водонесущих коммуникаций), так и надмерзлотных вод. Строиться они должны в первую очередь.

3.      Экспериментальная установка. 

Конструкция магистрального коллектора

Магистральные коллекторы должны быть закрытыми. Это необходимо прежде всего для того, чтобы обеспечить надежный сбор и отвод поверхностных и надмерзлотных стоков с городской территории. Закрытый коллектор может закладываться на значительной глубине, поэтому обеспечит самотечный приток стоков. Пространство над коллекторами засыпается хорошо фильтрующим грунтом. Сверху над полосами коллекторов может быть устроена зеленая зона и оборудованы открытые спортивные сооружения.

Конструкцию магистральных коллекторов можно выполнить в виде проходного прямоугольного железобетонного канала, с размерами 2,4 * 2,4 м на головном участке или круглого сечения диаметром до 2,5 м. При круглом сечении коллекторы можно строить из железобетонных колец, полиэтиленовых или металлических труб.  Уличные коллекторы дренажных систем могут быть совмещенными с другими инженерными сетями, а также раздельными.

- Проходной подземный коллектор, который прокладывается под специальной разделительной полосой улиц) или под зеленой полосой. В коллекторе могут прокладываться сети тепло-водоснабжения, канализации, кабели, а по дну канала отводятся дождевые и дренажные стоки

- Совмещенный отвод дождевых и надмерзлотных стоков по трубопроводу прокладываемому рядом с хозяйственно-бытовой канализацией. В целях повышения устойчивости, сети хозяйственно-бытовой канализации следует прокладывать с попутным дренажем. В колодцах на трубопроводе хозяйственно-бытовой канализации устраивается закрытая ревизия, а снизу открытый лоток для попутного дренажа.

- Под уличным поверхностным лотком дождевой канализации устраивается "постель" из дренирующих материалов (гравий, щебень), а еще ниже укладывается дренажный трубопровод из полиэтиленовых труб. Последний может быть с тепловым сопровождением "греющим" кабелем. Смысл подобной конструкции заключается в том, что весной основные поверхностные стоки отводятся по наземному лотку. Затем по мере оттаивания грунта, вступают в работу сначала фильтрующий слой, а потом и дренажный трубопровод.

- Под уличным лотком устраивается дренажная траншея заполненная гравием или щебнем. Для увеличения протяженности действия можно строить промежуточные сборники с перекачкой в открытый лоток стационарными автоматическими насосами или передвижными установками. 

 4.    Описание расположения коллекторов.  1). Коллектор №1 прокладывается по руслу Городского канала от ул.Каландарашвили до ул.Кальвица, а коллектор №2 ул.Чернышевского, Хабарова и Губина до ул.Кальвица. В месте пересечения этих коллекторов (ул.Кальвица, квартал 45) сооружается насосная станция, с помощью которой стоки, поступающие от этих коллекторов, в летний период подаются в открытый канал и по нему направляются на очистные сооружения в районе Даркыллаха, а в зимний период перекачиваются в хозяйственно-бытовую канализацию. Предлагаются различные варианты совмещения магистральных коллекторов с другими сетями

- Двухъярусный коллектор. Верхний ярус - теплопроводы, нижний - ливнесток

- Совмещенный коллектор с трубопроводом хозяйственно-бытовой канализации

- Одноярусный коллектор в тепловом влиянии подземного канала теплосети

5.    Результаты.

Характеристики магистральных коллекторов

6. Вывод. Реализация этих мероприятий позволит приостановить развитие опасных криогенных процессов и обеспечить стабилизацию нарушенных в результате подтопления и обводнения мерзлотно-грунтовых условий в основаниях капитальных зданий и различных инженерных сооружений.

Список литературы. 

1. Шепелев В.В., Шац ММ. Геоэкологические проблемы обводнения и подтопления территории г. Якутска // Наука и образование. - 2000. - №3. - С. 68-71
2. Григорьев М.Н., Курчатова А.Н. и др. Контроль состояния геотехнической системы г. Якутска на основе мерзлотно-геоморфологической систематизации // Материалы научно-технической конференции «Якутск - столица северной республики». - Якутск, 1997.- С. 31-39.
3. Шепелев В. В. Гидрогеологические особенности района г. Якутска и основные проблемы борьбы с подтоплением территории // Материалы научно-практической конференции «Якутск - столица северной республики». - Якутск, 1997. - С. 51-56.
4. Шепелев В. В. Некоторые результаты изучения режима надмерзлотных вод на территории г. Якутска // Геология и полезные ископаемые Якутии. - Якутск: Изд-во Якутского госуниверситета, 1995. - С. 181-93.
5. Таяхов А.П., Попенко Ф.Е., Шепелев В.В. Концепция системы инженерной защиты территории г. Якутска от подтопления и развития опасных криогенных процессов. - Якутск, 1995. - 39 с.
6. Курчатова А.Н. О процессах наледеобразования на территории г. Якутска // Эколого-геохимические проблемы в районах криолитозоны. - Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 1996. - С. 90-96.