Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

лению разгрузки грунтовых вод) и опуска-

нию – ниже сваи, развитию процессов коль-

матации пор грунта и дальнейшему ухудше-

нию фильтрации околосвайного пространства

(рис. 2).

На водонасыщенных грунтах для восприятия

нагрузок и воздействий от строящегося здания

или сооружения выполняются свайные поля,

состоящие из нескольких десятков, сотен и да-

же тысяч забивных свай. В границах свайного

поля сваи располагаются на расстоянии ≥ 3d.

Такие расстояния приводят к наложению уп-

лотненных зон околосвайного пространства и,

следовательно, к уменьшению пористости грун-

тов между сваями. В результате устройства свай-

ных полей образуются прерывистые плотины,

вызывающие значительный перепад уровня

грунтовых вод выше и ниже плотины, изменяю-

щие ранее существовавшее направление раз-

грузки грунтовых вод, что приводит к общему

поднятию уровня грунтовых вод на застраивае-

мой территории. Например, свайное поле, вы-

полненное из 100 забивных свай сечением 30 ×

30 см длиной 10 м, вытесняет ~ 115 м

воды, ко-

торая перераспределяется по прилегающей тер-

ритории и является одним из основных факто-

ров ее подтопления.

В настоящее время буронабивные сваи, диа-

метром до 200 и более см, длиной до 20 и более

метров, являются наиболее применяемыми ис-

кусственными основаниями. По сравнению с

забивными сваями, они имеют ряд преиму-

ществ: способны воспринимать значительные

нагрузки и воздействия, технологичны, не ока-

зывают вибрационного воздействия на близко

расположенные здания и сооружения и др.

Обычные буронабивные сваи, по сравнению

с забивными призматическими сваями, при

одинаковой площади поперечного сечения и

равной глубине погружения, имеют несущую

способность в 2-3 раза ниже. Поэтому для обес-

печения требуемой несущей способности свай-

ного поля количество буронабивных свай, при

прочих равных условиях, либо увеличивается в

2-3 раза, либо количество буронабивных свай

остается равным забивным, но их поперечное

сечение увеличивается до значений, обеспечи-

вающих требуемую несущую способность.

При устройстве буронабивных свай происхо-

дит полное замещение грунта телом сваи и, час-

тично, отжатие грунта в околосвайное простран-

ство бетонной смесью при подъеме обсадной

трубы в процессе бетонирования сваи. Поэтому

фактический диаметр буронабивной сваи, вы-

полненной в слабых грунтах, может превышать

теоретический (проектный) диаметр на 3-5%.

Находящаяся в порах грунта вода также заме-

щается материалом тела сваи. Объем замещен-

ной сваей воды зависит от пористости и степе-

ни насыщения пор грунта водой. Буронабивная

свая, диаметром 30 см и длиной 10 м, выпол-

ненная в водонасыщенном грунте, имеющего

пористость n = 0,4, замещает ~ 0,4 V, где V – фа-

ктический объем буронабивной сваи или 0,73 м

воды. Такая свая, расположенная на пути раз-

грузки грунтовых вод, приводит к локальному

изменению существующего уровня этих вод

(рис. 3).

Если выполнить искусственное основание

фундаментов из 100 обычных буронабивных

свай, сечением 30 × 30 см длиной 10 м, то объем

190

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 3. Схема изменения уровня грунтовых вод в

околосвайном пространстве:

1 – буронабивная свая; 2 – отметка дна

котлована; 3 – отметка существующего уровня

грунтовых вод; 4 – подъем уровня грунтовых

вод; 5 – понижение уровня грунтовых вод; 6 –

направление разгрузки грунтовых вод

Рис. 4. Схематический разрез расположения 22-

х этажного дома относительно рельефа

местности: 1 – стилобатная часть; 2 –

буронабивные сваи; 3 – водохранилище; 4 –

оползнеопасный склон; 5 – направление

разгрузки грунтовых вод с надпойменной

территории; 6 – сложившаяся поверхность

грунтовых вод; 7 – отметка поверхности воды в

водохранилище; 8 – подъем грунтовых вод; 9 –

понижение грунтовых вод

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 190

191

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

замещенной сваями воды составит 0,73 × 100 =

73 м

. Замещенная вода перераспределится на

прилегающую территорию, а свайное поле соз-

даст прерывистую плотину на пути разгрузки

грунтовых вод. Рассмотрим на конкретном при-

мере влияние буронабивных свай на гидрогео-

логические условия застраиваемой территории.

Проектируемый 22-х этажный жилой дом

(рис. 4) располагается в береговой зоне водохра-

нилища и врезается 6-ти этажной стилобатной

частью в правобережный оползнеопасный

склон.

Назначение стилобатной части дома – закре-

пление оползнеопасного склона, в том числе за

счет свайного фундамента из буронабивных

свай диаметром 1,2 м длиной 24 м.

Грунтовые условия площадки строительства

дома:

1. Насыпные грунты мощностью ~ 2,0 м, пред-

ставленные неоднородной смесью суглинка,

супесчаного чернозема, песка, строительного

и бытового мусора.

2. Аллювиальные отложения пойменной терра-

сы реки, на которой создано внутригородское

водохранилище, представленные суглинками

туго- до мягко- и текучепластичной конси-

стенции, с содержанием органики I

от

= 3,0 –

38,0%, мощностью ~ 3,2 м; песками мелкими

и пылеватыми водонасыщенными, супесью

текучей, мощностью до ~ 7,0 м.

3. Меловые отложения, представленные песка-

ми средней крупности, с прослоями мелких

песков и супеси, средней плотности и плот-

ными, водонасыщенными, вскрытой мощно-

стью ~16,0 м.

Гидрогеологические условия площадки строи-

тельства осложнены наличием на глубине ~ 1,4 –

1,8 м от планировочной отметки площадки

грунтовых вод, которые гидравлически связан-

ны с водохранилищем.

Для обеспечения требуемой несущей способ-

ности искусственного основания фундаментов

дома и закрепления оползнеопасного склона

проектом предусмотрено выполнить 450 буро-

набивных свай диаметром 1,2 м и длиной 24 м.

Объем одной такой сваи равен 27 м

, а общий

объем свай составит 12150 м

. Принимая глуби-

ну погружения свай в водонасыщенные грунты

равной 22 м и среднюю пористость водонасы-

щенных грунтов n = 0,42, получим объем заме-

щенной телом сваи воды, равный для одной

сваи 10,4 м

, а для всех свай – 4700 м

. Данный

объем воды перераспределится на прилегаю-

щую территорию и вызовет общий подъем су-

ществующего уровня грунтовых вод. Кроме это-

го, свайное поле создаст на пути разгрузки грун-

товых вод прерывистую плотину, которая вызо-

вет не только изменение направления разгрузки

грунтовых вод, но и поднятие их уровня на при-

легающей территории. Учитывая, что проекти-

руемый жилой дом располагается в оползнео-

пасной зоне, поднятие уровня грунтовых вод не

только усилит оползневую опасность в зоне рас-

положения дома, но и будет способствовать раз-

витию оползневых процессов правобережного

склона.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 191

нженерно-экологические изыскания отно-

сятся к новым видам проектно-изыскатель-

ской деятельности. За десятилетний активный

период практической реализации работ круг не-

решенных вопросов по-прежнему широк и заслу-

живает внимания научной общественности. Нес-

мотря на достаточно формализованную процеду-

ру, четко определенный круг исследуемых пара-

метров природной и социально-экономической

среды, полнота и качество выполняемых в насто-

ящее время работ существенно отличаются. Не-

редко встречается формальный подход к прове-

дению инженерно-экологических изысканий,

который заключается в проведении комплекса

обязательных исследований и, как правило, в по-

лучении разрозненной, часто не интегрирован-

ной пространственно и методически, информа-

ции о природной среде. Требования современной

практики обеспечения проектных работ создают

предпосылки для ускорения сроков изысканий,

что часто приводит к ухудшению качества работ.

В случае «параллельного» привлечения большого

коллектива специалистов проблема уменьшения

сроков производства работ до некоторой степени

поддается решению. Вместе с тем совместимость

полученных результатов требует активного взаи-

модействия специалистов и, как правило, трудно

решается в рамках крупных и средних проектно-

изыскательских организаций.

Как показывает многолетний опыт инженер-

но-экологических изысканий, оптимальным ре-

шением вышеуказанных проблем является при-

менение комплексных ландшафтных методов

изучения природной среды в качестве интегри-

рующего звена. При этом основой для обобще-

ния всех видов получаемой информации служит

ландшафтная карта исследуемой территории.

Возможности ландшафтного анализа, с само-

го начала направленные на решение научно-

практических задач, получили новый сущест-

венный импульс к развитию в результате вне-

дрения в практику геоинформационных систем

и данных дистанционного зондирования. Прин-

цип единого картографического обеспечения –

совмещаемого контурно и содержательно, раз-

рабатывался ещё в середине 80-х годов в рамках

концепции сопряжённого тематического карто-

графирования на основе единого аэрокосмиче-

ского информационного модуля с целевой (те-

матической) развёрткой ландшафтной основы

(возвратный ландшафтный анализ) и использо-

вания соответствующим образом организован-

ных привлечённых материалов (Козин, 1985).

Таким образом, создание ландшафтной карты

позволяет решить проблему систематизации и

картографического отображения имеющейся

информации. Ландшафтно-экологическая карта

создается на основе современных представле-

ний о строении и функционировании ланд-

шафтных систем, организации мониторинга зе-

мель и требований по практическому использо-

ванию информации.

Ландшафтная карта является итогом много-

этапной предварительной работы, базирующей-

ся на сплошном дешифрировании космо- и аэ-

рофотоснимков, полевых исследованиях на

ключевых участках, интерпретации общегео-

графических и тематических карт. Кроме того,

при выполнении инженерно-экологических

изысканий дистанционные материалы (аэрофо-

то- и космические снимки) рассматриваются

как наиболее ценные и достоверные источники

информации для корректировки топографиче-

ской основы, планирования маршрутов поле-

192

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

Идрисов И.Р., Кузьменко А.Н.

Научно-производственный центр «СибГео», Тюмень

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 192

вых исследований, подготовки тематических

карт, оценки сложившегося уровня антропоген-

ной нагрузки на природные ландшафты и пос-

ледствий хозяйственной деятельности. Особую

актуальность они приобретают для проектиро-

вания хозяйственной деятельности. При этом

дистанционные материалы служат общим ин-

формационным модулем для специалистов раз-

личного профиля.

Сплошное дешифрирование материалов ДЗ

проводится с активным привлечением на всех

этапах создания картографической основы спе-

циализированных программных средств. Подоб-

ный подход позволяет не только существенно ус-

корить процесс дешифрирования и инвентариза-

ции природных комплексов, но и в достаточной

степени способствует повышению объективно-

сти экспертных оценок.

Современные геоинформационные системы

позволяют в режиме сетевого доступа разрабаты-

вать элементы баз данных при участии множест-

ва пользователей. При этом созданная базовая

карта, оставаясь неизменной в контурной части,

пополняется массивами данных по различным

направлениям. В результате специалисты раз-

личных отраслей производят тематическое пре-

образование ландшафтной карты с возможно-

стью учета оперативной информации и согласо-

вания результатов работ.

Подобное комплексное картографическое со-

провождение инженерно-экологических изы-

сканий позволяет избежать избыточности хране-

ния и оперативной обработки информации.

Итогом работ построенной по вышеизложенной

схеме, является общая картографическая база

данных, единая в контурной основе. Выпуск и

оформление различных тематических карт про-

исходит за счет обработки простых тематических

запросов к базе данных. В сопровождение докла-

да демонстрируется фрагмент комплексной кар-

тографической базы данных с подробной иллю-

страцией этапов создания базы данных.

193

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 193

194

аименование изучаемого объекта – «Балтий-

ская трубопроводная система» (БТС-II).

Нефтепровод будет сооружен из стальных труб

диаметром 1220 мм, пропускная способность –

более 50 млн. тонн/год. Проектируемая трасса

нефтепровода проходит по территориям облас-

тей: Брянской – 91 км, Смоленской – 295 км,

Тверской – 187 км, Новгородской – 247 км, Ле-

нинградской – 336 км, преимущественно в напра-

влении с юга на север и лишь в Ленинградской

области направление меняется на восток-запад.

Трасса проходит рядом с охраняемыми при-

родными территориями, населенными пункта-

ми, пересекая водные объекты (257 рек и ручь-

ев), в т.ч. основные водотоки западной части Ев-

ропейской территории России. Необходимо от-

метить, что трасса расположена в зоне воздействия

последствий аварии на Чернобыльской АЭС

(1986 г.), ведения военных действий Великой

Отечественной войны, в зонах действующих тру-

бопроводных магистралей, а также затрагивает

территории сельскохозяйственного назначения,

лесные и болотные.

Геоэкологическое опробование почв и грунтов с

последующим анализом и оценкой их состояния

по территории планируемой трассы нефтепровода

БТС-II в составе комплекса инженерно-экологи-

ческих изысканий планировалось по всем объек-

там и сооружениям, в том числе: линейная часть –

от п. Унеча до нефтеналивного порта «При-

морск», протяженностью 1156 км; переходы через

водные объекты, автомобильные и железные до-

роги, площадки насосоперекачивающих станций

(НПС) с узлами приема-пуска, вдольтрассовые

высоковольтные линии (ВЛ), технологические и

вдольтрассовые проезды, а также вспомогатель-

ные для строительства и эксплуатации объекты.

Результаты исследований являются базовым ма-

териалом для оценки факторов воздействия и

прогноза состояния окружающей среды.

Геоэкологическое опробование выполнялось

следующим образом:

1. Отбор проб почв на загрязнение – не менее од-

ной объединенной пробы с пробной площадки

размером 5,0 га при однородном почвенном по-

крове и с пробной площадки размером 1,0 га при

неоднородном почвенном покрове. Опробова-

ние почвогрунтов на содержание загрязнителей,

проникающих в подпочвенные горизонты

(нефть, нефтепродукты) производилось только в

поверхностном слое при отсутствии источника

загрязнения и послойно на глубине 0,0-0,20 м и

0,20-0,40 м при наличии источника загрязнения.

2. Опробование на радионуклидный состав за-

грязнений грунтов производилось с поверхно-

сти (в верхнем 20-сантиметровом слое почвы).

3. Оценка почвогрунтов проводилась на содержа-

ние загрязнителей, проникающих в подпочвен-

ные горизонты: нефть и нефтепродукты, тяже-

лые металлы (свинец, цинк, медь, кобальт, мар-

ганец, никель, хром, кадмий), радионуклиды.

4. Отбор проб почв на агрохимический анализ про-

изводился методом конверта (смешанная проба

на площади 20-25 м

), а также из полуям (точеч-

ные пробы) или из почвенного разреза с их визу-

альным анализом с глубины 0,0-0,3 м, для комп-

лексного агрохимического исследования.

Опробование почв производилось по типам

ландшафтов и ареалам их распространения с уче-

том их функциональной значимости, существую-

щего и потенциального использования, мощно-

сти почвенного слоя.

Оценка уровня плодородия почв проводилась

по следующим показателям (ГОСТ 17.4.3.02-85):

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ

ПОЧВ И ГРУНТОВ ПРИ

ПРОЕКТИРОВАНИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ

НЕФТЕПРОВОДОВ

Маренный М.А., Пенезев А.В.

ООО «РЭИ-Регион», Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 194

водородный показатель – рН, содержание гумуса,

азота, фосфора, калия, агрохимический состав.

Были определены следующие показатели:

•

характер и уровень санитарно-химического за-

грязнения почв и грунтов в плане и по глубине;

•

размеры и морфология зон загрязнения;

•

радиационно-экологические параметры трас-

сы нефтепровода и площадных объектов;

•

свойства гумусного слоя для агрохимической

оценки почвенного покрова трассы нефтепро-

вода.

Период проведения полевых работ с учетом тре-

бований по перетрассировке линейной части неф-

тепровода БТС-II и исследованию территорий до-

полнительных объектов – февраль-апрель 2007 г. и

камеральных работ – февраль-июль 2007 г.

Результаты работ

Объем выполненных исследований по всем участ-

кам линейной части и других сооружений магист-

рального нефтепровода с учетом перетрассировки

составил:

•

суммарная площадь обследованной террито-

рии – более 12,7 тыс. га;

•

количество измерений мощности эквивалент-

ной дозы гамма-излучения – 25300 точек;

•

количество отобранных проб почв и грунта на

линейной части и сооружений различного на-

значения магистрального нефтепровода, и из-

меренных в лабораторных условиях – 3250.

В процессе работы по проектируемой трассе

нефтепровода и на территории сооружений раз-

личного назначения во всех субъектах РФ выяв-

лены и локализованы отдельные участки загряз-

нения различного генезиса, объема загрязнения и

степени токсической опасности почв и грунтов.

Общее количество загрязненных участков на

проектируемой линейной части и сооружениях

различного назначения магистрального нефте-

провода представлено в таблице.

При сжатых сроках проведения изысканий в

организационном плане разработана система ко-

ординации работ смежных и привлекаемых ис-

следовательских организаций, исследовательских

аналитических лабораторий из различных регио-

нов России, проведение надзора в полевой пери-

од и коррекции перетрассировок.

Это в свою очередь затрагивает регламентиро-

вание видов и объемов работ, системного анализа

при оценке нормируемых факторов воздействия

на окружающую среду и на проживающее на тер-

ритории трассы население.

При подготовке отчетного материала возника-

ли ситуации, замедляющие процесс выдачи отче-

та. Связано это было с тем, что цифровые данные

используются в разных базах данных и требова-

ния к ним различны, а перевод графической ин-

формации, представляемой по геоэкологическо-

му опробованию из ПО AutoCad в материалы, ис-

пользуемые для оценки состояния ландшафтов,

экологических комплексов и других задач (ПО

MapInfo) не всегда разрешимы.

Выводы и рекомендации по результатам работ

Из результатов инженерно-экологических изыска-

ний следуют следующие выводы и рекомендации:

1. Трасса проектируемого нефтепровода, с учетом

перетрассировки, не затрагивает особо охраня-

емые природные территории, занимает мини-

мальные площади на сельскохозяйственных

угодьях и лесосечных участках и в водоохран-

ных зонах на переходах через водные объекты.

2. Выявлено 72 участка локальных загрязнений,

относящиеся по своему генезису к современ-

ной хозяйственной деятельности.

Участки химических загрязнений (52) приуро-

чены к местам пересечения проектируемой трас-

сы нефтепровода с существующими авто- и же-

лезными дорогами, а также к участкам с интен-

сивной промышленной деятельностью.

195

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Таблица

КОЛИЧЕСТВО УЧАСТКОВ РАДИАЦИОННОГО И САНИТАРНО-ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И ГРУНТОВ

ТРАССЫ БТС-II

Объекты Вид загрязнения

Радиационное Санитарно-химическое

цезий-137 тяжелые 3, 4-бенз(а)пирен нефть и

металлы нефтепродукты

Линейная часть 14 9 24 11

Другие объекты 6 1 7 -

Всего 20 10 31 11

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 195

196

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Локальные пятна загрязнения радиоактивным

элементом цезием – 137 (20 участков) обусловлены

последствиями аварии на Чернобыльской АЭС в

1986 г. Необходимо отметить, что значения получен-

ных результатов не превышают норму 1 Ки/км

В соответствии с принятой классификацией

Роспотребнадзора, обнаруженные загрязненные

грунты могут быть использованы на местах про-

изводства земляных работ для обратной засыпки.

Перемещение верхнего слоя почвы за пределы

территории строительства на участках с выявлен-

ными радионуклидными и химическими загряз-

нениями для использования в других местах сле-

дует проводить при соответствующем контроле,

согласованном с органами Роспотребнадзора.

3. В период строительства в соответствии с требо-

ваниями санитарно-гигиенических документов

рекомендуется организовать входной радиаци-

онный контроль поступающих труб, стройма-

териалов и оборудования.

4. После ввода объекта в эксплуатацию в соответст-

вии с законодательством необходимо обеспечить

проведение мониторинга состояния почв и грун-

тов в зоне влияния нефтепровода и обслуживаю-

щих его сооружений различного назначения.

Предложения по усовершенствованию инженерно-

экологических изысканий

1. Инженерно-экологические изыскания (ИЭИ)

должны включать сведения по современной са-

нитарно-экологической или санитарно-гигие-

нической обстановке на период проведения

строительных работ и прогноз на период экс-

плуатации. Вследствие этого, виды и объемы

работ должны соответствовать не только при-

родоохранным требованиям, но и требованиям

Роспотребнадзора.

2. В настоящее время в рамках Ростехрегулирова-

ния и по другим ведомствам отсутствует унифи-

цированная система графического представле-

ния экологической ситуации (условные знаки,

цвета и т.д.). Унификация необходима и по при-

чине использования различных видов про-

граммного обеспечения и создания ГИС с уче-

том назначения и характеристик проектируе-

мых объектов.

3. Необходимо упорядочить виды ИЭИ и их объе-

мы в соответствии с современным законода-

тельством.

4. Рекомендуется создание совместно используе-

мых баз данных с единым центром управления.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 196

197

атопление и образование провала на одном из

рудников Верхнекамского месторождения ка-

лийных солей поставило вопрос о снижении

уровня Нижнезырянского водохранилища, рас-

положенного над выработанным пространством

соляных шахт. В связи с этим возникла необходи-

мость в самые короткие сроки оценить экологи-

ческие риски [1-3, 7], связанные со снижением

уровня водохранилища на 2 м до отметки 112,5 м.

Нижнезырянское водохранилище создано в

г. Березники на р. Зырянка (бассейн р. Кама) в

1954-1956 гг. для регулирования стока реки и водо-

снабжения предприятий. Оно представляет собой

водоем, вытянутый с востока на запад на 4 км. При

нормальном подпорном уровне 114,5 м площадь

зеркала равна 3,65 км

, объем – 6,9 млн.м

. Сред-

няя глубина водохранилища составляет 1,9 м.

Основную экологическую проблему при сни-

жении уровня водохранилища, на берегу которого

находится крупный промышленный центр, могут

представлять донные отложения.

Необходимость очистки ложа от донных отло-

жений обусловливается продолжительностью их

накопления под влиянием техногенных факто-

ров, предопределивших физико-химическое и ба-

ктериологическое загрязнение и связанные с ни-

ми негативные экологические последствия. На

первом этапе осушения влажные донные отложе-

ния будут являться источником резкого гнилост-

ного запаха, инкубатором развития патогенных

микроорганизмов, ухудшающих санитарно-гиги-

еническую обстановку не только в зоне непосред-

ственного контакта, но и на прилегающей терри-

тории под влиянием биогенной миграции. На

втором этапе осушения – в обезвоженном, про-

сохшем состоянии – они будут являться источни-

ком развеваемой пыли, загрязняющей санитарно-

защитную зону пруда и прилегающую урбанизи-

рованную территорию.

Для принятия решений по очистке ложа водо-

хранилища и его рекультивации необходимо было

оценить мощность накопившихся донных отло-

жений.

При выборе методических подходов расчета

количества донных отложений учитывались осо-

бенности Нижнезырянского водохранилища.

Значительная часть ложа водохранилища сложена

торфом мощностью до 8 м, что существенно за-

трудняет определение мощности донных отложе-

ний как дистанционными методами (георадар,

профилограф), так и при промерах вручную. Оп-

ределить границу донных отложений и торфа до-

статочно сложно, поскольку верхняя его часть пе-

реходит в разложившееся состояние. Другой осо-

бенностью является проседание дна водохрани-

лища над выработанным пространством шахт, что

изменило его конфигурацию по сравнению с той,

которая существовала до затопления.

В связи с указанными особенностями для опре-

деления мощности донных отложений проводил-

ся промер современных глубин, которые сравни-

вались с рельефом дна по данным топосъемки до

затопления водохранилища. При этом учитыва-

лась информация о снижении отметок ложа водо-

хранилища, полученная по картам изолиний осе-

дания вследствие разработки месторождения.

Для расчета мощности донных отложений, ко-

торые будут осушены при различных уровнях во-

дохранилища, необходимо было выполнить моде-

лирование процесса его сработки.

Основой для решения задач, связанных с про-

цессом сработки водоема и с определением мощ-

ности отложений, может служить применение

цифровой модели рельефа (ЦМР) дна водоема.

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ПОСЛЕДСТВИЙ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ

ВОДОХРАНИЛИЩА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ

Шавнина Ю.Н.

, Максимович Н.Г.

Пьянков С.В.

, Ворончихина Е.А.

ГИС центр Пермского государственного университета, Пермь

Естественнонаучный институт Пермского государственного университета, Пермь

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 197

При выборе метода построения ЦМР дна водо-

хранилища использованы детерминированные и

геостатистические методы интерполяции [5, 6].

Для поиска оптимальной ЦМР использован ме-

тод сравнения моделей, который позволяет опре-

делить насколько модель, применяемая для соз-

дания геостатистического слоя лучше, чем какая

либо другая.

В качестве исходных данных при построении

ЦМР дна Нижнезырянского водохранилища ис-

пользованы результаты батиметрической съемки

глубин.

Поверхность глубин Нижнезырянкого водо-

хранилища была построена всеми доступными

методами интерполяции модуля Geostatistical

Analyst ArcGIS 9.

При сравнении всех построенных моделей с

оптимизированными параметрами выявлено, что

наилучшим образом исходную поверхность рель-

ефа дна водохранилища интерполирует метод ор-

динарного кригинга. Полученная при этом мо-

дель учитывает как детерминированный тренд в

рельефе дна, описываемый локальными полино-

мами 3-й степени, так и локальные вариации

рельефа. Модель имеет наименьшую среднеквад-

ратичную ошибку при перекрестной проверке и

минимальные средние ошибки кригинга.

В результате на основе этой модели были раз-

работаны алгоритм моделирования процесса

сработки Нижнезырянского водохранилища и

алгоритм оценки пространственного распреде-

ления и объема донных отложений с учетом по-

нижения уровня водоема и оседания части дна

(рис. 1, 2).

Для оценки распределения отложений и их объ-

ема применялся анализ растровых моделей (ЦМР

дна по проектным глубинам 1950 г., ЦМР по про-

мерам современных глубин и ЦМР оседания по-

верхности) с помощью алгебры карт. Помимо осе-

дания поверхности дна при вычислении объема

отложений учитывалось старое русло реки.

Модель пространственного распределения дон-

ных отложений легла в основу выбора точек отбо-

ра проб грунтов для определения их химического

и бактериологического загрязнения. На основа-

нии исследований отобранных проб было прове-

198

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 1. Пространственное распределение донных отложений

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 198

дено зонирование грунтов по степени экологиче-

ской опасности (рис. 3).

Экологическое обследование позволило сде-

лать вывод о неоднородности эколого-эдафиче-

ских условий и различиях в уровне загрязнения

донных отложений по выделенным зонам (табл.).

В составе химического загрязнения высокоток-

сичные и токсичные ингредиенты 1-го и 2-го

классов экологической опасности в концентра-

циях, кратных 2-10 ПДК. Наибольшую экологи-

ческую опасность представляет высокая – до 7

ПДК – насыщенность свинцом и его производ-

ными; цинком – до 10 ПДК; кадмием, содержа-

ние которого в донных отложениях на порядок

превышает фоновый уровень.

Санитарно-гигиеническое неблагополучие

предопределено загрязнением бактериями (ки-

шечная палочка) и паразитами (широкий лен-

тец), оцененным в соответствии с нормативны-

ми документами на уровне «умеренно опасного»

и «опасного» [4].

Информация, полученная в ходе зонирова-

ния акватории, регламентирует объемы и харак-

тер использования и утилизации донных отло-

жений при снижении уровня водохранилища до

отметки 112,5 м. Фактическое использование

донных отложений для хозяйственных целей

без предварительной обработки возможно толь-

ко из верхней части водохранилища (рис. 3, зо-

на I; табл.). Их расчетный объем – 600 тыс.м

токсичность на уровне низкой (5 единиц), бак-

териологического загрязнения не установлено.

Благоприятны и агрохимические показатели.

Грунты этой зоны по сравнению с другими уча-

стками водохранилища характеризуются наи-

большей обеспеченностью органическим веще-

ством – 5-8% – и подвижными формами фос-

199

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 2. Поперечный профиль водохранилища по

линии А – В (рис.1)

Рис. 3. Зонирование грунтов по степени экологической опасности

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 199