6. Осушительная мелиорация
Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioratiо, что в переводе на русский язык означает улучшение. Мелиорация это комплекс инженерных мероприятий, направленных на улучшение водно-солевого режима почв и пород территорий, на которых проводятся сельскохозяйственные или строительные работ. Различают осушительную и оросительную мелиорацию
В рамках осушительной мелиорации рассмотрим вопросы, связанные с дренажем городских и промышленных территорий, а также с осушением заболоченных и избыточно увлажненных сельскохозяйственных территорий.
6.1 Дренаж городских и промышленных территорий
Подземный дренаж в промышленном и городском строительстве широко применяют как при освоении новых обводненных территорий под застройку, так и при эксплуатации уже застроенных площадей.
6.1.1 Факторы подтопления и типы дренажа
Эффективность такого дренажа зависит от ряда природных и техногенных факторов и, в значительной степени, определяется гидрогеологическими условиями осушаемых территорий.
Основными природными факторами подтопления городских и промышленных территорий являются [2]:
1) ливневые и талые воды, инфильтрующиеся в грунт в пределах территории – «питание сверху»;
2) напорные и грунтовые воды в период сезонных и годовых повышений их уровня, а также воды капиллярной каймы зоны аэрации – «питание снизу»;
3) подземные воды, поступающие к объекту со стороны водоразделов или поверхностных водотоков – «питание сбоку».
«Очагами» при искусственном подтоплении являются:
1) ливневые и талые воды, инфильтрующиеся в грунт на неблагоустроенных территориях, утечка воды из водопроводных сетей и неупорядоченное орошение зеленых насаждений - “питание сверху”;
2) фильтрационные воды, поступающие на защищаемую территорию из водохранилищ и каналов, а также подпор грунтовых вод – «питание сбоку».
Наиболее распространенным способом борьбы с подтоплением территорий является подземный дренаж, осуществляемый с помощью вертикальных скважин и горизонтальных дрен совершенного и несовершенного типов. Основное требование, предъявляемое к подземным дренажам при промышленном и городском строительстве, состоит в том, чтобы пониженный в результате их работы уровень подземных вод располагался ниже определенной глубины от поверхности земли, соответствующей так называемой норме осушения (hc).
Основными видами подземных сооружений и коммуникаций в городах и на промышленных предприятиях являются фундаменты и подвалы зданий, туннели и подземные галереи, теплофикационные каналы и т.п. Для обеспечения защиты подземных сооружений от подтопления необходимо, чтобы пониженный в результате дренажа уровень подземных вод располагался ниже их основания не менее чем на 0,5 м. С учетом реальных глубин заложения подземных сооружений, среднее значение величины нормы осушения для городов с многоэтажной застройкой и крупных промышленных предприятий принимается равным 3-5 м, для небольших городов и поселков (при отсутствии подвалов и глубоких фундаментов) – 1,5 м [2].
В зависимости от расположения дренажных сооружений по отношению к защищаемому объекту и «очагов» подтопления выделяют систематический, головной, береговой и контурный дренажи.
Систематический дренаж. Этот вид дренажа представляет собой системы горизонтальных дрен или вертикальных скважин, располагаемых более или менее равномерно по всей дренируемой площади. В горизонтальных дренажах дрены-осушители, как правило, располагаются параллельно друг другу (рис.6).
Рис. 6. Систематический дренаж горизонтального типа. а – план; б – разрез по линии I-I; 1 - статический уровень подземных вод; 2- пониженный уровень подземных вод; 3 - дрены-осушители.
Следует его применять при питании подземных вод «сверху» за счет инфильтрации атмосферных осадков, поверхностных и хозяйственных вод, при сравнительно неглубоком залегании подземных вод от поверхности, при относительно небольшой мощности водоносного горизонта и в тех случаях, когда на дренируемой территории требуется произвести небольшое понижение уровня подземных вод. При питании водоносного горизонта «снизу» за счет напорных вод, в особенности при необходимости больших понижений, целесообразно применять площадной вертикальный дренаж. Скважины в дренаже вертикального типа располагаются по дренируемой территории также более или менее равномерно и чаще всего объединяются в единую систему водопроводящими устройствами.
Головной
дренаж.
Головной дренаж применяется при питании
«сбоку» и обычно он состоит из
горизонтальной дрены, закладываемой
по верхней (по отношению к потоку
подземных вод) границе дренируемого
участка для полного или частичного
перехвата п
Осушаемая
территория
река
одземных
вод (рис.7).
2
3
Рис. 7. Головной дренаж горизонтального типа. а - план; б - разрез по линии I-I; 1 - головная дрена; 2 - естественный уровень грунтовых вод; 3 - пониженный уровень грунтовых вод.
Головной горизонтальный дренаж особенно эффективен, когда водоупор водоносного горизонта залегает неглубоко от поверхности земли. В некоторых случаях (неоднородная по проводимости и достаточно мощная толща водоносных пород) головной дренаж может состоять из ряда вертикальных скважин, располагаемого по прямой линии также вдоль верхней границы защищаемой территории.
Береговой дренаж. По принципу своей работы береговой дренаж аналогичен головному дренажу, Различие заключается в том, что головные дренажи предназначены исключительно для перехвата подземных вод, поступающих к объекту со стороны водораздела, в береговые – для перехвата, кроме того, и воды, фильтрующей со стороны реки или водохранилища. В береговых системах применяют главным образом вертикальный («фильтрационные завесы»), реже – горизонтальный типы дренажей.
Контурный (кольцевой) дренаж. Применяют его для защиты отдельных подземных сооружений или участков, на которых располагается группа таких сооружений. Обычно устраивают дренажи горизонтального типа, состоящие из трубчатых дрен, располагаемых по контурам защищаемого участка (рис.8).
Рис. 8. Кольцевой дренаж вертикального типа. а – план; б – разрез по линии I-I; 1 – кольцевые дрены из системы вертикальных скважин; 2 – статический уровень подземных вод; 3 – пониженный уровень подземных вод.
В ряде случаев по условиям застройки и расположения подземного хозяйства может оказаться целесообразным устройство дренажа вертикального типа. Последний представляет собой контур из вертикальных скважин, располагаемых на небольших расстояниях друг от друга по периметру защищаемого участка и объединенных для откачки воды всасывающим трубопроводом в общую систему. Обычно это бывает в ситуациях, когда требуется понизить уровень подземных вод на значительную глубину.