Оценка состояния подземных вод.

Подземные воды образуются путем просачивания воды, выпадающей в виде осадков (инфильтрационные), иногда подземные воды образуются из воды, содержащейся в магме (ювенильные), седиментационные, подземные воды захваченные с поверхности образующимися горными породами и возрожденные (образовались при метаморфизме минералов и горных пород. Подземные воды классифицируются по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные и по условиям залегания – верховодка, грунтовые и межпластовые.

Верховодкой называют временные скопления вод в самых верхних слоях земной коры над локальными водоупорами или полуводоупорами (линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород). В период снеготаяния и обильных дождей при инфильтрации вода временно задерживается и образует водоносный горизонт. Верховодка представляет для городских территорий значительную опасность. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и т.д.), она может вызвать их подтопление. В последнее время в результате значительных утечек воды (водопровод) отмечено появление горизонтов верховодок на территориях промышленных объектов и жилых районов.

Грунтовыми водами называют подземные воды, залегающие на первом от поверхности водоупоре. Грунтовые воды имеют свободную поверхность называемую зеркалом. Питание грунтовых вод происходит за счет атмосферных осадков и поступления воды из поверхностных водоемов и рек. Грунтовая вода открыта для проникновения в нее поверхностных вод, что приводит к изменению ее состава и загрязнению вредными примесями. Грунтовые воды находятся в движении и образуют потоки, что не редко приводит к суффозии.

Межпластовыми водами называют подземные воды, залегающие между двумя водоупорами. По условиям залегания эти воды могут быть безнапорными и напорными, то есть артезианскими.

С течением времени происходят изменения положения уровня и характера поверхности грунтовых вод, их температуры и химического состава. Совокупность этих изменений носит название режима грунтовых вод. Его изучение является важнейшей задачей, так как количественное и качественное изменение грунтовых вод существенно сказываются на условиях строительства и эксплуатации сооружений и должно сказываться на проектировании. Причинами колебаний уровня грунтовых вод являются:

1 метеорологические факторы (атмосферные осадки);

2 гидрологические условия (влияние рек и водохранилищ);

3 колебание земной коры;

4 строительная деятельность человека (утечки из водопроводных и канализационных систем, уменьшение испарения воды вследствие застройки, различные откачки из колодцев и скважин).

Для наблюдения за уровнем грунтовых вод используют буровые скважины, выполненные в необходимых местах одиночно или расположенные в определенном порядке.

В каждой скважине определяют глубину появления воды относительно поверхности земли, которая затем пересчитывается на абсолютной отметке. Для определения глубины залегания уровня используют:

1 мерную рейку (при небольших глубинах);

2 мерные тросы, на концах которых подвешены поплавки, хлопушки, свистки);

3 уровнеизмерители с электрическими цепями;

4 поплавковые измерители.

угв

1 2, 3 4

Подтопление

Строительное освоение территорий, расположенных на слабопроницаемых грунтах, сопровождается накоплением влаги в толще грунтов и подъемом уровня грунтовых вод даже в тех случаях, когда до начала освоения территории грунтовые воды вообще отсутствовали. Такой процесс называется подтоплением или техногенным подтоплением. Он возникает и развивается вследствие нарушения сложившегося природного динамического равновесия в водном балансе территории. Эти нарушения возникают в результате практической деятельности человека и на застраиваемых территориях обычно развиваются в две стадии – при строительстве и эксплуатации.

Подтопление развивается так же вследствие подпора грунтовых вод при создании водохранилищ и сельскохозяйственном освоении территории с организацией поливного земледелия.

Следует отметить, что техногенное подтопление есть следствие нормальной хозяйственной деятельности человека. Однако оно чаще всего интенсифицируется там, где имеются недостатки в проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений.

Основными причинами подтоплений на стадии строительного освоения городских земель являются:

· изменение условий поверхностного стока при осуществлении вертикальной планировки (то есть засыпка естественных дрен – оврагов и водотоков, срезка растительного покрова);

· значительный разрыв во времени между земляными и строительными работами нулевого цикла, приводящий к накоплению поверхностных вод в строительных котлованах, траншеях и выемках.

Основными причинами подтопления на стадии эксплуатации застроенных территорий являются:

· утечки технологических вод, промышленных и хозяйственно-бытовых стоков;

· полив зеленых насаждений;

· изменение тепло-влажного режима под зданиями и покрытиями;

· влияние барражного эффекта (задержка поверхностных и подземных вод зданиями и сооружениями).

Интенсивность процесса подтопления зависит от природных условий, плотности застройки и параметров систем водонесущих коммуникаций.

Источники подтопления территорий разделяются на естественные и искусственные.

К естественным относятся:

- атмосферные осадки (дождевые и талые воды);

- грунтовые воды;

- сток поверхностных вод с окружающих территорий;

- вода в парообразной форме в грунтах зоны аэрации.

К искусственным относятся:

- воды, накапливающиеся в различных искусственных понижениях рельефа (котлованах, траншеях);

- различные резервуары, отстойники, накопители жидких стоков и шламонакопители;

- объекты с мокрым технологическим процессом;

- водонесущие коммуникации.

Процесс подтопления развивается в результате воздействия различных факторов или их комбинаций. Факторы подтопления подразделяются на активные и пассивные.

Активные факторы непосредственно вызывают обводнение грунтов и в свою очередь подразделяются на естественные и искусственные.

К естественным активным факторам относят:

- процессы конденсации и концентрации влаги под сооружениями и покрытиями;

- инфильтрация талых и ливневых вод.

Искусственные активные факторы включают:

- инфильтрацию поверхностных вод из искусственных выработок, а также обвалованных перегороженных насыпями террриторий;

- инфильтрацию из водонесущих коммуникаций;

- подпор грунтовых вод вследствие устройства водохранилищ и гидротехнических сооружений;

- инфильтрацию поливных вод.

Пассивные факторы также подразделяются на естественные и искусственные.

Естественные факторы объединяют природные, климатические, геоморфологические, геолого-литологические, гидрографические и гидрогеологические условия территории.

К искусственным факторам относят нарушение поверхностного стока из-за отсутствия вертикальной планировки или изменения естественного рельефа.

В зависимости от результатов мониторинга режима грунтовых вод на осваиваемых и освоенных территориях должны проводиться мероприятия против возможного, развивающегося или уже развившегося подтопления. Мероприятия против подтопления территорий подразделяются на предупредительные и защитные.

Предупредительные мероприятия выполняются с целью предупреждения развития подтопления на осваиваемых территориях и направлены против факторов, действие которых может иметь место при строительстве и эксплуатации сооружений.

Предупредительные мероприятия проводятся на всех потенциально подтопляемых территориях. Они входят в комплекс работ по инженерной подготовке территорий, а в отдельных случаях могут носить и самостоятельный характер. Они включают в себя следующие виды работ:

- организация и ускорение стока поверхностных вод;

- искусственное повышение планировочных отметок территорий;

- устройство защитной гидроизоляции заглубленных сооружений и подземных коммуникаций;

- сооружение дренажей;

- прокладку профилактических вентиляционных каналов в основаниях подземных сооружений;

- тщательное выполнение работ по строительству водонесущих коммуникаций и правильную их эксплуатацию с целью предотвращения постоянных и аварийных утечек;

- надлежащую организацию складирования отходов производства;

- создание противофильтрационных экранов в основании гидронакопителей;

- сооружение перехватывающих подземный поток дренажей.

Передвигаясь в толще горных пород, подземные воды насыщаются окислами, солями и продуктами органического разложения. Некоторые из этих солей влияют на возможность использования подземных вод для технических или иных целей, другие не оказывают существенного влияния. Для изучения состава подземных вод и их гидрохимических свойств проводят их химический анализ.

В зависимости от растворенных в воде веществ может быть сделана оценка ее пригодности для различных целей.

Требования, предъявляемые к питьевой воде:

1. сухой остаток после перегонки составляет не более 1000 мг/л;

2. общая жесткость свежей воды не более 7 мг-экв;

3. постоянная жесткость кипяченой воды не более 5 мг-экв;

4. содержание отдельных растворенных веществ в мг/л :

- хлориды до 15;

- органические вещества до 10;

- сульфаты до 100;

- азотная кислота до 25;

- азотистая кислота – следы;

- аммиак – следы;

- железо до 1;

- свинец до 0,1;

- мышьяк до 0,05;

- фтор до 1,5;

- медь до 3;

- цинк до 5;

- фенол до 0,001.

Кроме того пригодность воды для питья определяют по наличию кишечной палочки Ca li. Сама по себе кишечная палочка безвредна, но ее наличие свидетельствует о возможном присутствии болезнетворных бактерий. Количественные показатели определяются коли-титром, то есть количеством см³ воды, содержащим одну кишечную палочку, или коли-тестом, то есть количеством кишечных палочек в 1л воды.

Лекция №8,9

ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

Цели, задачи, и нормативная основа инженерно-экологических изысканий

Инженерно-экологические исследования предваряют экологичес­кое проектирование и используются в качестве базовой информации для него.

Инженерно-экологические изыскания — самостоятельный вид комплексных инженерных исследований, который выполняется согласовано с другими видами изысканий — инженерно-гео­дезическими, инженерно-геологическими, инженерно-гидрогео­логическими.

Инженерно-экологические изыскания выполняются для экологи­ческого обоснования строительства и иной хозяйственной деятельности с целью предотвращения, снижения или ликвидации неблагоприятных последствий и связанных с ними социальных, экономических и других последствий для сохранения оптимальных условий жизни населения.

Задачи инженерно-экологических изысканий:

• комплексное изучение природных и техногенных условий терри­тории, ее хозяйственного использования и социальной сферы;
• оценка современного экологического состояния компонентов природной среды и экосистем (природных комплексов) в це­лом, их устойчивости к техногенным воздействиям и способ­ности к восстановлению;
• разработка прогноза возможных изменений природных (природно-технических) систем при строительстве, эксплуатации и ликвидации объекта;
• оценка экологической опасности и риска;
• разработка рекомендаций по предотвращению вредных и не­желательных экологических последствий инженерно-хозяй­ственной деятельности и обоснование природоохранных и ком­пенсационных мероприятий по сохранению, восстановлению и оздоровлению экологической обстановки;
• разработка мероприятий по сохранению социально-экономи­ческих, исторических, культурных, этнических и других инте­ресов местного населения.

Нормативная основа инженерно-экологических изысканий:

• федеральные нормативные документы для проведения инже­нерных изысканий для строительства;
• требования природоохранительного и санитарного законодательства Российской Федерации и субъектов Российской Федерации;
• постановления Правительства Российской Федерации в обла­сти охраны окружающей природной среды;
• нормативные документы Государственного комитета Российс­кой Федерации по охране окружающей среды;
• государственные стандарты и ведомственные природоохран­ные и санитарные нормы и правила с учетом нормативных актов субъектов Российской Федерации.

Инженерно-экологические изыскания следует выполнять для предпроектной документации (градостроительной, обоснований ин­вестиций) с целью обеспечения своевременного принятия объемно-планировочных, пространственных и конструктивных решений, гарантирующих минимизацию экологического риска и предотвращение неблагоприятных или необратимых экологи­ческих последствий.

В период строительства, эксплуатации и ликвидации объектов ин­женерно-экологические изыскания при необходимости должны быть продолжены посредством организации экологического мониторинга для контроля состояния природной среды, эффективности защитных и при­родоохранных мероприятий и динамики экологической ситуации.

Приинженерно-экологических изысканиях для реконструкции и рас­ширения предприятий устанавливаются изменения природной среды за период эксплуатации. При ликвидации объекта проводят оценку деградации природной среды в результате деятельности объекта, оцен­ку последствий ухудшения экологической ситуации и их влияния на здоровье населения. Инженерно-экологические изыскания проводятся по разработанному заказчиком техническому заданию на их выпол­нение.

Техническое задание на выполнение инженерно-экологических изысканий

Оно должно содержать техническую характеристику проектируе­мого или реконструируемого объекта (источника воздействия), в том числе;

· сведения по расположению конкурентных вариантов разме­щения объекта (или расположения выбранной площадки);

· объемы изъятия природных ресурсов (водных, лесных, мине­ральных), площади изъятия земель (во временное и постоян­ное пользование), плодородных почв и др.;

· сведения о существующих и проектируемых источниках и по­казателях воздействий (расположение источников, состав и со­держание загрязняющих веществ, интенсивность и частота выбросов и т.п.);

· важнейшие технические решения и параметры проектируемых технологических процессов (вид и количество используемого сырья и топлива, высота дымовых труб,

·

· объемы оборотного водоснабжения, сточных вод, газоаэрозольных выбросов, си­стем очистки и др.);

· данные о видах, количестве, токсичности, системе сбора, скла­дирования и утилизации отходов;

· сведения о возможных аварийных ситуациях и их типах, воз­можных зонах и объектах воздействия, планируемые меропри­ятия по предупреждению аварий и ликвидации их последствий.

Программа инженерно-экологических изысканий

Программа составляется по техническому заданию заказчика в соответствии с действующими нормативами и содержит:

• краткую природно-хозяйственную характеристику региона раз­мещения объекта, качественные и количественные характе­ристики проектируемых источников воздействия;
• оценку экологической изученности района изысканий;
• обоснование предполагаемых границ зоны воздействия и ог­раничения территории изысканий;
• данные о режиме природопользования, наличии особо охра­няемых объектов, зон особой чувствительности территории к проектируемым воздействиям;
• обоснование состава и объемов изыскательских работ и необ­ходимости организации экологического мониторинга;
• обоснование выбора методов прогноза и моделирования при­родных и антропогенных изменений природной среды, осо­бенно для выявления ее компонентов, наиболее подвержен­ных воздействиям;
• методику выполнения отдельных видов работ.

В зависимости от особенностей региона детальность проработки разделов программы может меняться. Так, например, при авариях и стихийных бедствиях с тяжелыми последствиями для природных, ан­тропогенных объектов и населения экологические изыскания и ис­следования проводятся по специальным программам МЧС (Министер­ства по чрезвычайным ситуациям и др.).

Инженерно-экологические изыскания — самостоятельный вид изысканий для «оценки экологической обстановки на застраиваемых или застроенных территориях с целью ликвидации негативных эколо­гических последствий хозяйственной или иной деятельности и оздо­ровления сложившейся ситуации». В постпроектный период при необходимости они могут быть продолжены для организации эколо­гического мониторинга за динамикой экологической ситуации, со­стоянием природно-технических систем, эффективностью спроекти­рованных защитных и охранных мер. Специфика программы инженер­но-экологических изысканий в том, что в их состав включаются почвенные, геоботанические, ландшафтные, биологические, эколо­гические, гидробиологические, санитарно-эпидемиологические, эколого-социальные исследования, которые раньше не выполнялись при инженерных изысканиях.

Состав инженерно-экологических изысканий

В изыскания входят:

• сбор, обработка, анализ опубликованных, фондовых материа­лов и данных о состоянии природной среды, поиск объектов-аналогов для разработки прогнозов;
• экологическое дешифрирование аэрокосмических материалов с использованием различных видов съемок (черно-белой, мно­гозональной, радиолокационной, тепловой и др.);
• маршрутные наблюдения с покомпонентным описанием при­родной среды и ландшафтов в целом, состояния наземных и водных экосистем, источников и визуальных признаков за­грязнения;
• проходка горных выработок для установления условий распро­странения загрязнений и геоэкологического опробования;
• опробование почво-грунтов, поверхностных и подземных вод и определение в них комплексов загрязнителей;
• газо-геохимические исследования;
• исследование и оценка физических воздействий;
• эколого-гидрогеологические исследования (оценка влияния техногенных факторов изменения гидрогеологических условий);
• почвенные исследования;
• изучение растительного и животного мира;
• социально-экономические исследования;
• санитарно-эпидемиологические и медико-биологические ис­следования;
• стационарные наблюдения (экологический мониторинг);
• камеральная обработка материалов;
• составление технического отчета.

Инженерно-экологические изыскания для строительства должны проводиться в три этапа:

· подготовительный — сбор и анализ фондовых и опубликован­ных материалов и предполевое дешифрирование;

· полевые исследования — маршрутные наблюдения, полевое де­шифрирование, проходка горных выработок, опробование, ра­диометрические, газо-геохимические и другие натурные ис­следования;

· камеральная обработка материалов — проведение химико-ана­литических и других лабораторных исследований, анализ по­лученных данных, разработка прогнозов и рекомендаций, со­ставление технического отчета.

Технический отчет по результатам инженерно-экологических изысканий

Отчет содержит следующие разделы и сведения:

Введение — обоснование выполненных инженерных изысканий, их задачи, краткие данные о проектируемом объекте с указани­ем технологических особенностей производства, виды и объе­мы выполненных изыскательских работ и исследований, сроки проведения и методы исследований, состав исполнителей и др.

Изученность экологических условий — наличие материалов спе­циально уполномоченных государственных органов в области охраны окружающей среды и территориальных подразделений. Наблюдения Росгидромета, Санэпиднадзора, осуществляющих экологические исследования и мониторинг окружающей при­родной среды. Материалы инженерно-экологических изысканий прошлых лет, данные по объектам-аналогам, функционирую­щим в сходных ландшафтно-климатических и геолого-структур­ных условиях.

Краткая характеристика природных и техногенных условий —климатические и ландшафтные условия, включая региональ­ные особенности местности (урочища, фации, их распростра­нение); освоенность (нарушенность) местности, заболачива­ние, опустынивание, эрозия; особо охраняемые территории (статус, ценность, назначение, расположение), а также гео­морфологические, гидрологические, геологические, гидроге­ологические и инженерно-геологические условия.

Почвенно-растительные условия — данные о типах и подтипах почв, их площадном распространении, физико-химических свойствах; преобладающих типах зональной растительности, основных растительных сообществах, агроценозах, редких, эндемичных, реликтовых видах растений, основных раститель­ных сообществах, их состоянии и системе охраны.

Животный мир — данные о видовом составе, обилии видов, распределении по местообитаниям, путях миграции, тенден­циям изменения численности, особо охраняемым, особо цен­ным и особо уязвимым видам и системе их охраны.

Хозяйственное использование территории — структура земель­ного фонда, традиционное природопользование, инфраструк­тура, виды мелиорации, данные о производственной сфере, основных источниках загрязнения.

Социальная сфера — численность, занятость и уровень жизни населения, демографическая ситуация, медико-биологические условия и заболеваемость.

Объекты историко-культурного наследия — их состояние, перс­пективы сохранения и реставрации.

Приложения к техническому отчету по инженерно-экологическим изысканиям в зависимости от решаемых задач должны содержать ката­логи и описания горных выработок, пройденных для решения экологи­ческих задач, таблицы результатов исследования загрязненности компо­нентов природной среды (почв, грунтов, поверхностных и подземных вод); статистические данные медико-биологических и санитарно-эпидемиологических исследований и другой фактический материал.

Картографическая часть технического отчета в зависимости от решаемых задач должна содержать:

· карту современного экологического состояния;

· карту прогнозируемого экологического состояния;

· карту экологического районирования;

· геоэкологические карты и схемы зоны воздействия объекта и прилегающей территории с учетом возможных путей мигра­ции, аккумуляции и выноса загрязняющих веществ;

· карты фактического материала;

· ландшафтные, почвенно-растительные, лесо- и землеустрои­тельные и другие вспомогательные картографические матери­алы.