Влияние протечек инженерных сетей и коммуникаций и барражного эффекта

При эксплуатации инженерных сооружений активизация процесса подтопления может быть вызвана утечками из стационарных водонесущих коммуникаций, фильтрационными потерями из различных водоемов, накопителей и резервуаров; спусками (сбросами) сточных вод в грунты; недостаточностью существующей дождевой канализации и/или ее неудовлетворительной работой; дефектами вертикальной планировки; отсутствием и/или недостаточностью необходимых защитных мероприятий. Социальные факторы. Быстро возрастающее водопотребление в городах. Утечки составляют огромное количество воды, которое путем инфильтрации поступает в подземные воды. Так, в США потери из сети водоснабжения для старых систем составляют до 30%, а для новых — 7−10%; в России из старых систем — до 35−40%, а в Финляндии в среднем 18%, но в отдельных случаях достигают 34%.

Необходимо отметить, что трубопровод не может не иметь утечек (хотя технически это возможно), иначе он по своей стоимости будет «золотым». Обычно неизбежные минимальные утечки воды на 1 поп км сети составляют 2,3−7,0 м3/сут. Это зависит от материала, диаметра, конструкции стыков, величины напора и возраста трубопровода. Однако фактические потери значительно выше. Таким образом, они существенно влияют на развитие процесса техногенного подтопления. На ряду с подтоплением в пределах урбанизированных территорий широко развита техногенная суффозия. Главной причиной ее развития являются утечки из водонесущих коммуникаций (особенно теплопроводных и/или имеющих большой износ). Высачивание вод большим давлением и аварийные прорывы воды из этих коммуникаций постоянно приводят к размыву, разрушению и выносу вмещающих и перекрывающих их дисперсных грунтов (в том числе грунтов засыпки) и деформация расположенных над ними объектов городского хозяйства. Картина развития суффозионного процесса в этом случае мало отличается от природной, только протекает интенсивнее.

Инфильтруясь, утечки подпитывают подземные воды, вызывая значительные подъемы их уровня в виде отдельных бугров — до 10−15 м. Такие образования носят случайный характер и весьма трудно прогнозируемы. При этом под источниками утечек образуются техногенные верховодки и дискретные куполовидные поднятия, которые впоследствии могут сливаться и образовывать техногенные водоносные горизонты. Все это вызывает формирование широко развитого в городах весьма опасного процесса подтопления застроенных территорий. Уровень подземных вод достигает критического положения, при котором происходит затопление подземных помещений, трасс водонесущих коммуникаций, фундаментов и пр. Нарушаются необходимые условия эксплуатации отдельных сооружений и целых территорий.

Следует отметить, что подтопление в своем развитии носит скрытый характер и его проявления бывают совершенно неожиданными и поэтому весьма опасными, в особенности по своим неблагоприятным последствиям. Этот процесс может носить как региональный, так и локальный характер.

Грунтовые воды в пределах городских агломераций получают инфильтрационное питание за счет главным образом техногенных факторов, таких как утечки из водонесущих коммуникаций, конденсация испаряемой воды и др. Большое количество зданий имеющих фундаменты глубокого заложения и близкое, в целом, расположение уровней грунтовых вод к поверхности земли, приводят к повышению риска подтопления территорий в результате «барражного» эффекта. Барражный эффект — подъем уровней грунтовых вод перед преградой по потоку и снижением за ней, вследствие перекрытия фильтрационного потока подземных вод, что аналогично действию плотин, подпирающих потоки воды. В зависимости от гидрогеологических характеристик перекрытого водоносного горизонта и габаритов инженерного сооружения величина подпора может изменяться от нескольких сантиметров до метров и может приводить к деформациям грунтового массива, подтоплению территории и расположенных рядом зданий и сооружений, а также другим неблагоприятным последствиям.

Для количественной оценки барражного эффекта и обоснования защитных мер необходимо выполнять прогноз, используя методы математического моделирования.