Подтопление – повышение уровня подземных вод (УПВ) и увлажнение грунтов зон аэрации, приводящие к нарушению хозяйственной деятельности на данных территориях, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод, преобразованию почвогрунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных (СНИП 2.06.15-85). Подтопление застроенных территорий подземными водами – это наиболее массовый инженерно-геологический процесс, который наносит ощутимый материальный, экологический и социальный ущерб.
Временное, постоянное или эпизодическое изменение режима подземных вод (ПВ) вызываются двумя факторами: природными и антропогенными (техногенными).
К природным факторам изменения УПВ относятся:
Поднятие УПВ по климатическим факторам происходит за счёт увеличения питания атмосферными осадками при постоянной величине разгрузки подземных вод.
К антропогенным (техногенным) факторам повышения УПВ относятся:
Техногенное влияние, приводящее к поднятию уровня ПВ, приводит к подтоплению застроенных территорий, целых посёлков и кварталов городов, при этом происходит затопление не только подвальных помещений, коммуникаций, но также ослабление конструкций фундаментов вплоть до их разрушения.
Усиленное испарение подземных вод в условиях аридного климата приводит к засолению почвогрунтов, которые вместе с ПВ создают агрессивную среду к бетонам, металлоконструкциям, оболочкам кабелей. Самым опасным последствием подтопления является возрастание сейсмичности, так как интенсивность воздействия землетрясений при этом значительно возрастает. В песчаных и супесчаных отложениях влияние УПВ на сейсмический эффект начинает сказываться с глубин 10 – 12 м. С приближением зеркала грунтовых вод к поверхности земли увеличиваются амплитуда и интенсивность сейсмических колебаний. Приращение сейсмичности возможно на 0,5 – 2 единицы.
Обводнение лёссовых грунтов приводит к потере структурных связей между частицами вследствие растворения солей цементирующего материала с последующим уплотнением грунта и большими просадочными деформациями.
Подтопление территорий имеет ещё один немаловажный аспект – социально-экологический, связанный с засолением почв и грунтов, с возникновением агрессивной среды и последующим разрушением элементов сооружений, сменой (а порой и исчезновение) флоры и фауны, изменением режима влажности в приземном слое атмосферы, дополнительными осадками и деформациями зданий, повышением сейсмической опасности. В целом существенно ухудшается качество окружающей среды, обостряется санитарно-эпидемиологическая обстановка, а вместе с ними – самочувствие людей, их эмоциональный настрой и совокупный социальный климат.
По степени опасности подтопление по отношению к различным сооружениям, объектам имеет различные критерии, так, при одной и той же глубине залегания УПВ они представляют различную опасность, например, для сооружений с глубоким заложением фундамента, ветхих зданий (домов) и сельхозугодий.
Подтопление связано, главным образом, с подпиткой подземных вод, неглубоким залеганием уровня, ненормированным поливом сельхозугодий, утечкой и фильтрацией из ирригационной сети, водоёмов, водохранилищ, превышением водопропуска по каналам, в крупных населённых пунктах и городах, с утечкой воды из водонесущих коммуникаций.
Анализ фондового материала позволяет судить о повсеместном повышении УПВ в зонах неглубокого их залегания, и тенденция ведёт к расширению подтапливаемых площадей, т.е. увеличение приходной и уменьшение расходной части баланса подземных вод.
Ведение работ по инженерной защите территории от подтопления регламентируется СНИП 2.06.15-85. Исследования показали, что основной причиной расширения подтапливаемых площадей является повсеместное разрушение, неисправность, заиление и замусоривание существующей коллекторно-дренажной сети, приводящее к затруднению стока подземных вод. Имеется множество примеров, когда для увеличения пахотных участков существующие дрены засыпали и использовали новые площади для посевов сельскохозяйственных культур.
Для понижения уровня грунтовых вод, повышение которых связано с антропогенным влиянием и недопущения дальнейшего развития этих процессов, необходимо на государственном уровне осуществлять строгий контроль в области:
Рекомендуются следующие работы по предотвращению подтопления больших территорий городов и посёлков[25]:
Опытные исследования показывают, что под действием длительной эксплуатации дренажных систем на ранее подтопленной территории происходит одновременно положительное и отрицательное влияние на инженерно-геологические и мелиоративные условия, поскольку местами осушение, а местами подтопление приводит в результате неравномерной осадки грунта, к ускоренному разрушению отдельных зданий, занимающих большую площадь. Важным условием является одновременный и эффективный перехват грунтовых вод на всей осушаемой территории. Длительная эксплуатация дренажных систем местами отрицательно влияет на устойчивость зданий и сооружений в связи с выносом водой при откачке из скважины большого количества глинисто-пылеватых и мелкопесчаных частиц. Такой вынос приводит к снижению несущей способности и повышению величин деформаций в грунтах и, как следствие, разрушению зданий.
На территориях, где под влиянием работы дренажа происходит осушение, необходимо учитывать повторное изменение свойств грунтов: с уменьшением влажности реставрируются структурные и вводно-коллоидные связи, повышается прочность, уменьшается деформируемость. Однако структурные связи имеют иную природу, чем до водонасыщения при замачивании или подтоплении, а период восстановления прочности грунтов затягивается на 5 – 10 лет.[26] Прорывоопасность в работе водопонизительной системы, позволяющей УПВ возвратиться в первоначальное положение (т.е. к подтопленному состоянию) практически полностью снимает эффект осушения. Кроме того, периодическое перераспределение напоров, изменение направления и скорости движения потока подземных вод способствует возникновению и развитию суффозии, как в однородной вмещаемой толще, так и на контакте слоёв различного гранулометрического состава.
Описанные и проанализированные в данной работе существующие и возникающие проблемы при хозяйственном освоении горных территорий не являются исчерпывающими. Проблем много, но объём работы не позволяет описать их все. Я, в основном, остановился на главных направлениях деятельности человека в горах и на экологических последствиях этой деятельности.
В настоящее время развитию горных территорий уделяется первостепенное значение. Об этом свидетельствует проведённый в Международный год гор (2002) Глобальный горный саммит, а также Национальный отчёт «Человеческое развитие в горных регионах Кыргызской Республики».
Управление развитием горных территорий существенно отличается от такового в обычных равнинных условиях. Это объясняется специфическими природно-географическими и климатическими условиями. С одной стороны существуют технические и технологические трудности при их освоении, а с другой – трудности, связанные с прогнозированием последствий этого освоения.
Управление экологической ситуацией на горных территориях является сложным и многоплановым процессом. Он требует от человека всесторонней подготовки. Многие аспекты горных геоэкосистем ещё до конца не изучены. Эта проблема требует привлечения многих специалистов и средств.
Анализ развития природных и природно-техногенных катастроф в мире и в Кыргызстане свидетельствует о том, что невозможно добиться экономического роста и устойчивого развития страны без надлежащих мер по сокращению ущерба, причиняемого стихийными бедствиями и чрезвычайными ситуациями техногенного характера.