Тонущие города - Геннадий Разумов

Подземные воды со всех сторон окружают города и ведут наступление на городские кварталы и промышленные площадки. Например, в Бухаре и Хиве уровень подземных вод во многих местах поднялся до глубины 0,5–1 м от поверхности земли и затопил подвалы и фундаменты многих домов. Хорошо еще, что знаменитые историко-архитектурные памятники средневековья поставлены древними зодчими на высоких участках, куда вода не добралась, а то бы и они пострадали.

До сих пор речь шла о внешних источниках подтопления, о подземной воде, нападающей со стороны. Однако во многих случаях у застроенных территорий есть и внутренний враг — вода, которая подтопляет их изнутри (рис.59).

Рис. 59. Подтопление подземными водами 

Современный город или завод — это большой организм с развитой системой водообращения. Сердцем его служит водозабор — насосная станция, которая берет воду, например, из реки и после очистки и обеззараживания подает в водопроводную сеть. Водоводы — «артерии» города, несут воду в жилые кварталы, в паровые котлы теплоэлектростанций, в цехи заводов и фабрик.

Использованная городом и промышленностью, загрязненная механическими взвесями и химическими веществами вода сбрасывается в канализационную систему «вен» — трубопроводов. Коллекторно-сбросная сеть собирает отработанную городом воду и отводит ее на очистные сооружения, где она приобретает статус «условно чистых стоков», сбрасываемых в реку.

На всех этапах подачи, использования и отвода воды неизбежны ее потери, которые связаны с утечками через неплотные стыки водопроводных труб и канализационных коллекторов, а также с эпизодическими прорывами трубопроводов. Особенно много воды сбрасывают промышленные предприятия с так называемой мокрой технологией (например, сталелитейная или химическая промышленность). Значительная часть воды помимо испарений, просачивается в землю.

Производственные стоки и водопроводная вода, попадающие в грунт, накапливаются в нем и образуют своеобразные техногенные горизонты подземных вод. От года к году уровень этих вод поднимается все выше и выше и, наконец, начинает подтоплять подвалы и фундаменты зданий.

Еще серьезнее изменения инженерно-гидрогеологических условий, происходящие в течение длительных промежутков времени и на больших застроенных площадях. По данным Одесского статистического комитета, опубликованным в 1865 г., s северо-западной части города, в частности в районе Дальних и Ближних мельниц и в слободке Воронцовке, подземные воды почти не наблюдались. Однако после начавшегося в 1870 г. строительства Днестровского водопровода гидрогеологические условия района резко изменились. Во многих частных колодцах уровень воды поднялся на десятки сантиметров, а то и на метры. В 1936 г. уровни подземных вод от действия многих факторов поднялись настолько, что оказались подтопленными подвалы мукомольного института, кондитерской и мебельной фабрик и других предприятий.

На прибрежных участках Одессы подземные воды в 1939 г. были встречены на глубине 10–18 м лишь в районе парка им. Шевченко и Аркадии. Через 10–15 лет, в 50-х годах, площадь распространения подземных вод на одесском побережье Черного моря значительно расширилась и охватила весь оползнеопасный участок берега от Аркадии до мыса Большой Фонтан. Искусственно образовавшийся водоносный горизонт, возникший поначалу в виде отдельных куполов, в последующем распространился со скоростью 20–30 м/год на большую территорию. Уровень подземных вод поднялся со временем до глубины 5 м, ав Ленинском поселке, на Шкодовой горе, в районе улиц Богдана Хмельницкого, Белинского и др. — до 0,5–3 м от поверхности земли.

Таких примеров можно привести много (рис. 60, 61, 62).

Подъем уровней подземных вод за счет инфильтрации в грунт воды с поверхности земли — это явный, легко распознаваемый вид подтопления. Однако есть еще и скрытые пассивные формы подтопления, когда на подъем уровней воды под землей влияют косвенные, на первый взгляд незаметные, причины. Наиболее удивительно проявление процесса подтопления в засушливых безводных районах. Еще в начале 50-х годов было замечено, что после завершения строительства на промышленных площадках и в городах в подвалах зданий появлялась вода. Это явление имело место даже в засушливых районах, где подземные воды всегда были большой редкостью.

Причину загадочного процесса объяснили ученые — геологи, гидрогеологи и грунтоведы. Дело в том, что после того как промышленные предприятия и городские кварталы домов закрывают поверхность земли, начинается усиленное выделение конденсационной влаги. Водяные пары устремляются к подошве фундаментов, где температура ниже, чем в атмосфере. Этот процесс четко проявляется повсеместно вокруг нас. Вспомним стог сена, долгое время простоявший в поле, большой камень или кирпич — когда его убирают, почва под ним оказывается влажной.

Образующийся под сооружениями и асфальтовым покрытием конденсат испариться не может, поэтому он начинает скапливаться в грунте и образовывать верховодку.

К накоплению подземной влаги приводит и переформирование рельефа при строительстве и организации стройплощадки: планировка местности, засыпка оврагов, западин и т.п. При этом затрудняется поверхностный сток атмосферных осадков, который раньше происходил естественным образом.

Рис.60. Болотные травы на улицах Астрахани — свидетельство близости к поверхности земли подземных вод Рис. 61. Камышовые заросли в Астрахани Рис. 62. Древние стены, не только затопленные сверху, но и подтопляемые подземной водой снизу 

В других случаях скрытое подтопление связано со строительством не на поверхности земли, а под ней. Например, в Харькове после прокладки метрополитена в прилегающих к его трассе городских кварталах во многих домах и котельных начали подтопляться подвалы. В чем дело? Приведенные инженерно-гидрогеологические изыскания показали, что тоннели метро, построенные поперек потока подземных вод, сыграли роль своеобразной водоподпорной плотины — барража. В «верхнем бьефе» этой плотины уровни подземных вод резко повысились и достигли поверхности земли. Аналогичные процессы наблюдаются и в других городах, где построены перегораживающие течение подземных вод сооружения, транспортные и коммунальные тоннели, шахты, коллекторы, глубокие подвалы и фундаменты.

В последние годы барражный эффект, который оказывают подземные сооружения, стал учитываться — строительство под землей сопровождается устройством дренажа, предотвращающего подъем уровней подземных вод.

Мы рассказали о причинах подтопления, о его источниках. А каков механизм этого процесса? Почему вода, попадающая извне в землю, в большинстве случаев не уходит в более глубокие пласты и не растекается в стороны? Дело в том, что самый верхний слой горных пород, на которых мы строим свои города, — это почти повсеместно распространенные суглинки, глины, иловатые пески и супеси, слабопроницаемые грунты со слабой водоотдачей и плохой естественной дренированностью. Попадающая в такие грунты вода никуда не стекает, накапливается в виде так называемых верховодок, уровень ее растет и достигает критической глубины, при которой подтопляются города, заболачиваются и засоляются земли. Правда, процесс этот не бесконечен — со временем испарение с поверхности подземных вод уравновешивает их поступление и подъем прекращается.

Борьба с подтоплением ведется различными средствами, многие из которых применяются в комплексе друг с другом. Первое, самое радикальное мероприятие — это устранение причин подтопления, о чем уже говорилось. Противофильтрационная облицовка каналов, герметизация водопроводов и коллекторов, ликвидация утечек, организация водосбора и водоотведения дождевых и талых вод ливневой канализацией — наиболее надежный путь предотвращения подтопления.

Второй способ борьбы с поднимающимися подземными водами — это герметизация заглубленных сооружений. Идея здесь простая: пусть растет уровень воды, важно, чтобы он не затопил подвалы домов.

К сожалению, это не всегда оказывается достаточным. Часто подтопление приводит к ослаблению грунтов, на которых стоят здания, к их вымыванию, выщелачиванию и т.д. Основания сооружений теряют прочность, деформируются, вместе с ними теряют устойчивость и сами сооружения. Поэтому более действенным, активным средством борьбы с подземными водами является дренаж, который понижает их уровень до безопасной глубины.

В тех случаях когда источник подтопления известен и направление потока точно определено, строят отсечный (защитный) дренаж. Он перехватывает подземные воды и не дает им достигнуть застроенной территории. Таким линейным дренажем отсекают фильтрационное течение из водохранилищ или каналов.