РАСЧЕТ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА

Фото проектов: (607) >>

Склады (53)
Производства (81)
Пищевые цеха (28)
Лаборатории (15)
Автосервисы (70)
Офисы (71)
Магазины (32)
Рестораны (25)
Жилье (55)
Больницы (29)
Школы (19)
Коридоры (36)
Общий вид (57)
Технология (16)

Последняя новость:
Проведён авторский мастер-класс для ряда подрядных организаций по технологии укладки полимерных покрытий пола...

Скидка
На всю полимерную продукцию для пола -
скидка 2%.


Быстрый переход к инфоблоку:
Огнезащита > > > Изоляция > > Архитектура > > Двери > > Строительство > > > > > > > > > Окраска металла > > > Бетон > Краски > Вентиляция > Строительные материалы > > > > > > > > > Кровля > > Плитка > Теплоизоляция > Смеси > Оборудование

Каталог цветов RAL
Цветовой стандарт для предварительной оценки цвета.

Каталог цветов TVT:
Стандартная карта
цветов Tikkurilla
Monicolor Nova


Создание сайта
КАФТ
ПОИСК ПО САЙТУ ГЛАВНАЯ - НАЛИВНЫЕ ПОЛЫ, ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ПОЛЫ, УСТРОЙСТВО ПОЛА
Современные строительные материалы и строительные технологии в Москве, Санкт-Петербурге и Челябинске
КАРТА САЙТА

Уважаемый посетитель! Добро пожаловать на сайт, посвященный современным строительным материалам и технологиям. Если Вы не нашли необходимую информацию, пожалуйста, воспользуйтесь поиском.

Чтобы ливни не смыли историю. Инженерно-гидрологические задачи при реконструкции исторических территорий на примере Ростова Великого

Город Ростов Великий — один из древнейших исторических и культурных памятников России. Он возник в конце IX века.
Ростов Великий расположен на берегу озера Неро в низшей точке обширной депрессии с весьма малыми уклонами земной поверхности.
Важным градостроительным элементом древнего Ростова были улицы, которые обычно следовали осям водоразделов и редко пересекали элементы рельефа. Этим достигались мягкие уклоны, с чем связана организация системы средневековых городских гидротехнических сооружений — водостоков. Улицы, проходящие параллельно берегу озера, способствовали формированию застойного режима поверхностного стока.

Климатические (избыточная увлажненность), гидрологические (затрудненность поверхностного стока), гидрогеологические (близкий уровень залегания грунтовых вод) и геоморфологические (весьма слабая естественная дренированность) особенности территории изначально способствовали развитию процесса подтопления, а хозяйственная деятельность только усилила проявление этих опасных явлений.
Историческая территория Ростова Великого представляет собой объект особой ценности, поэтому рекомендации по борьбе с опасными процессами было решено разрабатывать на основе создания совместной модели формирования поверхностного стока и модели геофильтрации.
В результате воздействия техногенных и природных факторов увеличивается влажность почвогрунтов, лежащих в основаниях фундаментов. Однако эта проблема не может быть решена путем резкого снижения уровня грунтовых вод, поскольку многие фундаменты старинных зданий усилены деревянными сваями, которые будут гнить при осушении. Поэтому основные рекомендации состоят в использовании “мягких” методов регулирования влажности грунтов в основном путем модернизации городской ливневой дренажной сети или устройства локальных дренажных систем двустороннего регулирования влажности почвогрунтов. При этом особое внимание следует обратить на качество грунтовых вод, которые могут оказаться агрессивными по отношению к защищаемым конструкциям.
В рамках модели формирования поверхностных вод предполагалось оценить долю осадков, аккумулирующихся в микродепрессиях и замкнутых (бессточных) понижениях рельефа, включая пруды, и инфильтрующихся в почву.
Основное внимание было уделено проблеме создания модели поверхностного стока и верификации ее отдельных блоков, позволяющей учесть все особенности городской инфрастукруры и пригодных для решения проектных задач.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

Расчет гидрологического режима поверхностных водных объектов Ростова Великого осуществлен с использованием модели управления ливневым стоком и данных экспериментальных исследований, проведенных на территории Ростова Великого в 2001 — 2002 гг. Они включали в себя стандартные наблюдения на метеостанции, снегомерные съемки на различных участках городской территории, наблюдения за уровнем воды на двух водомерных постах и измерения расходов воды в двух створах р. Пиги перед впадением в озеро Неро, окаймляющей в виде крепостного рва историческую часть Ростова Великого. Кроме того, проводились наблюдения за уровнем озера Неро.
Особенностью формирования водного режима урбанизированной территории являются дополнительное питание за счет утечек из водонесущих коммуникаций, сброс поверхностного стока с помощью дренажной сети, аккумуляции стока в замкнутых депрессиях и т.п. На первом этапе работ основное внимание уделялось идентификации дренажной сети (выделению микроводосборов, тяготеющих к элементам гидрографической сети), выяснению структуры сети ливневой канализации путем полевых обследований и анализа крупномасштабного картографического материала. В ходе выполнения комплекса полевых и камеральных работ получена расчетная гидравлическая схема исторической части Ростова Великого.
Для расчета гидрологического режима поверхностных водных объектов на урбанизированной территории использован программный комплекс SWMM (модель управления ливневым стоком) [W.C. Huber, R.E. Dickinson, 1992]. Данный комплекс включает в себя несколько блоков, реализующих в том числе и процессы смыва с поверхности городских территорий, но на данном этапе применены только два из них.
Первый блок представляет собой программу, предназначенную для численного решения системы уравнений, описывающих движение воды в системе открытых (безнапорных) и закрытых водотоков и водоводов. Этот блок получает входной гидрограф в специальных узлах через интерфейсный файл из гидрологического блока и/или путем непосредственного ввода пользователем. Модель выполняет динамический расчет (решение) потока ливневых вод по всей дренажной системе с верхних точек до точек выхода (принимающей водной системы). Программа моделирует древовидные или замкнутые сети, безнапорные и напорные потоки, обратные течения, переброску потоков с помощью плотин, водоводов и насосных станций и управляемых и неуправляемых емкостей. Возможен учет различных форм поперечных сечений труб: круглые, прямоугольные, подковообразные, в форме яйца или корзины. Каналы могут быть трапецеидальные, параболические или задаваться в виде естественных русел произвольной формы.
Выходом модели являются профили водной поверхности и расходы воды в заданных точках системы.
Первый шаг в решении задачи моделирования гидрологического режима заключается в калибровке модели с использованием наблюдавшихся 2001 г., когда 29 июня выпало 55 мм осадков примерно за один час. Расчетная схема модели представлена на рис. 1. Используя имеющуюся плювиограмму дождя, с помощью математической модели возможно воспроизведение наблюдавшегося хода колебания уровня воды в предположении, что основной водовод заблокирован примерно на одну треть. Рассчитанный гидрограф, представленный на рис. 2, показывает на приемлемое соответствие рассчитанных и наблюдавшихся максимальных уровней воды, что свидетельствует о работоспособности модели.
Для исследования баланса поверхностного стока выполнены модельные расчеты для условий, соответствующих различным случаям снеготаяния или выпадения дождевых осадков. Исследовались следующие случаи: снеготаяние, короткие дожди теплого периода продолжительностью до 1 часа, дожди большой продолжительности (до 24 час.).
Для анализа дождевого стока использовались ливни различной повторяемости. Величины стока, полученные в результате моделирования, показывают, что доля стекающих в озеро осадков в условиях современного состояния территории, довольно низка (до 15 %). При хороших условиях дренирования эта величина должна быть порядка 30 %. Для областей с большой долей непроницаемых покрытий сток может составлять от 40 до 50 % осадков.
Очевидно, что возможно увеличение стока и, соответственно, уменьшение объема инфильтрационного питания грунтовых вод, например, путем дренирования замкнутых (бессточных) областей. Другой путь уменьшения объема инфильтрации — улучшение существующей дренажной сети.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА

Важнейшей гидрологической характеристикой почв и грунтов является их влагосодержание. Программой метеорологических наблюдений на метеостанции Ростова Великого измерений влажности почвогрунтов не предусмотрено, поэтому основным методом задания приближенных характеристик влажности является водобалансовый расчет на основе существующих представлений о механизме влагопереноса, включая массоэнергообмен с приземным слоем атмосферы и грунтовыми водами.
Были организованы наблюдения за влажностью почвы в трех точках исторической части города: у собора Исидора Блаженного, в сквере в центре города и на территории Монастырского сада кремля. Почвы в местах взятия проб характеризуются слоистым строением и большим разнообразием даже
в области одной точки взятия проб на влажность.
Для оценки возможности задания приближенных характеристик влажности почвогрунтов на урбанизированной территории использован воднобалансовый расчет, в котором основные определяемые элементы — суммарное испарение и характеристики влагообмена в зоне аэрации. Расчеты проведены для травяного растительного покрова. Совпадение измеренных и расчетных влагозапасов достаточно хорошее, хотя в отдельных случаях расхождения могут быть значительными. Расчетная крива имеет более сглаженный вид, так как при расчете использовались суммы осадков за декадные отрезки времени. Поэтому увеличение влажности, произошедшее под влиянием, например, ливневого дождя, которое может наблюдаться при измерениях, при расчете сглаживается. Следует отметить, что при измерении влажности не определялись водно-физические свойства почв. Они принимались по данным агрометеостанции Ростова Великого, где почвы отличаются от урбанизированной территории, на которой имеется значительный культурный слой.
Как показывают результаты расчетов, полученные характеристики тепловлагопереноса с достаточной степенью приближения могут быть использованы для оценки динамики влажности почвы в условиях урбанизированной территории.
Формирование водного режима Ростова Великого, как и других урбанизированных территорий, обладает рядом специфических особенностей, связанных с хозяйственной деятельностью: преобразование поверхности города, создание нового антропогенного ландшафта, коллекторно-дренажных систем и т.п. Это приводит к коренному преобразованию водного баланса территории города по сравнению с естественными ландшафтами. При этом под влиянием урбанизации изменяются лишь условия формирования гидрологического режима, а лежащие в его основе процессы остаются неизменными. Поэтому использование традиционных методов моделирования поверхностного стока с включением элементов хозяйственной деятельности (дренажно-канализационные системы, учет наличия непроницаемых поверхностей и т.п.) создают надежную основу для оценки существующих и проектируемых гидрологических условий. Полученные результаты по моделированию поверхностного стока с территории Ростова Великого служат информационной базой при проектировании защитных сооружений для исторической части Ростова Великого.


Сайт Bronepol.ru посвящён вопросам применения современных строительных материалов и технологий в условиях промышленного и гражданского строительства. Информационные разделы проекта содержат описания отечественных и импортных строительных технологий и регламенты на строительные и отделочные материалы.
Со всеми вопросами и пожеланиями, пожалуйста, обращайтесь на e-mail: info[@]bronepol.ru