nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2021-44-1-73-84nznistu-133Research ArticleГидрогеология и инженерная геологияHydrogeology and Engineering GeologyПрогноз подпора подземных вод на территориях исторических центров городов Восточной СибириPredicting groundwater rise in historical centres of Eastern Siberian citiesАузинаЛ. И.AuzinaL. I.

 Аузина Лариса Ивановна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, доцент кафедры прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем, Институт недропользования

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83 

 Larisa I. Auzina, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Associate Professor, Assosiate Professor of the Department of Applied Geology, Geophysics, and Geoinformation Systems, Institute of Subsoil Use

83 Lermontov St., Irkutsk 664074 

lauzina@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation2021050420214417384Copyright © Аузина Л.И., 20212021Аузина Л.И.Auzina L.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/133

Целью исследования являлась разработка методики оперативного прогноза изменения гидродинамического режима грунтовых вод в результате барражного эффекта при строительстве сооружений с глубоким заложением фундаментов. Основным методом послужило создание аналитической модели в результате вариативных решений уравнения Лапласа. Решения разрабатывались в процессе исследований на территориях исторических центров Иркутска и других городов Восточной Сибири. В результате были построены прогнозные схемы глубин формирования уровня грунтовых вод и проведена оценка территорий по условиям подтопления. Разработана аналитическая модель для прогноза подпора подземных вод, представляющая собой простую и вполне универсальный структуру, которая может быть использована для прогнозных расчетов на территориях исторических городов, находящихся в аналогичных геолого-гидрогеологических условиях. На основе анализа имеющегося материала сделан вывод о том, что значительную роль в формировании нового подпорного горизонта играют предварительная вертикальная планировка территории, правильный подход к выбору типа фундамента, а также сезонные колебания уровня подземных вод.

The purpose of the research work is to develop a procedure for on-line prediction of the groundwater hydrodynamic mode change caused by the barrage effect of deep foundation structure construction. The main method used is the development of an analytical model as a result of variant solutions of the Laplace equation. The solutions have been elaborated in the course of studies conducted in historical centers of Irkutsk and other cities of Eastern Siberia. As a result, diagrams predicting the formation depth of groundwater level have been created, and the territories have been assessed according to their flooding conditions. An analytical model has been developed for backwater prediction. The model is rather simple, universal and can be applied for predictive calculations on the territories of historical cities located in similar geological and hydrogeological conditions. The available material analyzed, it is concluded that preliminary vertical planning of the territory, correct approach to foundation type selection as well as seasonal rise of underground water play a significant role in the formation of a new headwater elevation.

подпоруровень грунтовых воданалитическая модельпрогноззаглубленный фундаментbackwatergroundwater levelanalytical modelpredictiondeep foundationReferencesDavies J.A. Groundwater control in the design and construction of a deep excavation // Proceedings of the 9th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. 1987. Vol. 1. P. 139–144.Davies JA. Groundwater control in the design and construction of a deep excavation. Proceedings of the 9th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. 1987;1:139–144.Abu-Rizaiza O.S., Sarikaya H.Z., Ali Khan M.Z. Urban groundwater rise control: case study // Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 1989. Vol. 115. Iss. 4. P. 588–607. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1989)115:4(588)Abu-Rizaiza OS, Sarikaya HZ, Ali Khan MZ. Urban groundwater rise control: case study. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 1989;115(4):588–607. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1989)115:4(588)Whitaker D. Groundwater control for the Stratford CTRL station box // Proceedings of the Institution of Civil Engineers. Geotechnical engineering. 2004. Vol. 157. Iss. 4. P. 183–191. https://doi.org/10.1680/geng.2004.157.4.183Whitaker D. Groundwater control for the Stratford CTRL station box. Proceedings of the Institution of Civil Engineers. Geotechnical engineering. 2004;157(4):183–191. https://doi.org/10.1680/geng.2004.157.4.183Preene M., Loots E. Optimisation of dewatering systems // Proceedings of the 16th ECSMGE. Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. 2015. P. 2841–2846.Preene M, Loots E. Optimisation of dewatering systems. Proceedings of the 16th ECSMGE. Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. 2015: 2841–2846.Preene M., Roberts T.O.L. Groundwater control for construction in the Lambeth Group // Proceedings of the Institution of Civil Engineers. Geotechnical engineering. 2002. Vol. 155. Iss. 4. P. 221–227. https://doi.org/10.1680/geng.2002.155.4.221Preene M, Roberts TOL. Groundwater control for construction in the Lambeth Group. Proceedings of the Institution of Civil Engineers. Geotechnical engineering. 2002;155(4):221–227. https://doi.org/10.1680/geng.2002.155.4.221Davis G.M., Horswill P. Groundwater control and stability in an excavation in Magnesian Limestone near Sunderland, NE England // Engineering Geology. 2002. Vol. 66. Iss. 1-2. P. 1–18.Davis GM, Horswill P. Groundwater control and stability in an excavation in Magnesian Limestone near Sunderland, NE England. Engineering Geology. 2002;66(1- 2):1–18.Long M., Murphy M., Roberts T.O.L., O’Brien J., Clancy N. Deep excavations in water-bearing gravels in Cork // Quarterly Journal of Engineering Geology & Hydrogeology. 2015. Vol. 48. Iss. 2. P. 79–93.Long M, Murphy M, Roberts TOL, O’Brien J, Clancy N. Deep excavations in water-bearing gravels in Cork. Quarterly Journal of Engineering Geology & Hydrogeology. 2015;48(2):79–93.Preene M., Fisher S. Impacts from groundwater control in urban areas // Proceedings of the 16th ECSMGE. Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. 2015. P. 2847–2852.Preene M, Fisher S. Impacts from groundwater control in urban areas. Proceedings of the 16th ECSMGE. Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. 2015:2847–2852.Pokrovsky V., Pokrovsky D., Dutova E., Nikitenkov A., Nazarov A. Degree of areal drainage assessment using digital elevation models // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2014. Vol. 21. P. 012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/21/1/012018Pokrovsky V, Pokrovsky D, Dutova E, Nikitenkov A, Nazarov A. Degree of areal drainage assessment using digital elevation models. IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2014;21:012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/21/1/012018Шенькман Б.М., Шолохов П.А., Шенькман И.Б. Подтопление Иркутска грунтовыми водами // География и природные ресурсы. 2011. № 2. С. 54–62.Shenkman BM, Sholokhov PA, Shenkman IB. Underflooding of Irkutsk caused by phreatic rise. Geografiya i prirodnye resursy = Geography and Natural Resources. 2011;2:54–62. (In Russ.)Лоншаков Г.С., Аузина Л.И. Оценка ведущих факторов эволюции подземной гидросферы урбанизированных территории (на примере г. Иркутска) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 11. С. 50–59.Lonshakov GS, Auzina LI. Evaluation of determining factors of underground hydrosphere evolution within urban areas (on the example of Irkutsk). Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2017;328(11):50–59. (In Russ.)Lonshakov G.S., Auzina L.I. Method of integral geoecological evaluation of the underground hydrosphere sustainability within the territory of Irkutsk city // Environmental and Engineering Aspects for Sustainable Living: International Symposium. Hannover: EWG e.V, 2017. P. 18–20.Lonshakov GS, Auzina LI. Method of integral geoecological evaluation of the underground hydrosphere sustainability within the territory of Irkutsk city. Environmental and Engineering Aspects for Sustainable Living: International Symposium. Hannover: EWG e.V; 2017. p.18–20.Auzina L.I. Engineering geology and hydrogeology in an urban environment of East Siberia, Russia // 8th International IAEG Congress. 2000. Vol. 6. P. 4521–4525.Auzina LI. Engineering geology and hydrogeology in an urban environment of East Siberia, Russia. 8th International IAEG Congress. 2000;6:4521–4525.Куранов Н.П., Муфтахов А.Ж. Проблема подтопления грунтовыми водами территории больших городов. М.: Промышленное строительство, 1986. 27 с.Kuranov NP, Muftakhov AZh. The problem of big cities underflooding by ground waters. Moscow: Promyshlennoe stroitel'stvo; 1986. 27 p. (In Russ.)Аузина Л.И., Серова Г.Е. Влияние техногенного подтопления на устойчивость грунтовых оснований и сооружений г. Иркутска // Город: прошлое, настоящее, будущее. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. С. 124–128.Auzina LI, Serova GE. Influence of technogenic underflooding on stability of Irkutsk ground base and structures. In: Gorod: proshloe, nastoyashchee, budushchee = City: past, present, future. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2000. p.124–128. (In Russ.)Лобацкая Р.М., Стрельченко И.П. Информационные технологии в оценке разломно-блоковых структур урбанизированных территорий (на примере г. Иркутска) // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 11. С. 76–88.Lobatskaya RM, Strelchenko IP. Gis-based analysis of fault patterns in urban areas (a case study of Irkutsk city). Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2014;11:76–88. (In Russ.)Аузина Л.И. Прогноз подпора подземных вод при освоении застроенных территорий с использованием аналитических зависимостей // Современные фундаментальные и прикладные исследования. 2013. Т. 1. № 1. С. 57–63.Auzina LI. Analitic forecast of groundwater hydrostatic upthrust in built-up areas development. Sovremennye fundamental'nye i prikladnye issledovaniya. 2013;1 (1):57–63. (In Russ.)Кламер М., Дружинина И.Е., Глебова Н.М. Особенности расположения реки Ушаковки в Иркутске и ее природный потенциал // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2017. Т. 7. № 2. С. 117–125.Klamer M, Druzhinina IE, Glebova NM. Arrangement peculiarities of Ushakovka river in Irkutsk and its natural potential. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2017;7(2):117–125. (In Russ.)Auzina L.I., Parshin A.V. System-integrated GISbased approach to estimating hydrogeological conditions of oil-and-gas fields in Eastern Siberia // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2016. Vol. 33. P. 012060. https://doi.org/10.1088/1755-1315/33/1/012060Auzina LI, Parshin AV. System-integrated GISbased approach to estimating hydrogeological conditions of oil-and-gas fields in Eastern Siberia. IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2016;33: 012060. https://doi.org/10.1088/1755-1315/33/1/012060Большаков А., Суродина А., Максимова Э. Принцип ландшафтосообразности в градостроительном планировании // Проект Байкал. 2016. Т. 13. № 49. С. 54–59. https://doi.org/10.7480/projectbaikal.49.1050Bolshakov A, Surodina A, Maksimova E. The landscape congruity principle in urban planning. Proekt Baikal. 2016;13(49):54–59. (In Russ.) https://doi.org/10.7480/projectbaikal.49.1050Гавич И.К., Зекцер И.С., Ковалевский В.С., Язвин Л.С., Пиннекер Е.В., Бондаренко С.С. [и др.]. Основы гидрогеологии. Гидрогеодинамика. Новосибирск: Наука, 1984. 242 с.Gavich IK, Zektser IS, Kovalevskii VS, Yazvin LS, Pinneker EV, Bondarenko SS, et al. Fundamentals of hydrogeology. Hydrogeodynamics. Novosibirsk: Nauka; 1984. 242 p. (In Russ.)Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование геофильтрации. М. Недра, 1976. 408 с.Lukner L, Shestakov VM. Geofiltration modeling. Moscow: Nedra; 1976. 408 p. (In Russ.)Ломизе Г.М. Фильтрация в трещиноватых породах. М. – Л.: Госэнергоиздат, 1951. 127 с.Lomize GM. Filtration in fractured rocks. Moscow – Leningrad: Gosenergoizdat; 1951. 127 p. (In Russ.)Бондаренко С.С., Боревский Л.В., Гавич И.К., Дзюба А.А., Зекцер И.С., Ковалевский В.С. [и др.]. Основы гидрогеологии. Гидрогеодинамика. Новосибирск: Наука, 1983. 242 с.Bondarenko SS, Borevskii LV, Gavich IK, Dzyuba AA, Zektser IS, Kovalevskii VS, et al. Fundamentals of hydrogeology. Hydrogeodynamics. Novosibirsk: Nauka; 1983. 242 p. (In Russ.)Абрамов С.К., Дегтярев Б.М., Дзекцер Е.С., Донской Г.В., Муфтахов А.В. Прогноз и предотвращение подтопления грунтовыми водами территорий при строительстве. М.: Стройиздат, 1978. 177 с.Abramov SK, Degtyarev BM, Dzektser ES, Donskoi GV, Muftakhov AV. Prediction and prevention of territory underfooding by ground water in construction. Moscow: Stroiizdat; 1978. 177 s. (In Russ.)Белов А.А., Кирюшин А.В., Маскайкин В.Н. Инженерная подготовка городской территории при подтоплении // Научное обозрение. Международный научно-практический журнал. 2017. № 1. С. 1–10.Belov AA, Kiryushin AV, Maskaikin VN. Engineering preparation of urban area under flooding. Nauchnoe obozrenie. Mezhdunarodnyi nauchno-prakticheskii zhurnal. 2017;1:1–10. (In Russ.)Сологаев В.И. Фильтрационные расчеты и компьютерное моделирование при защите от подтопления в городском строительстве: монография. Омск: Изд-во СибАДИ, 2002. 416 с.Sologaev VI. Filtration calculations and computer modeling for protection against underflooding in urban construction. Omsk: Siberian State Automobile and Highway University; 2002. 416 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.