nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2022-45-2-172-183nznistu-225Research ArticleГидрогеология и инженерная геологияHydrogeology and Engineering GeologyПрогноз подъема уровня грунтовых вод в районе исторических построек города ИркутскаForecasting groundwater rise in the historic downtown area of Irkutsk cityhttps://orcid.org/0000-0002-4702-7863АузинаЛ. И.AuzinaL. I.

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

г. Иркутск

 Larisa I. Auzina, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Associate Professor,Assosiate Professor of the Department of Applied Geology

Irkutsk 

lauzina@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202203072022452172183Copyright © Аузина Л.И., 20222022Аузина 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/225

Цель работы заключалась в разработке аналитической модели для прогноза подъема уровня грунтовых вод в условиях барражного эффекта. В результате обработки значительного объема производственных решений разработана аналитическая модель, позволяющая прогнозировать изменение уровня грунтовых вод, которое происходит при строительстве инженерных сооружений с глубоким заложением фундаментов, создающих эффект подпорной стенки (барража). Работа проводилась на участках, расположенных в исторических центрах городов Восточной Сибири, в том числе города Иркутска. Разработаны прогнозные схемы глубин формирования уровня подземных вод первых от поверхности водоносных горизонтов, проведена оценка территорий по условиям подтопления в соответствии с существующими нормативными документами. Анализ результатов исследований показывает, что наибольшее влияние на подъем грунтовых вод оказывают гидравлический уклон потока подземных вод и ширина проектного сооружения. Значительную роль в формировании нового подпорного горизонта в пределах исследуемой территории играют вертикальная планировка застраиваемой территории и использование свайных фундаментов. Кроме того, при разработке профилактических и защитных мероприятий необходимо учитывать многолетние сезонные колебания уровня грунтовых вод. Представленная аналитическая модель достаточно проста, универсальна и может применяться в различных геолого-гидрогеологических условиях.

The purpose of this investigation is to develop an analytical model for predicting the groundwater level rise due to the barrage effect. Processing of a significant volume of production decisions for multiple objects has resulted an analytical model that allows predicting the dynamics of groundwater rise due to the barrage effect when building deep foundation structures. The study has been conducted for the downtown areas of Irkutsk and other cities of Eastern Siberia. Prediction schemes for the groundwater level formation have been made, and an assessment of the study areas by their underflooding conditions has been carried out. Being adequately simple and multi-purpose. The analysis of the research results shows that the hydraulic gradient of the underground water flow and the project structure width have the biggest effect on the groundwater rise. Vertical planning of the territory and the use of pile foundations play a significant role in the formation of the groundwater level. Besides, when evaluating the depth of the underground water formation level and developing the prevention and protection measures, it is necessary to take into account the seasonal rise of the underground waters. The developed model can be applied in the corresponding geological and hydrogeological conditions.

подпоруровень грунтовых воданалитическая модельпрогнозперезаглубленный фундаментgroundwater risegroundwater 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 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;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 O. S., Sarikaya H. Z., Ali Khan M. Z. 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.2004.157.4.183.Whitaker 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.2004.157.4.183.Preene 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.2002.155.4.221.Preene M., Roberts T. O. L. 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.2002.155.4.221.Davis 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 G. M., 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 T. O. L., 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/10.1088/1755-1315/21/1/012018.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;21:012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/21/1/012018.Шенькман Б. М., Шолохов П. А., Шенькман И. Б. Подтопление Иркутска грунтовыми водами // География и природные ресурсы. 2011. № 2. С. 54–62.Shen'kman B. M., Sholokhov P. A., Shen'kman I. B. Underfllooding of Irkutsk with groundwaters. Geografiya i prirodnye resursy. 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 G. S., Auzina L. I. 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 Assets 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 G. S., Auzina L. I. Method of integral geoecological evaluation of the underground hydrosphere sustainability within the territory of Irkutsk city. In: 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. Rotterdam: Balkema, 2000. Vol. 6. P. 4521–4525.Auzina L. I. Engineering geology and hydrogeology in an urban environment of East Siberia, Russia. In: 8th International IAEG congress. Rotterdam: Balkema; 2000, vol. 6, p. 4521–4525.Куранов Н. П., Муфтахов А. Ж. Проблема подтопления грунтовыми водами территории больших городов: обзорная информация. М.: Изд-во МГЦНТИ, 1986. 27 с.Kuranov N. P., Muftakhov A. Zh. Underflooding areas of big cities: a review. Moscow: Moscow Urban Territorial Center for Scientific and Technical Information and Propaganda; 1986. 27 p. (In Russ.).Auzina L. I., Parshin A. V. System-integrated GIS-based 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/10.1088/1755-1315/33/1/012060.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;33: 012060. https://doi.org/10.1088/1755-1315/33/1/012060.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 L. I., Serova G. E. Effect of technogenic underflooding on stability of soil foundations and structures in Irkutsk. In: Gorod: proshloe, nastoyashchee, budushchee = City: past, present, future. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2000, p. 124–128. (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 I. E., Glebova N. M. 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.).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 R. M., Strelchenko I. P. Gis-based analysis of fault patterns in urban areas (a case study of Irkutsk city). Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2014;11:76-88. (In Russ.).Большаков А., Суродина А., Максимова Э. Принцип ландшафтосообразности в градостроительном планировании // Проект Байкал. 2016. № 49. С. 54–59. https://doi.org/10.7480/projectbaikal.49.1050.Bolshakov A., Surodina A., Maksimova E. The landscape congruity principle in urban planning. Proekt Baikal. 2016;49:54-59. https://doi.org/10.7480/projectbaikal.49.1050.Гавич 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 I. K., Zektser I. S., Kovalevskii V. S., Yazvin L. S., Pinneker E. V., Bondarenko S. S., 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 V. M. Geofiltration modeling. Moscow: Nedra; 1976. 408 p. (In Russ.).Ломизе Г. М. Фильтрация в трещиноватых породах. М.: Госэнергоиздат, 1951. 127 с.Lomize G. M. Filtration in fractured rocks. Moscow: Gosenergoizdat; 1951. 127 p. (In Russ.).Абрамов С. К., Дегтярев Б. М., Дзекцер Е. С. [и др.]. Прогноз и предотвращение подтопления грунтовыми водами территорий при строительстве. М.: Стройиздат, 1978. 177 с.Abramov S. K., Degtyarev B. M., Dzektser E. S., et al. Prediction and prevention of groundwater logging in construction. Moscow: Stroiizdat; 1978. 177 p. (In Russ.).Аузина Л. И. Прогноз подпора подземных вод на территориях исторических центров городов Восточной Сибири. Науки о Земле и недропользование. 2021. Т. 44. № 1. С. 73–84. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2021-44-1-73-84.Auzina L. I. Predicting groundwater rise in historical centres of Eastern Siberian cities. Nauki o Zemle i nedropol'zovanie = Earth sciences and subsoil use. 2021;44(1):73-84. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2686-9993-2021-44-1-73-84.Белов А. А., Кирюшин А. В., Маскайкин В. Н. Инженерная подготовка городской территории при подтоплении // Научное обозрение. 2017. № 1. [Электронный ресурс]. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_28840909_78018777.pdf (09.03.2022).Belov A. A., Kiryushin A. V., Maskaykin V. N. Engineering preparation of urban area under flooding. Nauchnoe obozrenie. 2017;1. Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_28840909_78018777.pdf[Accessed 09th March 2022]. (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 V. I. Filtration calculations and computer modeling for groundwater logging protection 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.