Оценка опасности затопления застраиваемых территорий на основе применения современных геоинформационных систем

Введение. Строительство и эксплуатация зданий и сооружений на берегах рек и других водоемов с быстро изменяющимся уровнем воды связано с опасностью затопления или подтопления территории, которые могут приводить к значительному материальному ущербу и даже угрозе жизни и здоровью людей. Для таких участков важно составлять достоверный прогноз зон возможного затопления и подтопления и разрабатывать меры возможной инженерной защиты территорий, планы эвакуации или спасения населения в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. В статье на примере двух потенциально подтопляемых участков в Туапсинском районе Краснодарского края, выделенных под застройку, выполнена количественная оценка опасности их подтопления на основе применения геоинформационной системы QGIS.
Материалы и методы. В исследовании применялись: анализ существующих методов оценки подтопления и затопления территорий; материалы многолетних наблюдений за уровнем воды в реках, за наиболее крупными затоплениями на изучаемых участках территории; анализ методов инженерной защиты территорий от подтопления и затопления; моделирование гидрогеологических и гидрологических процессов с использованием современной геоинформационной системы QGIS; разработка рекомендаций по инженерной защите застраиваемой территории и проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений.
Результаты исследования. В результате моделирования в геоинформационной системе QGIS процессов подтопления и затопления двух участков перспективной застройки в Туапсинском районе Краснодарского края были установлены границы зон потенциального подтопления и уровни подъема воды с различной вероятностью. Приведены графические результаты моделирования в системе QGIS и построены графики уровней подтопления по заданным разрезам и по контуру участка.
Обсуждение и заключения. Установлены границы наиболее опасных участков застройки, для которых обоснованы меры инженерной защиты. Разработаны рекомендации по проектированию и строительству зданий и сооружений на участках с учетом прогнозируемых опасностей их подтопления и затопления.

1. Степанов, М. А. Влияние процесса подтопления территорий на характеристики грунтов основания зданий и сооружений / М. А. Степанов, Е. П. Брагарь, А. А. Нурпеисова // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. — 2021. — № 1 (82). — С. 89–100.

2. Прокопова, М. В. О возможных изменениях свойств грунтов при увеличении уровня подземных вод / М. В. Прокопова, Г. В. Лукьянова // Строительство — 2011: материалы Международной научно-практической конференции. — Ростов-на-Дону: Ростовский гос. строит. ун-т, 2011. — С. 137–138.

3. Целоусов, А. П. Защита фундаментов от грунтовых вод / А. П. Целоусов, Н. А. Адоньев, Я. С. Рубцова, М. В. Прокопова // Инновационные технологии в строительстве и управление техническим состоянием инфраструктуры: Сборник научных трудов II Всероссийской национальной научно-практической конференции. — Ростов-на-Дону: РГУПС, 2020. — С. 247–249.

4. Култаев, Р. С. Опасные инженерно-геологические процессы на территории р. Тойма, влияющие на строительство / Р. С. Култаев // Современные научные исследования и инновации. — 2022. — № 4 [Электронный ресурс]. — URL: https://web.snauka.ru/issues/2022/04/97964

5. Прокопов, А. Ю. Проектирование оснований и фундаментов на подтопляемых территориях / А. Ю. Прокопов, А. Ю. Балахнин, Д. С. Комаров // Актуальные проблемы науки и техники. Материалы нац. науч.- практ. конф. [Электронный ресурс] — Ростов н/Д: ДГТУ, 2020. — С. 672–674. — URL: https://ntb.donstu.ru/conference

6. Мещанкина, О. Г. Инженерная защита зданий и территорий от подтопления грунтовыми водами / О. Г. Мещанкина, Т. В. Турушева // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов: XXI Международная научно-практическая конференция. — Чита: Забайкальский государственный университет, 2021. — С. 65–68.

7. Прокопов, А. Ю. Выбор и обоснование методов берегоукрепления (на примере р. Кубань в г. Краснодаре) / А. Ю. Прокопов, В. А. Лебидко // Известия РГСУ. — 2015. — Т. 2. № 20. — С. 41–48.

8. Прокопов, А. Ю. Изучение напряженно-деформированного состояния грунтового массива и взаимного влияния подземных конструкций существующих и вновь возводимых сооружений в береговой зоне морского порта Тамань / А. Ю. Прокопов, В. Ф. Акопян, К. Н. Гаптлисламова // Инженерный вестник Дона. — 2013. — № 4. — URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2104

9. Прокопов, А. Ю. Экспериментальные исследования повышения устойчивости береговых склонов в инженерно-геологических условиях реки Тигр в Республике Ирак / А. Ю. Прокопов, Х. Х. Аль-Екаби // Строительство и архитектура — 2021: материалы Между-нар. науч.-практ. конф. — Ростов н/Д: ДГТУ, 2021. — С. 156–158.

10. Цветков, О. Ю. Подтопление городских земель как фактор снижения градостроительной привлекательности территории / О. Ю. Цветков // Дальневосточная весна – 2021: Материалы 19-й Международной научно-практической конференции по проблемам экологии и безопасности. — Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2021. — С. 367–371.

11. Сафина, Г. Р. Вовлечение подтопленных территорий в городское строительство / Г. Р. Сафина, В. А. Федорова, Л. С. Демина // Естественнонаучные исследования в Чувашии. — 2022. — № 8. — С. 144–153.

12. Прокопов, А. Ю. Анализ инженерно-геологических условий и оценка сейсмического воздействия на территорию перспективной застройки в зоне вероятного затопления на примере г. Феодосии / А. Ю. Прокопов, А. В. Новосельцев, И. В. Сычев // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2022. — № 3. — С. 300–316.

13. Вдовенко, А. В. Оценка эффективности мероприятий по защите дальневосточных поселений от негативного воздействия вод / А. В. Вдовенко, В. А. Вдовенко, П. И. Егоров [и др.] // Международный научно- исследовательский журнал. — 2022. — № 2–1 (116). — С. 73–79. — DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.116.2.012

14. Прокопов, А. Ю. Анализ факторов, способствующих развитию подтопления на территории 5-го микрорайона Левенцовский в Ростове-на-Дону / А. Ю. Прокопов, В. С. Ласун // Строительство и архитектура — 2020: материалы Междунар. науч.-практ. конф. — Ростов н/Д: ДГТУ, 2020. — С. 299–303.

15. Арефьева, Е. В. Подтопление урбанизированных территорий как фактор чрезвычайных ситуаций / Е. В. Арефьева // Природопользование: от истории к современности. Куражковские чтения: Материалы I Международной научно-практической конференции. — Астрахань: Астраханский государственный университет, 2022. — С. 109–114.

16. Прокопов, А. Ю. Анализ причин подтопления территории учебного полигона ДГТУ в районе Змиевской балки в г. Ростове-на-Дону / А. Ю. Прокопов, А. В. Гридневский, А. С. Гибадуллин // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: 12-я Международная Конференция. — Тула: ТулГУ, 2016. — С. 215–222.

17. Гридневский, А. В. Природно-техногенные условия формирования подтопления межбалочных пространств города Ростова-на-Дону / А. В. Гридневский, А. Ю. Прокопов // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2019. — № 2. — С. 26–37.

18. Прокопов, А. Ю. Применение картографического метода исследований для выявления опасных зон градопромышленных территорий (на примере г. Шахты) / А. Ю. Прокопов // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2018. — № 1. — С. 35–51.

19. Гридневский, А. В. Анализ причин подтопления города Зернограда методом численного гидрогеологического моделирования / А. В. Гридневский, А. Ю. Прокопов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2019. — № 1. — С. 78–91.

20. Гридневский, А. В. Численные гидрогеологические модели Зернограда как инструмент идентификации факторов деформаций зданий в условиях техногенного подтопления / А. В. Гридневский, А. Ю. Прокопов // Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении: Материалы международной научно-технической конференции. — Новочеркасск: ООО "Лик", 2018. — С. 747–762.