Flooding Hazard Assessment of Built-Up Lands Using Modern Geographic Information Systems

Introduction. The construction and operation of buildings and structures on the banks of rivers and other water reservoirs with rapidly changing water level are associated with the hazard of territories flooding and underflooding, which can lead to major material damage and even endanger the life and health of people. It’s very important to make a reliable forecast of floodable and underfloodable zones and to develop possible engineering protection measures for such territories, as well as evacuation or rescue plans for cases of emergency. In this article by the example of 2 allocated for construction potentially flooded plots in the Tuapse district of the Krasnodar region, the quantitative flooding hazard assessment is carried out based on the use of the geographic information system QGIS.
Materials and methods. In the study there were used: the analysis of existing methods for assessing underflooding and flooding of territories; the long-term observation materials of the water level in rivers and of the largest floods on the studied plots; the analysis of methods of engineering protection of territories from underflooding and flooding; the hydrogeological and hydrological processes modeling using the modern geo information system QGIS; the development of recommendations for engineering protection of the built-up lands and for design of buildings’ and structures’ bases and foundations.
Results. As a result of modeling of the underflooding and flooding processes of 2 plots of the prospective built-up lands of the Tuapse district of Krasnodar region in the geo information system QGIS, the boundaries of potential flooding zones and varying probability water rise levels have been identified. Graphical results of modeling in the QGIS system have been presented and graphs of flooding and underflooding levels have been plotted in given sections and along plot’s outline.
Discussion and Conclusions. The boundaries of the most hazardous built-up lands have been identified and the engineering protection measures have been reasoned for them. Recommendations have been developed on design and construction of buildings and structures on the plots taking into account the forecasted hazards of underflooding and flooding.

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.