научная статья по теме ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ОСЕДАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ГОРОДЕ ХАНОЙ (ВЬЕТНАМ) Геология

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ОСЕДАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ГОРОДЕ ХАНОЙ (ВЬЕТНАМ)»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 2, с. 169-178

УДК 624.131

ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ОСЕДАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ГОРОДЕ ХАНОЙ (ВЬЕТНАМ)

© 2014 г. Т. Х. Фи, Л. А. Строкова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Пр. Ленина, д. 30, Томск, 634050 Россия. E-mail: strokova@sibmail.com

Поступила в редакцию 15.10.2012 г. После исправления 18.02.2013 г.

Представлены результаты исследований прогрессирующих оседаний земной поверхности, вызванных консолидацией сжимаемых водоносных слоев в результате все увеличивающегося извлечения подземных вод в г. Ханой (Вьетнам). Исследования включали моделирование развития величин осадок во времени. Вычисленные осадки удовлетворительно коррелировали с данными натурных наблюдений.

Ключевые слова: подземные воды, оседание, грунты, сжимаемость.

ВВЕДЕНИЕ

Площадь административного образования "Ханой" составляет 3324.92 км2, население 6.3 млн. человек. В настоящее время в территорию Ханоя входят 9 городских районов, 18 сельских районов и городки Хадонг (Ha Dong) и Шонтэй (Son Tay). 10 октября 2010 г. Ханой отпраздновал тысячелетний юбилей, однако Ханой выделяется не только наличием важных объектов культурного наследия, но и расположением на особо сложной природной территории. Большая часть территории Ханоя расположена в рифтовой зоне, к которой приурочена долина р. Красной.

Рельеф Ханоя наклонный по направлению северо-запад - юго-восток (по течению р. Красной) к заливу Бакбо. Высота на севере от 5 до 20 м, в центре 5-7 м и в самой низкой части 3-4 м. Невысокие горы охватывают 1/7 территории города.

Ханой, дословно означает "город между рек". Самая большая р. Красная протекает по Ханою на расстоянии 163 км. Кроме р. Красной, на территории текут и другие реки: Дай, Дуонг, Кало, Тич и т.д. В Ханое также много озёр: Западное (500 га), Дайлай (525 га), Шуойхай (1000 га) и т.д.

Ханой расположен в области субэкваториального муссонного климата. Значительное количество годовых атмосферных осадков (1015-2536 мм), гидрологические особенности р. Красной предопределяют развитие весьма опасных процессов, влияющих на большую часть территории города

за счет его подтопления и затопления. В периоды половодий и паводков скорость течения воды р. Красной может достигать до 2.3 м/с, местами 3-4 м/с. В результате воздействия речных вод происходит эрозия (подмыв) русла и берегов, сложенных песками, супесями или суглинками. Кроме того, специфические особенности расположения высоких пойм и берегов р. Красной предопределяют возможность развития оползневых деформаций в береговой зоне, что зафиксировано в участках Нгоктху, Бодэ и др.

Наиболее опасный процесс для города - оседание земной поверхности, связанное с извлечением подземных вод, способствующее развитию на территории г. Ханоя неблагоприятных последствий, например, разрушению строительных объектов, в том числе домов, мостов, водопроводных труб, дорог и т.д.

Вопросам оседания поверхности, связанного с интенсивным забором подземных вод, посвящены работы Ф.В. Котлова, А.И. Снобковой, Р.С. Зиангирова, К. Терцаги, P.H. Giao, T.M. Thu, D.G. Fredlund, H. Bouwer, J. Li, R.E. Gibson, G.L. England, M.J.L. Hussey и многих других [1-5, 11].

Для предварительной оценки и анализа оседания поверхности на территории г. Ханой была использована TZP-программа, реализующая одномерную модель консолидации на базе метода конечных элементов Ф.Х. Жао [5].

К специфическим особенностям разреза территории Ханоя относится наличие мощной толщи четвертичных отложений различного генезиса и возраста (от плейстоцена до позднего голоцена), характеризующихся различным гранулометрическим составом - от галечников до тяжелых глин [7]. В разрезе четвертичных отложений выделяют пять свит (снизу вверх):

- свита Лэчи (а11с) - раннеплейстоценовые аллювиальные отложения, представленные гальками, гравием, с включением линз песков, супесей или суглинков, мощностью 3-25 м;

- свита Ханой (а,ар11-Ш1Ип) - средне- и позд-неплейстоценовые аллювиальные и аллювиаль-но-пролювиальные отложения, сложенные галькой, гравием и песками, местами суглинками и супесями, развитыми в верхней части разреза, мощностью 10-34 м;

- свита Виньфук (а,1,1ЪШ2ур1 23) - позднеплей-стоценовые аллювиальные, озерные и озерно-болотные отложения, закономерно переходящие от песков в нижней части разреза к суглинкам и глинам в верхней, местами прослеживаются суглинки с органическими остатками, мощностью 6-38 м;

- свита Хайхынг (й^ЪГУ1-2^ 23) - ранне- и среднеголоценовые озерно-болотные, морские и болотные отложения, относящиеся к специфическим слабым водонасыщенным грунтам, представленные в Ханое суглинками и глинами с органическими остатками в основании разреза, постепенно сменяющиеся морскими глинами синего цвета, мощностью 1-20 м;

- свита Тхайбинь (а^ЪГУ3!;^ 2) - позднеголо-ценовые аллювиальные и аллювиально-озерно-болотные отложения, широко распространенные и характеризующиеся постепенным переходом от песков к супесям и суглинкам, местами с включениями органических остатков, мощностью 1-26 м.

Фыонг Н.Х. и сотрудники в 2004 г. выполнили научный проект ТС-ВТ/06-02-3, одной из задач которого было составление карт зонирования слабых грунтов старого Ханоя (рис. 1), изопахит слабых грунтов, типичных физико-механических характеристик масштабом 1:25000 и др. [9].

В пределах глубины градостроительного освоения Ханоя зафиксировано наличие двух водоносных горизонтов. В верхней части разреза современных аллювиальных отложений (аГУ3^ 2), представленных водонасыщенными песками, местами с гравием, прослеживается голоценовый водоносный горизонт ^И). Коэффициент водопро-

Рис. 1. Карта зонирования слабых грунтов старого Ханоя [9].

водимости изменяется от 20 до 790 м2/сут, чаще -200-400 м2/сут. Положение статического уровня водоносного горизонта зависит от интенсивности атмосферных осадков и уровня воды в р. Красной и изменяется в пределах 1-5 м в течение года.

Повсеместное распространение в городе имеет плейстоценовый слабонапорный водоносный горизонт (яр), водовмещающими породами которого являются крупнообломочные образования (галька и гравий) и пески (а11с, а,ар11-Ш1Ип и аШ2ур1). Коэффициент водопроводимости горизонта составляет от 50 до 2300 м2/сут, коэффициент фильтрации грунтов горизонта - от 20 до 68 м/сут.

Важное значение для развития ряда экзогенных процессов имеет не только специфика инженерно-геологических и гидрогеологических условий территории города, но и инженерная деятельность.

По данным гидрогеологической службы Ханоя [6, 8] в городе действуют три основные формы водозабора подземных вод: общественные, промышленных предприятий и частные. В г. Ханое действуют 10 крупных и 11 мелких общественных предприятий (станции водоснабжения), занимающихся обеспечением населения водой. Они состоят из 164 скважин, пробуренных на плейстоцено-

вый водоносный горизонт, со средней мощностью 667 804 м3/сут (данные 2008 г.). Для водоснабжения промышленных предприятий в общей сложности действуют 513 скважин. Скважины пробурены на плейстоценовый водоносный горизонт на глубину от 32 до 85 м при средней производительности 152000 м3/сут (данные 2008 г.). Частных водозаборных скважин насчитывается около 110 902, их глубина небольшая, так как используется голо-ценовый водоносный горизонт или верхняя часть плейстоцена. Общая производительность частных скважин 110900 м3/сут (данные 2008 г.).

К настоящему времени объемы откачиваемых подземных вод с целью питьевого и промышленного водоснабжения города достигают 930704 м3/сут, в дальнейшем суточный расход воды увеличится до 950000-1050000 м3/сут к 2015 г. и до 1180000-1250000 м3/сут к 2020 г. Большая часть воды забирается из плейстоценового водоносного горизонта ^р). Непрерывный рост дебита водозаборных скважин вызывает образование депрессионных воронок с понижением уровня в ряде зон: от 13 до 18 м (Тханьконг, Нгосильен, Донтхуй, Натывонг и др.); 18-32 м (Майзич, Нгокха, Хадинь, Тхыонгдинь, Танчьеу, ДайКим, Фапван и др.).

Снижение уровня подземных вод приводит к существенному росту эффективных напряжений, что определяет уплотнение слабых песчано-глинистых пород и деформации земной поверхности, а также развитие дополнительных осадок построенных зданий и подземных сооружений.

СОВРЕМЕННАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ОСЕДАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА

С 1988 по 1995 г. Северная ассоциация по гидрогеологии и инженерной геологии построила 32 станции мониторинга за оседаниями земной поверхности на южной территории долины р. Красной. Мониторинг за оседаниями земной поверхности проводился по методу нивелирования 2-го класса один раз в год. Результаты исследований за этот период показали, что почти вся внутренняя площадь г. Ханоя (за исключением районов вблизи р. Красной) испытала оседание (рис. 2) [9, 12]. При средней скорости оседания земной поверхности >10 мм/год, более высокие ее значения наблюдалась в центральном районе и на юге города, а максимальные - в районе Зангво-Тхань-конг и Фапван (средняя скорость 20-44 мм/год).

В период 1995-2004 гг. на территории Ханоя были построены 10 более совершенных станций

мониторинга за оседанием земной поверхности и снижением уровня подземных вод. Мониторинг проводится Ханойским институтом строительства и технологий (Н1ВТ).

Станции мониторинга оборудованы в районах с типичными геологическими условиями города, например: Тханьконг, Нгосилиен, Фапван, Тыонг-май - со слоями слабого грунта; Нгокха, Майзич, Донгань - без слоев слабого грунта; Нгосилиен, Лыонгиен - около р. Красной; Залам и Хадинь -вдали от реки. Данные по снижению уровня грунтовых вод за период 1994-2004 гг. приведены в табл. 1 и на рис. 3.

Результаты мониторинга за оседаниями земной поверхности в связи с водоотбором подземных вод показывают, что на участках со слоями слабых грунтов в разрезе скорость оседания сравнительно высокая (мм/год): Тханьконг - 41.42, Нгосилиен - 31.52, Фапван - 22.17, Хадинь - 18.46; на участках без слабых грунтов скорость оседания низкая (мм/год), например: Нгокха - 1.73, Майзич - 2.6

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком