УДК 556.048:624(470+570)
Новая система гидрологических расчетов для обеспечения строительства и других отраслей экономики России
А. В. Рождественский*, И. А. Шикломанов*
Представлена новая концепция современных инженерных гидрологических расчетов для строительного проектирования, включающая федеральный нормативный документ "Свод правил по определению основных расчетных гидрологических характеристик" и региональные нормативные документы субъектов Российской Федерации "Территориальные строительные нормы по определению основных расчетных гидрологических характеристик". Подобная система взаимосвязанных нормативных документов разрабатывается впервые и нацелена на устойчивое развитие строительства и других отраслей экономики в России. Рассмотрены современные проблемы и основные задачи, стоящие перед гидрологами при подготовке территориальных строительных норм, которые включают обобщение многолетних наблюдений за гидрологическими характеристиками по отдельным регионам нашего государства и определение расчетных гидрологических характеристик в любой точке рассматриваемой территории при наличии и отсутствии данных гидрометрических наблюдений в пункте проектирования.
Введение
В соответствии с новой системой нормативных документов в строительстве Госстроем России [4] предусматривается создание федеральных и региональных строительных норм. Применительно к инженерным гидрологическим расчетам для строительного проектирования предусматривается использование двух документов: федерального методического документа "Свод правил по определению основных расчетных гидрологических характеристик" и региональных документов для субъектов Российской Федерации "Территориальные строительные нормы (ТСН) по определению основных расчетных гидрологических характеристик".
Ранее, с 1983 г., действовал лишь один нормативный документ — СНиП 2.01.14-83 "Определение расчетных гидрологических характеристик" [3]. Остальные издания носили вспомогательный и рекомендательный характер, включая работу [1].
В настоящей статье рассматривается современная проблема инженерных гидрологических расчетов в России в связи с принятием Госстроем новой системы нормативных документов в строительном проектировании.
* Государственный гидрологический институт.
Свод правил "Определение основных расчетных гидрологических характеристик"
В последние годы по планам НИОКР Росгидромета в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) совместно с Институтом водных проблем (ИВП РАН) и при участии других научно-исследовательских и проектно-изыскательских организаций разных министерств и ведомств подготовлен новый федеральный документ — Свод правил "Определение основных расчетных гидрологических характеристик" СП 33-101-2004 [2]. Этот документ введен в действие с 1 января 2004 г. постановлением Госстроя Российской Федерации № 218 от 26 декабря 2003 г. взамен Строительных норм и правил, также разработанных в ГГИ в 1983 г. (СНиП 2.01.14-83).
Свод правил устанавливает общие положения и требования к организации и порядку проведения инженерных гидрологических расчетов для обоснования проектирования новых, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий, зданий и сооружений для всех видов строительства и инженерной защиты территорий, а также к гидрологическим расчетам, выполняемым в период строительства, эксплуатации и ликвидации объектов.
Применение данного документа распространяется на всю территорию РФ при выполнении гидрологических расчетов для проектирования речных гидротехнических сооружений, нефтяных и газовых трубопроводов, атомных и тепловых электростанций, железных и автомобильных дорог, сооружений мелиоративных систем, систем водоснабжения, планировки и застройки населенных пунктов, генеральных планов промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также при разработке мероприятий по борьбе с наводнениями.
Новые правила и методы определения расчетных гидрологических характеристик для строительного проектирования предполагают повышение их точности и надежности, обеспечивая безопасность гидротехнических сооружений и экономическую целесообразность строительства того или иного сооружения в России. Особо следует подчеркнуть, что в Своде правил представляется большая возможность (по сравнению с предыдущим документом [3]) проявления самостоятельности и инициативы проектными организациями, а следовательно, и ответственности при принятии тех или иных решений в процессе определения расчетных гидрологических характеристик.
Повышение качества гидрологических расчетов для строительного проектирования при использовании Свода правил обусловливается следующими основными обстоятельствами:
— более полным использованием исходной гидрометеорологической информации, включая наблюдения последних лет к моменту проектирования;
— обязательным проведением полевых гидрометеорологических изысканий при отсутствии данных гидрометрических наблюдений в пункте проектирования;
— использованием новых методов приведения кратковременных гидрометеорологических наблюдений к многолетнему периоду, в том числе полученных в результате полевых гидрометеорологических изысканий;
— более тщательным анализом однородности и стационарности многолетних данных гидрометеорологических наблюдений на исследуемой территории;
- учетом хозяйственной деятельности при определении расчетных гидрологических характеристик. Это может быть связано с неоднородностью исходных данных, обусловленных влияниями хозяйственной деятельности в руслах рек и на водосборах, а также антропогенными изменениями глобального и регионального климата;
— разработкой новых статистически значимых и физически обоснованных региональных методов расчета основных гидрологических характеристик;
- возможным применением нескольких региональных методов для определения одной и той же расчетной гидрологической характеристики, включая индивидуальную информацию в пункте проектирования. Эта информация должна быть получена, например, в результате полевых гидрометеорологических изысканий;
— возможным учетом в перспективе нестационарности основных метеорологических факторов стока, обусловленной глобальными и региональными изменениями климата. При этом допускается при проектировании особо ответственных гидротехнических сооружений возможность использования разных климатических сценариев с детальным и подробным анализом основных метеорологических факторов стока в каждом сценарии.
Методические подходы, изложенные в Своде правил, позволяют рекомендовать использование в практике инженерных гидрологических расчетов не единую для всей России зависимость характеристик стока от основных факторов, как это было ранее [3], а одновременно несколько региональных зависимостей для расчета одной и той же характеристики стока. Эти региональные зависимости должны быть наилучшим образом обоснованы исходной гидрометеорологической информацией и специфическими особенностями формирования речного стока в том или ином рассматриваемом районе. При этом результирующая расчетная характеристика стока, полученная с использованием нескольких независимых или частично зависимых методов расчета, всегда будет точнее и надежнее, чем оценка, полученная по одному, даже самому точному, методу расчета. Наиболее эффективно использование результатов кратковременных гидрометеорологических наблюдений, полученных, например, в результате полевых работ, и региональных зависимостей. Эта ситуация наиболее часто встречается в практике инженерных гидрологических расчетов при отсутствии данных гидрометрических наблюдений в пунктах проектирования. Данный подход позволяет сделать систему гидрологических расчетов более унифицированной, так как в этом случае все методы расчета объединяются в единый комплекс. Кроме того, система гидрологических расчетов становится более гибкой и открытой к новым исследованиям, при этом отпадает необходимость в замене ранее применявшихся методов расчета на новые, как это было в СНиП 2.01.14-83 [3], а достаточно добавить новый
метод расчета, который будет использоваться в совокупности с ранее предложенными для того или иного региона.
В Своде правил в отличие от СНиП 2.01.14-83 представлены лишь методы инженерных гидрологических расчетов; наблюденная же гидрометрическая информация в обобщенном виде приводится только в примерах расчета для иллюстрации изложенных методов. Однако эта информация крайне необходима при определении основных расчетных гидрологических характеристик, причем с включением данных наблюдений за самые последние годы, и ее отсутствие является главной проблемой широкого использования Свода правил.
Как известно, к настоящему времени дважды выполнялось обобщение гидрологических характеристик и параметров расчетных схем и формул для всей территории бывшего СССР. Результаты первого обобщения с учетом данных гидрометеорологических наблюдений до начала 1960-х годов изложены в капитальном многотомном издании "Ресурсы поверхностных вод СССР"; результаты второго обобщения с использованием данных до середины 1970-х годов представлены в "Пособии по определению основных расчетных гидрологических характеристик" [1]. Использование указанных обобщений в современных условиях недопустимо, поскольку в этом случае не учитываются исходные данные гидрометеорологических наблюдений по крайней мере за последние 30—40 лет. Кроме того, их использование в практике современного строительного проектирования привело бы к тому, что исходная информация, заложенная в основу приведенных обобщений, устареет уже на 50—60 лет, что связано с периодом действия нормативных документов, составляющих, как правило, не менее 10—20 лет. Получается, что проводимые Росгидрометом по всей стране дорогостоящие наблюдения в течение нескольких десятилетий совершенно не используются в практике инженерных гидрологических расчетов, что существенно снижает точность определения расчетных гидрологических характеристик, определяющих экономическую целесообразность и, что особенно важно, безопасность проектируемых сооружений. И это совершенно недопустимо. Действительно, государство вкладывает
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.