23/11/2012

И еще о законодательстве

Изыскания под строительство в Москве регламентируются следующими документами:

  • СНиП 11-02-96 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения".
  • СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ".
  • СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть II. Правила производства работ в районах распространения опасных геологических и инженерно-геологических процессов".
  • СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть III. Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов".
  • МГСН 2.07-01 "Основания, фундаменты и подземные сооружения".

Есть еще немало документов, но эти — главные, в которых ко всему прочему упоминаются гидрогеологические прогнозы. Надо заметить, что упоминаются они там весьма вскользь: буквально по паре строчек о том, что мол нужны прогнозы, без подробностей.

Однако, есть еще одна весьма любопытная бумага:

Хочу привести цитаты из этого документа, поскольку в последнее время в Мосгосэкспертизе на его основании начали придираться к гидрогеологическим прогнозам. Впрочем, надо понимать, что документ сам по себе хороший — проблема в том, кто, как и зачем придирается.

...

3.Условия строительства в г. Москве

...

3.5. ...Подтопление охватывает примерно 40% территории города и обусловлено в основном техногенными факторами.

...

4.Инженерно-геологические изыскания

4.1.Общие требования

...

4.1.10.Гидрогеологические исследования следует выполнять с целью изучения режима подземных вод, их химического состава, определения фильтрационных свойств грунтов, определения градиентов и скорости движения подземных вод, получения исходных данных для проектирования дренажных и противофильтрационных систем и водопонижения, а также гидрогеологического прогнозирования п. 4.1.11).

Гидрогеологические исследования следует выполнять в соответствии с требованиями СП 11-105 и дополнительными требованиями разделов 4.2-4.8 настоящей инструкции.

4.1.11.Гидрогеологическое прогнозирование включает прогноз изменения гидрогеологических условий в период строительства сооружения оценка водопритоков в котлован, влияние дренажа и др.) и прогноз изменения гидрогеологических условий в период эксплуатации сооружения оценка возможного барражного эффекта, оценка влияния пристенного и пластового дренажей, оценка возможности подтопления территории и др.). Гидрогеологическое прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных моделей с использованием данных, полученных при анализе и обработке материалов инженерно-геологических изысканий, а также фондовых материалов.

...

4.3.Особенности инженерно-геологических изысканий при реконструкции зданий

...

4.3.17.На основе гидрогеологических и гидрохимических исследований должны быть установлены: уровень и режим подземных вод, химический состав и характеристики агрессивности подземных вод по отношению к материалу фундаментов и других конструкций подземной части СНиП 2.03.11), а также дан прогноз изменения гидрогеологических условий площадки в связи с реконструкцией здания.

...

4.5.Особенности инженерно-геологических изысканий для подземных и заглубленных сооружений

...

4.5.10.Гидрогеологические исследования следует выполнять в соответствии с пп. 4.1.10 и 4.1.11. Для подземных и заглубленных сооружений, строительство которых сопровождается устройством противофильтрационных завес и дренажных систем, коэффициент фильтрации грунтов необходимо определять полевыми методами ГОСТ 23278).

При проектировании подземных и заглубленных сооружений, перекрывающих частично или полностью отдельные горизонты подземных вод, а также изменяющих условия и пути их фильтрации, следует выполнять прогноз изменений гидрогеологических условий площадки строительства, в частности прогноз возможного образования барражного эффекта и подтопления окружающей территории п. 4.1.11).

...

4.5.13.Для определения зоны влияния подземного строительства и проведения расчетов деформаций оснований существующих зданий и сооружений необходимо выполнять прогноз изменений напряженно-деформированного состояния грунтового массива пп. 4.2.4 и 4.2.11), а также гидрогеологического режима подземных вод п. 4.5.10). Для выполнения этих прогнозов рекомендуется привлекать специализированные организации по геотехнике.

...

5.Геоэкологические изыскания

5.2.Эколого-гидрогеологические исследования

...

5.2.3.Гидрогеоэкологическое прогнозирование

5.2.3.1.Гидрогеоэкологическое прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных и геомиграционных моделей. Размеры моделируемой области геофильтрации и геомиграции не должны ограничиваться строительной площадкой и должны определяться размером области возможного влияния объекта на изменение уровней и загрязнение подземных и поверхностных вод. В область влияния должны быть включены располагающиеся по соседству со строительной площадкой водоохранные зоны рек, зеленые насаждения, парки, пруды, жилые массивы, площадки отдыха и другие природные и социальные объекты.

5.2.3.2.При выборе положения нижней границы области влияния в гидрогеологическом разрезе необходимо учитывать сложность геологического строения и гидрогеологических условий территории, глубину заложения фундамента, этажность подземной части здания. В том случае, если на территории застройки выявлены участки уменьшения мощности и нарушения сплошности слабопроницаемых отложений регионального водоупора - верхнеюрских глин, нижняя граница области должна проводиться по кровле слабопроницаемых отложений - среднеюрских глин и мергелей верхнего карбона.

5.2.3.3.Границы области возможного влияния объекта на подземные и поверхностные воды и растительность в плане и разрезе, методика проведения прогнозных расчетов должны определяться и уточняться на стадии разработки проектной документации специалистами или организацией, специализирующейся на выполнении прогнозных гидрогеоэкологических расчетов.

5.2.3.4.Для информационного обеспечения моделей используются:

  1. картографические материалы, которые должны быть получены в результате анализа и обработки материалов эколого-гидрогеологических исследований и представлены в отчетных материалах:
    • аэрофотоснимок территории масштаба 1:2500-1:30000;
    • карта-схема территории исследований с указанием в единой системе координат границ участка планируемой застройки, разведочных, гидрогеологических, режимных, мониторинговых скважин, мест расположения зданий, зеленых насаждений, прудов, ручьев, поверхностных водотоков, долин, заключенных в подземные коллекторы рек, участков заболачивания и подтопления территории, автотрасс, промышленных зон, свалок бытовых отходов и других потенциальных источников загрязнения;
    • карта абсолютных отметок поверхности земли с указанием абсолютных отметок урезов воды в прудах, реках, искусственных водоемах, абсолютных отметок выходов родников;
    • литологическая карта современных отложений с указанием их мощности;
    • карта мощности слабопроницаемых суглинков;
    • карта дочетвертичных отложений с рельефом кровли юрских и каменноугольных отложений;
    • карта мощности слабопроницаемых юрских отложений;
    • гидрогеологическая карта;
    • гидрогеологические разрезы;
    • карты абсолютных отметок уровней подземных вод водоносных горизонтов и глубин залегания подземных вод;
    • карта защищенности подземных вод от проникновения загрязняющих веществ с поверхности земли;
  2. фондовые материалы инженерно-геологических и геоэкологических изысканий на строительной площадке и прилегающей территории:
    • буровые колонки скважин с указанием водопроявлений;
    • гранулометрический состав водовмещающих отложений;
    • коэффициенты фильтрации водовмещающих отложений, полученные лабораторными способами и при проведении опытно-фильтрационных работ;
    • результаты геофизических исследований;
    • данные режимных наблюдений за уровнем подземных вод;
    • химический состав подземных и поверхностных вод;
    • литологическое строение зоны аэрации;
    • коэффициенты фильтрации грунтов зоны аэрации.
...

Одним словом, «Инструкции...» совершенно замечательные, а еще есть вот такой замечательный документ: СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений". Но о нем поговорим в следующий раз.

16/11/2012

Гидрогеологический прогноз и СРО

У меня периодически спрашивают: нужно ли участие в СРО для выполнения гидрогеологических прогнозов. Увы, как это обычно у нас бывает, однозначного ответа у меня нет Уже есть — читайте заметку до конца. Нет его и у законодателей, которые внесли пункт 2.4. Гидрогеологические исследования в составе инженерно-геологических изысканий в «Перечень видов работ по инженерным изысканиям, по подготовке проектной документации, по строительству, реконструкции, капитальному ремонту объектов капитального строительства, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства», т.е. списка работ, для выполнения которых необходимо участие в СРО. Тонкость момента заключается в том, что нигде не регламентировано — относится ли гидрогеологический прогноз к гидрогеологическим исследованиям или нет. Если рассуждать логически, то вроде бы как относится, но с другой стороны, раньше, еще до введения понятия СРО и когда действовала система лицензирования, гидрогеологическое моделирование относилось в научной деятельности и лицензированию не подлежало.

Одним словом, если вас в экспертизе прижали отсутствием у вас свидетельства СРО, то отбрехаться с помощью нашего законодательства — увы, не получится. А кого-то могут и не прижать — все зависит от того, как к вам относится конкретный эксперт.

P.S.: Коллега совершенно справедливо указал мне в письме, что в упомянутом выше документе есть еще такой пункт:

5.4.Физическое и математическое моделирование взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой (выполняется в составе инженерно-геотехнических изысканий).

Более того, есть даже какой-то внутренний документ, в котором конкретно указано, что гидрогеологическое моделирование на все 100% соответствует этому пункту. Одним словом, для выполнения геофильтрационных прогнозов ваша организация должна иметь свидетельство о членстве в изыскательском СРО с разрешением на выполнение соответствующих работ.

Кстати, тут попутно возник такой вопрос: а если в небольшой изыскательской компании нет своего гидрогеолога, то может ли она легально получить такое свидетельство?

14/11/2012

О качестве инженерно-геологических изысканий

Просто две ссылки и предложение поразмыслить над сложившейся в отрасли ситуации.

  1. Ссылка нумеро уно.
  2. Ссылка нумеро дуо.

01/11/2012

Processing MODFLOW. Параметры.

К параметрам модели относятся:
  • Горизонтальный коэффициент фильтрации и Проводимость Horizontal Hydraulic Conductivity and Transmissivity.
    Коэффициент фильтрации должен быть задан для безнапорных и напорно/безнапорных слоев с переменной проводимостью (тип 1 и 3). Проводимость может быть задана для напорных и напорно/безнапорных слоев с постоянной проводимостью (тип 0 и 2).
    Горизонтальный коэффициент фильтрации в общем случае характеризует проницаемость вдоль модельных строк. Проницаемость вдоль модельных столбцов получается путем умножения этой величины на коэффициент горизонтальной анизотропии (anisotropy factor, задается в диалоговом окне Layer Property dialog box).
    Для безнапорного слоя проводимость считается как произведение коэффициента фильтрации на разность уровня воды и подошвы слоя (если в том же Layer Property dialog box явно не задана опция user-specified transmissivity).
    Важно понимать, что «внутре» MODLFOW всегда коэффициент фильтрации пересчитывает в проводимость. Просто в случае с безнапорным слоем проводимость уточняется на каждой итерации (точно не помню, но кажется этот момент тоже настраивается — можно пересчитывать проводимость не на каждом расчетном шаге).
  • Перетекание и вертикальный коэффициент фильтрации Vertical Leakance and Vertical Hydraulic Conductivity.
    Параметр перетекания расчитывается MODFLOW по формуле:
    VCONT=\frac{2}{\frac{m_k}{(k_z)_{k,i,j}}+\frac{m_{k+1}}{(k_{z})_{k+1,i,j}}}
    где:
    mk - мощность k-ого слоя;
    (kz)k,i,j - его вертикальный коэффициент фильтрации.
    Вы можете задать VCONT явно (Vertical Leakance), либо в виде коэффициента фильтрации (Vertical Hydraulic Conductivity). Казалось бы, зачем в здравом уме заниматься ручным расчетом перетекания, если можно не мучаться и задать коэффициент фильтрации — однако, есть ряд задач, где это необходимо.
  • Коэффициент вертикальной анизотропииVertical Anisotropy.
    Ну, тут все просто — это отношение горизонтального коэффициента фильтрации к вертикальному. Поддерживается версиями MODFLOW-2000 и старше. Сильно упрощает процесс решения обратных задач геофильтрации — подбирая проницаемость толщи не приходится синхронизировать значения коэффициентов фильтрации по разным осям.
  • Эффективная пористость Effective Porosity.
    Не буду напоминать определение эффективной пористости — она есть в любом учебнике. Отмечу лишь, что на решение задач геофильтрации этот параметр не влияет, в отличие от миграционных задач.
  • Упругая емкость (породы) Specific Storage, Упругая емкость пласта Storage Coefficient и Гравитационная емкость Specific Yield.
    Эти параметры используются при работе с нестационарными моделями. Упругая емкость пласта — это упругая емкость, умноженная на мощность пласта, и вы ее можете задать явно, либо предоставить выполнение операции умножения программе. Для безнапорных и напорно/безнапорных слоев надо еще задать гравитационную емкость Specific Yield.
За подробностями и определениями отправляю вас к литературе:
  1. Wen-Hsing Chiang: “Processing Modflow PRO”, April 6, 2006;
  2. Simcore Software: “Processing Modflow. An Integrated Modeling Environment for the Simulation of Groundwater Flow, Transport and Reactive Processes”, July 5, 2012;
  3. Шестаков В.М.: «Гидрогеодинамика», 1995 г.

30/08/2012

Гидрогеологический дайджест

Прошу прощения за длительное отсутствие. Работы много.

16/07/2012

Моделирование в понижениях

Коллега в телефонной беседе напомнил про один очень полезный и неочевидный трюк. Как известно, нестационарные модели очень чувствительны к начальному распределению напоров. Получить это распределение можно двумя путями: интерполяцией фактически наблюденных напоров в наблюдательных точках (скважинах); либо с помощью откалиброванной стационарной модели. Очевидны недостатки обоих подходов: для первого не всегда хватает исходных данных, а второй чреват ошибками (все упирается в качество решения обратной задачи).
Однако, существует массивный пласт задач, для которых совершенно не обязательно знание о распределении напоров. К примеру: определение водопритока к котловану. Нам совершенно неважно какой там напор, в качестве результата нас устроит достигнутое понижение и расход.
В этом случае допустим такой приём: заменяем в нашем расчете термин «напор» на термин «понижение». Таким образом, «начальный напор» становится «начальным понижением», которое, очевидно, равно нулю. Все модельные слои должны быть напорными (Confined), даже если они не являются таковыми. Важно помнить: изолинии и массивы результатов, получаемые при таком расчете, будут показывать не напоры, а понижения. Расходы будут такими же, как и при расчете в термине «напор».
Совершенно ясно, что и этот подход не лишен недостатков и ограничений. Так, без дополнительных ухищрений невозможно учесть эффект осушения пластов, а величины расходов могут оказаться существенно завышенными для безнапорных горизонтов, как это всегда бывает, если их задать напорными.

11/07/2012

Симуляция откачек на сеточных численных моделях

Когда я только начинал карьеру гидрогеолога, мне попалась достаточно интересная задача — надо было более или менее автоматизировать процесс обработки экспресс-откачек. Ясное дело, что там все элементарно можно было сделать с помощью аналитических формул и «экселя», но я не стал искать легких путей и зарядил все это дело в MODFLOW. Результатом трудов стала статья в сборник работ института «ВОДГЕО», ознакомиться с которой вы можете по ссылке: Определение фильтрационных параметров по данным экспресс-откачек с использованием численного моделирования.pdf.
Недавно обнаружил, что я не один такой «хитрый»: Rushton, K. R. & Chan, Y. K., 1976, A numerical model for pumping test analysis, Proc. Instn Civ. Engrs, Part 2, 61, pp. 281-296 and Barrash, W. and M.E. Dougherty, 1997, Modeling axially symmetric and nonsymmetrical flow to a well with MODFLOW, and application to Goddard2 well test, Boise, Idaho, Ground Water ,Vol. 35, No. 4: pp. 602-611 — http://info.ngwa.org/gwol/pdf/972062742.PDF

25/06/2012

Modflow.ru

Скиберсквотил вкусный домен: modflow.ru. Что делать с ним - пока не решил. Пока поставил заглушку. Со временем планирую там сделать более или менее полноценный сайт-визитку, но это дело не ближайших месяцев.
Если кому нужен почтовый ящик типа ваше_имя@modflow.ru, пишите на water+blog@alick.ru, или заполните форму на сайте.