Отчет по практике: Реконструкция тоннельного водовода Южного берега Крыма, Республика Крым

3.2 Гидрогеологические условия

Реки района принадлежат к бассейну Чёрного моря: Альма, Кача, Бельбек. В отдельные годы на них бывают сели. Для местных нужд сооружены Партизанское водохранилище (площадь водного зеркала -- 150 га), также Альминское и Бахчисарайское водохранилища (общей площадью 350 га).

На территории г. Ялта протекают такие реки как: р. Дерекойка (р. Быстрая) , р. Учан-Су или р. Водопадная. Река Дерекойка берёт начало на южных склонах Никитской яйлы между хребтами Иограф и Кизил-Кая. Первые 2 км река имеет уклон русла более, чем 120 м на 1 км. Питание реки дождевое, снеговое и подземное (карстовые источники). В реку впадают воды более 60 родников. Наиболее крупный из них -- Массандровский водопад. Наибольший расход воды в Дерекойке в холодное время года, а межень наблюдается с июля по октябрь. Река Учан-Су -- протекающая по Южному берегу Крыма. Впадает в Чёрное море в центре города Ялты. Река Учан-Су берёт начало под кромкой Ай-Петринской яйлы на высоте 1233 м над уровнем моря и течет вниз с очень большим уклоном, на расстоянии 2-х км от истока образует водопад Учан-Су, находящийся на высоте 390 м и состоящий из нескольких ступеней (высота водопада 98,5 м). Река Учан-Су протекает через западную часть Ялты, впадая в море у гостиницы «Ореанда».

Проектируемый объект частично (Южный портал) расположен в береговой полосе, прибрежно-защитной полосе и в водоохранной зоне ручья без названия протяженностью менее 10 км (левый приток реки Дерекойка). Створ Южного портала расположен на расстоянии 49 м. от данного ручья.

Створ Северного портала расположен на расстоянии 105 м. от реки Бельбек.

Согласно ст. 6 и ст. 65 Водного кодекса РФ от 03.06.2006 №74-ФЗ, а также Приказу №20 от 10.02.2016г Главного управления природных ресурсов и экологии г. Севастополя для вышеуказанного водного объекта установлены следующие размеры зон:

- ширина водоохраной зоны - 200 м;

- ширина прибрежной защитной зоны - 50 м.

Грунтовые воды вскрыты скважинами и колодцами на глубинах 8-71 м. Но наиболее водообильной является нижняя зона, залегающая в горах на глубинах более 400 м. Ее вскрытая мощность составляет 58-240 м. Эта зона содержит 70% вод от общего подземного стока. Течение происходит по разрывным нарушениям и карстовым каналам.

Весной уровень воды поднимается и достигает зоны экзогенной трещиноватости и вод сезонных водотоков.

По суммарному содержанию хлоридов и сульфатов в пересчете на хлор грунтовые воды среднеагрессивные на арматуру железобетонных конструкций.

По суммарному содержанию хлоридов и сульфатов в пересчете на хлор грунтовые воды среднеагрессивные на арматуру железобетонных конструкций

3.3 Метеорологические и климатические условия

Для Южного портала:

Участок инженерно-гидрометеорологических изысканий по климатическому районированию относится к подрайону IV- Б согласно архитектурно-строительному климатическому районированию территории РФ по СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология».

Климат участка изысканий- субсредиземноморский до высоты 200м над уровнем моря; выше этого уровня среднесуточные температуры января опускаются ниже 2°С. Среднемесячная температура июля плюс 23.9°С, средняя температура января плюс 4.2°С, среднегодовая температура воздуха плюс 13.2°С.

Климатической особенностью является расположение в котловине, где более часто наблюдаются инверсии температур, наименьшее по Крыму количество морозных дней (около 36 дней с морозом в году), туманы и низкая облачность спускающаяся с гор в котловину. Прочный снежный покров не образуется из-за оттепелей с дождями, продолжительность залегания снежного покрова здесь редко превышает 10 дней, более устойчивый снежный покров отмечается выше на горных склонах. Самое влажное время - зима - относительная влажность воздуха составляет 83-85%, летом 62-65%. Главными климатообразующими факторами являются радиационные, циркуляционные особенности, рельеф, а также влияние Черного моря.

Для Северного портала:

Участок инженерно-гидрометеорологических изысканий по климатическому районированию относится к III климатическому району, подрайону III-Б согласно архитектурно-строительному климатическому районированию территории РФ по СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология».

Климат мягкий, умеренно-континентальный. Среднегодовая температура воздуха 11.1°С. Среднегодовой уровень осадков 528 мм, среднее количество часов солнечного сияния 2342 в год. В феврале, начале марта приходит сезон ветров, преобладают северо-восточные направления.

3.4. Особые природно-климатические условия

Район изысканий по сложности инженерно-геологических условий (геоморфологических - два геоморфологических элемента; геологических - 12 инженерно-геологических элементов (ИГЭ); инженерно-геологические процессы - высокая сейсмичность) относится к III категории сложности, согласно таб. Г1 приложения Г СП 47.13330.2016.

Из современных активных геологических и инженерно-геологических процессов и явлений в процессе изысканий отмечаются:

* высокая сейсмичность;

* карстоопасность.

Высокая сейсмичность:

Так как методом микросейсмического районирования установление расчетной сейсмичности возможно только до глубины 30,0м, а проектируемый тоннельный коллектор будет находиться на глубинах до 900,0, был сделан запрос в институт физики о величине расчетной сейсмичности. Согласно заключению. Расчетная сейсмичность для основной части тоннеля составляет 8 баллов. На припортальных участках, где глубина заложения не превышает 30,0 м., сейсмическая интенсивность соответствует уровню исходной и составляет 9 баллов.

Карстоопасность:

Согласно инженерно-геологическим изысканиям (05.010390.П-01-ИГИ.1 Том 2.1), в геологическом строении Ялтинского массива выделяется два структурных этажа, сложенных породами разного возраста и литологии: нижний - доверхнеюрский (т.н. породы Таврической серии) и верхний - постсреднеюрский (оксфордский, кимериджский и титонский ярусы).

Породы Таврической серии не относятся к карстующимся (растворимым) породам, поэтому опасность карстообразования отсутствует.

В породах верхнего структурного этажа литологически превалируют известняки, что является одним из основных условий для развития карста.

Таким образом, на глубинах залегания тоннеля от поверхности карстовые процессы не будут оказывать влияние на строительство и эксплуатацию тоннеля.

При анализе основных условий развития карстового процесса было установлено:

1. По литологическому критерию карст относится к карбонатному типу. Возраст известняков колеблется от нижнеоксфордского (арговий) до нижнетитонского. Мощность верхнеюрской карбонатной толщи изменяется от нескольких метров на северо-западной и юго-восточной перифериях трассы до 1100 м в центральной части, составляя в среднем 550 м. Известняковая толща падает на северо-запад под углами от 15 до 35°. Она разбита многочисленными разрывными нарушениями с оперяющими зонами тектонической трещиноватости. Амплитуда смещения отдельных блоков по разрывам может достигать 300 м. В результате тектонической раздробленности поперечная структура Ялтинского массива имеет вид грабен-синклинали.

2. В водопроницаемости карбонатной толщи превалирующую роль играет трещинная пустотность, к которой на закарстованных участках присоединяется кавернозность. Открытая пористость известняков составляет всего 1-4%. В интервале глубин 0-50 м коэффициент фильтрации известняков составляет 20-33 м/сут., ниже 50 м - менее 3 м/сут. Вдоль линии тоннеля, идущей в известняках, выявлено 6 возможных участков повышенной обводненности, приуроченных к трещинным зонам крупных разрывов. Главный максимум направлений простирания трещиноватости приходится на углы 50-90°. Второстепенную роль играют трещины северного простирания. Для трещин в известняках характерны углы падения 70-90°. Количество зияющих трещин достигает значений 90-98% на концевых участках трассы и снижается до 81% в центральной части. Максимальное зияние может достигать 25 см.

3. В питании карстовых вод главную роль играет инфильтрационный, инфлюационный и конденсационный сток. Первый вид формируется преимущественно в зимнее время и в зависимости от мощности почв и характера растительного покрова может давать на питание подземных вод от 50 до 70% от количества выпавших осадков. Инфлюационное питание кратковременно проявляется при интенсивных дождях и ливнях, во время активного снеготаяния. Объемы поглощенных вод составляют около 1% от общей суммы осадков. Конденсационное питание составляет в среднем 7% от нормы осадков. Разгрузка карстовых вод зоны аэрации и подзоны сезонных колебаний уровня осуществляется на склонах массива через систему родников с нисходящим свободным стоком. Движение карстовых вод в гидродинамической зоне полного насыщения осуществляется вдоль изолированных трещинных зон, вскрытых тоннелем. На отрезке тоннеля, проходящем в известняках, выделено 6 участков с водопритоками, расход которых составлял от 7 до 250 м³/ч с напором до 8 атм. На всех участках тоннеля в течение от нескольких дней до двух лет произошло полное снятие напоров, существенное снижение дебитов (или полное осушение) и сработка динамических емкостных запасов в толще над тоннелем.

4. Агрессивность карстовых вод массива формируется под влиянием многих факторов, среди которых температура воды, ее химический состав, наличие геохимических аномалий в толще известняка и др. С глубиной температура карстовых вод растет, что ведет к снижению углекислотной агрессивности в зоне тоннеля по сравнению с поверхностью. В ходе взаимодействия карстовых вод с известняками в верхней части карбонатного разреза происходит быстрая сработка агрессивности и набор минерализации до 220-350 мг/л. Формируются воды гидрокарбонатного кальциевого и гидрокарбонатного магниево-кальциевого состава. Наличие в средней и нижней части известняковых блоков сульфидной минерализации приводит к росту агрессивности за счет появления слабых растворов серной кислоты. Здесь могут формироваться изолированные струи гидрокарбонатно-сульфатных натриевых и сульфатных натриевых вод с минерализацией до 2100 мг/л.

5. В пределах Ялтинского массива развивается классический крымский карст открытого (яйла) и покрытого (склоны) типов. В пределах плато широко развиты голый и задернованный подтипы. Современное развитие карста происходит по эпигенному механизму при участии нисходящих свободных потоков карстовых вод. Выделяются поверхностные (карстовые воронки, котловины, просадки, карры) и подземные (пещеры) формы. Оценка поверхностной закарстованности проведена с использованием широко распространенных карстовых воронок. Установлено, что их средняя плотность на массиве составляет 4,2 ед/км2 (минимальный показатель среди карстовых массивов Горного Крыма), а максимальная - более 20 ед/км2. Крайне редко встречаются суффозионные просадки. Они формируются, если на известняках имеются рыхлые отложения, а покровы на склонах массива представлены плотным глинистым материалом, закупоривающим карстовые каналы. На практически голой поверхности яйлы имеются зияющие трещины и поноры, но отсутствуют покровные отложения, вследствие чего условия для развития суффозии неблагоприятные. На массиве насчитывается 38 карстовых полостей (около 2% от известных в Крыму). 66% из них расположено на абсолютных высотах более 1000 м. Полевые карстолого-спелеологические работы позволили собрать материал для оценки карстоопасности поверхности Ялтинского массива.