Освоение подземного пространства в городах. Влияние подземных сооружений на подземные воды

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

Московский  государственный университет природообустройства 
 

Кафедра общей  и инженерной экологии 

Реферат

по дисциплине техногенные системы

на тему: «Освоение подземного пространства в городах. Влияние подземных  сооружений на подземные воды». 

Выполнила: студентка  группы №412

А.Л. Острянская

Проверил: Новиков  А. В.

Москва 2011 
 

Содержание.

Введение……………………………………………………………………………………..3

Глава 1. Исторический обзор инженерного освоения подземного пространства……4

1.     Первые шаги освоения подземного пространства…………………………………3
2.     Использование подземного пространства в России……………………………….4

 Глава 2. Подземное строительство в городе………………………………………………5

      2.1.Освоение подземного пространства в Москве.………………………………………5

    2.2. Постройка метрополитена…………………………………………..............................6

  Глава 3.Подземные сооружения.

     3.1. Автомагистрали………………………………………………………………………...8

     3.2. Подземные атомные электростанции…………………………………………………8

     3.3.Положительные стороны сооружения подземных атомных электростанций………9

     3.4. Гидроэлектростанции (ГЭС) и гилроаккумулируюшие электростанции (ГАЭС) ...9

Глава 4. Подземные хранилища……………………………………………………………10

     4.1.Хранилища нефти, газа и нефтепродуктов. ………………………………………….10

     4.2.Хранилища вредных и радиоактивных отходов……………………………………..10

Глава 5. Влияние подземных  сооружений на формирование подземных вод………..11

     5.1. Подземные и поверхностные воды…………………………………………………...12

     5.2. Повышение уровня подземных вод…………………………………………………..12

     5.3. Понижение уровня подземных вод…………………………………………………..13

     5.4. Нарушение сплошности разделяющих водоупоров ………………………………..14

     5.5. Гидрогеохимическое влияние………………………………………………………..14

     5.6. Воздействие на поверхностные воды………………………………………………..14

Заключение……………………………………………………………………………………15 
 
 
 
 

Введение.

        В последние годы во всём мире всё большее внимание при планировке и застройке крупных городов и городов-мегаполисов уделяется проблемам освоения подземного пространства, а  также строительству подземных объектов за пределами городской черты, обеспечивающих нормальное функционирование крупных населённых, в особенности промышленных, центров.        Такие проблемы, как дефицит городских территорий, постоянный рост населения городов, скопление на дорогах больших масс  транспортных средств, неспособность городской инфраструктуры справиться с постоянно возрастающими нагрузками и  ухудшение экологической обстановки требуют всё более активного  использования подземного пространства, в том числе для  размещения транспортных и инженерных систем, объектов торговли и бытового обслуживания, складов и автостоянок и т.п.

Глава 1. Исторический обзор инженерного освоения подземного пространства.

1. Первые шаги освоения подземного пространства.

       Освоение человеком подземного пространства началось в глубокой древности. Прототипом подземных сооружений можно считать естественные пещеры и пустоты в скальных породах,  используемые нашими предками. Пещера стала первым жилищем человека, защищавшим его от непогоды и хищников. Примерно в то же время человек начал подземным способом разрабатывать горные породы для получения различных полезных ископаемых.          Первое свидетельство постройки тоннеля, зафиксированное в исторических документах, относится к 2 150 году до нашей эры. Это был подводный пешеходный тоннель протяжённостью 900 м и размерами в свету 4 х 3,6 м под рекой Евфрат в Вавилоне,  соединявший царский дворец с храмом Юпитера. На время строительства русло реки шириной 180 м было отведено в сторону и все работы произведены насухо в открытом котловане. Стены и свод тоннеля состояли из кирпичной кладки на битумном  вяжущем.            Около 50 года до н.э. римлянами был пробит тоннель длиной около 5 км для отвода воды из озера Фучино. Согласно историку Плинию, тоннель строился в течение 11 лет, работы велись встречными забоями примерно из 40 шахт.      При императоре Адриане римлянами был сооружен тоннель для водоснабжения Афин. В период турецкого владычества  численность населения города резко упала, тоннель был заброшен и вновь запущен в эксплуатацию спустя столетия — в 1840 году. В 1925 году афинский водопровод был расширен и  реконструирован, вследствие чего старый римский тоннель продолжает  эксплуатироваться до сих пор.    В 1450 году было начато строительство тоннеля на дороге между Ниццей и Генуей. Вскоре работы были приостановлены и возобновлены лишь через 300 лет. Однако в 1794 году  строительство было полностью прекращено и над незаконченным  тоннелем устроена дорога. В конце XV в. на территории Московского Кремля было  проложено несколько водопроводных тоннелей с обделкой из  каменной кладки. В XVI в., в период правления Ивана Грозного, в Москве велось активное подземное строительство. В частности, в 1657 году В. Азначеевым была предпринята попытка  строительства подводного тоннеля под р. Москвой. В XVII в. в Пскове и Великом Новгороде было проложено несколько подземных  ходов протяжённостью до 200 м с деревянным и каменным  креплением свода и стен.  
 

2. Использование подземного пространства в России.

     Использование подземного пространства в России —  это  отдельная страница в истории, культуре и науке нашей страны, с которой связано множество самых противоречивых сведений.

     «Легенда  о четырех крестах». 

     Суть  этой легенды заключается в том, что в период с IX по XVIII вв. на четырёх окраинах Русского  государства были созданы тайные подземные системы сообщений между подземными ярусами городов-крепостей, имевшие  оборонное и мистическое значение:

1. киевская  система: Киевский крест; 

2. северо-западная  система: Псков, Изборск, Печоры, Остров,

Гдов, Порхов, Новгород Великий, Тихвин, Ивангород, часть 

современной Ленинградской области;

3. восточная  система: Уральский крест; 

4. южная  система: Крым, Краснодар, Средняя  Азия.

     По  легенде, к XVI в. на Руси был создан каменный пояс, представляющий собой оборонительную систему из каменных крепостей, связанных между собой наземными дорогами и  подземными ходами. Таким образом, четыре креста представляют собой четыре укрепрайона, защищавшие Русь от врага. В свою очередь, четыре  главных укрепрайона делятся па 137 более мелких подземных районов. В какой степени эти сведения соответствуют реальному  положению вещей — неизвестно. Встречается информация о том, что с поверхности ходы тайных систем обнаруживают  профессиональные лазоходцы и геофизики, есть рассказы «сторожилов» и местных жителей о походах по этим ходам (в большинстве рассказов фигурирует длина пути 4 км, но это не тупик, ход шёл дальше), однако никаких достоверных сведений о проникновении в эти ходы нет. Возможно, что при  геофизических исследованиях обнаруживаются не физические  неоднородности в структуре массива, каковыми являются, например, подземные ходы, а энергетические аномалии. Тем не менее,  реально исследованное и документально подтверждённое  количество подземных объектов в нынешних и прошлых границах  России чрезвычайно велико и само по себе может послужить основой для любой легенды.

     Древняя Русь переняла, освоила и развила  фортификационный опыт Византии, поэтому  на протяжении тысячи лет ни один укреплённый  пункт, будь то город, крепость или монастырь, не обходились без подземных оборонительных сооружений. К  сожалению, осталось не так много документальных свидетельств об их местонахождении, в результате чего, в настоящее время,  значительная часть этих объектов мало доступна для исследователей: часть разрушена или погребена при позднейшей  перестройке городов, часть забыта и потеряна. Лишь изредка, при  строительных работах, обнаруживают фрагменты древних подземных ходов. Наиболее интересен с этой точки зрения грандиозный  комплекс подземных сооружений на территории Москвы. Начало его создания историки относят к XV в.         Вокруг подземной Москвы создано много легенд, слухов, опубликовано множество  художественных произведений. Изучение московских подземелий всегда  сопровождалось трудностями различного характера, но тем не менее известны подземные ходы Кремля и Китай-города; московских монастырей: Новодевичьего, Симонова, Донского, Чудова и  многих других; Боровицкого холма в районе Чертолье (древний  район Москвы, примерно ограниченный набережной Москвы-реки, Храмом Христа Спасителя, Кропоткинским бульваром, Домом Пашкова и комплексом зданий Министерства обороны;  последние имеют свои сети подземных ходов и тоннелей);  хозяйственные подвалы Солянки и Замоскворечья, а также многие другие подземные объекты. Подземные оборонительные ходы имел и каждый из городов-крепостей, окружавших Москву, Ярославль, Ростов Великий, Суздаль, Тверь, Калуга, Ржев, Можайск, Верея, Волоколамск, Перемышль, Таруса, Кашира, Алексин и др.          Ещё одним чрезвычайно распространенным в России типом подземных сооружений являются усадебные ходы. Они  сооружались в усадьбах состоятельных людей и имели самое  разнообразное назначение: для скрытного перемещения, для хозяйственных нужд, для развлечений и т.п. Например, широко известны  парковые подземные ходы в Вороново (Московская обл.), в имении Дашковой в селе Троицкое (Калужская обл.), в городе Всеволжск и Демидовские подземелья в посёлке Никольское  (Ленинградская обл.). [1]

Глава 2. Подземное строительство в городе.

     Подземное пространство города — это пространство под дневной поверхностью земли, используемое как «одно из средств преодоления тенденции расширения города, предмет разработок новых концепций создания и сохранения естественной среды обитания, достижения приоритетов эколого-экономического благополучия и устойчивого развития, создания условий  жизнедеятельности людей в экстремальных условиях». Комплексное освоение подземного пространства характерно для крупных городов и городов-мегаполисов, в основном, в зонах общегородского центра и центрах муниципальных районов, в зонах наиболее важных  транспортных узлов и пересечений, на территориях промышленного и коммунально-складского назначения.

     2.1.Освоение  подземного пространства  в Москве.

     С исторической точки зрения подземные  сооружения  Москвы можно классифицировать следующим образом:

оборонные;

торгово-складские;

тайных  дел;

каменоломни.

     Первые  подземные сооружения в Москве принято  относить примерно к тому же периоду, что и строительство первого  каменного Кремля. Сравнительный  анализ планов деревянного и  первого  каменного Кремля показывает, что, возможно, часть  подземных ходов современный Кремль унаследовал от своего  деревянного предшественника. Известный русский историк И.Е. Забелин предполагает, что материал для Кремлёвской стены был добыт из каменоломен села Мячкова, находящегося при впадении реки Пахры в  Москву-реку. Кроме мячковских, на территории, прилегающей к  городу, было ещё несколько каменоломен: в Дорогомилове — часть каменоломен сохранилась до настоящего времени, доступ с  поверхности через все известные ходы закрыт; на территории села Коломенского — предполагается, что на их месте впоследствии образовались Борисовские пруды, часть каменоломен,  сохранившихся до настоящего времени, была засыпана при строительстве МИФИ, и некоторые другие.   Большие объёмы подземных работ выполнялись при  строительстве инженерных сетей, в первую очередь систем водоснабжения.       Первый водопровод в Москве был сооружён в 1633 году на территории Кремля. В Водовзводной башне была установлена водоподъёмная машина, поднимавшая из колодца воду в  свинцовый резервуар, расположенный на верху башни. Оттуда, по  свинцовым трубам, вода поступала в водовзводную палатку,  стоявшую около Верхнего Набережного сада, и распределялась через подземный трубопровод по всему Кремлю.    Инженерные сети и коллекторы в Москве стали  прокладывать под землёй лишь в середине XIX в., начиная с заключения в трубу реки Неглинки и прокладки Мытищинского и  Москворецкого водопроводов.       В Мытищах, в верховьях реки Яузы, были построены  водосборные колодцы, из которых вода насосами подавалась на  водоподъёмную станцию и затем перекачивалась в Алексеевский  резервуар. Далее вода закачивалась в Крестовские водонапорные башни, откуда самотеком поступала в городскую водопроводную сеть. Мытищинский водопровод собирал грунтовые воды,  прошедшие естественную очистку, с глубины 15 сажень, поэтому искусственная очистка воды здесь не применялась.   Москворецкий водопровод, открытый в 1903 году, забирал воду из Москвы-реки в районе деревни Рублёво, где вода считалась ещё не загрязнённой городскими бытовыми и  промышленными стоками. Несмотря на это, вода проходила искусственную очистку па фильтрационной станции: первоначально вода  закачивалась в отстойники, затем, по истечении 10 часов, сливалась на предварительные фильтры, где очищалась от взвесей, далее пропускалась через обеззараживающие «английские фильтры». После очистки вода насосами подавалась в распределительные резервуары на Воробьёвых горах, откуда уже самотёком  поступала в распределительную сеть городского водопровода. [2]

2.2. Постройка метрополитена.

  Говоря об истории подземного строительства в Москве, нельзя обойти стороной ещё одну важную страницу. Это  строительство метрополитена. Первый проект московского метрополитена был разработан в 1901 году. Он предусматривал сооружение круговой эстакады по Камер-Коллежскому валу с двумя диаметрами: первый — от  Преображенской заставы до Новодевичьего монастыря, второй — от Серпуховской заставы до Петровского Парка. Следующий проект был разработан в 1902 году инженерами П.И. Балинским и Е.К. Кнорре и художником Н.Н. Каразиным. Они предложили строительство смешанных линий — наземных и подземных. Проект состоял из двух частей:

1. сооружение  электрической железной дороги  внеуличного типа (метрополитена);

2. расширение  сети конно-железнодорожных линий и переоборудование их под электрическую тягу (трамвай).         Авторами плана предлагалось провести диаметральную линию от строившейся в тот период окружной железной дороги в районе Петровско-Разумовского через центр города к Красной площади и Храму Василия Блаженного. Около Храма планировалось строительство Центрального вокзала. Далее линия должна была идти по эстакадам через Москву-реку, Большую Ордынку и Серпуховскую заставу до пересечения с окружной железной  дорогой вблизи Павелецкого вокзала. Затем должна была быть  построена кольцевая линия по Садовому кольцу и Замоскворечью и  радиальная — от Черкизова, по Яузе до центра города Общая  проектируемая протяжённость пути составляла 54 км. Проект был вынесен на обсуждение Московской Городской думы 18 сентября 1902 года и в декабре 1902 года отклонён. Главными оппонентами строительства стали: московское  археологическое общество, объединявшее виднейших историков  России, московское духовенство и пайщики трамвайной компании. К вопросу строительства метрополитена Городская дума  вернулась в 1911 году. Рассматривалось предложение о  строительстве трамвайного тоннеля под Лубянским проездом, Ильинкой и Красной площадью. Впоследствии этот тоннель должен был стать частью сети будущего метрополитена, включавшей в себя строительство трёх подземных линий:

I —  от Смоленского рынка до Каланчёвской  площади; 

II —  между Тверской и Покровской (Абельмановской)  заставами;

Ill —  между Виндавским (Рижским) вокзалом  и  Серпуховской площадью.

     Эти линии должны были соединяться с существующими  железнодорожными линиями. В 1912 году инженером Е.К. Кнорре был выдвинут проект двух очередей: первая — радиальная, от центра до  соединительной ветви между Октябрьской и Курской железными дорогами; вторая — кольцевая, по Садовому кольцу. Реализации проектов помешала Первая мировая война.          В 1922 году проблема строительства московского  метрополитена была затронута архитекторами А.В. Щусевым и И.В.  Жолтовским при составлении плана «Новой Москвы». В 1923 году при Управлении московских городских железных дорог было учреждено бюро по проектированию метрополитена. В мае 1924 года Московское коммунальной хозяйство  провело первое разведочное бурение по предполагаемой трассе  метро — от Каланчёвской площади до площади Свердлова.      В 1925 году был разработан проект радиальной линии,  соединявшей центр города с Каланчёвской площадью. Его реализация была поручена Управлению московских городских железных  дорог. Эту работу возглавили инженеры К.С. Мышенков и С.Н.  Розанов.В конце 1931 года было организовано архитектурное бюро технического отдела Метростроя.Возглавлял бюро С. Кравец. В 1933 году бюро было преобразовано в самостоятельную организацию —  центральную проектную контору Метропроект, а позднее, в 1951  году, Метропроект был реорганизован в проектно-изыскательский институт Метрогипротранс.         В начале марта 1934 года был объявлен конкурс на  архитектурное оформление метрополитена, в котором приняли участие практически все проектные мастерские Москвы. Выставка  проектов подземных залов, входов и вестибюлей станций  метрополитена проходила с 30 марта по 9 апреля 1934 года в Белом зале Моссовета. По результатам конкурса были приняты к  строительству проекты станций «Красные ворота», «Кировская»,  «Охотный ряд» и «Сокольники».      Московский метрополитен был открыт 15 мая 1935 года. Пусковый комплекс включал в себя 11,5 км трассы, 13 станций и 14 поездов. Первая очередь шла от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры», с ответвлением на «Смоленскую». Данное ответвление, ставшее Арбатской линией, в 1937 году дошло до станции «Киевская», пересекая при этом Москву-реку по мосту. До начала Великой Отечественной войны были открыты ещё две линии. В марте 1938 года Арбатская линия была продлена до станции «Курская» (теперь этот участок относится к Арбатско-Покровской линии). В сентябре 1938 года открылась Горьковско-Замоскворецкая линия — от станции «Сокол» до станции «Площадь Свердлова» (с 1990 года «Театральная»).     Во время Великой Отечественной войны метро использовалось как бомбоубежище. За время авианалётов в метро родилось 217 детей. 15 октября 1941 года лично от Л. М. Кагановича поступил приказ закрыть Московский метрополитен, в течение 3 часов подготовить предложения по его уничтожению. Метро планировалось уничтожить, а оставшиеся вагоны и оборудование эвакуировать. Утром 16 октября 1941 года в день паники в Москве метрополитен впервые не был открыт. Это был единственный день в истории московского метро, когда оно не работало. К вечеру приказ об уничтожении метро был отменён.