ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА РЕКУ ЯУЗУ

На территории г. Москвы существует более 140 рек и ручьев. Яуза (48 км) является одним из наиболее крупных притоков и имеет открытое русло. Река Яуза представляет экологическую и ландшафтно-рекреационную ценность. Основная часть открытых русел малых рек (более 249 км). Речная система р. Яузы является частью природной среды города, выполняет градообразующие, инженерные и экологические функции, формирует ландшафтный облик города, осуществляет отвод поверхностного и дренажного стока. Все элементы бассейна реки в городе взаимосвязаны и участвуют в формировании водного баланса и качества воды. В целом питание реки Яуза в г.Москве превышает естественный уровень в поверхностном стоке вследствие высокого коэффициента стока с территории города и сбросов сточных вод и в подземном стоке за счет утечек из водопроводно-канализационных сетей, что вместе с фактором значительного заиления реки создает высокую опасность затопления территорий. При этом от абонентов поступает в среднем около 35%, остальные стоки (65%) поступают с селитебных территорий города и в настоящее время никем не оплачиваются. Степень оснащения застроенных территорий очистными сооружениями поверхностного стока недостаточна, как и недостаточен объем водоохранных и восстановительных мероприятий, как в русле реки, так и на территории ее бассейна. В связи с этим актуальным является выполнение анализа эффективности водоохранных мероприятий в условиях антропогенной нагрузки для реки Яузы с целью рекомендации необходимого объема водоохранных, рековосстановительных и противопаводковых мероприятий для их практического применения.

Материалы и методы

Для исследования был выбран наиболее характерный участок, представленный на рисунке 1, по интенсивности антропогенной нагрузки и опасности затопления территорий по данным ГУП «Мосводосток» [1] :

-от сечения русла реки Яузы под мостом улицы Березовой аллеи;

-до сечения русла Реки Яузы в промзоне завода «Красный Богатырь».

Рисунок 1 – Участок реки Яузы, подверженный высокой антропогенной нагрузке

Основные причины: заиление реки наносами с содержанием масел и нефтепродуктов, а также периодическая засорение русла мусором, затопление прилегающих территорий в 2004-2016 гг. Основные характеристики водосбора реки Яуза приведены в таблице 1

Таблица 1

По данным НКФ Волга основные расходы воды р. Яузы, как в межень, так и в паводки (весенние и дождевые) формируются, главным образом, внутри города, т.е. на сильно урбанизированных (застроенных) территориях [2]. Поэтому для выбранного участка выполнен подробный анализ метеорологических условий бассейна реки Яузы, а также прогноз стокообразующих осадков и повторяемости экстремальных осадков с использованием результатов гидрометеорологических наблюдений метеорологической обсерватории имени В.А. Михельсона РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева [3]. По результатам расчетов и при сравнении их с фактическими данными наблюдений на метеостанциях ТСХА и ВДНХ и справочными данными, распределение расходов реки, определяется распределением осадков, при этом практический интерес представляют суточные дожди от 2,7 до 25 мм (объем, в среднем обязательно реализующийся в форме поверхностного стока).

По кривым связи уровней и расходов при современном состоянии реки и графику повторяемость уровней под мостом Проспекта Мира, а также по профилям русла реки НКФ Волга и оценке состояния русла р. Яузы следует отметить: [2]

За последние десятилетия с 2004 и 2016 г. затопление наблюдалось 8 раз при этом наиболее опасные затопления произошли на участках пешеходного моста и моста Проспекта мира, что говорит о недостаточной эффективности проводимых противопаводковых мероприятий.

Весь участок реки от впадения р. Лихоборки до Богатырского моста при всех расходах воды, начиная с меженных находится в режиме подпора.

Частота затоплений не удовлетворяет нормам градостроительства, лимитирующим, как минимум, 1 затопление в 10 лет для данного класса территории.[4]

В связи со сказанным дальнейшие анализы были направлены на поиск и оценку эффективности проводимых противопаводковых и водоохранных мероприятий, а также разработку рекомендаций по уходу и реконструкции русла р. Яузы и прилегающих территорий с целью снижения повторяемости затоплений. Проанализированные водоохранные мероприятия, выполняемые ГУП «Мосводосток» в эксплуатационном режиме и оценена их эффективность и стоимость. Наибольшая эффективность мероприятий составляет 62%, как по предотвращению затоплению территории, так и по снижению загрязнения воды.

Рис. 2. Эффективность проведенных мероприятий

Результаты и обсуждение

Для рассматриваемого участка от Краснобоготорыского моста до ул. Березовая аллея рассчитаны необходимые объемы водоохранных мероприятий по длине реки, по площадям обслуживаемых территорий, по количеству сооружений в эксплуатации гидротехнических районов.

При комплексном подходе оценена эффективность рекомендуемых мероприятий по уменьшению опасности затопления, которая составила 80%, а также по снижению загрязняющий нагрузки на реку 90%.

Даны технологические рекомендации по проведению каждого вида водоохранных мероприятий с указанием периодичности, объемов и используемого оборудования и материалов.

Выполнен анализ изменения концентраций загрязняющих веществ по реке без учета и с учетом водоохранных мероприятий, которые показали достаточную их эффективность, обеспечивающую снижение загрязнения реки до нормативов действующих ПДК.

Таблица 2

Рекомендуемые водоохранные мероприятия и их эффективность

Рис. 3 Эффективность рекомендуемых мероприятий

Увеличение глубины на участке реки Яуза от моста Березовой аллеи до моста Краснобоготырского моста решает следующие задачи:

- увеличить сечение водного потока для прохождения больших объемов воды при паводках в пределах речного русла.

- избавиться от многолетних донных отложений, чтобы снизить опасность вторичного загрязнения воды.

– дополнительная очистка водоемов от растительности и мусора.

- организация удобных подходов к реке.

Операции по увеличению глубины дна делятся на две группы:

· эксплуатационные – для очистки водоема от всех типов загрязнений.

· капитальные – для возведения гидротехнических конструкций.

В обоих случаях дноуглубление рек подразумевает под собой механизированную выемку грунта, но разной интенсивности и масштабности. Расчетный рекомендованный объем составляет 26445 м3/год, т.е. при плотности речного ила 1,6 тонн/м3, составляет 46,875 тонн ила с 1 км реки, или 1270 тонн для рассматриваемого участка.

В результате комплексного анализа антропогенных факторов на участке реки от моста улицы Березовой аллеи до промзоны завода «Красный Богатырь» была произведена многофакторная оценка эффективности природоохранных мероприятий.

По длине реки располагаются подпорные коллекторы на рассматриваемом участке 19 шт., коллекторы железобетонные, прямоугольного профиля, максимальная площадь дренирования до 2 км2. Обследование состояния и необходимое восстановление коллекторов рекомендуется проводить с периодичностью один раз в 10 лет, или по мере разрушения коллектора, выявленного при ежегодном обследовании территории с целью уборки мусора

При паводковом периоде и резких дождевых осадках уровень воды в подпорных коллекторах практически равен урезу воды (зеркалу воды) основного русла, это фактор так же вызывает поднятие воды в коллекторе. Вода не способна быстро выходить даже при правильном гидравлическом расчете. Изъятие ила из коллекторов проводится с периодичностью 1 раз в 15 лет, или по мере заиления выявленного при ежегодном обследовании территории с целью уборки мусора.

Расчистку русла рекомендуется проводить 1 раз в 2 года. Для удобства сбора мусора рекомендовано устраивать боновые заграждения. На участках реки с судоходной глубиной используются катера с ковшевым навесным оборудованием. На остальных участках рекомендован речной сбор мусора с берега с последующей погрузкой на грузовой транспорт, с применением лебедок и подъемных краном на небольших грузовиках.

Варианты комплексной реконструкции приведены для участка реки от ул. Докикина д.11, стр2 до Ростокинского проезда вл.2 и заключались в проведении инженерных мероприятий, вплоть до их полного совмещения.

Рис. 4. Изменение Q(H) при комплексных вариантах реконструкции [2]

Выводы

В результате комплексного анализа антропогенных факторов на участке реки от моста улицы Березовой аллеи до промзоны завода «Красный Богатырь» была произведена многофакторная оценка эффективности природоохранных мероприятий.

В частности предложено: везде указать объем работ или эффективность

- расчистка русла от крупноразмерного мусора, сухостоя, топляков, местных насосов с частичным берегоукреплением на участке от русла под мостом Березовой аллеи до русла в промзоне завода «Красный Богатырь».

- восстановление коллекторов в количестве 19 шт;

- берегоукрепление в объеме 7 км;

- дноуглубление объем работ 1270 тонн;

- изъятие ила из коллекторов с их восстановлением в объеме 2 237, 52 м3 ;

- комплексная реконструкция на участке от ул. Докикина д.11, стр2 до Ростокинского проезда вл.2.

Использованные технологии могут быть применены для других аналогичных объектов.

Библиографический список

1. Первоочередные мероприятия по приведению в порядок и очистке русла р. Яузы от МКАД до ул. В. Пика. Сборник .Том ГР1, Гидротехнические решения., Технологическая и конструктивная части. М.: ГУП «Мосводосток», 2003. 5 с.

2. Отчет НКФ Волга «Состояние реки Яуза на 2004 г.» ─ М.: ВНИГИМ, 2004, 273 с.

3. Строительные нормы и правила. «Канализация. Наружные сети и сооружения». СНиП 2.04.03 – 141 с..

4. Безднина С.Я. -Экосистемное водопользование - М.:РОМА, 1997, 198 с.