ЖУРНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Источник: Журнал «Журнал «Гидротехническое строительство»

АННОТАЦИЯ

Рассматривается опыт проектирования водных рекреационных объектов на примере городских прудов и аналогичных им водоёмов. Возведение подобных сооружений в настоящий момент востребовано при устройстве как городских парков, так и загородных посёлков и жилых комплексов. Особенно актуальными являются вопросы ремонта и реконструкции водных рекреационных объектов, имеющих значительный срок эксплуатации. Особое внимание обращено к принятым конструктивным решениям крепления береговой полосы пруда, характеру и условиям его работы, соблюдению эксплуатационных требований.

ВВЕДЕНИЕ

На настоящий момент в городах отмечается значительная востребованность малых водных объектов для целей рекреации. Основной причиной тому являются повышающиеся требования, предъявляемые обществом к условиям жизни, работы и отдыха в городской среде. Для удовлетворения данных требований необходимо осуществление работ, часто выполняемых на стыке различных областей знаний и позволяющих комплексно решать задачи, стоящих градостроительством, благоустройством, строительными науками [1, 2]. Поэтому важное внимание здесь отводится проведению различных реконструкций и ремонтных работ прудов и подобных им водоёмов, уже эксплуатируемых в течение значительного промежутка времени. Одним из таких объектов является московский Большой Екатерининский пруд, рассматриваемый далее.

КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Большой Екатерининский пруд является основным ландшафто-образующим звеном в составе архитектурных и природных комплексов Екатерининского парка, расположенного практически в самом центре Москвы. В конце XVIII в. здесь была построена графская усадьба, неотъемлемой частью которой и стал новый Екатерининский парк, приведенный на рис. 1.

Рисунок 1 — Расположение Екатерининского пруда на карте Москвы 1819 г.

Екатерининский пруд, изначально представлявший собой запруду на р. Напрудной (приток р. Неглинной), приблизительно к середине XIX века был разделён на Большой и Малый пруды. Со второй половины XIX в. Напрудная стала постепенно заключаться в коллекторную трубу, и с середины первой половины XX в. конфигурация Большого и Малого Екатерининских прудов сохраняется практически неизменной. В течение уже длительного времени Екатерининский парк и расположенные на его территории пруды, представляя собой зону рекреационного назначения [3, 4], выполняет важнейшую функцию по обеспечению условий для отдыха жителей близлежащих районов Москвы.

ПРОЕКТ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

К началу 2016 г. была разработана проектная документация на капитальный ремонт Большого Екатерининского пруда. При этом изначально данная работа задумывалась как проект реконструкции пруда. Однако по финансовым причинам более углубленная стадия проектирования оказалась невозможной

Существующий Большой Екатерининский пруд представляет собой водоём, вытянутый с северо-запада на юго-восток. В плане пруд имеет близкую к грушевидной форму. В северо-западной части пруда располагается небольшой остров. В состав основных конструктивных элементов Большого Екатерининского пруда входят (рис. 2):
1) Внешнее берегоукрепление;
2) Островное берегоукрепление;
3) Двухзонное дно.

Рисунок 2 — План Большого Екатерининского пруда

Существующая система водоснабжения и три малых лодочных причала в проекте капитального ремонта не рассматривались.

В качестве эксплуатационного уровня воды принята отметка 145,5 м. Её поддержание обеспечивается существующим водосливным сооружением, расположенным под одним из причалов на юго-восточной стороне пруда.

Внешнее берегоукрепление (рис. 3) служит для защиты контура пруда от размыва при волновом воздействии со стороны акватории, а также в качестве важного ландшафтного элемента данного сооружения. В настоящий момент существующее Внешнее берегоукрепление представляет собой укреплённый по внешнему (основному) периметру берег Большого Екатерининского пруда. В соответствии с разработанным рыбо-биологическим обоснованием установлено, что существующее Внешнее берегоукрепление пруда не отвечает требованиям организации благоприятных условий для формирования и жизнедеятельности флоры и фауны. В частности, отсутствуют организованные зоны малых глубин (мелководная зона) и зоны больших глубин (глубоководная зона), увязанные с оптимальным направлением течения воды в пруде. Также отсутствует необходимое террасирование откоса в виде подводных берм.

Рисунок 3 — Поперечный разрез по Внешнему берегоукреплению

В составе мероприятий по Внешнему берегоукреплению принято решение о выполнении замены существующих конструкций. Новое берегоукрепление выполняется в виде защитного откосного сооружения с пассивным восприятием энергии волн [5, 6]. Запроектированное берегоукрепление представляет собой гибкое крепление берегового откоса по типу каменной наброски на обратном фильтре [7, 8]. В пределах глубоководной зоны гибкое крепление разделено на семь элементов: четыре откоса, разделённых тремя бермами (две подводные и одна надводная). Отметка бровки берегоукрепления — 147,1 м, отметка дна — 142,0 м (за исключением углубления в центральной части пруда), полная высота откосов — 5,10 м. В пределах мелководной зоны в связи с повышением отметки дна (144,6 м) гибкое крепление ограничивается тремя конструктивными элементами: два откоса, одна берма.

По высоте все откосы, за исключением верхнего, являются подводными. В конструктивном отношении подводные откосы представляют собой отдельные гибкие крепления из габионных матрасов «Рено», разделённые между собой бермами. Применение матрасов «Рено» обеспечивает выполнение основной функции берегоукрепления — предотвращение возможного размыва берега, а также его профилирование. Габионные конструкции подобного типа хорошо зарекомендовали себя в условиях ледовых нагрузок слабой интенсивности. В качестве матрасов «Рено» применяются изделия, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52132-2003. Принятые размеры матрасов «Рено» составляют в плане 3,00×2,00 м, толщина матрасов — от 0,23 м до 0,30 м. (увеличение толщины принято в зонах переменного уровня воды для восприятия повышенных волновых и ледовых нагрузок). Матрасы укладываются по откосу на предварительно подготовленное основание, представляющее собой двухслойную подготовку: нижний слой — песок средней крупности толщиной 0,15 м, верхний слой — щебень фракции 20―40 мм толщиной 0,15 м. Таким образом, суммарная толщина всех слоёв берегоукрепления составляет от 0,53 м до 0,60 м.

Верхний откос Внешнего берегоукрепления (отметки 146,2―147,1 м) располагается над поверхностью воды в пруде. Конструкция данного откоса представляет собой гибкое крепление на основе полимерной георешётки (ячейка 0,2×0,2 м, толщина 0,15 м). Георешётка выполняет функцию армирования поверхности откоса с целью предотвращения её разрушения под воздействием неблагоприятных внешних воздействий. Ячейки георешётки засыпаются торфо-песчаной смесью. Также из торфо-песчаной смеси выполняется слой присыпки сверху георешётки толщиной 0,05 м. По поверхности присыпки выполняется посев газонных трав. В основании георешётки отсыпается подготовка из слоя песка толщиной 0,15 м. Верхний край откоса завершается бровкой шириной 1,00 м, который контактирует с бортовым камнем существующей пешеходной дорожки. Данная бровка служит для закрепления георешётки откоса.

Уклон откосов принят равным 1:3. Данная величина уклона обеспечивает как общую устойчивость на сдвиг по потенциальной кругло-цилиндрической поверхности обрушения, так и достаточно интенсивное нарастание глубины воды в пруде при удалении от уреза воды.

Подводные бермы Внешнего берегоукрепления выполняются на отметках 144,0 м и 144,6 м. Они представляют собой полосы шириной 2,50 м и предназначаются для выращивания на их площади различных видов водных растений, обеспечивающих необходимые биологические циклы существования флоры и фауны Большого Екатерининского пруда. В конструктивном отношении бермы выполняются посредством отсыпки двух грунтовых слоёв суммарной толщиной 0,5 м: нижний слой — песок средней крупности толщиной 0,15 м; верхний слой — грунтовая смесь «биоплато» толщиной 0,35 м. Грунтовая смесь «биоплато» представляет собой перемешанную трёхкомпонентную смесь. Основными компонентами грунтовой смеси являются суглинок и супесь, подбираемые в соотношении 1:1. Дополнительным третьим компонентом является известковый (или доломитовый) щебень, добавляемый в суглинок и супесь в размере 4 кг/м³. На отметке 144,0 м высаживаются: кубышка жёлтая, телорез обыкновенный, камыш озёрный, уруть колосовая, нителла. На отметке 144,6 м высаживаются: сусак зонтичный, понтедерия сердцевидная, болото-цветник щитолистный, лютик водяной.

Надводная берма Внешнего берегоукрепления представляет собой узкую полосу шириной 0,80 м на отметке 146,2 м, выполняющую роль приурезовой пешеходной дорожки. Она предназначена для возможности доступа посетителей парка практически непосредственно к водной поверхности Большого Екатерининского пруда (отметка пешеходной бермы превышает отметку воды в пруду на 0,70 м). Кроме того, пешеходная берма является разделительным элементом между подводной и надводной частями откоса Внешнего берегоукрепления. Поверхность бермы выполняется из тротуарной плитки, укладываемой по трёхслойному основанию из цементно-песчаной смеси, бетонной подготовки и слоя песка. По продольным граням бермы выполняется установка бетонных бортов.

Таким образом, принятая конструкция надводной части откоса обеспечивает как оформление надводной (сухой) части откоса Внешнего берегоукрепления в виде вписанной в естественный природный ландшафт озеленённой поверхности, так и устойчивость откоса от оползания и размытия под воздействием негативных факторов среды (промораживания, дождевых потоков и т.п.).

Полная высота откоса Внешнего берегоукрепления составляет 5,10 м, ширина — 22,10 м. При проектном контуре берегоукрепления протяжённость Большого Екатерининского пруда (от юго-восточной до северо-западной стороны) составляет 305 м, а максимальная ширина — 93 м.

Островное берегоукрепление служит для предотвращения размыва естественного склона небольшого острова Большого Екатерининского пруда, располагающегося в северо-западной стороне пруда. Решение по устройству Островного берегоукрепления принято в связи с тем, что в настоящий момент склон острова разрушен и неоформлен, с оплывшим берегом. Конструктивные решения по Островному берегоукреплению в основном повторяют решения по Внешнему берегоукреплению.

По результатам выполнения обследования дна Большого Екатерининского пруда установлено, что профиль дна не выдержен, имеются локальные размывы и намывы, отсутствует зонированное разделение для обеспечения условий обитания флоры и фауны, поверхность дна покрыта слоем ила и мусора. Принято решение о проведении работ по расчистке существующего дна и осуществлении его зонирования на две зоны — глубоководную и мелководную [7].

Запроектированная глубоководная зона занимает наибольшую площадь акватории пруда (площадь около 6500 м²). Отметка дна принята равной 142,0 м, что соответствует глубине воды 3,50 м. Выбор данной отметки в основном вызван необходимостью обеспечения оптимальных глубин для существования рыбного стада в холодный период года.

В конструктивном отношении глубоководная зона представляет собой ровную горизонтальную площадку на отметке 142,0 м, образуемую дноуглубительными работами. При этом в центральной части, где отметки менее 142,0 м, вместо горизонтальной площадки выполняется только расчистка от ила мусора. Горизонтальная поверхность дна выполняется трёхслойной: нижний слой — песок толщиной слоя 0,15 м, средний слой — щебень 20—40 мм толщиной 0,15 м, верхний слой — камень фракции 100 мм толщиной 0,20 м.

Мелководная зона пруда располагается в северо-западной (малой) части пруда и занимает площадь 1450 м². Отметка дна 144,6 м, что соответствует глубине воды 2,50 м. Выбор данной отметки связан с обеспечением глубины воды для условий роста зарослей высшей водной растительности и обитания рыбного стада в тёплый период года при нересте. В конструктивном отношении мелководная зона представляет собой горизонтальную площадку, образуемую частично дноуглубительными работами, частично — подсыпкой супесчаного и песчаного грунта. Горизонтальная поверхность дна выполняется двухслойной: нижний слой — песок толщиной 0,15 м, верхний слой — грунтовая смесь «биоплато» толщиной 0,35 м. Состав смеси «биоплато» аналогичен смеси для берегоукрепления. Мелководная зона сопрягается с глубоководной зоной посредством откоса с уклоном 1:3.

Площадь водного зеркала пруда при эксплуатационной отметке 145,5 м составляет 1,6 га (рис. 4), объём воды в пруде — 41700 м³ (рис. 5).

В таблице приведены основные объёмы работ по Большому Екатерининскому пруду.

Рисунок 4 — График зависимости площади зеркала пруда от отметки воды

Рисунок 5 — График зависимости объёма воды в пруде от отметки воды

Таблица — Основные объемы работ

ВЫВОДЫ

1. В ходе реализации проектов строительства новых и реконструкции существующих городских рекреационных водоемов (прудов) возможно назначение различных конструктивных решений и мероприятий. Описанные конструктивные решения могут быть использованы на аналогичных объектах в случае схожести природных условий.

2. До настоящего момента строительные работы по капитальному ремонту Большого Екатерининского пруда не начаты и ценнейший памятник ландшафтной архитектуры на может полноценно служить городу и горожанам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Меньшикова Е. П. Науки, обслуживающие сложнейшую модель общества - город / Е. П. Меньшикова // Известия Высших учебных заведений. Строительство. – 2016. – № 8. – 14 с.

2. Лола А. М. Доктрина развития городов и сел Российской Федерации. М.: Русский язык, 2015. – 88 с.

3. Свод правил: СП 42.13330.2011. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. Актуализированная редакция СНиП 2.07.01-89*. Введ. с 20.05.2011. – М.: ГУП ЦПП, 2011. – 56 с.

4. Свод правил: СП 82.13330.2016. Благоустройство территорий. Актуализированная редакция СНиПIII-10-75. ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России», руководитель Е. П. Меньшикова. – 34 с.

5. Справочник по строительству портовых гидротехнических сооружений / под общ. ред. Г. Н. Николаева. – М.: Транспорт, 1972. – 474 с.

6. Гущенко В. В. Создание искусственных водоёмов рекреационного назначения при добыче нерудных строительных материалов / В. В. Гущенко // Гидротехника. – 2014. – №2. – 56–59с.

7. Руководство по проектированию береговых укреплений на внутренних водоёмах / М-во жил.-коммун. хоз-ва РСФСР, Гипрокоммунстрой. – М.: Стройиздат, 1984. – 108 с.

8. Тлявлина Г. В., Проблемы и перспективы строительства берегоукрепительных сооружений и рекреационных пляжей на Черноморском побережье Крыма / Г. В. Тлявлина, Н. А. Ярославцев, Р. М. Тлявлин // Гидротехника.– 2014. – №3. – 28–29 с.