Шипилов Александр
Начальник отдела «Научно-техническое обеспечение эксплуатации комплекса защитных сооружений СПб от наводнений», кандидат технических наук
Петербургская дамба: как наука и технологии спасают Петербург от наводнений
Как строился уникальный щит города и сможет ли он защитить нас от глобальных изменений климата.
В августе Комплексу защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений исполняется 10 лет. Срок небольшой, но за это время петербуржцы забыли, что такое наводнения, хотя раньше подтопления происходили регулярно - почти каждый год. Вплоть до 2011 года, когда защитные сооружения полностью достроили, в городе насчитывалось 308 наводнений. Но 2 самых страшных и разрушительных, с разницей в 100 лет, произошли в 1824 и 1924 годах. Возможно, в 2024 году нас ждет очередной разгул стихии. Стоит ли этого бояться? Узнаем у специалиста.
Отвечает начальник отдела ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, кандидат технических наук, специалист в области гидротехнического строительства, гидравлики и инженерной гидрологии Александр Шипилов.
— Наводнения угрожали Петербургу с момента его основания. А как жители защищали свой город?
— Думать о том, как защитить Петербург от наводнений, начали сразу после основания города. По замыслу Петра I территории Васильевского острова и Петербургской стороны подсыпались примерно до отметки 3,2 метра выше среднего уровня Невы, что защищало эти территории от большинства наводнений. Однако к этому вопросу возвращались регулярно - после каждого серьезного подтопления.
В истории защиты Петербурга от наводнений были ошибочные представления об их природе. Во времена Елизаветы Петровны и Екатерины Алексеевны главной виновницей всех бед считалась Нева, а спасением - многочисленные каналы, которые помогут отводить воду. Так появились Обводный и Екатерининский (ныне канал Грибоедова) каналы.
Первый известный нам вариант защиты города был предложен Буркхардом фон Минихом в письме Елизавете Петровне. Им была предложена система защитных дамб вокруг основных городских застроек, которая не была реализована.
Со временем талантливый инженер Пьер-Доминик Базен правильно определил причину наводнений - движение воды со стороны Финского залива к дельте реки Невы. И он же предложил построить на пути движения воды по линии Лисий Нос - остров Котлин - Ораниенбаум пять дамб с устройствами для пропуска судов и воды. Для того времени по предложенным инженерным решениям проект Базена был революционным и очень сложным.
В новое время рассматривалось несколько проектов защиты Петербурга от наводнений, но именно проект, близкий по своей сути к идеям Базена, послужил основой для строительства современного Комплекса защитных сооружений.
В истории защиты Петербурга от наводнений были ошибочные представления об их природе. Во времена Елизаветы Петровны и Екатерины Алексеевны главной виновницей всех бед считалась Нева, а спасением - многочисленные каналы, которые помогут отводить воду. Так появились Обводный и Екатерининский (ныне канал Грибоедова) каналы.
Первый известный нам вариант защиты города был предложен Буркхардом фон Минихом в письме Елизавете Петровне. Им была предложена система защитных дамб вокруг основных городских застроек, которая не была реализована.
Со временем талантливый инженер Пьер-Доминик Базен правильно определил причину наводнений - движение воды со стороны Финского залива к дельте реки Невы. И он же предложил построить на пути движения воды по линии Лисий Нос - остров Котлин - Ораниенбаум пять дамб с устройствами для пропуска судов и воды. Для того времени по предложенным инженерным решениям проект Базена был революционным и очень сложным.
В новое время рассматривалось несколько проектов защиты Петербурга от наводнений, но именно проект, близкий по своей сути к идеям Базена, послужил основой для строительства современного Комплекса защитных сооружений.
— Комплекс защитных сооружений - уникальный объект, причем не только для России, но и в мировом масштабе. Как строилась петербургская дамба и какие технологии для этого использовались?
— Во время проектирования Комплекса защитных сооружений было создано несколько моделей. Основная, генеральная гидравлическая модель размером 120х60 м представляла собой уменьшенную копию участков Невской губы, акватории Невы и восточной части Финского залива. На ней специалисты нашего института моделировали нагонные явления, исследовали течения, смотрели, как на практике поведет себя сооружение. Также было создано несколько небольших фрагментарных моделей, на которых моделировалась работа отдельных узлов и конструкций.
Например, конструкции батопорта, одного из основных элементов комплекса, особенно обтекаемой нижней части, отрабатывались в нашем институте на физических моделях, в том числе с применением математического моделирования. Окончательная доводка конструкций выполнялась совместно с конструкторами ФГУ ЦКБ МТ «Рубин».
Сегодня технологиями, которые использовались в процессе проектирования и строительства сооружений, никого не удивишь - они вошли в практику и широко применяются. Но пятьдесят лет назад это были действительно уникальные и передовые решения. Для получения бетонов и бетонных смесей была разработана и внедрена простая и экономичная технология, основанная на применении новых комплексных добавок поверхностно-активных веществ. Для отдельных сооружений была разработана рецептура самоуплотняющегося бетона.
При возведении комплекса была опробована технология отсыпки суглинистого грунта прямо в воду. Это позволило значительно сэкономить средства и сократить сроки строительства. Экспериментальные исследования для обоснования крепления дамб крупным несортированным камнем также были выполнены в нашем институте. Эта технология была обоснованна и сегодня входит в нормативные документы.
Два из шести водопропускных сооружений были возведены насухо в доках-котлованах и доставлены к месту установки наплавным способом. До этого момента ни одного водопропускного сооружения так построено не было.
В процессе проектирования перед специалистами стояла важная задача: создать такой комплекс, который бы не только защищал город от наводнений, но и не вредил экосистеме Финского залива и Невской губы. Эта задача успешно решена: многие горожане забыли то время, когда в городе правила стихия. Что касается экологии, то дамба очищает все поверхностные стоки, которые попадают в Финский залив. А на финской стороне дамбы гнездятся почти 60 видов птиц, в том числе и те, что занесены в Красную книгу.
Например, конструкции батопорта, одного из основных элементов комплекса, особенно обтекаемой нижней части, отрабатывались в нашем институте на физических моделях, в том числе с применением математического моделирования. Окончательная доводка конструкций выполнялась совместно с конструкторами ФГУ ЦКБ МТ «Рубин».
Сегодня технологиями, которые использовались в процессе проектирования и строительства сооружений, никого не удивишь - они вошли в практику и широко применяются. Но пятьдесят лет назад это были действительно уникальные и передовые решения. Для получения бетонов и бетонных смесей была разработана и внедрена простая и экономичная технология, основанная на применении новых комплексных добавок поверхностно-активных веществ. Для отдельных сооружений была разработана рецептура самоуплотняющегося бетона.
При возведении комплекса была опробована технология отсыпки суглинистого грунта прямо в воду. Это позволило значительно сэкономить средства и сократить сроки строительства. Экспериментальные исследования для обоснования крепления дамб крупным несортированным камнем также были выполнены в нашем институте. Эта технология была обоснованна и сегодня входит в нормативные документы.
Два из шести водопропускных сооружений были возведены насухо в доках-котлованах и доставлены к месту установки наплавным способом. До этого момента ни одного водопропускного сооружения так построено не было.
В процессе проектирования перед специалистами стояла важная задача: создать такой комплекс, который бы не только защищал город от наводнений, но и не вредил экосистеме Финского залива и Невской губы. Эта задача успешно решена: многие горожане забыли то время, когда в городе правила стихия. Что касается экологии, то дамба очищает все поверхностные стоки, которые попадают в Финский залив. А на финской стороне дамбы гнездятся почти 60 видов птиц, в том числе и те, что занесены в Красную книгу.
— Как долго Комплекс защитных сооружений сможет защищать город?
— Расчетный срок службы дамбы - не менее ста лет, но при грамотной эксплуатации это не предел. Здесь очень важно думать наперед. Вы, наверное, заметили, что экстремальных погодных явлений становится все больше, а о глобальном изменении климата уже говорят на мировом уровне. Поэтому мы внимательно следим за погодными явлениями и их влиянием на защитные сооружения. Ведь проектировался комплекс с учетом одних условий - определенной скорости ветра, глубины акватории. А некоторые прогнозы говорят о том, что в следующие сто лет уровень Балтийского моря поднимется на 50-100 см. Это значит, что уменьшится аккумулирующая способность Невской губы, что делает актуальной задачу учета намывных территорий в работе комплекса, а также увеличится высота волн, и воздействия на дамбу будут сильнее. Кстати, уже сейчас по статистике работы комплекса мы видим, что угроза наводнений происходит все чаще. Но опасаться не стоит: комплекс рассчитан на серьезные воздействия - он способен выдержать подъем воды до 5,15 метра со стороны Финского залива. Для сравнения: за последние 10 лет вода не поднималась даже до трех метров.