Numerical simulation of the filtration process in the right-bank of the river Don for protection the buildings against rise of groundwater in the city of Rostov-on-Don
Authors: Гридневский А.В. 
Published: August 2021

Строительство на правобережье реки Дон в г. Ростове-на-Дону сопряжено с риском подтопления и высачивания подземных вод. Для обеспечения гидрогеологических прогнозов разработана численная гидрогеологическая модель склона речной долины. Она характеризует геологическую структуру, граничные условия подземного потока и параметры водопроницаемости грунтов. Идентификация гидрогеологических параметров и интенсивности влияния граничных условий выполнены методом многовариантного численного моделирования. Оценены притоки воды к дренажным сооружениям их зависимость от техногенной инфильтрации. Определены параметры неглубоко залегающих скифских глин, при которых они способствуют локальному подъему уровня подземных вод. В статье анализируются гидродинамические процессы в приустьевой части реки Темерник правобережья Дона с целью детализации представлений о гидрогеологической структуре массива грунтов, оценки параметров фильтрации и граничных условий. Полученные результаты использованы для определения водопритока в зоне высачивания к дренажным сооружениям, сопровождающим строительство. Применяемый подход основан на численном гидрогеологическом моделировании, системно учитывающем параметры геофильтрации в их взаимосвязи. Он позволяет учесть факторы геоэкологического риска для разработки эффективных решений в борьбе с подтоплением. Самыми древними отложениями, определяющими инженерно-геологические условия города, являются морские глины нижне-сарматского яруса (N1s1) мощностью 10–15 м, служащие региональным водоупором. Глины перекрыты комплексом (15÷20 м) водопроницаемых трещиноватых известняков сарматского яруса (N1s2), переслаивающихся известняков и песков мэотического (N1m) и понтического ярусов (N1p). Завершается  толща красно-бурыми плотными отложениями (5÷15 м) скифских глин (QЕsk). Строительство в зоне высачивания создает подпор подземных вод и порождает риск ухудшения геотехнических условий эксплуатации зданий и сооружений: подтопление заглубленных конструкций, смещение по склону  водонасыщенного песчано-глинистого грунта.

Construction on the right bank of the river of Don in Rostov-on-Don is associated with a risk of flooding and seepage. To provide hydrogeological forecasts, a numerical hydrogeological model of the river valley slope has been developed. It characterizes the geological structure, the boundary conditions of the underground flow, and the parameters of the permeability of the soils. The identification of hydrogeological parameters and the intensity of the influence of boundary conditions are performed by the method of multivariate numerical simulation. Inflows of water to drainage structures are estimated, their dependence on man-caused infiltration. According to calculations, shallow-lying Scythian clays provide a local rise of the groundwater level. The article analyzes the hydrodynamic processes in the mouth of the Temernik river on the right bank of the Don with the aim of detailing the hydrogeological structure of the soil mass and estimating filtration parameters and boundary conditions. The obtained results were used to determine the water inflow in the seepage area to the drainage facilities accompanying the construction. The mentioned approach is based on numerical hydrogeological modeling, systematically taking into account the parameters of geological filtration in their relationship. It allows taking into account the factors of geoecological risk for the development of effective solutions to protect against flooding. The oldest sediments that determine the engineering and geological conditions of the city are the sea clays of the Lower Sarmatian layer (N1s1) with a thickness of 10–15 m, serving as a regional aquifer. Clays are covered with a complex (15–20 m) of permeable fractured limestones of the Sarmatian layer (N1s2), interbedded limestones and sands of the Meotian (N1m) and Pontian layers (N1p). The stratum ends with red-brown dense sediments (5–15 m) of Scythian clays (QЕsk). Construction in the outflow zone creates a groundwater ascent and generates the risk of deterioration of the geotechnical conditions for the operation of buildings and structures: flooding of buried structures, displacement along the slope of water-saturated sandy-clay soil.