Комплекс сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений

С. Н. Кураев,             

Главный инженер проекта

защиты Санкт-Петербурга от наводнений

          Наводнения нарушают нормальные условия жизни в Санкт-Петербурге, затрудняют использование его приморских территорий, причиняют большой ущерб промышленности и городскому хозяйству. Они создают постоянную угрозу уничтожения памятников истории, культуры и искусства и представляют реальную опасность для жизни людей.

           Наводнения с периодичностью один раз в сто лет, с подъемом уровня на 3 м 45 см приводят к затоплению жилой застройки, множества памятников культуры, таких как Эрмитаж, Русский музей, Петропавловская крепость, Марсово поле, Мариинский, Меньшиковский и другие дворцы, десятков мостов, декоративных оград, памятников и скульптур.

           Анализ данных по величине и частоте наводнений указывает на очевидную тенденцию к увеличению частоты наводнений в настоящее время.

           При наводнениях с подъемом уровня воды на 2 метра затапливается   36 кв. км площади города с ущербом в 6,5 млн. долларов, при подъеме уровня на 3 метра затапливается 94 кв. км площади города с ущербом 486 млн. долларов. При возможном наводнении с уровнем 5 метров будет затоплено 150 кв. км территории города с величиной прогнозируемого ущерба около 2,7  миллиардов долларов США. Среднегодовой ущерб городу от морских нагонных наводнений оценивается в 94 млн. долларов США.  

            Ввиду тяжелого урона, причиняемого наводнениями, в период существования Санкт-Петербурга, особенно после катастрофических наводнений, было внесено множество предложений по схемам защиты города.

Предлагались различные варианты подсыпок и обвалования территорий, устройство водоотводных каналов и строительство защитных сооружений в Невской губе.

В первых планировках города 1716-1717 г.г. архитекторами Доменико Трезини и Жан Батист Леблоном предусматривалась, но не была осуществлена идея Петра I по подсыпке территорий до отметки 3,2 м за счет грунта, извлекаемого при создании густой сети каналов вдоль улиц города.

В 1825 году директор института инженеров путей сообщения П. П. Базен предложил построить защитную дамбу от Лисьего носа до Ораниенбаума с водосливом, морским шлюзом и подъемом уровня воды в Невской губе на 1 метр для улучшения условий судоходства.

В советское время в 1932-1935 г.г. эскизный проект защиты города от наводнений был разработан научно-исследовательским институтом коммунального и жилищного хозяйства и строительства (НИИКХ).

 Особую актуальность проблема защиты приобрела в 1966 году в связи с одобрением Советом Министров СССР Генерального плана развития Ленинграда, предусматривавшего освоение под застройку приморских территорий побережья Невской губы на 25-километровом участке  от Ольгино на севере и до Стрельны на  юге.

Во исполнение постановления Совета Министров СССР в 1967-1969 г.г. Ленгидропроектом под руководством главного инженера проекта защиты Сергея Степановича Агалакова  с участием ряда проектных и исследовательских организаций было разработано технико-экономическое обоснование (ТЭО) защиты города от наводнений.

В ТЭО были рассмотрены все возможные варианты защиты, из которых после всестороннего анализа были выбраны и с одинаковой детальностью разработаны и исследованы два основных варианта – «Западный» и «Восточный».

«Западный» предусматривал строительство комплекса защитных сооружений (КЗС), состоящих из защитных дамб, водопропускных и судопропускных сооружений, в створе Горская – Кронштадт – Ломоносов в 25 км от устья р. Невы с автодорогой по трассе КЗС. «Восточный» – с  размещением аналогичного комплекса сооружений в устье р. Невы по границе городской застройки со строительством гидроузла в среднем течении р. Невы.

Сравнение вариантов показало неоспоримые преимущества западного варианта по уровню надежности защиты, экономичности, условиям строительства и соответствия требованиям Генерального плана развития города.

ТЭО было рассмотрено и одобрено в 1971 году Госпланом и Госстроем СССР, а в 1972-1977 г.г. Ленгидропроектом совместно с 52-мя специализированными проектно-конструкторскими и научно-исследовательскими организациями города и страны был разработан технический проект защиты Ленинграда от наводнений, утвержденный Советом Министров СССР в 1978 году.

 В соответствии с утвержденным проектом, комплекс защитных сооружений (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений, который позволит при угрозе наводнения изолировать Невскую губу от Финского залива, строится в створе п. Горская – г. Кронштадт – г. Ломоносов. Длина трассы сооружений 25,4 км, в том числе 22,2 км по акватории залива при средней глубине воды 2,9 м.

Выбранное расположение защитных сооружений имеет благоприятные инженерно геологические, гидрологические и топографические условия, наилучшим образом отвечает воднотранспортным, строительным, экологическим и экономическим требованиям, соответствует Генеральному плану развития Санкт-Петербурга и планам развития городов Кронштадта и Ломоносова, отвечает нормативным требованиям на строительство скоростной автомобильной дороги.

В состав объектов защиты входят два судопропускных сооружения (С1 и С2) с подходными каналами, шесть водопропускных сооружений (В1-В6), одиннадцать защитных дамб (Д1-Д11), объекты эксплуатационного и обслуживающего назначения. По трассе КЗС предусмотрено строительство автодороги на шесть полос движения, замыкающей кольцевую автодорогу вокруг Санкт-Петербурга.

 

При проектировании Ленгидропроектом вместе с подрядными организациями выполнен широкий комплекс натурных, теоретических, лабораторных и модельных исследований, включающих в себя изучение характеристик морских нагонных наводнений; гидравлических, волновых, ледотермических режимов, а также гидрологические, микробиологические, гидробиологические, ихтиологические и другие исследования. Полученные результаты показали, что защитные сооружения при открытых водопропускных и судопропускных отверстиях не оказывают отрицательного влияния на гидрологический режим Невской губы. Они не изменяют естественный режим уровней воды в губе, систему течений, волновой, температурный и ледовый режимы; не препятствуют попаданию в губу нагонных и солоноватых вод. Поэтому не вызывают отрицательного воздействия на санитарный режим губы, на воспроизводство рыбных запасов, в том числе ценных проходных и полупроходных рыб. Также не нарушают пути миграции рыб и ската молоди; не влияют на состояние кормовой базы для рыб и процессы евтрофирования акватории Невской губы.

Установлено, что экологическое состояние акватории Невской губы будет постоянно улучшаться по мере ввода в эксплуатацию очистных сооружений системы городской канализации, в результате осуществления водо- и природоохранных мероприятий и использования регулирующей возможности защитных сооружений для улучшения проточности отдельных зон огражденной акватории. Многочисленные экологические экспертизы последних десятилетий не смогли опровергнуть указанные выводы природоохранных разделов проекта. До настоящего времени продолжаются гидрологические и экологические натурные и модельные исследования, и осуществляется постоянный контроль за состоянием акватории Невской губы и восточной части Финского залива примыкающей к сооружениям защиты от наводнений.

Принятые в проекте расчетные уровни наводнений в естественных и проектных условиях определены на основе натурных наблюдений и исследований на гидравлических и математических моделях. Для створа защитных сооружений расчетный максимальный уровень повторяемостью 1 раз в 1000 лет составляет 4,55 м над уровнем моря.

Створ КЗС расположен на южном склоне Балтийского кристаллического щита, представленного гнейсами, гранитами и диоритами, залегающими на глубине 175-200 м. Кристаллический щит покрыт чехлом коренных осадочных пород верхнего протерозоя и озерно-ледниковыми отложениями, являющимися основанием основных защитных сооружений.

 

 Краткие характеристики защитных сооружений

Защитные дамбы

             Каменно-земляные дамбы замыкают участки трассы между водо- и судопропускными сооружениями, перекрывают о. Котлин и низкие участки берегов Финского залива. Из общей длины защитных сооружений в 25,4 км длина дамб составляет 23,4 км. Четыре дамбы (Д1-Д4) общей длинной 8118,5 м располагаются в акватории Южных ворот, одна дамба (Д5) протяженностью 2025 м на о. Котлин и шесть дамб (Д6-Д11) общей протяженностью 13223 м в акватории Северных ворот Невской губы. Наименьшая ширина дамб по гребню в акватории определена в 29 м, исходя из условия устройства шести полосной автодороги. Наибольшую высоту (20,6 м) имеет дамба Д-3 в месте ее пересечения с существующим  морским каналом.Защитные дамбы имеют ряд конструктивных особенностей, связанных с различными инженерно-геологическими характеристиками грунтов основания, технологией строительства и применяемыми строительными материалами.  

В соответствии с инженерно-геологическими условиями на всем протяжении акватории принята конструкция дамб из местных строительных материалов, обеспечивающая необходимую надежность сооружений при подъемах уровней воды, сопровождающихся мощными волновыми воздействиями и значительными ледовыми нагрузками. Поперечный профиль верхового откоса защитной дамбы обладает высокими волногасящими свойствами благодаря наличию пологого откоса I из горной массы; волногасящей бермы II шириной 8 м с отметкой верха 3 м; вышележащего откоса, закрепленного железобетонный плитой III, переходящей в волноотбойную стенку IV с отметкой верха  8 м на примыканиях к  В1-В6,  или горной массой с железобетонным парапетом на остальном протяжении дамб.

К настоящему времени защитные дамбы, кроме прорана в дамбе Д3, отсыпаны в основном до отметок 5,5-6,0 м в Северных воротах и до отметок 3, 0-5,0 м в Южных воротах. 

Водопропускные сооружения

           Количество и местоположение водопропускных сооружений определены по результатам натурных наблюдений и исследований, проведенных на гидравлических и математических моделях. Из шести водопропускных сооружений два (В1 и В2) расположены в Южных воротах Невской губы и четыре (В3-В6) в Северных. Водопропускные сооружения В1, В3, В5 и В6 монолитные возведены за перемычками в сухом котловане. Сооружения В4 и В2 выполнены из смешанной конструкции с использованием наплавных водопропускных блоков, бетонируемых в специальном доке на берегу и доставляемых на плаву к месту установки. Водопропускные сооружения состоят из отдельных   секций шириной 27 м (В1 и В6 из 12, остальные из 10 секций) с водопропускными отверстиями шириной в свету по 24 м и отметками порогов –2,5 м для В1, В3 и В6 и –5.0 м для В2, В4 и В5. К водопропускным секциям со стороны Невской губы примыкает шестиполосный автодорожный мост. Водопропускная секция представляет собой доково-рамную  конструкцию. Вертикальные быки сверху омоноличены опорной балкой и забральной балкой волноотбойного очертания. Сегментный затвор располагается между опорной и забральной балками на подхватах двух гидроподъемников, установленных на рамах, опирающихся на опорную и забральную балки.

При поднятых затворах водопропускные сооружения обеспечивают водообмен между Финским заливом и Невской губой, сохранение путей миграции рыб, а также проточности и уровневого режима в огражденной акватории близкими к естественным. При опущенных затворах, во время наводнений, совместно с дамбами и перекрытыми пролетами судопропускных сооружений водопропускные сооружения служат надежной преградой поступлению воды из Финского залива.

   

 Судопропускные сооружения

             Судопропускное сооружение С1 расположено на  морском канале в Южных воротах Невской губы и предназначено для пропуска морских судов водоизмещением до 120 тыс. тонн, а также судов смешанного плавания водоизмещением до 4 тыс. тонн. Судопропускное сооружение С2 расположено в Северных воротах Невской губы на существующем фарватере и предназначено для пропуска судов речного флота водоизмещением менее 4 тыс. тонн. Оба судопропускных сооружения представляют собой судоходные каналы, пересекающие створы защитных дамб и перекрываемые быстродействующими затворами в период угрозы наводнения.В состав каждого судопропускного сооружения входят подходные судоходные каналы, судоходный пролет с плитой порога, рабочие затворы, доковые камеры, направляющие стенки, волнозащитные молы, волноломы, причалы вспомогательного флота, аванпорт, створные маяки, здания управления судопроходом, автотранспортный туннель под судоходным каналом на С1 и подъемный автодорожный мост над судоходным пролетом на С2.  Рабочие затворы  согласно откорректированному проекту для перекрытия 200 м пролета сооружения С1, глубиной 16 м, приняты в виде сегментных плавучих батопортов с опорной рамой, для перекрытия 110 м пролета сооружения С2, глубиной 7 м  – в виде плоского подъемного затвора с гидроприводом. Строительство КЗС началось в 1979 году с организации строительно-производственных баз на берегах Невской губы и острове Котлин «Горская», «Котлин» и «Бронка», а также с освоения разведанных Ленгидропроектом для КЗС карьеров песчаных, песчано-гравийных и скальных грунтов на Карельском перешейке.

В 1980 году был уложен первый кубометр бетона в основные сооружения КЗС – водопропускное сооружение В-6, в декабре 1984 года осуществлен сухопутный проезд на о. Котлин по сооружениям КЗС, а в 1987 году введен в эксплуатацию в Северных воротах Невской губы комплекс сооружений, обеспечивающий возможность регулирования проточности, с вводом во временную эксплуатацию затворов северных водопропускных сооружений В-3, В-4, В-5 и В-6. В апреле 1984 года были начаты работы в Южных воротах Невской губы отсыпкой дамбы Д-1 с последующим строительством водопропускных сооружений В-1, В-2 и дамб Д-2 и Д-3.

Во время строительства были приняты и осуществлены решения о замене на С-2 подводного автотранспортного тоннеля на подъемный разводной мост и о строительстве водопропускных сооружений В-2 и В-4 наплавным способом. По проекту наплавные блоки длиной 132,2 м, шириной 18,3 м для В-2 и 51,1 м для В-4 с осадкой 4,2 м строились в док-шлюзе на стройплощадке «Горская», а затем наплаву буксирами перемещались на штатное место, находящееся в 6 км (для В-4) или в 20 км (для В-2) от док-шлюза. Этот экспериментальный метод строительства, несмотря на существенное увеличение затрат по В-2 и В-4, позволил получить ценный опыт для проектировавшихся институтом наплавных приливных гидроэлектростанций.

В конце 90-х годов строительство КЗС было практически приостановлено из-за появившихся опасений по поводу предполагавшегося частью общественности и рядом политиков негативного воздействия КЗС на экологию Невской губы. Две комиссии Академии Наук СССР, изучавшие влияние КЗС на экологическое состояние акватории пришли к разным выводам. И только в 1990 году независимая международная комиссия экспертов после изучения в течение года имеющегося гидрологического и экологического банка данных наблюдений и исследований пришла к однозначному выводу, что сооружения КЗС не наносят вред экологии акватории, и рекомендовала закончить строительство КЗС в кратчайшие сроки.

В соответствии с Постановлением Правительства России 1994 года о завершении строительства КЗС проект комплекса защитных сооружений был откорректирован, уточнена стоимость достройки КЗС; проект был рассмотрен Главгосэкспертизой и утвержден в 1996 году Минстроем России.

Новый этап строительства КЗС начался в 2001 году в связи с передачей функций заказчика КЗС от Администрации Санкт-Петербурга Госстрою России на основании принятого бюджетного кодекса России.

Госстроем было подготовлено, подписано Правительством и вступило в силу Соглашение о Займе с Европейским банком реконструкции и развития на завершение строительства КЗС в размере около 20% полной стоимости завершения строительства.

В 2003 году было создано Федеральное казенное предприятие «Северо-Западная дирекция Госстроя России – дирекция комплекса защитных сооружений г. Санкт-Петербурга от наводнений», осуществляющее руководство завершением строительства и последующую эксплуатацию комплекса защиты.

В соответствии с условиями Займа Госстроем на конкурсной основе были отобраны:

-              группа реализации проекта Фонда инвестиционных строительных проектов Санкт-Петербурга;

-              консультант-проектировщик – английская компания «Halcrow Group Ltd» в консорциуме с голландской фирмой «DHV» и норвежской «Norplan»;

-              консультант-инженер – консорциум ЗАО «Генинжконсалт», ЗАО Институт «Стройпроект» и фирма «Royal Haskoning» (Нидерланды).

Работы основного этапа завершения строительства КЗС разделены на 9 контрактов:

А1 – завершение строительства В-1;

А2 – строительство дамбы Д-3 и южной части автодорожного тоннеля  С-1;

А3 – завершение строительства С-1 с автодорожным тоннелем;

А4 – завершение строительства С-2 с автодорожным подъемным мостом;

А5 – системы электроснабжения, управления, связи и охраны;

А6 – завершение строительства В-2 и пускового комплекса защитных дамб Д1 и Д2;

А7 – дноуглубление под перемычкой С-1;

А8 – строительство пускового комплекса защитных дамб Д4-Д11;

А9 – завершение строительства В3- В6.

 Комплекс сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений является составной частью Генерального плана развития города, важным социальным мероприятием, создает условия для благоустройства приморской зоны и решает ряд народнохозяйственных задач первостепенной государственной важности, в частности:

-         обеспечивает безопасные условия жизни и деятельности многомиллионного населения города и полную сохранность огромных материальных и уникальных культурных и исторических ценностей;

-         предотвращает большой материальный ущерб жилищно-коммунальному хозяйству, промышленным предприятиям и объединениям города и обеспечивает их бесперебойную работу;

-         дает возможность использовать пониженные приморские территории города для жилищного строительства;

-         позволяет построить автотранспортный переход, соединяющий через о.Котлин берега Невской губы, который замкнет кольцевую автомагистраль, позволит разгрузить городские улицы от транзитного транспорта и тем самым оздоровить воздушный бассейн города;

-         создает условия для улучшения гидрологического режима и санитарного состояния акватории Невской губы и освоения прилегающих к КЗС территорий и акватории.

Эффективность проекта завершения строительства КЗС характеризуется высоким показателем внутренней нормы доходности 13,3% при положительном значении чистого дисконтированного дохода и индексе доходности больше единицы (1,37), что свидетельствует об общественной (экономической) целесообразности осуществления проекта защиты Санкт-Петербурга от морских нагонных наводнений.

  

 

Информация о состоянии строительства на сегодняшний день

ФКП «Дирекция КЗС»  

инистерство регионального развития РФ  

                 В 2006 году Правительством России по поручению Президента подготовлена и утверждена «Программа завершения строительства КЗС», в которой определены необходимые ежегодные объемы работ и источники их финансирования.

Водопропускные сооружения – завершены строительные и отделочные работы на северных водопропускных сооружениях (В3-В6), завершаются работы по монтажу оборудования. На южных водопропускных сооружениях (В1, В2) работы выполнены на 90% и будут полностью завершены в 2009 году.

Судопропускное сооружение С2 – работы на объекте в целом завершены, проводятся пуско-наладочные работы. Затвор судопропускного сооружения функционирует и прошел все необходимые испытания. Перемычки котлована С2 практически разобраны.

Подходной канал к С2 – осуществляются работы по дноуглублению фарватера и установке навигационных знаков. По согласованию с ФГУ «Администрация морского порта Санкт-Петербург» навигация судов класса «река-море» будет открыта весной 2009 года.

Судопропускное сооружение С1 – выполнен основной объем работ, связанный со строительством сооружения и северной части тоннеля. Монтаж затвора судопропускного сооружения будет завершен в декабре текущего года. По согласованию с ФГУ «Администрация морского порта Санкт-Петербург» испытание затвора в канале С1 будет проведено летом 2009 года. Необходимо подчеркнуть, что даже при открытом затворе судопропускного сооружения С1 Санкт-Петербург будет защищен от некатастрофических наводнений. Так, в случае нагонного наводнения до 3-х метров и несведенных затворах С1, уровень воды у Горного института не превысит отметку в 1,7 метра, при этом по статистике уровень большинства наводнений не превышает отметку в 2,7 метра. Вероятность расчетного катастрофического наводнения с подъемом уровня воды до отметки 4,55 м – один раз в 1000 лет.

 

Подходной канал к С1 – завершены строительные работы и навигационное обустройство нового участка Кронштадтского корабельного фарватера, подходной канал передан в эксплуатацию. Открытие 07 октября 2008 года премьер-министром В.В. Путиным судоходства в комплексе защитных сооружений ознаменовало новый этап в развитии крупнейшего промышленного, транспортного и морского центра Санкт-Петербурга!

 

Дополнительным требованием ФГУ «Администрация морского порта Санкт-Петербург» в целях обеспечения безопасности мореплавания является строительство третьего створного знака, которое будет завершено в декабре 2008 года.

Переключение судоходства на новый участок подходного канала в октябре 2008 года обусловлено, в том числе, необходимостью перекрытия существующего прорана в целях исключения угрозы зимних наводнений в 2009 году, и  завершения строительства южной части тоннеля в 2010 году, обеспечивающего сквозной проезд по кольцевой автодороге.

 

Защитные дамбы – строительство на северном участке КЗС (дамбы Д-4-Д-11) в основном завершено. По дамбам открыто движение по скоростной автодороге на 6 полос движения, осуществляется прокладка инженерных сетей и систем водоотвода. На южном участке КЗС завершается строительство дамб Д-1 и Д-2, в границах дамбы Д-3 ведутся работы по организации котлована для завершения в 2010 году строительства южной части автодорожного тоннеля. 15 ноября 2008 года в присутствии руководителей Администрации Президента и города Санкт-Петербурга было завершено перекрытие прорана дамбы Д-3 с созданием полного напорного фронта КЗС и открытием технологического проезда автотранспорта от о. Котлин до южного берега Невской губы в районе  станции Бронка.

К настоящему времени работы на КЗС развернуты по всем направлениям комплекса. До полного окончания стройки в 2011 году с вводом этапов защиты от наводнений в 2008-2009 годах еще предстоит выполнить значительные физические объемы работ.

В ближайшее время будет закончено строительство автодороги по северному участку КЗС, включая развязку на о. Котлин и ряда других объектов КЗС. В полном объеме идут работы, связанные с промышленным дизайном, реставрацией и облицовкой объектов дамб.