проблемы. Андреева строительная экология 2015. Андреева строительная экология 2015

• Название: Андреева строительная экология 2015
• Анкор: проблемы
• Дата: 02.09.2019
• Размер: 2.97 Mb.
• Имя файла: Андреева строительная экология 2015.docx
• Тип: Документы; #85694
• страница: 4 из 44

Геоэкологические проблемы

Развитие городов породило ряд специфических проблем, одной из которых является повышенный прессинг на окружающую среду, приводящий к ухудшению жизненных условий и здоровья городских жителей.

В центре внимания при рассмотрении проблем окружающей среды современных городов, как правило, оказываются вопросы загрязнения атмосферного воздуха, водоемов, деградации парков и городских ландшафтов. В меньшей степени при застройке городов затрагиваются негативные процессы в геологической среде, поскольку считается, что земная твердь является наиболее консервативной частью окружающей среды.

Между тем, как отмечают специалисты, проблема устойчивости городских территорий, подверженных техногенным процессам, теснейшим образом связана с процессами, происходящими в толщах пород Земли, что приводит к интенсификации опасных природных явлений и широкому развитию так называемых природно-техногенных процессов. Наибольшую проблему для городских и промышленных районов представляют:

наведенная сейсмичность;

опускание территорий;

подтопление;

карстово-суффозионные провалы;

геологический и геохимический риски и другие явления [44].

Суть такого явления, как наведенная сейсмичность, заключается в том, что антропогенное вмешательство в земную кору может приводить к перераспределению имеющихся или к образованию дополнительных напряжений внутри Земли, а также может влиять на развитие природных процессов, т.е. увеличивать частоту природных землетрясений или, например, способствовать разрядке уже накопленных напряжений, являясь «спусковым крючком» подготовленного природой сейсмического события.

Наиболее характерными причинами наведенной сейсмичности являются крупные водохранилища, закачка флюидов в глубокие горизонты земной коры и подземные атомные взрывы. Механизм воздействия каждого фактора на наведенную сейсмичность является специфическим. Значительный урон природе могут причинить огромные водохранилища, создаваемые вблизи крупных городов и населенных мест. Специалистами установлено, что накопление большой массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, к снижению сил трения на контактах земных блоков, что ведет к так называемому сейсмическому срыву.

Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, при строительстве плотин высотой более 10 м наведенную сейсмичность вызывали только 0,63 % от общего количества, при высоте более 90 м - 10 %, а у плотин высотой более 140 м эта величина достигала 21 %. Увеличение активности слабых землетрясений зафиксировано при создании Нурекского, Токтогульского, Червакского гидроузлов. Случаи проявления относительно сильных наведенных землетрясений известны при возведении Асуанской плотины в Египте, Койна в Индии, Кариба в Родезии, Лейк Мид в США.

Наведенная сейсмичность, опускание территорий и повышение гидростатического давления в земной коре могут быть вызваны не только строительством крупных водных резервуаров, но и закачкой флюидов в глубокие горизонты земной коры. Необходимость в этом, как показывает жизнь, возникает при захоронении загрязненных промышленных вод, создании подземных хранилищ жидкостей и газов, законтурном обводнении месторождений углеводородов в целях поддержания пластового давления и т.д.

Несомненно, мощным фактором возбуждения сейсмической активности являются подземные ядерные взрывы, которые сами по себе вызывают сейсмические эффекты, а в сочетании с разрядкой накопленных природных напряжений могут провоцировать весьма опасные наведенные землетрясения.

Техногенные факторы на многих территориях промышленных и городских зон влияют на процессы опускания зелии. По своей скорости и негативным последствиям они значительно превосходят привычные нам тектонические движения. Отмечено, что одной из причин опускания урбанизированных территорий может быть дополнительная статическая и динамическая нагрузка от зданий, сооружений и оборудования.

Для городов Российской Федерации крайне важно иметь фактические данные о степени устойчивости городских грунтов в условиях их техногенного пресса. Многие грунты под влиянием техногенного воздействия деградирова- ны. Об этом свидетельствуют многочисленные провалы и просадки грунта, например, в Москве в районах Тверской улицы, Арбата и в других местах.

На провалы, просадки грунта и трещинообразование зданий влияет следующий комплекс факторов:

срок существования здания; методы строительства; использованные строительные материалы; размещение и состояние подземных коммуникаций;

природные особенности данной территории (русла рек, развитие карбонатных толщ в основании города, явления суффозии, оползни и др.).

Все эти явления и процессы приводят в ряде случаев к изменениям состава и свойств грунтов, что требует постоянного контроля и может быть использовано для качественной и количественной оценок грунтов при проектировании инженерных сооружений.

Опасным явлением становится извлечение подземных вод. Впервые на это обратили внимание японские специалисты в связи с опусканием территории г. Токио. Город обеспечивался водой не только из поверхностных источников, но и из системы скважин подземных вод. Следует отметить, что при интенсивной эксплуатации водоносных горизонтов земная поверхность может опускаться. Этому способствует не только выкачка воды, но и то, что город своей огромной тяжестью (зданиями и сооружениями) давит на занимаемую территорию. Изменение гидрогеологических условий вызвало опускание Токио в первой половине XX в. на 2 м, а в последующие 20 лет он погружался уже в два раза быстрее. Некоторые из городских мостов своими арками уже мешают прохождению под ними судов.

Другим примером опускания земли является г. Мехико. Начавшееся в конце XX столетия в связи с интенсивным забором подземных вод оседание земли на отдельных участках города в 1948-1952 гг. достигло 30 см/год. К концу 1970-х гг. вся территория города опустилась более чем на 4 м, а его северо- восточная часть - на 9 м. Сейчас оседание земли удалось стабилизировать за счет сокращения объемов откачки подземной воды.

Приведем еще один пример. Китайский город Шанхай медленно погружается в море примерно на 1 см в год. Причинами такого явления стали как потепление климата, так и стремительное развитие миллионного города. Число жителей Шанхая быстро увеличивается, соответственно возрастает потребность в воде, падает уровень грунтовых вод. Строительство метро и глубоких подземных гаражей под небоскребами влечет за собой оседание почвы. Специалисты полагают, что до 2050 г. уровень воды в Южно-Китайском море, на берегу которого находится Шанхай, может подняться на 50...70 см.

Следует отметить и процессы подтопления территорий. Они выражаются в подъеме уровня грунтовых вод к поверхности земли. В результате такого явления повышается сейсмичность территории, снижается несущая способность грунтов, как следствие, появляются преждевременные деформации и выходят из строя здания и подземные коммуникации.

Подтопление нередко вызывает активизацию оползней, просадок, провалов и набухания грунтов, загрязнение грунтовых вод, усиливает коррозионные процессы в подземных конструкциях, приводит к деградации почв. На территориях, где подземные воды загрязнены нефтью и нефтепродуктами, подтопление вызывает подъем жидких и газообразных углеводородов к поверхности земли, что создает взрыво- и пожароопасную обстановку.

Процесс подтопления территории в России принял практически повсеместный характер, и в настоящее время им охвачено около 9 млн га земель различного хозяйственного назначения, в том числе 5 млн га сельскохозяйственных земель и 0,8 млн га застроенных городских территорий. Подтапливаются практически все крупные города: Астрахань, Волгоград, Иркутск.

Интенсивная откачка подземных вод и нарушение тем самым установившегося гидродинамического режима на территориях, сложенных толщами растворимых пород (солей, гипса, известняка, мела), в которых широко развиты процессы их локального растворения и образования карстовых пустот, могут вызвать снижение их устойчивости и развитие карстово-суффозионных процессов, приводящих к образованию воронок природно-техногенного характера. Эти процессы развиваются настолько быстро, что становятся опасными не только для зданий, размещенных на этих территориях, но и для людей. Провальные воронки глубиной от 1,5 до 5...8 м имеют диаметр до 40 м.

Развитие градостроительства в условиях геологического и геохимического рисков и ряда других природных процессов обусловливает необходимость разработки стратегии безопасности развития городов. Такая стратегия должна быть основана на градостроительном планировании и системе предупреждения и прогнозирования, т.е. речь идет о стратегии природной безопасности города. Элементами этой стратегии являются:

проведение инженерно-геологического районирования; превентивные (предупреждающие, предохранительные) мероприятия; мониторинг и прогнозирование; принятие современных управляющих решений.

Кратко остановимся на первых двух мероприятиях, которые являются наиболее важными элементами.

Инженерно-геологическое районирование территории включает в себя ряд факторов: рельеф, свойства пород, гидрогеологические условия, развитие гео- динамических процессов и др. Территория подразделяется на участки по степени их пригодности для хозяйственного освоения и устойчивости к воздействию опасных природно-техногенных явлений, что очень важно для принятия правильных строительных решений и освоения участков с соблюдением геоэкологической безопасности.

Превентивные мероприятия - это ряд работ, выполняемых до начала строительства объектов: создание защитных сооружений, инженерная подготовка территорий, куда входят работы по строительству дренажных и водоотводящих сооружений, подпорных стенок, отсыпка грунта и повышение уровня поверхности, закрепление грунтов и др. Все эти меры считаются социально приемлемыми и экономически оправданными. Тем не менее они повышают на 2... 12 % стоимость строительства, однако эффект превентивных мероприятий несравнимо выше, если учесть социальные и экологические факторы, являющиеся необходимыми компонентами общего облика района или города [44].

Современный город нельзя рассматривать изолированно от природы. Связанный с природным окружением, с другими городами и населенными пунктами района, он является лишь элементом, одним из объектов районной планировки. Поэтому важен анализ природных условий и ресурсов в районной планировке, особенно в их пространственном аспекте. Такой анализ необходим, так как районная планировка - это метод многоцелевого (а не только градостроительного) использования территории, который направлен на решение нередко противоречивых планировочных задач межотраслевого характера. Кроме того, особенно в районной планировке оцениваются животный мир и ландшафт, выявляются зоны распространения тех или иных природных явлений и различия между этими зонами и участками территории, характеризующимися степенью развития того или иного природного фактора или явления.

Главный вывод из анализа природных условий - это степень пригодности территории по тому или иному природному фактору для основных видов хозяйственной деятельности, будь то строительство города или населенного пункта либо освоение территории для сельского хозяйства или промышленности.

Обычно рассматриваются следующие природные условия: геоморфологические, геологические, гидрологические, климатические, почвенные, растительные.

Геоморфологические условия оцениваются в основном по морфологическим элементам рельефа - его формам, абсолютным и относительным высотам, глубине эрозионного расчленения, уклонам местности. Характер рельефа (наличие овражной сети и др.) может оказывать существенное влияние на условия строительства и застройку города, организацию массового отдыха населения.

Геологические условия характеризуются с точки зрения строения, структуры и литологии геокомплексов, закономерностей их распространения и мощности. Особое значение при этом придается анализу неотектонической активности, сейсмичности территории. С геологическими условиями связаны исследования по наличию минерально-сырьевых ресурсов, подземных вод. В районах вечной мерзлоты особое внимание уделяется анализу геокриологических условий - распространению, закономерностям развития, составу и глубине промерзающих мерзлых и протаивающих почв, а также анализу горных пород, температурного режима, вечномерзлой толщи. В сейсмоопасных районах, где возможны землетрясения, важное значение приобретают анализ сейсмической обстановки и вопросы микросейсморайонирования.

Гидрогеологические условия включают в себя анализ и характеристику водоносных горизонтов подземных вод, их распространения, глубины залегания и объема водоносного слоя, химического состава и агрессивности. Водо- обеспеченность территории оценивается подземными водами, эксплуатационными запасами вод и возможностями их как источников водоснабжения промышленности, городов, зон массового отдыха и прочих мест.

Характеристика природных ресурсов включает данные о минерально- сырьевых, водных, лесных, биологических и других ресурсах. Такой анализ производится в целях определения объемов их использования на расчетную перспективу при развитии района и строительстве города. При комплексном анализе природных условий и ресурсов того или иного района учитываются их специализация и другие факторы.