Опасные
геологические процессы на городских территориях.
Геоэкологические проблемы
городов весьма разнообразны и определяются, с одной стороны, природной
обстановкой и с другой - планировочными решениями и их реализацией в застройке
и эксплуатации городских территорий. Также правомерно говорить о некоторых
общих тенденциях изменения геоэкологической обстановки природной территории, по
мере ее трансформации кварталами городской застройки и частными воздействиями.
Воздействие города наиболее активно проявляется в поверхностных слоях земной
коры примерно до глубины 60-100 м, хотя в отдельных случаях может простираться
до глубины 1,5-2,0 км.
В качестве наиболее общих
тенденций изменения геоэкологических условий можно рассмотреть следующие композиции.
1. Изменение водного баланса между поверхностными, грунтовыми и
глубокими подземными водами. Наиболее обычным его следствием является повышение
уровня грунтовых вод, вызываемое двумя однонаправленными процессами.
Заменой естественного почвенного
покрова застроенными и заасфальтированными территориями, что практически
исключает из водного баланса испарение с поверхности почвы и протечки
водопроводных и канализационных систем, круглогодично обеспечивающие
возможность восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства, в
сочетании с планировкой территории, полной или частичной ликвидации
естественных дренажных систем, приводят к подъему зеркала грунтовых вод,
подтапливанию оснований и фундаментов зданий и сооружений, снижению несущей
способности грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критических
ситуациях - разрушение зданий и сооружений.
В настоящее время из всех
опасных процессов подтопление имеет максимальное распространение, его
последствия могут быть угрожающими или катастрофическими. Положение
усугубляется тем, что 65% территории страны занято вечной мерзлотой, где
подтопление особенно опасно.
Из 1092 городов России
подтоплено около 70%. Подтопление ведет к повышению сейсмичности застроенных
территорий на 1–2 балла. К загрязнению грунтовых вод тяжелыми металлами,
нефтепродуктами, хлоридами, соединениями серы, пестицидами, а в ряде случаев и
радионуклидами в результате утечки сточных вод из канализационных сетей, инфильтрации
атмосферных осадков в местах складирования промышленных и бытовых отходов.
Техногенное подтопление особенно опасно, потому что носит скрытый характер, его
развитие провоцирует возникновение оползней, карста и т. д.
Подтопление городов, активно
развивающееся в любых климатических условиях, сопровождается масштабными
экологическими последствиями и наносит ущерб здоровью населения. Острота
проблемы наиболее высока на сильно урбанизированных территориях, где
концентрация населения сочетается с наличием мощных источников вредного
воздействия на окружающую среду. Так, подтопление от 80 до 100% площади
урбанизированных территорий, характерное для Ярославской, Самарской,
Саратовской, Краснодарской, Барнаульской и Новосибирской агломераций, приводит
к существенному росту затрат на обеспечение комфортной среды проживания
человека.
Старение и выход из строя
инженерных сетей и коммуникаций усугубляет техногенные процессы. По данным
инспекционных служб, в Москве до 20% объема питьевой воды теряется из-за
разрывов или естественного износа трубопроводных сетей, что в конечном итоге
ведет к усилению процессов подтопления зданий и сооружений.
Общий ущерб от подтопления 1 га
городских территорий оценивается в 30–460 млн. руб. (в ценах 1997 г.). В целом
по стране, согласно оценке Госстроя России, ущерб от подтопления застроенных
городских территорий составляет около 60 трлн. руб./год (в ценах 1997 г.).
2. В случаях, когда на
территории города производится промышленная эксплуатация глубоких горизонтов
подземных вод и возникает адекватная депрессионная воронка, при условии постоянного
восполнения грунтового водоносного горизонта, о чем сказано выше, усиливается
инфильтрация грунтовых вод в глубокие горизонты. Этот процесс активизации
вертикального движения подземных вод сопровождается развитием процессов
суффозии (выноса тонкоземистого материала) или карста (растворения и
выщелачивания карбонатного материала известняков с образованием карстовых
полостей).
3. Изменение температурного
режима подземного пространства в основании города вследствие изменения
теплового баланса поверхности и непосредственного влияния зданий, сооружений и
городских коммуникаций. В частности, геотермическая аномалия порядка +15С0
сформировалась в основании Москвы, а повышенная температура подземных вод в
пределах этой аномалии способствует еще большей активизации глубинных карстовых
процессов и усугубляет без того сложное положение с эксплуатацией зданий и
сооружений на северо-западе столицы.
4. Изменение геодинамической
ситуации, вызванное дополнительной, и притом неравномерной пригрузкой
поверхности за счет привнесенных масс материалов строительных конструкций, в
пределах территории города. Этот фактор дополнительной пригрузки может
сопровождаться также одновременной откачкой подземных вод, в случае их
использовании для питьевых или технических целей. Как следствие на фоне общего
опускания поверхности городов (под действием изостатических сил и изъятия
подземных вод из порового пространства горных пород основания города),
активизируются местные, очаговые оползневые и солифлюкционные процессы
способные в условиях городской застройки привести к деформации зданий, и
коммуникаций.
За последние 15 лет в Москве
произошло удвоение мелких оползней, что в большой степени связано с техногенной
деятельностью. Воздействие это выражается в накоплении на склонах и присклоновых
участках хозяйственного мусора и насыпных грунтов, сбросе в овраги
хозяйственных и атмосферных поверхностных вод, подрезке склонов долин рек и
бортов оврагов, плохой заделке траншей при прокладке коммуникаций вблизи
склонов. Все это приводит к увеличению числа оползней. Так, в 1985 г. после
отсыпки грунта оползнем был уничтожен мост через реку Раменку, а в 1988 г.
прокладка траншеи спровоцировала оползень на р. Котловка, повлекший за собой
разрыв кабеля.5. Внимания заслуживает развитие неблагоприятной
инженерно-экологической ситуации городов и поселков, расположенных в мерзлотных
условиях. Застройка города и связанная с этим обстоятельством перепланировка
поверхности и коренное изменение водного баланса вызвала к жизни целый комплекс
геокриологических процессов, последствия которых существенно осложняют условия
строительства и, главное, надежность эксплуатации уже выстроенных зданий и
комфортность проживания во многих из них.
Зимой, когда поверхность земли
начинает замерзать, подземные воды оказываются зажатыми между непроницаемыми
слоями (слоем многолетней мерзлоты внизу и замерзшей поверхностью земли
вверху). Вода находится под сильным напором, ища себе выхода наружу, она
вспучивает почву, образуя ледяные бугры – гидролокалиты. Гидролокалиты и наледи (когда вода замерзает
на поверхности) широко распространены в Восточной Сибири, Забайкалье, Дальнем
Востоке, Канаде и в других районах распространения многолетней мерзлоты.
Для защиты от таких явлений дома
в районах распространения многолетней мерзлоты строят с промежутком между
землей и первым этажом и обеспечивают вентиляцию, чтобы не подтаивала
многолетняя мерзлота под домом.
Нарушение геохимического баланса
поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений - еще один
геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатических условиях и
оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземных строительных
конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях когда испаряемость
превышает количество осадков, при устойчивом подтоплении внутриквартальных
территорий и отсутствии дренажа надмерзлотных вод, удаление какой то части
излишней влаги с поверхности и из грунтов сезонноталого слоя происходит в
результате ее испарения. Испарение, в свою очередь, приводит к последовательному
и непрерывному возрастанию минерализации надмерзлотных вод. Однако известно,
что чем выше минерализация воды, тем более низкие температуры потребны для ее
замерзания. Следствие этого процесса - сохранение остаточных или формирование
новых линз жидкой воды, имеющей отрицательную температуру, существующих
круглогодично. Такие отрицательнотемпературные воды получили название криопэги
от латинского криос - холод, и пэги - воды. При миграции линз криопэгов в
случае, если линза переместится в основание здания может привести к деформации
фундамента и самого здания.
Геохимические процессы, в
сочетании с промерзанием-протаиванием грунтов, воздействуют не только на здания
и сооружения, но также и на подземные коммуникации - электрические и телефонные
кабели, водопроводные и канализционные сети. Высочайшая агрессивность
надмерзлотных вод по отношению к бетону и металлу вызывает коррозию железных и
стальных труб, изоляции кабелей, а растягивающие усилия, возникающие в
результате смерзания линейных подземных конструкций с грунтом и понижения
температур последнего зимой, приводит к морозному растрескиванию грунтов и
разрыву конструкций в зоне такого растрескивания.
Список
литературы
Для подготовки данной работы
были использованы материалы с сайта http://www.study.online.ks.ua/