ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГОРОДАХ
современных условиях в дополнение к региональным и зональным факторам, обуславливающим развитие геологических процессов, появляются техногенные воздействия. Масштабы этих воздействий очень велики. Достаточно сказать, что мощность образования техногенного вещества на планете в наши дни сопоставима с мощностью вулканических извержений и землетрясений, а энергетические характеристики отдельных экзогенных геологических процессов1 сопоставимы с энергией их техногенных аналогов. Так, энергия обрушения склонов и лавин составляет 106-1010 Дж, а энергия аналогичного техногенного процесса - падения воды из верхнего в нижний бьеф плотины высотой более 100 м - равна примерно 1015 Дж. Сопоставимы и энергетические характеристики природных карстовых провалов (1081010 Дж) и обрушения выработанных прост-ранств над
подземными выработками V__
(106 Дж).
Техногенные воздействия приводят к формированию нового рельефа. Откачка подземных вод для водоснабжения городов вызывает опускание земной поверхности. В табл.1 представлены характеристики техногенного рельефа некоторых крупных городов мира.
Опускание земной поверхности заметно проявилось в ряде городов Япо-
1 Экзогенные геологические процессы - процес-
сы, вызванные внешними по отношению к Земле
силами. Они происходят на поверхности Земли и
обусловлены солнечной радиацией, силой тяжес-
ти и другими воздействиями.
44
Кандидат геолого-минералогических наук М. А. ХАРЬКИНА
нии (см. рисунок). Заметное опускание Токио началось в 1923 г., Осаки - в 1935 г. Скорость его с годами возросла до 18 см в год, а г. Ниигата в отдельные годы опускался со скоростью 50 см в год. Площади опускающихся территорий достигают сотен квадратных километров, амплитуда - нескольких метров. Большие величины опускания характерны для участков, сложенных молодыми рыхлыми осадками, которые уплотняются при откачке подземных вод, нефти или газа.
© М. А. Харькина
Ф
Ф
Ф
Особенно опасно опускание поверхности городов, расположенных в при-брежно-морской зоне. Оседание прибрежной суши вызывает наступление моря. Угроза потери земельных ресурсов и желание снизить дискомфорт проживания обуславливает необходимость строительства защитных дамб. В частности, в г. Осака уже к концу 80-х гг. XX века было построено 200 км защитных дамб, 550 различных сооружений, препятствующих наводнению, и около ста насосных станций. Чтобы ликвидировать неблагоприятные последствия опускания поверхности, в некоторые скважины начали закачивать морскую воду.
В г. Мехико (Мексика) в связи с интенсивным забором подземных вод к концу 70-х гг. XX века вся территория города опустилась на 4 м, а в северо-восточной части - на 9 м. Большая осадка города происходит главным образом за счет дренирования и сжатия водонасыщен-ных глин рыхлой структуры, естественная влажность которых колеблется от 20 до 40%. Интенсивная откачка подземных вод из песков и галечников ведется здесь издавна с глубины около 90 м. Водоотбор в среднем превышает 850 000 м3 в сутки.
Однако с откачкой подземных вод в крупных городах могут быть связаны не только негативные, но и позитивные экологические последствия. В Нью-Йорке осушение тоннелей метро частично осуществлялось за счет работы водозаборов. Прекращение отбора подземных вод привело к затоплению метро в райо-
Таблица~1\
Опускание поверхности в связи с откачкой подземных вод в ряде городов
Город, страна Период наблюдений, годы Максимальная амплитуда опускания поверхности на отдельных участках, м
Бейтаун, США 0.8
Бьюмонт, США 0.8
Джакарта, 0.5
Индонезия
Делано, США 1902-1954 3
Лонг-Бич, США 3
Лондон, 0.3
Великобритания
Большой Лондон, >2
Великобритания
Мехико, Мексика 1890-1960 9
Москва, Россия 1901-1965 0.35
1935-1973 >0.6
Ниигата*, Япония 1900-1965 1.5
Оранж, США 0.8
Осака, Япония 1935-1965 2.5
Порт-Артур, США 0.8
Сан-Франциско, 2.4
США
Тайвань 2.5
Техас, США 1.2
Токио, Япония 1890-1965 4
1900-1975 4.5
* Опускание поверхности города связано с добычей нефти и газа.
не Бруклина из-за восстановления уровня грунтовых вод.
Особенно сильные изменения интенсивности и экстенсивности геологичес-
Ф
Ф
1890
1920
1940 1955 1965 годы
о 4 -
Оседание земной поверхности под крупными городами Японии в связи с откачкой подземны/х вод.
Ф
Ф
Ф
ких процессов с ощутимыми экологическими последствиями отмечаются на территории крупных городов, а также городов с многоэтажной застройкой. Специфика оценки экологических последствий геологических процессов в городах определяется высокой плотностью населения и вследствие этого большим количеством пострадавших людей при активизации геологических процессов даже на локальном участке.
Общие представления об экономическом ущербе и человеческих жертвах при проявлении геологических процессов и
природных явлений в крупных городах России дает табл. 2.
Урбанизация вызывает возникновение новых техногенных и активизацию природных экзогенных геологических процессов, неблагоприятно воздействующих на человека. Прежде всего речь идет о подтоплении городских территорий. Территории являются подтопленными, если уровень грунтовых вод залегает не глубже 2-3 м от поверхности, то есть достигает глубин корнеобитаемого слоя и отметок заложения фундаментов большинства зданий. Из 1064 городов
Ф
Таблица 2
Экономический ущерб и человеческие жертвы при проявлении геологических процессов в крупных городах России
Виды природных процессов и явлений Число городов, подверженных опасному воздействию Экономический ущерб, млн. долл. Число погибших Наиболее тяжелые бедствия за последние 400 лет
возможный разовый средний годовой возможное разовое среднее годовое число жертв место и дата бедствия
Наводнения 746 2200 4000-6000 п • 102 20-50 более 200 г. Кизляр, 1725
и др.
Ураганные ветры все 40 100 п • 102 10-20 более Юго-вост. часть
2000 России, 1914
Цунами 14 1300 600 п • 103 10-14 тыс. Северо-Ку-
рильск, 1962
Оползни 725 40 3000-4000 п • 102 10-30 сотни Окрестности
и обвалы Н. Новгорода,
1596
Землетрясения 103 40000 2000-3000 п • 103 около Сахалин, 1995
>7 баллов 2000
Лавины 8 200 20 п • 10 5-15
Сели 13 200 2 п • 10
Переработка бе-
регов водохрани-
лищ и морей 63 20 3500-4500 п • 100 5-10
Карст 301 100 1000 п • 10
Эрозия плоскост-
ная и овражная 734 600 7000-9000
Подтопление
территорий 960 200 5000-6000
Эрозия речная 442 2 4000
Суффозия 958 40 1000
Пучение 841 60 600-1000
Просадка лёссо-
вых пород 563 30 600-800
Термокарст 62 20 400-600
Наледеобразо-
вание 100 200-400
Термоэрозия 72 20 200
Солифлюкция 60 2 60
Ф
Ф
46
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
России подтопление отмечается в 792 (74.4%), из 2065 рабочих поселков - в 460 (22.3%). Величины техногенного подъема уровня грунтовых вод в некоторых городах СНГ приведены в табл. 3.
Возникновение подтопления связано с повышением уровня грунтовых вод по причине создания вблизи городов водохранилищ, утечек из технических и коммунально-бытовых сетей, а также избыточного полива улиц и газонов. Потери из сети водоснабжения старых систем в США составляют около 30%, в России -35-45%, в Финляндии - 18% (местами до 34%). Применение новых систем водоснабжения в США позволяет снизить потери воды до 7-10%.
Техногенный подъем уровня грунтовых вод и площади подтопления все время увеличиваются. Например, в Саратове первые сведения о подтоплении территорий относятся к началу XX века. Подтопление носило локальный характер и не причиняло ощутимого ущерба ни жителям, ни городскому хозяйству. В 1930-е гг. уже возникла проблема подтопления центральной части города, на территории которой строились первые локальные дренажи. По мере роста города и развития коммуникаций положение усугублялось. К середине 1990-х гг. в подтопленном состоянии оказалось около 5 тыс. га городской территории. Подтопленными оказались как жилая застройка, так и промышленная, а также зеленые насаждения и садовые участки.
О темпах роста уровня подземных вод в Саратове свидетельствуют следующие данные. В конце 70-х гг. XX века подъем уровня грунтовых вод по техногенным причинам составил в среднем 6 м, а за последние 30 лет эксплуатации водонесущих коммуникаций и избыточного полива газонов он еще повысился и сейчас выше своего естественного положения на 5-10 м. Частично причина этого связана с аварийным состоянием водонесущих коммуникаций. Из 636 км водопроводной сети города более 17 км требуют неотложного ремонта, а из 241 км канализационных сетей (бытовая и ливневая канализация) в аварийном состоянии находится еще 5.1 км.
Таблица 3
Величины техногенного подъема уровня грунтовых вод в ряде городов СНГ
Город Техногенное повышение уровня грунтовых вод, м
Запорожье 30
Ростов-на-Дону 25-27
Кривой Рог 18
Одесса до 15
Омск до 1
Новочеркасск 12
Челябинск 12
Никополь 10
Херсон 10
Сумгаит 8
Мелитополь 7
Навои 6
Баку до 6
Саратов 5-10
Москва 6
Киев 5
Ташкент 4
Ярким примером подтопления из-за утечек технических вод является г. Новочеркасск. Здесь основной причиной подтопления послужили утечки технических вод с территории одного из предприятий, построенного в 1954 г. После его сооружения и ввода в эксплуатацию в северо-восточной части заводской территории грунтовые воды поднялись на 11.7 м, средняя скорость подъема составила около 0.5 м в год, в центральной части - порядка 1 м в год, в западной части - от 0.8 до 1 м в год. Основной причиной интенсивного подъема уровня грунтовых вод стала низкая естественная дренированность пород основания сооружений, осложненная баражным эффектом фундаментов (размещением значительно заглубленных фундаментов фронтально к потоку грунтовых вод).
Примеры подтопления из-за утечек коммунально-бытовых сетей наблюдаются на территориях Москвы и Одессы. В Москве 2/5 площади подтоплено из-за недостаточно эффективного функцио-
Ф
Ф
Ф
ф
ф
ф
нирования водопровода. Здесь 70% ин-фильтрационного питания (около 146
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.