Урбоэкология

    • 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.

    • 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.

    Загрязнение подземного пространства и содержащихся там водоносных горизонтов за счет инфильтрации вод с поверхности улиц и дворов, протечек через неплотности конструкций дренажных канав и канализационных систем, просачивания атмосферных осадков через свалки твердого мусора.

    Особого внимания заслуживает развитие неблагоприятной  инженерно-экологической ситуации городов и поселков, расположенных  в мерзлотных условиях. Криогенные геологические процессы, развивающиеся в подобных условиях могут быть наиболее обстоятельно рассмотрены на примере Якутска - города, заложенного и построенного в крайне сложной геокриологической обстановке.

    Якутск  расположен на поверхности аккумулятивных надпойменных террас реки Лены, сложенных  супесчаными и суглинистыми мерзлыми (многолетнемерзлыми) породами, имеющими постоянную температуратуру порядка -40С. и содержащими в своем составе лед в форме основного цемента, а также шлировых выделений, ледяных линз и вертикальных клиньев (так называемых повторно-жильных льдов). Над мерзлыми породами располагается сезонноталый слой (слой сезонного оттаивания), глубина которого от поверхности измеряется несколькими десятками сантиметров - первыми метрами, в зависимости от состава грунтов, экспозиции склонов, условий обводненности (дренированности). В естественных условиях она определяется природными неровностями рельефа, в частности - впадинами озерно-старичной сети, расчленяющей поверхность террас и обеспечивавшими тем самым дренирование сезонно-талого слоя. 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. В частности:

    • Организация кварталов, ограниченных улицами привела к тому, что под улицами на которых либо убирается зимой снег, либо уплотняется транспортом, процессы охлаждения недр усиливается в сравнении с внутриквартальным пространством. В результате поверхность мерзлых пород по периферии кварталов становится приподнятой относительно внутриквартальной, а все внутриквартальное пространство оказывается отрезанным от природных дрен. При отсутсивии искусственного дренажа или неадекватной его эксплуатации возникают условия, способствующие подтоплению сезонноталого слоя внутриквартальных территорий со всеми расположенными там зданиями. Этому подтоплению способствуют протечки водопроводно-канализационных систем, поставляющих на территорию города и каждого его квартала дополнительные к осадкам количество влаги.

    • Постройка зданий, особенно повышенной этажности, приводит к изменению условий инсоляции поверхности и, как следствие, контрастированию температурных условий подземного пространства - относительному понижению отрицательных температур в пределах затененной поверхности и ее повышению под освещенной. В результате измениться свойства и несущая способность мерзлых пород основания зданий и сооружений, что в критических случаях может привести к деформации строительных конструкций.

    • Перепланировка поверхности, необходимая для организации городской территории, в частности - подсыпска грунта в основание строящихся зданий и сооружений в сочетании с протечками воды из технических этажей, водопроводов и канализационных систем также способствует подтоплению ранее построенных домов, дворов и даже уличных проездов.

    • Систематическое подтопление внутриквартальных территорий, включая грунты оснований расположенных там зданий и сооружений, приводит, в свою очередь, к повышению температур грунтов основания и их переходу из мерзлого состояния в талое, либо из прочномерзлого в вяломерзлое. В первом случае, если строительство велось по первому принципу - с сохранением грунтов основания в мерзлом состоянии, деформации здания, вплоть до его разрушения неизбежны, во втором - их вероятность существенно возрастает.

    • Нарушение геохимического баланса поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений - еще один геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатических условиях севера и оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземных строительных конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях Центральной Якутии на территории которой испаряемость существенно 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.

    В условиях переменных температур грунтов верхней части геологического разреза, а амплитуда их температур в Центральной Якутии приближается к 100 Со, минерализация воды в таких линзах не остается постоянной но меняется, возрастая при ее охлаждении и понижаясь при повышении температуры воды. Адекватно меняются и объемы линзы криопэгов - часть воды при понижении ее температуры замерзает, отдавая часть растворенных солей остающейся влаги, для того, чтобы при повышении температуры вновь произошло оттаивание очередных порций надмерзлотных вод или грунтового льда-цемента. В результате такой "гармоники" температур и объемов воды, линзы криопэгов мигрируют в подземном пространстве в направлениях более высоких относительных температур и более льдистых грунтов. Подобная миграция линз криопэгов в случае, если линза переместится в основание здания может привести к деформации фундамента и самого здания.

    Физико-химическое выветривание, известное из школьных учебников - еще один реальный геологический  процесс, существенно осложняющий  эксплуатацию зданий и сооружений. Его суть, в конкретных условиях северного города, сводится к следующему. В результате недостаточной гидроизоляции от надмерзлотных вод стен зданий, построенных из кирпича, шлакоблоков и других подобных строительных материалов, происходит капиллярное подтягивание влаги к рантбалке и далее в материал стены. В результате понижения - повышения температур по сезонам года, в дневное и ночное время, происходит протаивание-промерзание этой воды, причем в области отрицательных температур. При замерзании капиллярной влаги часть растворенных в ней солей, в первую очередь - гидрокарбонатов кальция и магния, переходит в нерастворимый осадок. Агрессивность воды по отношению к бетону возрастает, что приводит к растворению уже новых порций материала конструкции. Этот процесс происходит на фоне непрерывного замерзания-оттаивания воды в порах конструкционных материалов, сопровождается эффектом отслоения какой то их части, вплоть до полного разрушения стены, реже части рантбалки или свайного основания.

    Однако  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.

    Выпучивание деревянных свайных оснований старого  города - еще один геологический  процесс, существенно влияющий на состояние  дорожного полотна и тротуаров, приводящий к нарушению балластной подушки и асфальтового покрытия. Его возникновение также связано с изменением воднотеплового баланса грунтов основания дороги.

    Таков комплекс инженерных геоэкологических процессов существенно осложняющих  строительство и, в особенности, эксплуатацию зданий, сооружений и инженерных коммуникаций, приводящий к высокой их аварийности, многократно увеличивающий ассигнования, потребные на ремонтно-восстановительные работы. 

    9.Комплексное  воздействие городов  на природную среду 

    Наиболее  обстоятельный анализ комплексного воздействия городов на природную среду реализуется в настоящее время Институтом географии СО РАН в Иркутске и Центром практической геоэкологии (ЦПГ) в Москве. В частности, ЦПГ осуществляет такой анализ на основе оценки экологического состояния и функционального зонирования городской территории Москвы.

    Основная  цель функционального зонирования - выделение в пределах города относительно однородных по природным особенностям и техногенной нагрузке участков на предмет хозяйственного их использования с учетом геоэкологической ситуации.

    Предложенная  методика функционального зонирования  базируется на природоохранных принципах:

    • степени естественной защищенности территории от негативных процессов и явления, сопровождающих техногенное вмешательство;

    • степени воздействия различных объектов городской инфраструктуры на элементы природного комплекса.

    Подобный  подход к зонированию городской  территории, опирающийся не только на анализ условий застройки, но также  и на характер природных условий, определен как функционально - геоэкологическое зонирование. Термины, определения, базовые положения:

    "Расползание  гоpодов" - спонтанный рост пллощади  городской застройки, происходящий  в следствие увеличения численности  населения, во многом вследствие  положительных миграционных потоков.

    Состав  и напряженность экологических  проблем города зависит от: его  масштаба, природных условий городской  территори и окружающей местности, характера и масштабов производства, особенностями геоэкологической ситуации, совершенством инженерных сетей и коммуникаций, уровнем культуры горожан.

    Биосферная  компонента города включает в себя, помимо человека, все виды зеленых  насаждений, городские популяции  животных - голубей, воробьев, ворон, галок, водоплавающих птиц, зимующих на проталинах водных объектов, крыс и мышей, "одомашненных" насекомых, таких как комары, блохи и тараканы, клопы, наконец микробного и вирусного населения многоэтажных зданий и городских квартир.

    Преобразования  геоэкологических условий в пределах городских территорий выражаются в изменении: водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами, теплового баланса и температурного режима атмосферы, геодинамической ситуации, почвенно-грунтовых условий, состояния подземного пространства в основании города.

    Пpотивоpечия, осложняющие оптимизацию экологических  условий городской среды формируются  между: планиpовочными подходами, тpебующими сближения пpоизводств и селитебных зон, сокращения буферных и рекреационных  территорий; многосторонними и не всегда совпадающими социальными потребностями горожан, позициями стpоительных фиpм, интеpесы котоpых во многом опpеделяются тpанспоpтной доступностью стpойучастков, близостью или отдаленностью существующих коммуникаций, также стоимостью земли, диспропорцией имущественного обеспечения горожан. Расползание гоpодов вызывает : сокращение сельскохозяйственных угодий; интенсификацию использования энеpгетических pесуpсов, вплоть до их истощения; ухудшение состояния воздушной сpеды; дегpадацию водных pесуpсов; утpату и сокpащение мест отдыха, а также зеленых масивов внутpи и по пеpифеpии гоpодов; возникновение и воздействие на организм человека электpомагнитных излучений; изменение микpоклиматических условий; осложнение инженеpных геоэкологических условий pазвития и эксплуатации гоpода, жилых и пpомышленных зданий, сооpужений и инженеpных систем, активизация и появление многих новых, не свойственных данной местности, инженеpно-геологических пpоцессов; осложнение зооэкологической обстановки; осложнение санитаpно-гигиенической и эпидемиологической обстановки; возникновение и усиление социальной напpяженности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    10.Заключение 

    Развитие  психологического здоровья, сбалансированность общественного здоровья в городе основываются на использовании новых  достижений науки и техники. Этим целям служат интенсивные технологии, обладающие высокой положительной  социально-экономической эффективностью. При их применении существенно снижается объем используемых ресурсов (энергии, металла и т.п.) на единицу продукции, а следовательно и загрязнение окружающей среды. Использование интенсивных технологий резко сокращает потребность в промышленном оборудовании и производственных площадях и, соответственно, предотвращает деградацию среды, возникающую при производстве данного оборудования и строительстве. Интенсивные технологии значительно уменьшают потребность в рабочей силе, что дает весьма заметный социальный и экологический эффект.