CC BY
79РАЗДЕЛ 6. ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК 624.131.1:551.435.36(292.471)
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОБЕРЕЖЬЯ ЗАПАДНОГО
КРЫМА
Иваненко Т.А.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
В работе рассмотрены результаты анализа эколого-геологических условий и мониторинговых исследований прибрежных территорий Крыма. Изучены особенности геологического строения и рельефа территории для дальнейшего рекреационного освоения территории побережья Западного Крыма. Проведена оценка возможности использования местного материала для защиты западного побережья Крыма от разрушения.
Западный берег Крыма, экзогенные геологические процессы, мониторинг
Введение
Современные берега Черного моря развиваются в условиях все более возрастающей техногенной нагрузки. Благоприятное сочетание природных условий, многообразие и уникальность рельефа, определяет исключительную роль побережья как важнейшей рекреационной зоны Украины и Крыма.
В настоящее время на побережье Западного Крыма разрабатываются и внедряются проекты застройки и благоустройства побережья, создаются планы реконструкции и расширения приморских поселков Новофедоровка, Николаевка, Кача, Орловка, Учкуевка. Вместе с тем, побережье застраивается при отсутствии генерального плана застройки.
Одной из эффективных мер по предотвращению принятия непродуманных строительных решений является государственная экологическая экспертиза, в основе которой лежит методология оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС)[1]. Генеральные планы освоения и застройки рекреационных зон, проекты застройки отдельных участков должны сопровождаться ОВОС с учетом экологического состояния сопредельных территорий. Оценка воздействия должна обеспечить строгое соблюдение законодательных и нормативных требований по охране окружающей среды в предплановой, предпроектной и проектной документации [2].
Решению этой задачи может способствовать инженерно-экологическая оценка территории для перспективного освоения побережья, разработка методики ОВОС и технико-экологических решений при проектировании, строительстве и эксплуатации, зданий и берегозащитных сооружений в прибрежной зоне.
Анализ публикаций Западные берега Крымского полуострова начали изучаться еще в 20-е годы. П.К. Божичем, В.И. Глушковым, М.Н. Карбасниковым начато изучение вдольберегового потока Западного побережья вплоть до Евпаторийской бухты. А.И. Дзенс-Литовский, В.П. Зенкович[3], Е.Н. Невесский занимались изучением толщ прибрежных наносов. Исследования пляжной полосы продолжили В.Н. Славянов, М.Г. Барковская, Г.А. Булкин и В.С. Паламар, И.Б. Корженевский, сотрудники ККГРЭ.
О.С. Романюк [4] детально изучен генезис, минералогический, химический и гранулометрический состав пляжных отложений на западном побережье Крыма, составлен первый кадастр берегов Крыма и разработаны рекомендации по их практическому использованию.
Махаевой Т.В. [5] охарактеризована морфология и динамика берегов Западного Крыма, выделены особенности морфологии и развития выровненного абразионного берега.
В 1986 г. Крымским филиалом «Укрюжгипрокоммунстроя», в последствии ЦНТУ «Инжзащита» (Рыжий М.Н., 1989) была разработана «Региональная схема инженерной защиты Черноморского побережья Крымской области и Горного Крыма». Интенсивная хозяйственная деятельность на побережье привела к истощению не только природных, но и искусственных пляжей, к размыву ранее стабильных аккумулятивных форм в Каламитском заливе и широкому развитию антропогенных оползней. При этом интенсивность и масштабы неблагоприятных последствий хозяйственного вмешательства в окружающую среду сохраняют устойчивую тенденцию к возрастанию.
В Схеме, на основе обобщения и анализа опыта защитного строительства в Крыму, в других регионах Советского Союза и зарубежом намечены основные технические решения защитных мероприятий с технико-экономическим обоснованием их в увязке с конкретным видом строительства или спецификой защищаемого объекта. Практические исследования поводились Производственным и научно-исследовательским институтом инженерных изысканий в строительстве Госстроя СССР (ПНИИИС), институтами «Фундаментпроект», «ЧерноморНИИпроект», «УкрГИИНтиз», Киевский Гипроград, Институтом гидромеханики АН УССР, объединением «Крымгеология», Ялтинской комплексной инженерно-геологической и гидрогеологической партией, Крымским противооползневым управлением, Крымской гидрометеорологической обсерваторией.
Повышенный интерес к проблемам хозяйственного использования береговой зоны, гидротехнического строительства и защиты морских берегов вынудил ученых искать новые методы исследований.
Цель исследования
Цель исследования - изучить современную геоморфологию и динамику береговой зоны западного Крыма и предложить рекомендации по защите берега от разрушения.
Для оценки инженерно-экологического состояния исследуемой территории автором с сотрудниками кафедры Инженерной экологии НАПКС были произведены исследования на всем побережье от г.Севастополь до г.Саки.
Методика исследования
Анализ существующих материалов по мониторингу прибрежной зоны (динамика ширины пляжей, развития инженерно-геологических процессов), по состоянию берегоукрепительных сооружений западного Крыма и экологическому состоянию территорий курортных поселков позволил выделить территории для детальных исследований.
Материалом для данной работы послужили полевые натурные исследования, во время которых было выполнено описание 10 береговых разрезов, отобрано 10 образцов из коренных пород обрывов и в прибрежной части и на дне моря для определения химического и минералогического состава, физико-механических свойств пород.
Результаты и их анализ
Детально изучены подводные образования, сложенные глыбами песчаников из обвалов берегового обрыва, вынесенных в море в акватории бухты между мысами Керменчик и Лукулл [6].
В процессе выполнения работы были изучены особенности рельефа и геологического строения территории (табл. 1).
По составу породы исследуемой территории представлены красноцветными глинами, суглинками, супесями с прослоями песчаников, гравелитов, мелкогалечных конгломератов. Прослои, линзы песчаников, гравелитов и мелкогалечных конгломератов приурочены преимущественно к водораздельным участкам и мысам - севернее пос. Николаевка (без названия), Керменчик, Тюбек, Лукулл и Маргопуло.
Таблица 1
Характеристика геологических условий изученных участков побережья западного ___ Крыма _
№ п/п Наименование участка Ширина пляжа, м Длина пляжа, м Высота обрыва, м Геологический состав пород
1 Любимовка до 60 2200 от 10до 30 Алевролиты, глины желтовато-бурые с прослоями краснозема
2 Орловка (устье р.Кача) 35 до 1500 до 30 Суглинки, алевролиты, глины желтовато-бурые с прослоями краснозема
3 Кача до 25 до 2000 до 40 Глины желтовато-бурые твердые с прослоями песчаника, гравийно-галечниковыми отложениями (мелкогалечниковые конгломераты)
4 Андреевка 10-12 ~1000 24 Глины желтовато-бурые с линзами мергеля и песчаника
5 Угловое до 15 1000 23 Красноцветные глины суглинки и супеси с прослоями песчаников, гравелитов и мелкогалечных конгломератов
6 Песчаное до 10 3000 13,0 Суглинки буровато-серые с прослоями и линзами галечников, в основании разреза -буровато-коричневые и красно-бурые
7 Береговое 12-15 до 500 12,5 Галечник с суглинистым заполнителем местами сцементированный с прослоями песчаника
8 Николаевка до 20 25003000 11,5 Глины желтовато-бурые, суглинки серые и желтые, с прослоями гравийно-галечниковых отложений
9 Фрунзе до 25 2000 10 Глины желтовато-бурые и буровато-коричневые с линзами и прослоями гравелисто-галечниковых отложений
10 Новофедоровка до 70 0 - (2,5) Глины и и суглинки полутвердые буро-коричневые, вишнево-коричневые с примесью гравийного материала (до 30% в объёме)
Образование мысов связано с увеличением мощности прослоев и линз, которые отличаются составом галечного материала и степенью цементации (мощность прослоев до 4-5 м). Атмосферные осадки, выпадающие в этом районе, фильтруются через карбонатные суглинки, супеси, пески, гравелиты, насыщаются гидрокарбонатом, что приводит к цементации обломочного материала. Цементация обломочных слоев происходит за счет задержки фильтрующихся карбонатных растворов через покровный обломочный материал, водоупором служат глины плиоценового возраста (рис. 1).
Эти участи песчаников и конгломератов при обрушении в результате абразии, определяют надводное и подводное накопление глыб. Они обваливаются крупными блоками (размер блоков: длинной 3-7 м, шириной до 2-2,5 м, толщиной до 0,5-2 м), выносятся в море, и перемещаясь по морскому дну на расстояние 100 м и более, останавливаются образуя при этом ленточные подводные острова, ориентированные как вдоль, так и поперек линии берега (рис. 2). Образование подводных поднятий на 1-3 м приводит к трансформации берега и волн - изменению их внутренней структуры и внешней формы на пути следования, что в конечном итоге приводит к сохранению ширины пляжа в данном месте.
Рис. 2. Глыбы песчаников и мелкогалечных конгломератов в бухте с. Угловое
Нагромождение плит и глыб конгломерата образуют выступы дна и отдельные пятна (банки) малых глубин вплоть до изобаты 10 м, на глубине до 1,5 м они прослеживаются и над поверхностью воды.
В работе В.Ф. Удовика и В.В. Долотова[7] приведены результаты исследований подводного берегового склона в районе пляжа пос. Любимовка. Была обнаружена подводная гряда, ориентированная практически параллельно к береговой линии и состоящая из нагромождения известняковых глыб, глубина залегания которых возрастает к западу. Отметки измеренных глубин над вершиной гряды составляют 4-6 м, ширина гряды достигает 10 м.
Мониторинговые исследования с 1998 г. в западной части Крымского побережья показали, что волны выше шести метров имеют очень низкую повторяемость и могут быть отнесены к экстремальным нежелательным явлениям. При отсутствии штормов 5 и более баллов абразионная деятельность характеризуется низкой интенсивностью и составляет в среднем от 0,1 до 0,8 м/год, но локально, на исследуемой территории, в районе с.Береговое наблюдается размыв берега до 2-3 м/год с обвалами до 1000 м3[6].
На участках, находящихся в одинаковых гидродинамических условиях, скорость абразии зависит от литологического состава пород в разрезе обрывов и подводного склона, а остальные причины определяют колебание скорости абразии в пределах, присущих данной литологической разновидности.
Авторами были изучены физико-механические свойства пород, слагающих береговые обрывы и залегающих у их основания. Были отобраны образцы песчаника и гравелита из береговых обрывов и прибрежной зоны моря в районе с. Береговое и Угловое, мыса Керменчик и Лукулл для определения их физико-механических свойств (табл. 2).
Таблица 2
Физико-механические свойства горных пород
№ п/п Наименование образца Предел прочности сжатия, мПа Плотность, г/см3
1 Гравелит 43,8 2,58
2 Песчаник 72 2,46
3 Гравелит 1,5 2,44
4а Песчаник 42,3 2,38
4б Гравелит 36,2 2,53
5 Песчаник 57,3 2,58
6 Песчаник (с.Угловое) 83,6 2,46
7 Песчаник 48,6 2,19
Горные породы Крыма
8 Песчаники из других регионов Крыма 86,6-146,2 2,7
9 Диорит 54,8-201,3 2,4-2,9
10 Мраморизованный известняк 35,7-182,3 2,6-2,7
По своим прочностным свойствам исследуемые образцы песчаника и гравелита приравниваются к таким плотным породам как диорит и мраморизованный известняк, используемым для берегозащитных конструкций.
На рис. 3 показаны срезы пород (шлифы) в которых определен кальцитовый цемент, образовавшийся в экзогенных условиях.
1 2 -1
тт
___ , Шм
ЕЖШ- Г -t V wm . * - ?■> •
Ш
s жгяе
■ V'-
Гравелит
с тонкозернистым карбонатным цементом из берегового обрыва (увеличение в 31,5 pas)
Гравелит с кальцитовым цементом
со дна бухты (увеличение в 140 раз)
Мелкогалечный конгломерат с кальцитовым цементом
со дна бухты (увеличение в 180 pas)
Рис. 3. Шлифы
1 - срез гравелита, с кальцитовым мелкозернистым цементом, залегает в обрывах мыса Керменчик, Тюбек и Лукулл. Отложения кальцита в экзогенных условиях часто происходят последовательно через различные модификации (карбонат кальция - гель - фатерит - арагонит - кальцит). В обломках присутствуют кварц, диабаз, известняк. Цемент кальцитовый микрозернистый; 2 - срез гравелита с кальцитовым цементом со дна бухты; 3 - мелкогалечный конгломерат с кальцитовым цементом, отобранный на дне моря на расстоянии 110 м от берега на глубине 4,5 м.
В экзогенных условиях миграция кальция следует миграции углекислого газа, образуя растворимый бикарбонат и в таком виде выносится в морские бассейны.
Повышение требований к экологически безопасному освоению территорий и характеристикам сооружений вызывает необходимость разрабатывать новые технологии с использованием местной сырьевой базы. Одним из возможных направлений является исследование и использование природных материалов. Попадание блоков в море, закрепление их на подводном склоне, вероятно, способствует раскристаллизации карбонатного цемента, что усиливает прочность пород, которые возможно использовать как основу для создания искусственных островов и продольных гидротехнических сооружений.
Детальный анализ морфологии береговой зоны (берега и подводного склона до глубины 5,0 м) от с.Береговое до м.Маргопуло показал, что наиболее перспективным может быть освоение бухты между м.Керменчик и Лукулл. На данном участке берега ширина пляжа на протяжении более 10 лет составляет 12-15 м.
Проблема эффективного укрепления берегов и расширения курортно-рекреационных территорий может быть решена за счет применения продольных гидротехнических сооружений, к которым, помимо волноломов, относят и островные комплексы, образование мысов и бухт, которые располагаются в мелководной зоне на глубинах до 10 м.
Создание искусственных островов требует тщательного подхода к выбору мест их размещения и детальных инженерно-геологических изысканий.
Мировой опыт расширения рекреационного потенциала побережья (Средиземное море) основан на организации заливов, в которых сохраняются широкие пляжи свободного доступа, имеющие хорошее экологическое состояние (рис. 4 и 5).
Ю.Н. Сокольников приходит к выводу о необходимости расчленения берегов с образованием мысов и бухт, размеры которых в зависимости от геоморфологической структуры берега могут быть от метров до километров. По данным мониторинговых исследований район между м. Маргопуло и с.Береговое является наиболее
Рис. 4. Продольные гидротехнические сооружения на побережье Средиземного моря
Рис. 5. Закрепление крупных обломков породы на волноломах с помощью арматуры
Выводы
Основные условия освоения территорий прибрежной зоны западного берега Крыма - жесткая привязка рекреационных комплексов к береговой полосе;
повышенная плотность застройки в курортных поселках, расположенных в долинах рек, обусловленная развитием жилой застройки вокруг рекреационных комплексов и ограниченностью площадей для строительства;
затраты освоения определяются условиями самой территории, а именно, природными факторами (плотность грунтов и состав грунтовых вод, рельеф местности и т. д.), и местоположением в плане поселения, наличием коммуникаций и транспортной доступностью.
Второй по важности фактор при освоении территорий (после выбора проектов (с соответствующим техническим уровнем строительного производства) это инженерно-геологические и экологические условия территории для расширения рекреационной зоны. Перспективное расширение курортной зоны должно основываться на инженерно-экологической оценке возможных участков под застройку.
Создание искусственных территорий в прибрежной зоне преследует, как правило, следующие цели:
получение дополнительной полезной площади для размещения тех или иных объектов, закрепление оползневых склонов и выполнение функций берегозащиты. В случае нашего побережья есть возможность одновременно использовать все преимущества создания искусственных территорий. Естественно, выведение морской кромки созданной территории на большие глубины усилит воздействие на нее волн, и потребует соответствующих технических решений по берегозащите.
Список использованных источников
1. ДБН А.2.2-1-2003. Состава и содержание материалов оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) при проектировании и строительстве предприятий,
зданий и сооружений[Текст]. - Введ.01.01.2004.- Киев: Госкомградостроительства, Минэкобезопасности, 2003.-29 с.
2. Украина. Законы. О внесении изменений в Водный и Земельный кодексы Украины о прибрежных защитных полосах №2740-VI [Текст] : Вщомосп Верховно! Ради краши.-2011.-№18.-С. 122.
3. Зенкович В.П. Проблемы динамики береговой зоны Черного моря/ Зенкович В.П. // Инженерная защита берегов Черного моря. - 1968.-С.6-9.
4. Составить кадастр надводной части берегов Крыма применительно к масштабу 1:200000 [Текст] : отчет о НИР (заключ.) : Ин-т минер. Ресурсов; рук. Э.П. Тихоненков; исполн.: Романюк О.С., Саломатин В.Н. - Симферополь, 1988.-161 с.
5. Махаева Т.В. К геоморфологии и динамике берегов Западного Крыма / Т.В. Махаева // Геология побережья и дна Черного и Азовского морей в пределах УССР.- Киев, 1968. - Вып. 2. - С.160-167.
6. Рыжий М. Н. Комплексные мониторинговые исследования состояния берега и берегоукрепительных сооружений Западного Крыма / М.Н. Рыжий, З.Д. Сапронова, Т.А. Иваненко, А.М. Артемьева, В.С. Снегирев // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - 2009. -Вып. 20. - С. 7-10.
7. Удовик В.Ф. Современное состояние и тенденции динамики береговой зоны в районе пляжа пос. Любимовка / В.Ф. Удовик, В.В. Долотов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - 2009. - Вып. 20. - С. 92-100.
УДК 697. 34: 621. 643
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Пашенцев А. И.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
Применяя метод сравнения доказана ошибочность представления автономного теплоснабжения как приоритетного направления развития систем теплоснабжения при использовании низкоэффективных и маломощных котлов. Экологический ущерб, экологические последствия, автономная система теплоснабжения
Введение
Современный уровень производства котлов, систем автоматизации, трубопроводов для тепловых сетей, нормативная база и состояние дел с потреблением энергоносителей дают возможность для развития различных систем теплоснабжения. При использовании традиционных энергоносителей одним из основных параметров систем является величина тепловой мощности источника теплоты и степень децентрализации системы. Выбор системы остается за потребителем тепловой энергии и зависит от многих факторов. Но оптимальность принятой схемы определяется более общими критериями, в том числе, эффективностью работы всей системы, задействованной в коммунально-энергетическом хозяйстве населенного пункта. В связи с этим выбор систем теплоснабжения необходимо проводить на основании приоритетных направлений развития схем теплового хозяйства населенных пунктов, которые зависят от их инфраструктуры и должны определяться научно-техническим и экономическим обоснованием.
Анализ публикаций
Вопросам внедрения и развития индивидуальных систем теплоснабжения посвящены работы многих отечественных ученых. Так А. Р. Аверченко обосновывает перспективы реализации данных систем, но с учетом их технических параметров для
