CC BY
68
УДК 504.05
А.Д. Потапов, И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова, Е.А. Гудкова
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРОДСКИХ НАРУШЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Проведены исследования по вопросу возможного использования городских нарушенных территорий. Проанализированы «утилизационные» и «деструктивные» подходы к освоению городских оврагов и балок. Дана экологическая оценка засыпки оврагов, использования их в качестве основания полигона по захоронению отходов, а также рассмотрены варианты рекреационного использования, их озеленения и застройки. Овраги и балки в городе могут играть положительную роль, но решение по их использованию должно быть подкреплено научно-обоснованными разработками с целью минимизации техногенной нагрузки на окружающую среду. Полученные материалы могут быть использованы для обоснования выбора оптимальных проектных решений по вопросам нового строительства и реконструкции.
Ключевые слова: геоэкология, нарушенные территории, охрана окружающей среды.
Город представляет собой многоуровневую динамическую систему, формирование которой обусловлено «природным» каркасом. Одним из основных элементов этого каркаса является рельеф. Рельеф, наряду с другими факторами, влияет на функциональное использование и, наоборот, функциональная принадлежность влияет на рельеф. Он определяет функциональное использование территорий, а также планировочную структуру города [1].
Формирование урболандшафта на сложном рельефе обусловлено такими факторами, как экзогенные процессы, геологическое строение, гидрологические условия, геоморфология и антропогенные факторы [2] (рис.). В данном контексте предполагается три этапа развития территорий:
I этап. Природный каркас города определяет функциональное использование территории.
II этап. В результате антропогенной деятельности изменяется качество среды обитания. Создаются нарушенные территории.
III этап. Из-за изменения качества компонентов окружающей среды человек осваивает ранее непригодные по инженерно-геологическим параметрам территории или ур-боландшафт расширяет свои границы [3].
Геоэкологическое изучение нарушенных городских территорий предполагает исследование показателей качества окружающей среды и их изменение для разработки практических рекомендаций по использованию нарушенных территорий. Продолжительный период времени эти территори-
Системообразующая роль природного каркаса
© Потапов А.Д., Сенющенкова И М., Новикова О.О., Гудкова Е.А., 2012
197
ВЕСТНИК
9/2012
альные образования воспринимались как препятствие для развития городов, но последние исследования показали, что они могут служить территориальным резервом [4, 5].
Для территорий большинства крупных исторических городов на сложном рельефе характерно расположение промышленных объектов непосредственно в черте города. Помимо того, что предприятия загрязняют окружающую среду, территории, занимаемые ими, имеют нарушенный рельеф. Это связано с приспосабливанием данных площадей под нужды промышленных объектов. Зачастую происходит вертикальная планировка площадок, выполаживание террасовых уступов, засыпка и нивелирование участков речных долин, выемка грунта в карьерах для технических нужд, что приводит к снижению устойчивости территории, к поверхностному загрязнению [6, 7]. В настоящее время на территории г. Брянска производится массовое освоение урбанизированных территорий в сложных геоморфологических условиях.
В рамках данного научного исследования был произведен экологический мониторинг промплощадки ЗАО «Брянск — Терминал М» площадью более 5 га. Это крупное предприятие, обеспечивающее транзит, хранение и реализацию нефтепродуктов по железной дороге, годовым объемом более 50 тыс. т. Основное внимание при исследовании уделялось пункту промывки нефтеналивных цистерн. Эта операция неизбежно сопровождается попаданием нефтепродуктов в грунт и подземные воды.
Данный участок функционирует более 40 лет и за это время в грунтах и подземных водах накопились нефтепродукты в концентрациях, значительно превышающих ПДК. В тоже время территория имеет рекреационную ценность, промплощадка окружена садоводческими товариществами, и в перспективе по завершению мониторинговых исследований планируется передача участка промывочно-пропарочного комплекса под промышленную застройку.
С геологической точки зрения рассматриваемый участок приурочен к долине реки Снежеть. Террасы сложены в основном аллювиальными кварцевыми мелкозернистыми песками с прослоями супесей и суглинков. Общая мощность отложений песка достигает 18 м.
Наибольшему техногенному воздействию (загрязнению нефтепродуктами) подвержены четвертичные отложения и приуроченные к ним грунтовые воды, поэтому объектами проводимых исследований являются зона аэрации и воды первого водоносного горизонта.
Несмотря на отсутствие возможности детально оценить защищенность водоносного верхнечетвертичного аллювиального горизонта, возможно провести общий анализ условий защищенности подземных вод для всех водоносных горизонтов территории объекта [8, 9]. В данном случае защищенность будет оцениваться по максимальной мощности перекрывающих водоносные горизонты пород. В табл. приведена характеристика водоносных горизонтов и их защищенность. На основании этих обобщенных данных построена карта природной защищенности подземных вод Фокинского района г. Брянска.
Характеристика водоносных горизонтов долины исследуемой территории
Геологический индекс Наименование водоносного горизонта Максимальная мощность перекрывающих пород, м Защищенность подземных вод
аQIv Водоносный современный аллювиальный горизонт 1,9 I
Водоносный верхнечетвертичный аллювиальный горизонт 10 I
а®3д Водоносный нижне-среднечетвертич-ный аллювиально-флювиогляциальный горизонт 20 I
При строительстве не были учтены гидрогеологические условия данной местности, что привело к загрязнению грунтов и грунтовых вод. В связи с этим должен быть разработан ряд мер по предупреждению загрязнения геологической среды.
В результате анализа сети наблюдательных скважин выявлено, что наблюдательные скважины располагаются в непосредственной близости от водопонизительных скважин. Это связано с процессом очистки геологической среды от нефтепродуктов, которая ведется по средствам вертикального дренажа. Наблюдательные скважины, помимо своей основной задачи (контроля за экологическим состоянием грунтовых вод), должны выполнять контроль за формированием депрессионной воронки и пленок нефтепродуктов вблизи водопонизительной скважины.
Наблюдательная сеть начала сооружаться в период с 1991—1995 г., в дальнейшем она дополнялась новыми скважинами и производилось переоборудование старых под наблюдательные. Причиной проведения геоэкологических наблюдений стали жалобы владельцев дачных участков на появление в колодцах пленок нефтепродуктов.
Бурение наблюдательных скважин проводилось по одной рядом с каждой водопо-низительной скважиной на расстоянии 10.. .14 м от нее. Глубина скважины 6,5.. .7,5 м, диаметр фильтровой колонны 108 мм (при бурении диаметр 146 мм). Фильтры сетчатые установлены на всю вскрытую мощность водоносного горизонта (средняя длина фильтра 3,5 м). Устья скважин зацементированы. Также в этот период было проведено переоборудование уже существующих геолого-экологических скважин. В ранее пробуренных скважинах фильтры установлены в центральной и нижней частях водоносного горизонта, что не соответствовало целям наблюдений, поэтому был произведен подъем фильтровых колон до верхней, наиболее загрязненной части водоносного горизонта.
Произведен анализ и обобщение результатов контроля гидрохимического режима грунтовых вод, проведенного с 2006—2012 г. Так, согласно протоколам лабораторных исследований, содержание нефтепродуктов по некоторым скважинам превышает предельно-допустимую концентрацию (0,1 мг/дм3) в 100 раз, в основном по скважине № 60, расположенной в районе насосной станции.
Высокие значения содержания нефтепродуктов в грунтовых водах в скважинах № 38 и 59, 60 связаны с технологией очистки геологической среды от нефтяного загрязнения, которая ведется с помощью вертикального дренажа. Согласно технологической схеме очистки, нефтепродукты должны локализовываться с территории в радиус действия депрессионной воронки (50.60 м), так как наблюдательные скважины расположены на расстоянии 10.14 м от водопонизительных, то они находятся в радиусе влияния депрессионной воронки. В связи с этим, чем эффективнее будут отбираться нефтепродукты с поверхности депрессионной воронки, тем ниже будут концентрации нефтепродуктов в наблюдательных скважинах, но при остановке системы очистки нефтепродукты будут направляться от водопонизительной скважины вторично, загрязняя зону аэрации и повышая концентрации нефтепродуктов в наблюдательных скважинах. Так, водопонизительные скважины в период работы системы очистки будут своего рода «эпицентрами» очагов нефтяного загрязнения, при удалении от которых концентрации нефтепродуктов в грунтовых водах будут снижаться. Согласно производственным отчетам работы по откачке нефтепродуктов из водопонизительных скважин с 2010 и по 2011 гг. велись в неполном объеме, всего несколько раз в месяц. Анализируя график среднегодового содержания нефтепродуктов, в 2011 г. можно отменить некоторое снижение концентраций нефтепродуктов относительно предыдущего года в скважинах № 38, 2В, 59. Это произошло благодаря очистным мероприятиям, проведенным в 2010 г. На 2012 г. в скважине № 38 содержание нефтепродуктов увеличилось в 4 раза, это связано с разрушением водопоглощающей скважины на промплощадки раздаточного блока и нарушением технологического процесса очистки.
Система вертикального дренажа, используемая для локализации и ликвидации нефтезагрязнения на участке пункта промывки цистерн, состоит из наблюдательных
скважин № 73, 66, 65, водопонизительной скважины № 70 и водопоглощающих скважин № 77, 76. Принцип работы системы вертикального дренажа заключается в использовании водопонизительной скважины большого диаметра, позволяющей в процессе откачки формировать депрессионную воронку с эффективным радиусом 50.. .60 м и уклоном 0,1.0,3 и одновременно отбирать стекающие по ней эмульсию нефтепродуктов. Откачка подземных вод производится погружным насосом, который должен работать круглосуточно, из нижней, наименее загрязненной части водоносного горизонта. Откаченные из водопонизительной скважины воды закачиваются в зону аэрации через водопоглощающие скважины, а формирующаяся на поверхности депрессионной воронки линза эмульсии углеводородов периодически, по мере накопления, откачивается насосом в специально оборудованную емкость с последующей их утилизацией.
Скважины № 73, 66 расположены в непосредственной близости от дренажной скважины, поэтому в них будут наиболее быстро отражаться изменения, происходящие в результате очистных мероприятий. Динамика движения нефтепродуктов и изменение их концентраций в исследуемом районе позволяет выделить 4 характерных участка, причем они не имеют строгих временных границ, а напрямую зависят от проводимых очистных мероприятий:
1. С началом работы системы вертикального дренажа начинается движение нефтепродуктов, сосредоточенных в зоне аэрации, к водопонизительной скважине, т.е. концентрация нефтерподуктов вокруг водопонизительной скважины растет. В определенный момент времени процесс стабилизируется, а в наблюдательной скважине устанавливается значение концентрации существенно выше, чем до начало откачки.
2. Благодаря откачке нефтепродуктов, собранных с поверхности депрессионной воронки, их концентрация в зоне аэрации снижается.
3. Стабилизация системы, которая характеризуется относительно постоянными концентрациями нефтепродуктов в наблюдательной скважине. В данной фазе не наблюдается максимальных концентраций нефтерподуктов.
4. Дестабилизация сконцентрированного вокруг водопонизительной скважины очага с высокими значениями концентраций нефтепродуктов, если процесс очистки останавливается на продолжительный период. Зона загрязнения начинает распространяться от водопонизительной скважины в сторону близлежащей скважины. При этом происходит снижение концентрации в водопонизительной скважины, но для наблюдательной скважины эта концентрация будет выше (точка А), чем концентрация по завершению откачек. При преобладании таких участков в течение года, эффективность очистных мероприятий сводится до нуля.
Таким образом, основные проблемы использования городских нарушенных территорий сводятся к отсутствию долгосрочных программ их развития, неупорядоченности застройки и отсутствия процедуры геоэкологического мониторинга.
Библиографический список
1. Бочаров Ю.П., Крогиус В.Р. Проблемы планировки городов в условиях сложного рельефа // Архитектура СССР. 1976. № 7. С. 29—34.
2. Владимиров В.В. Город и ландшафт. М. : Мысль, 1986. 238 с.
3. Микрин В.И., Городков А.В., Сенющенкова И.М. Ландшафтно-экологические исследования и проблемы экореконструкции исторического города (на примере г. Брянска) // Проект и реализация — гаранты безопасности жизнедеятельности : Тр. общего собрания РААСН 2006. СПб. : СПб гос. архит.-строит ун-т, 2006. Т. 1. С. 93—98.
4. Оленьков В.Д. Градостроительное планирование на нарушенных территориях. М. : Изд-во ЛКИ, 2007. 192 с.
5. Расторгуев О.С. Инженерная подготовка и благоустройство населенных мест. М. : МАРХИ, 1981. 116 с.
6. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М. : Недра, 1979. 122 с.
7. Гольдберг В.М, Газда С.В. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М. : Недра, 1984. 262 с.
8. ГольдбергВ.М., Язвин Л.С. Методические указания по оценке эксплуатационных запасов термальных вод. М. : ВСЕГИНГЕО, 1966. 114 с.
9. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия / В.М. Гольдберг, В.П. Зверев, А.И. Арбузов и др. М. : Наука, 2001. 125 с.
Поступила в редакцию в июле 2012 г.
Об авторах: Потапов Александр Дмитриевич — доктор технических наук, профессор, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, umu-potapov@mail.ru;
Сенющенкова Ирина Михайловна — доктор технических наук, доцент, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26, irina-sen811@yandex.ru;
Новикова Ольга Олеговна — аспирант, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, olenka3110@yandex.ru;
Гудкова Екатерина Анатольевна — аспирант, «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, k.gudkova@mail.ru.
Для цитирования: Проблема использования городских нарушенных территорий / А.Д. Потапов, И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова, Е.А. Гудкова // Вестник МГСУ 2012. № 9. С. 197—202.
A.D. Potapov, I.M. Senyuschenkova, O.O. Novikova, E.A. Gudkova
PROBLEM OF USE OF DISTURBED URBAN AREAS
The present stage of development of urban areas is characterized by the intense development of areas previously unsuitable for geological and environmental engineering purposes. The study was approved by the city authorities and conducted in the complex terrain. The complex topography under consideration was formed under the impact of geological, tectonic, hydrological, exogenous and anthropogenic factors. Towards this end, the main objective of the research was the analysis of the geo-ecological factors that produced impact on the urban areas exposed to complex geo-morphological conditions with a view to their functional use at minimal environmental risks and most favorable conditions for human beings.
The authors employed theoretical and practical research methods, including: (1) geo-morpho-logical analysis of urban areas, (2) monitoring and analysis of the human impact produced on the environmental components, (3) development of approaches to the functional use and development of urban areas in a complex geomorphologic setting.
The geomorphologic analysis was held in the cities of Volgograd, Bryansk, and Nizhny Novgorod. It has proven that the geological structure (the presence of loess loam, karst rocks with inter-bedded clays and sands) contribute to hazardous geological processes (gully erosion, landslides, suffusion and subsidence).
Nevertheless, these urbanized areas are lucrative for development. On the basis of the results of the pilot study, physical, climatic and ecological models have been generated. The authors have also performed the monitoring of contaminated lands and compiled recommendations for their development, including (1) the planning of urban development actions with account for the geomor-phic elements, (2) micro-zoning based engineering, geological and environmental information to be considered before deciding on the type of use of recovered urban areas.
Key words: geo-ecology, disturbed areas, protection of the environment.
References
1. Bocharov Yu.P., Krogius V.R. Problemy planirovki gorodov v usloviyakh slozhnogo rel'efa [Problems of Urban Planning in the Complex Terrain]. Arkhitektura SSSR [The Architecture of the USSR]. 1976, no. 7, pp. 29—34.
2. Vladimirov V.V. Gorodi landshaft [City and Landscape]. Moscow, Mysl' Publ., 1986, 238 p.
3. Mikrin V.I., Gorodkov A.V., Senyushchenkova I.M. Landshaftno-ekologicheskie issledovaniya i problemy ekorekonstruktsii istoricheskogo goroda (na primere g. Bryanska). Proekt i realizatsiya — garanty bezopasnosti zhiznedeyatel'nosti [Landscape and Ecological Research, and Problems of Ecological Recovery of a Historic Town (exemplified by Bryansk). Project and Its Implementation as the Guarantors of Life Safety]. Proceedings of the General Meeting of the Russian Academy of Architectural and Construction Sciences]. 2006, St.Petersburg, St.Petersburg University of Architecture and Civil Engineering, vol. 1, pp. 93—98.
4 Olen'kov V.D. Gradostroitel'noe planirovanie na narushennykh territoriyakh [Urban Planning in Disturbed Areas]. Moscow, LKI Publ., 2007, 192 p.
5. Rastorguev O.S. Inzhenernaya podgotovka i blagoustroystvo naselennykh mest [Land Development and Improvement of Residential Areas]. Moscow, MARKhI Publ., 1981, 116 p.
6. Bochever F.M., Lapshin N.N., Oradovskaya A.E. Zashchita podzemnykh vod ot zagryazneniya [Protection of the Groundwater against Pollution]. Moscow, Nedra Publ., 1979, 122 p.
7. Gol'dberg V.M, Gazda S.V. Gidrogeologicheskie osnovy okhrany podzemnykh vod ot zagry-azneniya [Hydrogeological Fundamentals of Protection of the Groundwater against Pollution]. Moscow, Nedra Publ., 1984, 262 p.
8. Gol'dberg V.M., Yazvin L.S. Metodicheskie ukazaniya po otsenke ekspluatatsionnykh zapa-sov termal'nykh vod [Guide for Assessment of Operational Reserves of Thermal Waters]. Moscow, VSEGINGEO Publ., 1966, 114 p.
9. Gol'dberg V.M., Zverev V.P., Arbuzov A.I., Kazennov S.M. Tekhnogennoe zagryaznenie prirod-nykh vod uglevodorodami i ego ekologicheskie posledstviya [Anthropogenic Pollution of Natural Waters by Hydrocarbons and Its Ecological Consequences]. Moscow, Nauka Publ., 2001, 125 p.
About the authors: Potapov Aleksandr Dmitrievich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Chair, Department of Engineering Geology and Geoecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; umu-potapov@ mail.ru;
Senyushchenkova Irina Mikhaylovna — Doctor of Technical Sciences, Associated Professor, Professor, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; irina-sen811@yandex.ru;
Novikova Ol'ga Olegovna — postgraduate student, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; olenka3110@ yandex.ru;
Gudkova Ekaterina Anatol'evna — postgraduate student, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; k.gudkova@ mail.ru.
For citation: Potapov A.D., Senyushchenkova I.M., Novikova O.O., Gudkova E.A. Problema ispol'zovaniya gorodskikh narushennykh territoriy [Problem of Use of Disturbed Urban Areas]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 9, pp. 197—202.
