CC BY
41Экономика строительства и природопользования № 1 (70) 2019 г. УДК 627.41 - 504.03
СУЩНОСТЬ И ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОПОЗИТИВНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ РЕКОНСТРУИРОВАНИИ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
1 2 Меннанов Э.Э.1, Ветрова Н.М.2
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО КФУ им. В.И. Вернадского 295943 Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, 181, e-mail: 1 [email protected], 2 [email protected]
Аннотация. В статье по результатам анализа разработок по природоохранному направлению в учении о морских берегах, конкретизированы подходы к определению параметров биопозитивности конструкций берегозащитных сооружений, которые следует учитывать при разработке технических решений реконструкции берегозащиных сооружений морского побережья.
Ключевые слова: береговая зона, берегозащита, берегоукрепление, биопозитивность, сооружения, экологическая безопасность.
ВВЕДЕНИЕ
Стремительное хозяйственное освоение морских побережий всегда сопровождается нарастанием антропогенной нагрузки, которая влияет на экологическое состояние территории, а в совокупности с природными факторами может приводить к деградации прибрежных территорий.
С развитием процессов деградации, начинают проводиться первые исследования закономерности берегов [1, 2] (датируются, начиная с античного времени) сначала общегеографического и гидрографического направлений, а затем и гидродинамического и гидрофизического направлений [3, 4, 5, 6]. В дальнейшем с появлением первых берегозащитных и берегоукрепительных сооружений морского побережья [7, 8], возникают проблемы с их эксплуатацией, в том числе, обеспечения экологической безопасности строительства и эксплуатации этих объектов [9]. Влияние системы природных и антропогенных факторов приводит к износу и неустойчивому состоянию данных конструкций, а их несвоевременный ремонт для поддержания в удовлетворительном техническом состоянии - к частичному или полному разрушению, поэтому на сегодняшний день это определяет задачи реконструкции берегозащитных сооружений. Однако в условиях повышенной значимости экологически направленных решений по обеспечению экологической безопасности территорий на первый план выходят вопросы биопозитивности реконструкции берегозащитных и берегоукрепительных сооружений.
ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Учитывая особенности обоснования конструктивных решений берегозащитных сооружений, целесообразных с точки зрения их экологичности, целью статьи являлась конкретизация подходов к определению параметров биопозитивности конструкций берегозащитных сооружений, применяемых при разработке технических решений реконструкции вышеуказанных сооружений.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ, МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ
Нарастание экологических проблем в прибрежной зоне при инженерном преобразовании окружающей среды потребовало решения вопросов экологической безопасности и способствовало становлению комплексных исследований по охране и восстановлению природы прибрежной зоны. Это привело к возникновению природоохранного направления в учении о морских берегах.
Монография Г.А. Сафьянова "Береговая зона океана в ХХ веке" [10] является одной из первых научных работ по разработке основ берегового природопользования в 70-х годах ХХв. Данная работа посвящена вопросам эксплуатации подводных карьеров, строительства портов, инженерной берегозащиты, а также снижения уровня загрязнения береговой зоны.
Вопросы рационального использования и охраны окружающей природной среды разрабатывались В.А. Дергачевым [11], изучавшим эколого-экономические аспекты береговых исследований. Им предложена новая трактовка понятия природно-хозяйственной контактной зоны
"суша-океан" как зоны интенсивного взаимодействия населения, хозяйства и природной среды. В 1982 году В.А. Дергачевым была опубликована работа - "Эколого-экономические проблемы морской среды", посвященная вопросам рационального использования, охраны природы и преобразования прибрежной зоны.
Существенный вклад в развитие теории динамики морских берегов, применения ее при решении задач берегоукрепления и строительства прибрежных гидротехнических сооружений внесли работы П.К. Божича и Н.Н. Джунковского [12], A.M. Жданова [13], Б.А. Пышкина, Ю.М. Крылова, В.К. Штенцеля, П.С. Никерова, Ф.М. Шихиева, А.В. Мишина. В настоящее время развивается научное направление "геоэкология берегов", как узкоспециализированным ответвлением от геоэкологии, которое является новым направлением в науке о берегах и рассматривает вопросы изучения негативных антропогенных воздействия на экологическое состояние природной среды береговой зоны.
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
Экологическое состояние прибрежных зон характеризуется природными параметрами (в качестве которых выступают показатели естественного состояния природных комплексов или фоновые параметры этих комплексов) и антропогенными параметрами, которые отражают воздействие деятельности социума на экологическое состояние прибрежных рекреационных зон (учитывают нормативные показатели, характеризующие меру воздействия человека на природную среду). Экологические параметры могут иметь как численные значения, так и качественные оценки [9].
Представителями ряда научных направлений [14] были изучены следующие природные параметры морской прибрежной зоны:
— тектонические и геолого-геоморфологические (тектоническая структура, направление и скорость тектонических движений, рельеф и геологическое строение суши и дна моря);
— климатические параметры (тип климата, количество осадков, скорость и направление ветра, уровень моря, волны, течения, температура воздуха и воды в прибрежной зоне моря, соленость воды и др.);
— гидрологические (наличие рек и временных водотоков, их годовой сток);
— ландшафтные (тип почв и растительности).
Согласно проведенным исследованиям в работе [15] были конкретизированы параметры экологичного состояния прибрежных рекреационных зон и предложена их классификация (табл. 1).
Таблица 1.
Классификация параметров, определяющих экологическое состояние прибрежных рекреационных _зон [15]_
Прибрежная рекреационная зона
Прибрежная зона суши - территория, где Прибрежная зона моря - территория, где размещены
размещаются рекреационные объекты объекты инженерной защиты
Техноге нные Природные Техноге нные Природные
Техноге Геолго-геоморфолог ические Техноге Геолго-геоморфолог ические
нного воздейст Гидрометеорол огические Ландша фтные нного воздейст Гидрометеорол огические Ландша фтные
вия вия
е кс е е о § нс рне ач е кс е ч чиг о е кс е ч е кс е ч к е кс е ч 5 е кс сеч и е кс е е о- ик нс рне ач е кс е ч чиг о е кс е ч е кс сеч и ита е кс е ч 5 е кс е ч Е
S инх е Т ин не аи ^ S3 г о ф р о м о е Г Е о л о е Г Й м и л К о л о род и Г с и р о л © s инх е Т ин не аи U в г о ф р о м о е Г Е о л о е Г S ли ок род и Г о л о род и Г о н е ц о и W
Проведенные исследования подтверждают тот факт, что одним из значимых параметров экологического состояния прибрежных рекреационных зон, является пляжная зона, поскольку ее состояние зависит от интенсивности протекающих природных процессов в береговой зоне под воздействием гидролитометеорологических факторов и напрямую оказывают значительное влияние на темпы и перспективы рекреационного развития данной территории побережья.
При этом надо учитывать, что пляж (пляжная зона) - это первичная элементарная аккумулятивная форма экзогенного рельефа, сложенная прибрежно-морскими наносами в береговой зоне моря, которая зарождается, находится и развивается в сфере влияния волнового прибойного потока в области расположения береговой линии и делится линией уреза воды на надводную и подводную части [16]. Пляж одновременно является и природным элементом волногашения: снижает влияние волновых нагрузок на береговые массивы, и одновременно формируется при разрушении береговых массивов через абразию грунтов. Для того чтобы предотвратить разрушения береговых массивов и сохранить территории для рекреации, разрабатывались берегозащитные системы, располагающиеся как в надводной части пляжной зоны, так и в подводной. При этом берегозащитные (пляжеудерживающие) сооружения, оказывающие влияние на рекреационную привлекательность зоны в части сохранности природных приморских ландшафтов, обеспечения комфортности пространства с позиции эстетики и гармоничности природно-технических комплексов, следует разрабатывать с учетом биопозитивности их конструкций.
Согласно [17], биопозитивность конструкций является интегральным понятием, включающим в себя основные требования к природосберегающим и природовосстанавливающим объектам. Биопозитивность в строительстве рассматривается как особенная характеристика возводимых объектов, обеспечивающая их максимально возможную адаптацию к природным комплексам (по естественной освещенности территории, по продуваемости, использованию природных безопасных материалов и др.).
Рассматривая подходы к обеспечению экологической безопасности рекреационных территорий, анализ динамики естественных и искусственных пляжей в условиях существующей системы берегозащитных сооружений, проведенный авторами, позволил уточнить комплекс параметров объектов берегозащиты (ОБ) с позиции биопозитивности. При этом реконструкция и строительство новых биопозитивных берегозащитных сооружений должна обеспечивать:
— способность ОБ органично вписываться в природную среду (не быть отторгаемыми экосистемами, не разрушать и не загрязнять природную среду, не выделять неперерабатываемых природной средой загрязнений);
— способность восстанавливать или стабилизировать природные системы пляжной и рекреационной зон (не противоречить природным законам формирования береговой системы в геологическом, гидрологическом и других аспектах);
— возможность приспособления (биоадаптации) на поверхностях сооружений существования флоры и фауны (в море - для морской флоры и фауны, на берегах - поверхности и вид конструкций ОБ должны быть приспособлены для озеленения для закрепления береговых массивов корневой системой насаждений);
— комфортных условий среды для рекреации и жизнедеятельности в целом (сохранение природных или природно-техногенных эстетичных и гармоничных ландшафтов, сохранение экологически безопасных территорий).
Обобщая вышесказанное, биопозитивность берегозащитных сооружений в рекреационных зонах должна поддерживать баланс потоков вещества и энергии при достижении устойчивости береговой зоны для целей рекреации;
Параметры установки биопозитивных конструкций берегозащиты зависят от природных закономерностей движения вдольбереговых наносов, волновых схем, грунтовых и водных параметров. Во-первых, данные конструкции должны обеспечивать укрепление подводного склона от дальнейшего сползания пляжного материала вниз по склону. Во-вторых, такие конструкции обеспечивают защиту берега от энергии волн, в том числе при штормах. В-третьих, конструкции позитивно влияют на биоценоз микроорганизмов, населяющих данную акваторию, вследствие возможности заселения и обживания ими поверхностей данных конструкций.
В практике берегозащиты разработано множество видов биопозитвиных конструкций. Примерами таких конструкций могут служить искусственные водоросли (рис. 1), проницаемые
подводные волноломы (рис. 2) искусственные рифы (рис. 3) и другие конструкции, возводимые вдоль берега с учетом необходимых глубин установки на расчетно-обоснованном расстоянии от него.
В качестве искусственных рифов применяют как специально произведенные из экологических материалов фигурные массивы различных форм, так и на современном этапе используют устаревшую технику (корабли, лодки, самолеты, автомобили, бронетехника и т.д.).
и
Рис. 1. Схема монтажа блоков искусственных водорослей (источник [18])
Рис. 2. Подводные волноломы (источник [19])
Рис. 3. Искусственный риф (источник [20])
ВЫВОДЫ
На сегодняшний день проблемы экологического состояния рекреационных территорий морского побережья являются актуальными, поскольку несвоевременное поддержание в удовлетворительном техническом состоянии берегозащитных сооружений приводит к нарушению экологического состояния прибрежной зоны. Одним из значимых параметров экологического состояния прибрежных рекреационных зон является ширина пляжа, поскольку ее состояние зависит от интенсивности протекающих природных и антропогенных процессов в береговой зоне и определяет экологическое состояние данных территорий для рекреации.
Для сохранения рекреационной привлекательности территорий, разработка берегозащитных (пляжеудерживающих) сооружений для поддержания в неизменной форме природных приморских ландшафтов, целесообразно разрабатывать конструкции берегозащитных сооружений с позиции требований биопозитивности.
Биопозитивность берегозащитных конструкций учитывает особенности природных процессов в системе «море-суша» и требует разработки научных подходов с учетом особенностей отдельных береговых зон, которые используются в рекреационных целях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шуйский, Ю.Д. Структуризация береговедения / Ю.Д. Шуйский, А.А. Стоян // Вестник Одесского национального университета. География. - 2010. - Т. 15, Вып. 10. - С. 68-83.
2. Gilbert, G.K. The topographic features ofthe Lake shores / G/ KGilbert // U.S. Geology Survay. -1885. - 5thAnn. Rept. - P. 69-123.
3. Инструкция для исследования морских берегов / [составитель Ю.М. Шокальский]. - СПб.: Имп. рус. гегр. общ-во, 1888. - 200 с.
4. Daly, R.F. The glacial-control theory of coral reefs / R.F. Daly // Proc. Amer. Academ. arts& Sci. - 1915. - Vol. 51. -№4. - P. 157-251.
5. Hiroi, I. The force and power of Waves / I. Hiroi // The Engineer, August. - 1920. - pp. 184-187.
6. Жданов, А.М. Волновые нагрузки, действующие на морские берегоукрепительные сооружения / А.М. Жданов. - М.: 1958. - 75 с.
7. Герсеванов, М.Н. Лекции о морских сооружениях / М.Н. Герсеванов- СПб.: Типография Н. Тиблена и Комп, 1862. - 415 с.
8. Мишин, А.В. Защита гидротехнических сооружений от разрушения при воздействии волн /
A.В. Мишин, В.Ф. Пустовойт // Гидротехническое строительство. - 1975. - №5. - С. 34-35.
9. Природопользование на Черноморском побережье Западного Крыма: современное состояние и перспективы развития. Под. ред. В.А. Иванова / В.А. Иванов, В.П. Ястреб, Ю.Н Горячкин, А.В. Прусов, В.В, Зима, В.В. Фомин; НАН Украины, Морской гидрофизический институт. - Севастополь, 2006. - 324 с.
10.Сафьянов, Г.А. Береговая зона океана в ХХ веке / Г.А. Сафьянов - М.: Мысль, 1978. -264 с.
11.Дергачев, В.А. Экономико-экологические проблемы морской среды / В.А. Дергачев, М.Т. Мелешкин, А.И. Уемов - К.: Наукова думка, 1982. - 224 с.
12.Божич, П.К. Морские наносы / П.К. Божич. - М. - Л.: Мин. реч. флота СССР, 1930. - 300 с.
13.Жданов, А.М. Конструирование и расчет берегоукрепительных сооружений на основе закономерностей динамики берега / А.М. Жданов // Труды Института океанологии АН СССР. -1954. -Т. 10. -С. 3-15
14. Иваненко, Т.А. Комплекс экологически безопасных технических решений застройки прибрежных рекреационных зон // Т.А. Иваненко, Н.М. Ветрова // Проблемы экологии. - 2013. -№ 1(31). -С. 89-97.
15. Иваненко, Т.А. Технические решения берегозащитных сооружений для улучшения экологического состояния прибрежных рекреационных зон / Т.А. Иваненко, Н.М. Ветрова // Строительство и техногенная безопасность. - 2014. - Вып.49. - С. 108-116.
16.Шуйский, Ю.Д. Основные итоги изучения пляжей в береговой зоне Черного моря / Ю.Д. Шуйский, А.Б. Муркалов // Материалы Научной конференции «Ломоносовские чтения» 2010 года и Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2010» / Под ред. В.А. Трифонова, В.А. Иванова, В.И. Кузищина, Н.Н. Миленко,
B.В. Хапаева. - Севастополь: Филиал МГУ в г. Севастополе, 2010 - С. 28-29.
17.Исходжанова, Г.Р. Озеленение городских пространств как принцип устойчивой архитектуры / Исходжанова Г.Р., Трунова Д.И. // Вестник КРСУ. - Т.13. - №7. - 2013. - С. 148151.
18.Патент «Искусственные водоросли» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/256/2564864.html.
19.Подводный волнолом [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://m-tsyganov.livejournal.com/405226.html.
20.Искусственный рифы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://the-1.ru/news/society/7737-v-akvatorii-yalty-ischez-iskusstvennyy-rif.html.
THE ESSENCE AND CHARACTERISTICS OF THE BIOPOSITIVITY OF STRUCTURES IN THE RECONSTRUCTION OF PROTECTIVE CONSTRUCTIONS
Mennanov E.E., Vetrova N. M.
V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Institute of Economics and Management
Annotation. The authors analyzed the works on the environmental direction in the study of the sea shores, specified the approaches to determining the parameters of the bio-positivity of the structures of the shore protection structures used in the development of technical solutions for the reconstruction of the coastal protective structures. Keywords: coastal zone, bank protection, bank protection, biopositivity, coast, buildings, environmental safety.
