CC BY
338
ИЗВЕСТИЯ
ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 10 (14)2008
IZVESTIA
PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 10 (14) 2008
УДК 551.4
ВЛИЯНИЕ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
© С. В. КРАШЕНИННИКОВА Пензенский государственный педагогический университет имени В. Г. Белинского
кафедра физической географии e-mail: [email protected]
Крашенинникова С. В. - Влияние урбанизированных территорий на формирование поверхностного стока. -Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2008. № 10 (14). - С. 119-121. - Рассмотрено влияние городов на формирование поверхностного стока. Показаны причины изменения водного баланса на городских территорий, изменение химического состава поверхностных и подземных вод на урбанизированных территориях.
Ключевые слова: поверхностный сток, урбанизированные территории.
Krasheninnikova S. V. - Impact of urbanized territories on surface water flow. - Izv. Penz. gos. pedagog. univ.
im.i V. G. Belinskogo. 2008. № 10 (14). P. 119-121. - Impact of cities on surface water flow is discussed. The causes of water balance changes in urbanized territories including modifications of chemical composition are shown.
Keywords: surface water flow, urbanized territories.
Гидрологическая роль городов значительна, особенно если учесть, что города быстро растут. Уже сейчас в наиболее населенных и экономически развитых районах страны города занимают более 10 % территории. гидрологическая роль городов выражается главным образом в том, что занимаемая ими территория характеризуется экстремальным состоянием проницаемости поверхности (асфальтовые покрытия, крыши домов). В городах она намного ниже, чем на естественных почвах. По этой причине поверхностный сток с территории городов велик, а питание подземных вод незначительно. Но едва ли не самое большое гидрологическое значение имеют города как источники загрязнения рек и водоемов.
Актуальность данной проблемы обусловлена тем, что в будущем в связи с быстрым ростом городов указанные процессы изменения водного баланса и связанного с ним вещественного обмена приобретут большие масштабы. Это явление будет происходить не только в связи с ростом городского населения, но и в связи с перспективой приближения сельских населенных мест к городским условиям. Поэтому необходимо изучение влияния нового антропогенного ландшафта с преобразованными природными комплексами на изменение поверхностного стока и его режима, изучение влияния измененного рельефа на урбанизированных территориях на поверхностный сток, изучение влияния города на загрязнение рек, водоемов и на водный баланс территории, изучение изменения гидрографической сети на урбанизированных территориях.
В городе с экстенсивной малоэтажной застройкой преобладают природные ландшафты: естественный рельеф местности, открытые водоемы и водотоки, парки, лесопарки и другие зеленые насаждения. Природа как бы входит в состав городских территорий. Обеспечивается пространственное единство застройки, зеленых массивов и водных поверхностей. В результате обеспечиваются экологические потребности людей.
Такие города можно рассматривать как экополисы — природно-антропогенные системы. Бытует мнение, что оптимальная плотность населения на их территориях не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озелененные пространства, по площади равные территориям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и различными городскими сооружениями.
однако такие поселения неэкономичны, поскольку требуют протяженных транспортных и ресурсообеспечивающих коммуникаций. Сегодня прослеживается тенденция уплотнения поселений. В крупных городах антропогенные системы оказывают весьма ощутимое давление на природную среду. урбанизация преобразовывает ее радикально, нарушая природное равновесие. Возникают антропо-при-родные системы, где преобладают антропогенные составляющие.
В городах происходит техногенное изменение гидрогеологических условий. они влияют на формирование поверхностного стока в городах.
ИЗВЕСТИЯ ПГПУ им. В. Г. Белинского • Естественные науки • № 10 (14) 2008 г.
Изменяются условия питания, стока и разгрузки подземных вод, их уровенный и температурный режим, а также химический состав. Среди искусственных факторов, изменяющих естественный режим подземных вод выделяют:
а) действующие длительно (стационарные дренажи, эксплуатационные откачки из артезианских скважин, изменение условий инфильтрации атмосферных осадков в грунт, накопление загрязненного культурного слоя);
б) кратковременные (откачки при строительстве, утечки вод из водопровода, канализации, водостоков, замораживание массивов пород и др.);
в) прямого воздействия (вырубка лесов, застройка, асфальтирование и бетонирование территории и др.).
В результате действия этих факторов наиболее существенные изменения состояния гидросферы выражаются: в формировании значительных депресси-онных воронок, вызывающих подток грунтовых вод в эксплуатируемые горизонты, что в городских условиях, как правило, сопровождается ухудшением качества вод и увеличением их агрессивности. Это выражается и в повышении уровня грунтовых вод и, как следствие, в развитии подтопления территории, последствием чего может быть снижение несущей способности грунтов оснований зданий и сооружений, деформации поверхности земли и сооружений, вторичное засоление почв и деградация растительности на территориях парков и скверов.
Также в городах и пригородах проводят осушение территорий, что вследствие снижения уровней грунтовых вод приводит к уменьшению влажности почвы и изменению ее водно-физических свойств, нарушает режим испарения и транспирации, что, в свою очередь, приводит к изменению почти всех элементов стока. осушительные мелиорации по-разному влияют на малые и большие реки в зависимости от условий дренирования грунтовых вод.
Существенно изменяется при осушении и внутригодовое распределение речного стока, в основном в сторону более равномерного распределения по сезонам и месяцам.
на водный баланс водосборов заметное влияние оказывает и сведение или восстановление лесов, которым почти всегда сопровождается строительство в пределах городов.
Подтопление территорий часто также является следствием человеческой деятельности. гидрологический режим изменяется при ликвидации болот, этого естественного испарителя грунтовых вод. Поэтому засыпкой болота стимулируется нарушение режимов испарения и естественного водообмена на прилегающей территории.
Большие заасфальтированные площади, засыпанные овраги и балки также изменяют природные условия испарения влаги и движения фильтрационных стоков на местности. В этих случаях возможно не только повышение уровня грунтовых вод. Стоки, загрязненные выбросами автомобильного транспор-
та и жидкими отходами производств, попадают в эти воды и делают их токсичными. Такое загрязнение влечет за собой следующие последствия. Во-первых, подземные воды становятся непригодными для использования в бытовых и хозяйственных целях. Во-вторых, загрязненные верховодки препятствуют озеленению территорий, так как деревья гибнут из-за солей, содержащихся в почве. В-третьих, воды глубоких водоносных слоев становятся агрессивными для подземных коммуникаций и геологических пород, увеличивают скорость их разрушения, что может привести к выходу из строя инженерных систем, просадкам и провалам поверхности на больших территориях.
на территориях, инженерно благоустроенных много лет назад, возникает другая проблема. Длительная эксплуатация подземных водопроводящих инженерных сетей без должного профилактического ремонта и вследствие этого в значительной степени изношенных создает крайне неблагоприятную экологическую ситуацию. До 20% транспортируемой жидкости попадает в грунты и вызывает не только повышение уровня подземных вод. Канализуемые стоки становятся агрессивными к окружающей геологической среде, засоряют грунты и почвы токсичными веществами.
Экономический ущерб от подтопления городской территории велик. Это дополнительные капитальные и эксплуатационные расходы на компенсацию и ликвидацию отрицательных последствий общего подтопления территории в сферах: материального производства, непроизводственной, личного потребления, рекреационных объектов.
Воды поверхностного стока с городских территорий сильно загрязнены. они несут в себе все виды загрязнителей: смытая в процессе эрозии почва, биогены, входящие в состав удобрений, применяемых в садах, на газонах, дорожная соль и другие вещества, входящие в дорожное покрытие, сажа и ядовитые вещества из выхлопных газов транспортных средств, а также другие загрязнители воздуха, машинное масло с дорог, автомобильных стоянок, из сточных труб, мусор и растительный опад.
При проектировании систем дождевой канализации городских территорий необходимо рассматривать возможность ликвидации или уменьшение выноса вредных веществ поверхностным стоком с них, возможность использования поверхностного стока в системах промышленного водоснабжения, целесообразность самостоятельной или совместной со сточными водами очистки перед сбросом в водные объекты.
Большое количество вредных веществ дают промышленные предприятия, находящиеся в пределах городов (за счет выбросов в атмосферу и последующих осаждений газов, а также за счет непосредственного стока отработанных вод в ливневую канализацию или в водные объекты), а также транспорт.
С целью уменьшения выноса загрязнений поверхностным стоком на промышленных предприятиях должно предусматриваться осуществление следующих мероприятий: исключение сброса в дождевую канализацию отработанных веществ, в том числе нефтепро-
ГЕОГРАФИЯ ►►►►►
дуктов, ограждение зон озеленения бордюрами, исключающими смыв грунта во время ливневых дождей на дорожные покрытия, повышение эффективности работы пыле- и газоочистных установок и доведение концентрации пыли и вредных веществ в атмосфере до допустимых нормативных пределов, ограждение строительных площадок с упорядочением отвода поверхностного стока по временной системе открытых каналов и отстаиванием его в земляных отстойниках, локализация участков территории, где неизбежны аварийные просыпи и проливы сырья и промежуточных продуктов, с отведением поверхностного стока в систему производственной канализации, упорядочение складирования и транспортирования сыпучих и жидких материалов.
Выбор схемы отведения и очистки поверхностного стока определяется его количественной и качественной характеристиками. Степень очистки поверхностного стока в зависимости от схемы отведения его определяется требованиями к качеству воды, используемой для производственных целей, или условиями спуска в городской коллектор дождевой канализации или в водные объекты.
В отдельных случаях для частичной механической очистки поверхностного стока могут применяться проточные отстойники.
Смягчение неблагоприятного гидрологического влияния городов на водный баланс и связанный с ним вещественный обмен — дело сложное. Доступные меры - грамотная планировка городов. Прежняя планировка, когда строился дом к дому и непосредственно к периметру домов примыкали непроницаемые дорожные покрытия, сплетавшиеся в единую сеть, ныне, как правило, не получает большого распространения. Сис-
темы дорог в пределах отдельных частей города следует проектировать так, чтобы не создавалось больших потоков снеговой и дождевой воды. Для этой цели на дорогах вдоль таких потоков целесообразно создавать ливнесточные системы, из которых вода должна поступать на массивы зеленых насаждений и расходоваться на инфильтрацию. Чрезвычайно важно поддерживать предельно возможную чистоту городских кварталов и улиц. Это, само собой разумеется, но подчеркиваю необходимость систематической мойки улиц, особенно при напряженном транспортном движении. Дождевой сток частично очищает такие улицы от загрязняющих веществ, но моечные машины создают мощные струи воды и производят эту работу более эффективно.
наконец, следует поставить вопрос о целесообразности создания в пределах города систем прудов, используя для этой цели балки в пределах города и на его окраинах, оборудованные водосливными плотинами. Часть дождевых вод, стекающих с территории города, будет аккумулироваться в таких прудах - отстойниках и освобождаться от наносов и отчасти от растворенных органических веществ путем их окисления. Для усиления такого аффекта могут служить каскады прудов. указанные меры, несомненно, будут способствовать улучшению санитарного состояния города и вместе с тем могут служить эстетическим целям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крашенинникова С. В. Процессы подтопления в городах / Краеведческие аспекты географических исследований. Сб. статей. Пенза, 2005. С. 6-8.
2. Львович М. И. Вода и жизнь. М.: Мысль, 1986. 254 с.
3. Раткович Д. Я. Актуальные проблемы водообеспече-ния. М.: Наука, 2003. 352 с.
