Опасные геологические процессы на городских территориях

          Опасные геологические процессы на городских территориях.

      Геоэкологические проблемы городов весьма разнообразны и  определяются,
с  одной  стороны,  природной  обстановкой  и  с  другой  -   планировочными
решениями и их реализацией в застройке и эксплуатации городских  территорий.
Также  правомерно  говорить   о   некоторых   общих   тенденциях   изменения
геоэкологической обстановки природной территории, по мере  ее  трансформации
кварталами городской застройки и частными воздействиями. Воздействие  города
наиболее активно проявляется в поверхностных слоях земной коры  примерно  до
глубины 60-100 м, хотя в отдельных случаях  может  простираться  до  глубины
1,5-2,0 км.
      В качестве наиболее общих тенденций изменения геоэкологических условий
можно рассмотреть следующие композиции.
      1.  Изменение  водного  баланса  между  поверхностными,  грунтовыми  и
глубокими  подземными  водами.  Наиболее  обычным  его  следствием  является
повышение  уровня  грунтовых   вод,   вызываемое   двумя   однонаправленными
процессами.
      Заменой    естественного    почвенного    покрова    застроенными    и
заасфальтированными  территориями,  что  практически  исключает  из  водного
баланса  испарение  с  поверхности  почвы   и   протечки   водопроводных   и
канализационных    систем,    круглогодично    обеспечивающие    возможность
восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства,  в  сочетании  с
планировкой  территории,  полной  или  частичной   ликвидации   естественных
дренажных систем, приводят к подъему зеркала  грунтовых  вод,  подтапливанию
оснований и фундаментов зданий и сооружений,  снижению  несущей  способности
грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критических ситуациях  -
разрушение зданий и сооружений.
      В  настоящее  время  из  всех  опасных  процессов  подтопление   имеет
максимальное распространение, его последствия  могут  быть  угрожающими  или
катастрофическими. Положение усугубляется тем,  что  65%  территории  страны
занято вечной мерзлотой, где подтопление особенно опасно.
      Из 1092 городов России  подтоплено  около  70%.  Подтопление  ведет  к
повышению сейсмичности застроенных территорий на 1–2  балла.  К  загрязнению
грунтовых вод тяжелыми металлами, нефтепродуктами,  хлоридами,  соединениями
серы, пестицидами, а в ряде случаев и  радионуклидами  в  результате  утечки
сточных вод из канализационных сетей,  инфильтрации  атмосферных  осадков  в
местах   складирования   промышленных   и   бытовых   отходов.   Техногенное
подтопление  особенно  опасно,  потому  что  носит  скрытый  характер,   его
развитие провоцирует возникновение оползней, карста и т. д.
      Подтопление  городов,  активно  развивающееся  в  любых  климатических
условиях, сопровождается масштабными экологическими последствиями и  наносит
ущерб  здоровью  населения.  Острота  проблемы  наиболее  высока  на  сильно
урбанизированных  территориях,  где  концентрация  населения  сочетается   с
наличием мощных источников вредного воздействия на  окружающую  среду.  Так,
подтопление от 80 до 100% площади урбанизированных  территорий,  характерное
для  Ярославской,  Самарской,  Саратовской,  Краснодарской,  Барнаульской  и
Новосибирской  агломераций,  приводит  к  существенному  росту   затрат   на
обеспечение комфортной среды проживания человека.
      Старение и выход из строя инженерных сетей и  коммуникаций  усугубляет
техногенные процессы. По данным инспекционных служб, в Москве до 20%  объема
питьевой   воды   теряется   из-за   разрывов   или   естественного   износа
трубопроводных сетей, что  в  конечном  итоге  ведет  к  усилению  процессов
подтопления зданий и сооружений.
      Общий ущерб от подтопления 1 га  городских  территорий  оценивается  в
30–460 млн. руб. (в ценах 1997 г.).  В  целом  по  стране,  согласно  оценке
Госстроя России,  ущерб  от  подтопления  застроенных  городских  территорий
составляет около 60 трлн. руб./год (в ценах 1997 г.).

      2. В случаях, когда на  территории  города  производится  промышленная
эксплуатация  глубоких  горизонтов  подземных  вод  и  возникает  адекватная
депрессионная  воронка,  при  условии  постоянного  восполнения   грунтового
водоносного  горизонта,  о  чем  сказано  выше,   усиливается   инфильтрация
грунтовых вод в глубокие горизонты. Этот процесс  активизации  вертикального
движения подземных вод сопровождается развитием процессов  суффозии  (выноса
тонкоземистого  материала)   или   карста   (растворения   и   выщелачивания
карбонатного материала известняков с образованием карстовых полостей).
      3. 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.
      4. 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.
      За последние 15 лет в Москве произошло удвоение мелких оползней, что в
большой  степени  связано  с  техногенной  деятельностью.  Воздействие   это
выражается в накоплении на склонах и  присклоновых  участках  хозяйственного
мусора и насыпных грунтов,  сбросе  в  овраги  хозяйственных  и  атмосферных
поверхностных вод, подрезке склонов  долин  рек  и  бортов  оврагов,  плохой
заделке траншей при прокладке коммуникаций вблизи склонов. Все это  приводит
к увеличению числа оползней. Так, в 1985 г. после  отсыпки  грунта  оползнем
был уничтожен мост через  реку  Раменку,  а  в  1988  г.  прокладка  траншеи
спровоцировала оползень на р. Котловка, повлекший за собой разрыв кабеля. 
      5.   Внимания   заслуживает   развитие   неблагоприятной    инженерно-
экологической  ситуации  городов  и  поселков,  расположенных  в  мерзлотных
условиях.   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.
      Зимой, когда поверхность  земли  начинает  замерзать,  подземные  воды
оказываются  зажатыми  между  непроницаемыми   слоями   (слоем   многолетней
мерзлоты внизу и замерзшей поверхностью земли вверху).  Вода  находится  под
сильным напором, ища себе  выхода  наружу,  она  вспучивает  почву,  образуя
ледяные  бугры  –  гидролокалиты.   Гидролокалиты  и  наледи   (когда   вода
замерзает  на  поверхности)  широко  распространены  в   Восточной   Сибири,
Забайкалье, Дальнем Востоке,  Канаде  и  в  других  районах  распространения
многолетней мерзлоты.
      Для защиты от таких явлений дома в районах распространения многолетней
мерзлоты строят с промежутком между землей и первым  этажом  и  обеспечивают
вентиляцию, чтобы не подтаивала многолетняя мерзлота под домом.
      Нарушение геохимического  баланса  поверхности,  грунтов  основания  и
конструкций  зданий  и  сооружений  -  еще  один  геоэкологический  процесс,
происходящий в экстремальных климатических условиях и  оказывающий  решающее
влияние на длительную устойчивости надземных строительных  конструкций.  Его
суть состоит в том, что в условиях когда испаряемость  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.  При  миграции
линз криопэгов в случае, если линза переместится в  основание  здания  может
привести к деформации фундамента и самого здания.
      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.