Экология урбанизированной территории. Учебное пособие
.pdfчайно актуальной для снижения негативного влияния на качество поверхностного стока, формирующегося на городских территориях.
Так как у малых рек способность к самоочищению существенно ниже, нежели у больших, особенно остро стоит задача создания на их берегах водоохранных зон и строгого поддержания их режима. В указанную зону (шириной от 100 до 500 м) входят пойма, надпойменные террасы, бровки и крутые склоны берегов, овраги и балки. Вдоль берегов рекомендуется устройство полосы леса или луг шириной от 15 до 100 м. Не разрешаются распашка склонов по берегу, выпас скота, строительство животноводческих ферм, обработка прилегающих к рекам полей ядохимикатами. Чтобы овраги, примыкающие к водоохранной зоне, не засоряли, не заиливали водоем, они должны быть укреплены. Родники, которые питают малую реку, должны быть расчищены.
Повышению способности малых рек к переработке биохимически окисляемых примесей, которые поступают со стоками и сбросами загрязненных вод, способствует искусственная аэрация. Это достигается посредством установки плотины с переливом. При этом падающая даже с небольшой высоты вода хорошо насыщается кислородом.
В России нет большого опыта крупномасштабных реконструкций внутригородских систем с оптимизацией параметров и рационального размещения водоочищающих сооружений. В подавляющем большинстве случаев реконструкция и благоустройство водных объектов, особенно имеющих историческую и природную ценность, а также ландшафтное благоустройство прибрежных зон и территорий носят пока фрагментарный характер.
Большую работу в этом направлении проводит ЗАО «НИиПИ ИГПС» (г. Москва), который может быть признан новатором в области экологической реабилитации водных объектов. Разработанными проектами предусматривается использование при производстве строительномонтажных работ экологически чистых природоподобных материалов, учитываются все природные особенности водоемов, предусматриваются работы по очистке водоемов от иловых отложений, планированию ложа водоемов, созданию берегоукрепления из экологически приемлемых материалов; при необходимости производится посадка водной растительности. Так, согласно проекту экологической реконструкции пруда в микрорайоне Ярославский (г. Москва), по его периметру произведено полное снятие существующего вертикального железобетонного берегоукрепляющего и асфальтового покрытия дорожек, их заменила тротуарная плитка и отсыпка берегов природным камнем. Вокруг пруда произведена реконструкция зеленых насаждений, разбиты цветники и установлены малые архитектур-
51
ные формы. На воде размещены домики для птиц. Вполне оправдывают себя (и экологически, и эстетически) такие мероприятия, как укрепление берегов экологически чистым материалом – лиственницей, создание естественных фильтров и водо-переливных устройств.
В некоторых случаях процесс реабилитации малых рек требует серьезных усилий и финансовых вложений. Так, процесс реабилитации р. Городни потребовал восстановления лишенных водного питания речных прудов и активизации их водо-очищающих функций, предотвращения развивающихся в верховьях реки эрозионных процессов и включения в систему необходимого числа водоочищающих природоподобных элементов. Так, поверхностный сток с наиболее загрязненных территорий вначале направляется на очистные элементы системы и после этого вновь впадает в естественные водотоки. Для очищения стока было построено семь новых русловых прудов, водоембиоплато и два локальных очистных сооружения инженерного типа.
С целью осуществления комплексного планирования мероприятий по восстановлению существующих и созданию новых водных объектов, качество воды в которых будет удовлетворять санитарным нормам, специалистами ГУП «Мосводоканал НИИ – проект» была разработана Целевая комплексная программа по восстановлению и реабилитации водных объектов Москвы.
Реабилитация водных объектов, конечно, дорогостоящее мероприятие, но она является важным элементом восстановления и сохранения природного комплекса городов, без чего Невозможно их экологически устойчивое развитие.
4.2. Защита подземных вод от загрязнения в условиях городов
Предотвращение загрязнения подземных вод. Запасы подземных пресных вод с каждым десятилетием приобретают все более высокую социальную значимость, выступая в качестве национального достояния общества. Особое значение они имеют для обеспечения питьевого водоснабжения населения, так как обладают высоким качеством, стабильностью состава и естественной защищенностью от загрязнения. Вместе с тем эти воды также являются уязвимыми для загрязняющих веществ, хотя и существенно в меньшей степени, чем поверхностные воды.
Наиболее часто загрязнение подземных вод возникает в случаях:
– захоронения отходов, размещения свалок, кладбищ, скотомогильников, навозохранилищ и других объектов в местах питания и разгрузки подземных вод;
52
–чрезмерного отбора подземных вод и связанного с этим возникновения депрессионных воронок;
–использования неэкранированных земляных амбаров, прудовнакопителей, хвостохранилищ для сброса сточных вод и шламов;
–проведения работ по водопонижению при добыче полезных ископаемых, а также при строительстве и эксплуатации дренажных систем на мелиорируемых землях;
–сброса дренажных вод с полей и ливневых сточных вод с территорий населенных мест в овраги и балки;
–применения, а также хранения ядохимикатов и удобрений в пределах водосборов грунтовых вод;
–орошения сельскохозяйственных земель сточными водами;
–образования подземных линз нефтепродуктов под резервуарами, используемыми для их хранения.
Особо вредные последствия с нарушением водопользования населения на многие годы связаны с закачкой сточных вод в глубокие горизонты подземных вод. Поэтому она может быть разрешена только в исключительных случаях при соответствующем гидрогеологическом, техникоэкономическом обосновании, благоприятном долгосрочном прогнозе качества вод и положительном заключении органов государственного санитар- но-эпидемиологического надзора Российской Федерации.
В соответствии с Санитарными правилами «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения» СП 2.1.5.1059-01 предусматривается предотвращение воздействия хозяйственной или иной деятельности на качество подземных вод, которое может привести к ограничению их использования для питьевых, хозяйственно-бытовых и спортивнооздоровительных целей.
Восстановление качества грунтовых вод. Обычно считается, что если грунтовые воды загрязнены, то они утрачены практически навсегда, так как приемлемых способов очистки водоносных горизонтов не существует
итребуются сотни лет для вымывания из них вредных веществ. Однако это не так. Недавно разработана технология восстановления качества грунтовых вод, которая ныне широко распространяется.
4.3. Экологическое картографирование как инструмент эко-реконструкции городов
Значение экологического картографирования. Карты обладают уникальным свойством представления и анализа информации на всех уров-
53
нях – от глобального до локального. Поэтому экологическое картографирование городских территорий имеет большое значение для оперативного принятия эколого-градостроительных, архитектурно-пространственных и хозяйственных решений, анализа тенденций изменения экологической ситуации в городе, а также для обеспечения связи планировочных решений с территориальными и ресурсными возможностями. Без всего этого невозможно проведение экологической реконструкции городов и экореставрации ландшафтов.
На городской территории происходит интенсивное использование природных ресурсов, при этом изменению подвергаются все природные компоненты. Следовательно, на сегодняшний день наиболее важным является вопрос комплексной оценки состояния ОС. Картографирование различных компонентов городской среды позволяет отразить систематизированную аналитическую информацию о качестве ОС, состоянии природных ресурсов, тенденциях их изменений, а также помогает определить природоохранные мероприятия и рекомендации для выработки алгоритма действий, направленных на сохранение природной среды и здоровья населения в городе.
На фоне общей невысокой картографической изученности городов наибольшее количество карт экологической направленности создается для крупных городов, являющихся центрами административных единиц, зонами интенсивных техногенных воздействий и опасных производств. Тематика и виды экологических карт разнообразны. Преобладают карты загрязнения различных сред (вода, воздух, почва, снег и др.) по видам и ингредиентам, функциональной организации территории (использования земель), медико-экологические (географические) карты.
Использование ГИС-технологий для экологического картографирования городов. Современные методы картографии, геоинформатики и дистанционного зондирования позволяют в режиме, близком к реальному времени, получать разнородную эколого-картографическую информацию и разномасштабный картографический материал.
Сегодня во многих странах мира используются геоинформационные системы (ГИС), которые дают возможность перейти на «безбумажные» технологии и создавать электронные карты и атласы. Широкое распространение получили электронные экологические атласы городов, где все технологические процессы обеспечиваются многофункциональной адаптируемой геоинформационной системой. Например, сотрудниками Института вычислительного моделирования СО РАН разработан электронный экологический атлас г. Красноярска, который является информационной
54
базой для исследования экологических проблем города. Атлас включает в себя несколько десятков тематических слоев, отражающих изменение экологической ситуации в городе, включая здоровье жителей.
Информационные модели городской среды, создаваемые при помощи ГИС-технологий, получили название муниципальных геоинформационных систем (МГИС). МГИС характеризуются пространственным видением процессов, разворачивающихся на городской территории, и служат для комплексного представления всех значимых предметных областей в виде взаимосвязанных автоматизированных комплексов с целью эффективного управления объектами городской среды и города в целом.
При создании экологических карт в градостроительном проектировании геоинформационные технологии в большинстве случаев используются как средство усовершенствования процессов накопления, хранения и отображения геоданных. Поэтому основным направлением работ является создание инвентаризационных экологических карт городских территорий (карты состояния компонентов ОС: загрязнение атмосферного воздуха, геологические и гидрогеологические условия территории, загрязнение почв, состояние растительного покрова, воздействие физических факторов и др.
Использование ГИС-технологий для экологического картографирования городов имеет ряд преимуществ. Среди основных:
–упрощение задачи составления сложных статистических и аналитических карт;
–визуализация на экране (а также вывод на твердую копию) только тех объектов (или их сочетаний), которые интересуют пользователя в данный момент времени, или тех, которые необходимы для решения конкретной задачи;
–повышение эффективности операций совмещения, сопоставления, проведения сопряженного анализа различных видов географически привязанной тематической и статистической информации об объектах контроля
иприродоохраны, состоянии ОС в городе и т. п.;
–широкий арсенал способов и форм представления информации: динамическое построение картограмм, диаграмм и таблиц, в том числе с использованием анимационных эффектов и др.;
–оперативное обновление и дополнение баз данных статистической информации, обеспечивающее оперативное обновление существующих и создание новых карт.
Изучение экологической среды города основывается на использовании как традиционных методов исследования, в частности, геохимическо-
55
го картографирования распределения тяжелых металлов в почве и снежном покрове, в природных средах, концентрирующих загрязнения, так и на применении современных научных технологий в области дистанционного зондирования Земли и ГИС-картографирования.
Интернет-картографирование. В последнее время динамично развивается направление интернет-картографирования, позволяющее в реальном времени через всемирную сеть интернет получать электронную картографическую информацию по изучаемой территории в любой точке мира. Компьютерные сети, так же как когда-то издание карт, позволили увеличить аудиторию пользователей картографической продукцией. Интерактивная природа интернета позволила специалистам в области геоинформационных технологий применить эту особенность в целях создания ГИС с возможностями удаленного доступа к геоданным без применения особых информационно-технологических инфраструктур.
Всети интернет довольно часто встречаются экологические карты различной направленности. Среди них преобладают экологические карты и атласы городов, повышенное внимание к которым объясняется прежде всего сложной экологической обстановкой. Особый интерес представляют интер- нет-версии электронных экологических атласов городов, например, «Экологический атлас г. Красноярска», «Экологический атлас Берлина», «Медикоэкологический атлас Пермской области». Последний вобрал в себя систематизированную информацию по экологической и медико-демографической ситуации в регионе в общем и городах области в частности.
Карты комплексной оценки окружающей среды. Рассматривая отечественные картографические произведения, посвященные экологическому состоянию городских территорий, можно проследить тенденцию к созданию комплексных экологических карт, которые позволяют системно оценить экологические последствия любого хозяйственного решения, дать прогноз экологической обстановки и обеспечить планирование мероприятий.
ВИнституте географии СО РАН разработана методика комплексной оценки загрязнения территории городов, которая базируется на совместных наземных геохимических и дистанционных исследованиях и заключается в следующем: 1) формируется необходимая база данных природных и антропогенных характеристик городской среды в связи с целевой задачей – оценкой состояния ОС городов, степени воздействия источников вредных выбросов и масштабов загрязнения городских районов; 2) для получения данных привлекается космическая информация оперативного наблюдения со спутников системы «Ресурс-О», «Ресурс-Ф» и «Ландсат»; 3) результаты
56
компьютерной обработки космических снимков служат основой для создания карт ореолов загрязнения снежного покрова городов и их окружения, а также городских агломераций; 4) для получения количественных данных по основным поллютантам и проверки кондиционности материалов дешифрирования космических снимков проводятся наземные под спутниковые геохимические исследования; 5) по результатам обработки космических снимков и геохимических материалов создаются комплексные карты состояния ОС городов.
На карте комплексной оценки города проводится подразделение города на территории различного функционального назначения (территории, образующие экологический каркас; селитебные территории; территории промышленного и коммунального назначения; территории сельскохозяйственного назначения; незанятые территории).
Указанная карта с учетом основных природных и антропогенных факторов позволяет передать реальную картину изменения состояния ОС г. Видное в совокупности с динамикой функционального использования территории. Так на карте отображены основные эколого-планировочные ограничения, влияющие на изменение ОС города. Среди них: положение объектов в границах водоохранных зон, в зонах шумового дискомфорта транспортных магистралей, в зонах расчетного превышения значений ПДК загрязняющих веществ, выбрасываемых автотранспортом и промышленными предприятиями, в границах регламентных санитарно-защитных зон промышленных предприятий. Помимо вышеперечисленного, на карте отражались результаты геологического районирования территории города по степени благоприятности строительства, районирования городских территорий по состоянию озелененных территорий и степени нарушенности почвенного покрова.
Подобные карты могут стать основой для экологического районирования селитебных территорий городов. Посредством анализа пространственного распределения эко-системных характеристик оценивается степень комфортности проживания в различных частях города. Так, районы, где отмечено влияние одного из факторов, понижающих комфортность проживания, отнесены к территориям с относительно комфортными условиями проживания.
Ключевым индикатором развития экологического риска на территории города являлось состояние здоровья населения «групп риска», в частности детей. В процессе составления карты учитывались: схемы расположения предприятий-загрязнителей, классы опасности загрязняющих веществ, уровень шума, ПДК основных элементов – загрязнителей снежного
57
и почвенного покрова, воздушного бассейна, микроклиматические особенности самоочищения атмосферы.
Таким образом, комплексные экологические карты состояния ОС города позволяют дать оценку последствий планируемой застройки свободного пространства городской территории с учетом современного ее состояния и дальнейшего ухудшения качества ОС; провести анализ благоприятности городских районов для жизнедеятельности человека; дать рекомендации по улучшению качества среды обитания в пределах сложившихся городских ландшафтов.
Экологический атлас Москвы. В 2000 г. Институт Генерального плана Москвы выпустил в свет «Экологический атлас Москвы». Его материал сгруппирован в четыре раздела: 1) общие сведения о городе; 2) природные условия; 3) система наблюдений за состоянием окружающей среды; 4) источники воздействия на окружающую среду и состояние компонентов природной среды (Н.Н. Ильина и др., 2001 г.).
Первый раздел содержит сведения об административном делении города и утвержденном градостроительном зонировании: функциональном, ландшафтном, строительном.
Материалы второго раздела характеризуют физико-географические и природные особенности города. Здесь представлены ландшафтная, почвенная карты; отдельные климатические характеристики, геологическое строение и система природных зеленых территорий, включая особо охраняемые природные объекты.
Третий раздел включает данные о размещении сети постов мониторинга состояния отдельных компонентов ОС (зеленых насаждений, водных объектов, воздушного бассейна и т. д.).
Четвертый раздел составили материалы о современном уровне загрязнения ОС, отражающие размещение экологически опасных объектов и их воздействие на формирование экологической обстановки в городе, например, влияние ТЭЦ на загрязнение атмосферного воздуха; основные источники выбросов вредных веществ в атмосферу; воздействие производственных объектов на формирование геохимических аномалий; размещение несанкционированных и погребенных свалок; шумовые характеристики железнодорожных и автомобильных магистралей; загазованность примагистральных территорий и т. д.
Экологический атлас Москвы является важным этапом в разработке эколого-градостроительного плана города, основные положения которого легли в основу создания Генерального плана развития Москвы на период до 2020 г.
58
4.4. Экореконструкция существующих городов
Профессор А.Н. Тетцор (2001) попытался сформулировать принципы эко-реконструкция существующих городов – приведения их параметров в состояние равновесия с природной средой:
–создание и выполнение комплексной долгосрочной программы устойчивого развития города, в которую включены меры по экологизации всех направлений жизнедеятельности города (начиная от обеспечения чистоты воздуха, воды, почвы и кончая экологизацией транспорта, промышленности, энергокомплекса и пр.);
–возможно полное озеленение не только земли, но и стен зданий, инженерных сооружений и кровель устойчивыми к загрязнениям видами растений;
–максимальное сохранение поверхности земли с почвеннорастительным слоем от застройки, что можно сделать, возводя в основном
здания, поднятые над поверхностью земли на оптимальную высоту (на своеобразных сваях), и надземно-подземные здания, тоже поднятые над землей, но с развитой подземной частью;
–сокращение площади непроницаемых для воды покрытий и максимальное использование проницаемых тротуаров, площадок, площадей (из штучных материалов со швами и плит с озеленением части грунта);
–широкое освоение подземного пространства, т. е. строительства второго, подземного города. При этом должны быть определены объекты, которые запрещено размещать на поверхности: гаражи, склады, кинотеатры, холодильники, торговые центры, вокзалы, транспортные сооружения и т. д.;
–строительство малоэтажных высокоплотных объектов в новых районах, вплоть до небольших автономных внутриквартальных котельных, районных центров по очистке и повторному использованию воды и т. д.;
–возведение зданий из экологически чистых, естественных материалов, позволяющих создать благоприятную внутреннюю среду; озеленение (фитодизайн) внутренних объемов зданий;
–создание сначала квартальных, районных, а затем и общегородской сети зеленых «коридоров» – специально созданных озелененных территорий, не пересекающихся в одном уровне с транспортными сетями и соединенных с загородными лесами и парками;
–постепенный уход от однообразно высотного прямоугольного стиля к стилю, хорошо воспринимаемому зрением, с разнообразием деталей, цвета, ландшафтных решений. Создание близких к природному и здоровых для жителей зрительного, звукового и запахового городских полей;
59
–возведение озелененных шумозащитных экранов (стен) вдоль наиболее нагруженных транспортных магистралей, а также подпорных стен, заборов, опор освещения и пр.;
–экологизация транспорта, промышленности, энергетики, городского агрокомплекса на принципах использования возобновимых материалов, замкнутости циклов, энерго- и ресурсосбережения и т. д.;
–строительство зданий нового типа с утилизацией всего внутреннего тепла, сбережением энергии, допустимым использованием возобновляемой энергии; постепенное освоение зданий со сбережением расхода воды, частичной утилизацией органических отходов для производства компоста, гумуса и т. д.
Эко-реконструкция любого города должна выполняться на всех уровнях – от генерального плана города до отдельных зданий и инженерных сооружений, а также – обязательно! – его окружения (прилегающих территорий и мест расселения). В регионе, в состав которого входит реконструируемый город, ставится цель достичь экологически обоснованного соотношения урбанизированных и естественных территорий. Предполагается в том числе и сокращение урбанизированных территорий, возвращение их в естественное состояние.
С этой целью на территории города, подвергаемого экореконструкции, необходимо провести исследования в двух направлениях.
Первое направление – выявление территорий, экологически неблагоприятных для строительства. В этом случае исследования рельефа проводятся с учетом требований:
–застройки (определение территорий с недопустимо крутыми склонами; с рельефом, ограничивающим длину зданий; выявление участков, неудобных для застройки по условиям отвода поверхностных вод);
–транспортных сообщений (определение трасс, непригодных для устройства улиц);
–организации стока ливневых вод и канализирования (установление бассейнов стока, водоразделов; определение территорий, канализируемых без перекачки; определение участков, неудобных для канализирования; выявление возможных трасс для коллекторов водостоков и хозяйственнофекальной канализации).
Для жилищного строительства важна также экологическая оценка рельефа (замкнутые котловины с длительным застоем воздуха, сильно затененные участки неблагоприятны для здоровья человека, так как плохо проветриваются и недостаточно освещены).
60