Реферат: Опасные геологические процессы на городских территориях
Опасные геологическиепроцессы на городских территориях.
Геоэкологическиепроблемы городов весьма разнообразны и определяются, с одной стороны, природнойобстановкой и с другой — планировочными решениями и их реализацией в застройкеи эксплуатации городских территорий. Также правомерно говорить о некоторыхобщих тенденциях изменения геоэкологической обстановки природной территории, помере ее трансформации кварталами городской застройки и частными воздействиями.Воздействие города наиболее активно проявляется в поверхностных слоях земнойкоры примерно до глубины 60-100 м, хотя в отдельных случаях может простиратьсядо глубины 1,5-2,0 км.
В качестве наиболее общихтенденций изменения геоэкологических условий можно рассмотреть следующиекомпозиции.
1. Изменение водного баланса междуповерхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами. Наиболее обычнымего следствием является повышение уровня грунтовых вод, вызываемое двумяоднонаправленными процессами.
Заменой естественногопочвенного покрова застроенными и заасфальтированными территориями, чтопрактически исключает из водного баланса испарение с поверхности почвы ипротечки водопроводных и канализационных систем, круглогодично обеспечивающиевозможность восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства, всочетании с планировкой территории, полной или частичной ликвидацииестественных дренажных систем, приводят к подъему зеркала грунтовых вод,подтапливанию оснований и фундаментов зданий и сооружений, снижению несущейспособности грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критическихситуациях — разрушение зданий и сооружений.
В настоящее время из всехопасных процессов подтопление имеет максимальное распространение, егопоследствия могут быть угрожающими или катастрофическими. Положениеусугубляется тем, что 65% территории страны занято вечной мерзлотой, гдеподтопление особенно опасно.
Из 1092 городов Россииподтоплено около 70%. Подтопление ведет к повышению сейсмичности застроенныхтерриторий на 1–2 балла. К загрязнению грунтовых вод тяжелыми металлами,нефтепродуктами, хлоридами, соединениями серы, пестицидами, а в ряде случаев ирадионуклидами в результате утечки сточных вод из канализационных сетей,инфильтрации атмосферных осадков в местах складирования промышленных и бытовыхотходов. Техногенное подтопление особенно опасно, потому что носит скрытыйхарактер, его развитие провоцирует возникновение оползней, карста и т.д.
Подтопление городов, активноразвивающееся в любых климатических условиях, сопровождается масштабнымиэкологическими последствиями и наносит ущерб здоровью населения. Остротапроблемы наиболее высока на сильно урбанизированных территориях, гдеконцентрация населения сочетается с наличием мощных источников вредноговоздействия на окружающую среду. Так, подтопление от 80 до 100% площадиурбанизированных территорий, характерное для Ярославской, Самарской,Саратовской, Краснодарской, Барнаульской иНовосибирской агломераций, приводит к существенномуросту затрат на обеспечение комфортной среды проживания человека.
Старение и выход из строяинженерных сетей и коммуникаций усугубляет техногенные процессы. По данныминспекционных служб, в Москве до 20% объема питьевой воды теряется из-заразрывов или естественного износа трубопроводных сетей, что в конечном итогеведет к усилению процессов подтопления зданий и сооружений.
Общий ущерб от подтопления 1га городских территорий оценивается в 30–460 млн. руб. (в ценах 1997 г.). Вцелом по стране, согласно оценке Госстроя России, ущерб от подтоплениязастроенных городских территорий составляет около 60 трлн.руб./год (в ценах 1997 г.).
2. В случаях, когда на территории городапроизводится промышленная эксплуатация глубоких горизонтов подземных вод ивозникает адекватная депрессионная воронка, при условии постоянного восполнениягрунтового водоносного горизонта, о чем сказано выше, усиливается инфильтрациягрунтовых вод в глубокие горизонты. Этот процесс активизации вертикальногодвижения подземных вод сопровождается развитием процессов суффозии (выноса тонкоземистого материала) или карста (растворения и выщелачиваниякарбонатного материала известняков с образованием карстовых полостей).
3. Изменение температурного режима подземногопространства в основании города вследствие изменения теплового балансаповерхности и непосредственного влияния зданий, сооружений и городскихкоммуникаций. В частности, геотермическая аномалия порядка +15С0сформировалась в основании Москвы, а повышенная температура подземных вод впределах этой аномалии способствует еще большей активизации глубинных карстовыхпроцессов и усугубляет без того сложное положение с эксплуатацией зданий исооружений на северо-западе столицы.
4. Изменениегеодинамической ситуации, вызванное дополнительной, и притом неравномернойпригрузкой поверхности за счет привнесенных масс материалов строительныхконструкций, в пределах территории города. Этот фактор дополнительной пригрузкиможет сопровождаться также одновременной откачкой подземных вод, в случае ихиспользовании для питьевых или технических целей. Как следствие на фоне общегоопускания поверхности городов (под действием изостатических сил и изъятияподземных вод из порового пространства горных пород основания города),активизируются местные, очаговые оползневые и солифлюкционные процессыспособные в условиях городской застройки привести к деформации зданий, икоммуникаций.
За последние 15 лет в Москвепроизошло удвоение мелких оползней, что в большой степени связано с техногеннойдеятельностью. Воздействие это выражается в накоплении на склонах и присклоновых участках хозяйственного мусора и насыпныхгрунтов, сбросе в овраги хозяйственных и атмосферных поверхностных вод,подрезке склонов долин рек и бортов оврагов, плохой заделке траншей припрокладке коммуникаций вблизи склонов. Все это приводит к увеличению числаоползней. Так, в 1985 г. после отсыпки грунта оползнем был уничтожен мост черезреку Раменку, а в 1988 г. прокладка траншеиспровоцировала оползень на р. Котловка, повлекший засобой разрыв кабеля.
5. Внимания заслуживает развитиенеблагоприятной инженерно-экологической ситуации городов и поселков,расположенных в мерзлотных условиях. Застройка города и связанная с этимобстоятельством перепланировка поверхности и коренное изменение водного балансавызвала к жизни целый комплекс геокриологических процессов, последствия которыхсущественно осложняют условия строительства и, главное, надежность эксплуатацииуже выстроенных зданий и комфортность проживания во многих из них.
Зимой, когда поверхностьземли начинает замерзать, подземные воды оказываются зажатыми между непроницаемымислоями (слоем многолетней мерзлоты внизу и замерзшей поверхностью земливверху). Вода находится под сильным напором, ища себе выхода наружу, онавспучивает почву, образуя ледяные бугры – гидролокалиты. Гидролокалиты иналеди (когда вода замерзает на поверхности) широко распространены в ВосточнойСибири, Забайкалье, Дальнем Востоке, Канаде и в других районах распространениямноголетней мерзлоты.
Для защиты от таких явленийдома в районах распространения многолетней мерзлоты строят с промежутком междуземлей и первым этажом и обеспечивают вентиляцию, чтобы не подтаиваламноголетняя мерзлота под домом.
Нарушение геохимическогобаланса поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений — ещеодин геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатическихусловиях и оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземныхстроительных конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях когдаиспаряемость превышает количество осадков, при устойчивом подтоплении внутриквартальныхтерриторий 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 непрерывномувозрастанию минерализации надмерзлотных вод. Однакоизвестно, что чем выше минерализация воды, тем более низкие температурыпотребны для ее замерзания. Следствие этого процесса — сохранение остаточныхили формирование новых линз жидкой воды, имеющей отрицательную температуру,существующих круглогодично. Такие отрицательнотемпературныеводы получили название криопэги от латинского криос — холод, и пэги — воды. Примиграции линз криопэгов в случае, если линзапереместится в основание здания может привести к деформации фундамента и самогоздания.
Геохимические процессы, всочетании с промерзанием-протаиванием грунтов,воздействуют не только на здания и сооружения, но также и на подземныекоммуникации — электрические и телефонные кабели, водопроводные и канализционные сети. Высочайшая агрессивность надмерзлотных вод по отношению к бетону и металлу вызываеткоррозию железных и стальных труб, изоляции кабелей, а растягивающие усилия,возникающие в результате смерзания линейных подземных конструкций с грунтом и понижениятемператур последнего зимой, приводит к морозному растрескиваниюгрунтов и разрыву конструкций в зоне такого растрескивания.