Geum.ru

Н. А. Геологические проблемы городов

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

Осипов В.И., Румянцева Н.А.


Геологические проблемы городов


Геологические проблемы городов – одна из наиболее важных и широко обсуждаемых на конгрессе тем. Эти проблемы рассматривались на специальном симпозиуме S-07.01 «Геологические опасности: международное сотрудничество и перспективы», семи генеральных и двенадцати тематических симпозиумах. Всего на конгрессе было заслужено 68 докладов по городской тематике.

Наибольшее количество докладов (23) было представлено на тематическом симпозиуме Т.37.01 «Геонауки и города», далее идут симпозиумы Т.37.02 «Геонауки и подземное развитие городов» (11 докладов), Т.37.03 «Оценка и управление геологическими опасностями и рисками на урбанизированных территориях» (10 докладов), Т.11.09 «Сейсмический риск на урбанизированных территориях» (9 докладов), Т.38.02 «Управление подземными водами на городских территориях» (8 докладов); на остальных симпозиумах было заслушано по 1-2 доклада, связанных с городской тематикой.

Доклады поступили из 33 стран. Наибольшее количество докладов (20) представили хозяева конгресса – итальянцы, далее идут Россия (9 докладов), Канада и Бразилия (по 4 доклада), Япония, США, Англия, Румыния (по 3 доклада); из остальных стран поступило по 1-2 доклада.

В центре внимания большинства докладов была проблема урбанизации и роль геологии в решении вопросов городской застройки, планирования развития городов, устойчивого развития урбанизированного сообщества. Отмечался быстрый рост городов. Так, в докладе Жуанг Юксан (Zhuang Yuxun) из КНР сказано, что в Китае ежегодно 12 млн. сельского населения перемещается в города. В 2002 г. городское население Китая составляло 37,66%, а в 2010 г. ожидается, что оно будет не менее 60% от всего населения страны.

В связи с глобальной урбанизацией важное значение приобретает ряд проблем, к которым относятся: а) картирование территории и составление трехмерных моделей геологической среды для территории городов в целом и отдельных ее участков; б) изучение подземного пространства городов с целью его рационального использования; в) изучение минеральных ресурсов городской и прилегающей к ней территории, прежде всего ресурсов подземных вод и строительных материалов; г) геохимическое изучение территории городов и оценки ее загрязненности; д) оценка природных опасностей и разработка методов защиты людей и городской инфраструктуры от опасных процессов.

Картирование территории городов осуществляется, как правило, с применением ГИС-технологий и широким использованием имеющихся фондовых материалов, в зависимости от содержания которых определяется структура и содержание ГИС (Romco Patricia de Arabjo). Наряду с построением двухмерных разрезов картирование сопровождается трехмерной моделью геологической среды территории города в целом или его отдельных участков. Примером трехмерного моделирования могут быть модели геологической среды английских городов Манчестера и Свенси-Порт Талбом (Calshow M. at all).

Во многих городах ведется изучение геохимической загрязненности почв и подземных вод. В Китае – это города Пекин, Шанхай, Гуанджоу, Наньянг, Чанду и др. (Lu Yaru). В Англии эти работы ведутся с использованием для определения содержания тяжелых металлов плазменных атомно-адсорбционных спектрометров. При этом координатная привязка места отбора образцов осуществляется с помощью глобальной системы позицирования (GPS) (Lau B. at all.). Обширные геохимические работы выполнены для Неаполя (Cicchella D. at all.), для которого составлена геохимическая карта с использованием программы GeoDAS.

В основу карты положены анализы по 40 элементам 982 проб почвы. Кроме того, изучена радиоактивность на 400 площадках.

Результаты исследования распространения загрязненности территории г.Мичиган по глубине толщи грунта (на глубинах <0,5, 0,5-10 и >10 м) в зависимости от состава грунтов и расстояния от источников загрязнения рассмотрены в работе Муррей К. (Murray K.).

Важное место в планировании и развитии городов занимает освоение подземного пространства. Для многих городов освоение подземного пространства связывается с устойчивым развитием городской среды (De Mulder E., Marker B.R.). Успешное использование подземного пространства во многом зависит от степени изученности геологической среды и проработки проектов. Эти аспекты рассмотрены в ряде докладов.

Так в докладе Де Риензо Ф. (De Rienz F.) приводятся результаты изучения территории г.Турин до глубины 40-50 м по 400 скважинам и построение трехмерной геотехнической модели геологического пространства города на всю изученную глубину. Модель позволила расчленить сложно построенную толщу осадочных песчано-глинистых пород по степени цементации, с которой связаны геотехнические свойства выделенных литолого-статиграфических типов пород.

Для г. Аввелино (Южная Италия) построена трехмерная модель территории до глубины 30 м на основании данных более 400 скважин и аэрофотосъемки. При построении модели использовано 70 геологических разрезов и выделено 7 литологических типов пород. Это позволило создать модель геологического пространства с хорошо прогнозируемыми сейсмическими свойствами, что имеет первостепенное значение для обеспечения природной (сейсмической) безопасности города (Nard G. at all.).

В Финляндии, где имеется значительный опыт использования скальных массивов пород для подземного размещения объектов инфраструктуры городов, создается геоинформационная система для г. Хельсинки, содержащая картографическую, ладшафтную, геологическую и другие базы данных, которые рассчитаны на широкий круг потребителей. Доступ к базам данных возможен через Интернет (Murmi P. at all.).

В докладе Ортолани Ф. (Ortolani F.) говорится, что изучение подземного пространства городов, построение трехмерных моделей и геологических карт необходимо проводить с учетом возможных изменений окружающей среды (включая геологическую толщу) в связи с глобальным изменением климата и активизацией опасных процессов, таких как эрозия, подтопление, интрузия соленых вод в прибрежных территориях, наводнения и др.

Освоение подземного пространства древних городов должно осуществляться с особой осторожностью, чтобы не нанести ущерб исторической застройке на поверхности. (Boccaletti M. at all.). На примере Флоренции рассматрены требования к детальному исследованию литостратиграфических комплексов пород, изучению коренных пород в основании разреза, гидрогеологических условий и археологических данных.

Спектр природных опасностей на территории городов весьма разнообразен, Он определяется составом и строением пород, сейсмичностью, геоморфологическими, климатическими и гидрогеологическими условиями и другими факторами (Pereyra F.; Lu Y.).

Подверженность различным природным опасностям характерна для многих городов мира. Так в докладе Висенте Е. (Vicente E. M.) приведены сведения о развитии эрозионных процессов, оползней, наводнений, загрязнении подземных вод на территории г. Мабуто – столице Мозамбик. В докладе Шеих Икбал М (Sheikh Jgbal M.) говорится об природных и техноприродных процессах (загрязнение подземных вод, накопление промышленных отходов, истощение природных ресурсов), развивающихся на территории г. Лахора – второго по величине города в Пакистане. Об оценке природных опасностей и риска на территориях дальневосточных городов России (Хабаровск, Владивосток, Комсомольск на Амуре, Биробиджан, Южно-Сахалинск) идет речь в докладе Подгорной Т. (Podgornaya T.). Она отмечает развитие 11 различных опасных процессов; приводит примеры инженерно-геологического зонирования территорий городов по уровню геологических опасностей.

В докладах наибольшее внимание уделено двум природным опасностям – сейсмике и карсту. О сейсмической опасности японских городов говорится в докладе Мияки Ю. (Miychi Y.). Наибольший сейсмический риск имеют города, расположенные на низменных участках территории с мощностью слабых несцементированных отложений до 50-70 м. Важное значение имеет литологический состав отложений, строение их толщи, а также геометрия ложа речных долин и прибрежных понижений, которые заполнены рыхлыми осадками. Сейсмические и вулканические явления – главные природные опасности г. Неаполя, они рассмотрены в докладе Орси Д. (Orsi G.).

Широко обсуждаются вопросы сейсмического риска. Эта тема раскрывается в ряде докладов: Беноаур Д. (Benouar D.) применительно к территории г. Алжир – столице Алжира; Нуртаева Б. (Nurtaev B. at all.) применительно к г. Ташкенту; Грибовски К. (Gribovszki K. at all.) применительно к г. Дебресен (Венгрия). Отмечается, что важным моментом процедуры оценки сейсмического риска и районирования территории является определение эффективных ускорений для различных грунтовых толщ, для нахождения которых часто прибегают к построению синтетических сейсмограмм.

Еще один важный аспект проблемы обеспечения сейсмической безопасности - сейсмический мониторинг. Проведение сейсмического мониторинга с применением специальных инструментов, позволяющих оценивать поведение сооружений во время землетрясений дает ценнейший материал для дальнейшего совершенствования конструкций сооружений с целью повышения их сейсмостойкости (Celebi M.).

В докладе румынских геофизиков (Greu Bogdan at all.) говорится о роли маломощного покрова рыхлых отложений в трансляции сейсмических колебаний, возникающих в зоне Вранча. Установлено, что только самые сильные землетрясения (М>7) могут вызывать резонансный эффект в рыхлом покрове (1-2 с).

Опыт строительства в Калифорнии – зоне активных разломов, изложен в докладе Хербера Л. (Herber L.), в котором приводятся данные о том, что в зонах разлома (15-20 м от плоскости смещения) построены десятки домов. Разрабатываются системы защиты этих домов, отмечается необходимость более тщательного планирования размещения застроек в динамически активных участках земной коры.

Проблема карста рассмотрена в нескольких докладах. Развитие гипсового карста создает много проблем для г. Овиедо (Италия), где толща гипса мощностью до 18 м залегает на глубине 8-20 м (Gutirrez Manuel at all.). На территории города постоянно наблюдаются провалы и опускания отдельных участков, которые вызвали в течение лета 1998 г. аварийное состояние 362 домов города.

Истории геологического развития и формирования закарстованных толщ пород каменноугольного возраста на территории г. Москвы посвящен доклад Кутепова В. (Koutepov V.).

Интересные данные представлены по изучению закарстованности территории г.Москвы и района г.Дзержинска в рамках российско-голландского проекта «Suburbia» (De Mulder E. at all.). На основе детерминистического и статистического подходов авторами предложены методики оценки карстовой опасности изученных территорий.

В докладе Домато А. Г. (Domato A.) описан уникальный карстовый провал, произошедший 15 октября 1995 г. на территории г.Камайоре в Западной Тоскании. Закарстованные известняки залегают здесь на глубине 150 м. Землетрясение, произошедшее накануне, вызвало их обрушение, а также разжижение и подвижку вышележащих песков. В результате образовавшегося на поверхности провала было разрушено несколько зданий.

Об инженерно-геологическом изучении толщ культурных слоев городов говорится в докладах, посвященных итальянским городам Неаполь (Ortolani F. at all.) и Болония (George G.), городам Урала (Emlin E.).

В нескольких докладах рассмотрены гидрогеологические условия городов. В докладе из Техаса (Garcia-Fressa Beatriz) говорится о загрязнении подземных вод г. Аустин за счет утечек неочищенных вод из канализационных сетей города; величина утечек достигает 7%. Доклад Елохиной С. (Elohina S.) посвящен проблеме подтопления территорий при закрытии шахт в р-не Березовска.

Подводя итог анализа докладов по геологическим проблемам городов следует отметить следующее:
  1. В связи с быстрыми темпами урбанизации, повышением плотности застройки городов и ростом разнообразия и сложности возводимых объектов, почти во всех странах увеличивается внимание к геологическим проблемам городов.
  2. В центре внимания при изучении геологии городов находятся важнейшие проблемы: крупномасштабное инженерно-геологическое картирование территории городов и детальное расчленение грунтовых толщ (с применением трехмерного моделирования) по их геотехническим свойствам; использование подземного пространства города как важнейшего потенциального резерва развития города, изучение геологических опасных процессов и рисков для обеспечения природной безопасности и оптимизации расходования средств на инженерную защиту территорий, изучение загрязненности почв и подземных вод тяжелыми металлами, обеспечение геохимической безопасности.
  3. Растет количество экологических проблем, связанных с состоянием и ресурсами геологической среды городов. Поэтому в комплексе геологических работ все большее место занимают геоэкологические исследования и решение вопросов, связанных с оценкой устойчивости и рациональным использованием геологической среды.