Помоги проекту - поделись книгой:
На разных стадиях градостроительства можно выделить группу ведущих природно-техногенных и техногенных процессов, тех, что активизировались или возникли благодаря вмешательству человека в развитие природной (естественной) среды.
На первой стадии освоения происходит обнажение грунта (как минимум снятие дернового горизонта), нарушение его сплошности и структуры. Ответная реакция природной среды: активизация эрозии и процессов выветривания; резкое возрастание роли плоскостного смыва и линейного (овражного) размыва; в бортах и на дне выемок - разуплотнение пород; возможно возникновение оползней, обвалов, осыпей на искусственных откосах как при создании насыпей и подрезке естественных склонов, так и в искусственных выемках; большое количество глинистых частиц в водном потоке может стабилизировать русловые и эрозионные формы и вызвать врезание; снос значительного количества вещества, увеличение твердого стока при неизменном жидком, вызывает аккумуляцию в днищах малых и средних эрозионных форм. Ответная реакция среды может распространиться на площадь значительно большую, чем та, на которой происходило техногенное воздействие, что во многом зависит от длительности воздействия, от погодных условий и от положения участка строительства в водосборном бассейне (на водораздельной поверхности, на склоне, в днище и т. д.). Наблюдается стремление природы к восстановлению естественного хода развития. Напомним, что геоморфологические процессы, действующие на склонах, зависят главным образом от угла наклона, от протяженности и кривизны склона, следовательно, эти процессы должны быть связаны с их местоположением в водосборном бассейне. Размыв играет важную роль на всех компонентах склонов в эрозионных бассейнах (склонов оврагов и балок). Струйчатый смыв усиливается с увеличением площади водосборного бассейна. Кроме того, смыв более значителен на прямых отрезках и па нижних участках склона, чем на вершинных склонах.
Н. И. Соловьев в 1874 г. в обзоре «Москва и Петербург в санитарном отношении» писал: «Болота встречаются только в глубине сосновых рощ, которыми окружена Москва [4], вредное их воздействие поэтому недостижимо до жителей. Но в Москве есть, однако, много нездоровых домов, как, например, в местности, где построена известная по своей сырости больница, или на Покровке у Трех Радостей на Грязях, где испокон веку оседает и портится мостовая, а из подвальных этажей приходится выкачивать воду. Откуда происходит такой избыток грунтовой воды? А происходит это от того, что через Москву когда-то протекало множество больших речек и ручьев, которые с течением времени более или менее засорены, застроены мостовыми и задавлены каменными домами, на них воздвигнутыми. Вот эта подземная влага, пропитанная грунтовыми засорениями от городских нечистот, и протекает местами во многие дома в Москве».
В 1874 г. в Москве еще не было ни бытовой, ни дождевой канализации, а бытовые и производственные отходы спускались в речки, пруды или в грунт. При этом закрытость территории все увеличивалась и соответственно возрастал коэффициент поверхностного стока (см. табл. 4). Ответная реакция природной среды: активизация деятельности речек - притоков р. Москвы (как эрозионной, так и аккумулятивной) и процессов заболачивания, разрушительная деятельность реки, размывавшей свои берега.
Строительство города велось из известняка, «белого камня». Известняк - порода не очень стойкая. По свидетельству того же Н. И. Соловьева, «благодаря рыхлости известняка (из которого построено большинство зданий Москвы), пыль до того иногда переполняет воздух, что деревья покрываются сероватым налетом». А загрязнение грунтовых вод привело к увеличению их коррозионной активности и соответственно повысилась угроза разрушения грунта и фундаментов зданий.
На следующей стадии развития города планировочные работы были направлены на выполаживание склонов, уничтожение овражно-балочной сети и мелких водотоков водосборных бассейнов. Поверхностный сток в бассейне организуется таким образом, чтобы скорости потока были наименьшими; резко увеличивается степень закрытости территории, канализируется как поверхностный сток, так н подземный, и в связи с этим уменьшается доля последнего - изменяется водный режим грунта. Ответная реакция природной среды: уменьшается поверхностная площадная и линейная эрозия; снижается активность процессов массового движения рыхлого материала на склонах и резко уменьшается его поступление со склонов в русло; увеличивается закрытость территории, а значит, нарастает потенциальная эрозионная опасность в нижних частях склона и в приустьевых участках; водный баланс структурно изменяется. Одновременно создаются условия и для активизации техногенных процессов: неравномерное увлажнение грунтов приводит к снижению их несущей способности, под тяжестью застройки уплотняются естественные грунты. И то и другое приводит к неравномерной осадке и деформации зданий.
Под домами, насыпями и другими сооружениями происходит конденсация влаги; вдоль коммуникаций возникают условия для локальной активизации процессов выветривания.
На второй стадии, как и на первой, преимущественно развиваются природно-техногенные процессы, которые в целом поддаются контролю. Их можно предвидеть и предотвратить.
Наибольшие сложности, с точки зрения контроля за состоянием окружающей среды, начинаются тогда, когда при освоении территории на первый план выступают экономические и социальные факторы. Техническое оснащение градостроителей позволяет строить сейчас практически в любых природных условиях. Эту стадию можно назвать стадией создания наиболее комфортных условий жизни в городе: строительство водопровода и канализации, электрификация, газификация, создание сети современных транспортных коммуникаций, благоустроенного жилья. Для этой стадии характерен рост города «вверх» - возведение многоэтажных зданий и «вниз» - активное освоение подземного пространства (метро, канализирование речек, дренаж, гаражи, склады и т. п.). Закрытость территории на этой стадии местами достигает предела - более 90%, плотность застройки иногда более 60%, глубина освоения геологической среды превышает мощность четвертичных отложений. Для этой стадии характерны процессы слабого плоскостного смыва, небольшой эрозии. Под асфальтом идут гидротермические, мерзлотные процессы, процессы суффозии и коррозии. Активизированные техногенной деятельностью эти процессы нередко становятся катастрофическими: разрушаются инженерные сооружения, народное хозяйство терпит ущерб.
Перечисленные стадии развития города выделяются весьма условно, поскольку отличительная черта всех больших городов, в том числе и Москвы, - сложное сочетание территорий разной степени и интенсивности освоения.
Для Москвы сегодняшней можно выделить две основные тенденции развития - это интенсификация эксплуатации староосвоенных территорий и освоение новых за счет расширения границ города. Каков же характер и направленность природно-техногенных и техногенных процессов в современной Москве?
Несмотря на то, что большинство древних речек на территории города уже не существует, их погребенные русла по-прежнему являются «водоносителями». Однако теперь это уже не поверхностный водоток, а водоносный горизонт грунтовых вод. Речки эти имеют «временное русло», как правило, над тальвегом уничтоженной реки. Городской водосборный бассейн имеет и техногенную «водоносную» и «водосборную» сеть - сеть канализации и дренажа.
Структура стока урбанизированного бассейна значительно сложнее, чем природного. Ливневая канализация - современная техногенная гидросеть города - уменьшает путь поверхностных потоков, увеличивает сток на городском водосборе, а следовательно, и максимальные расходы воды. Густота ливневой канализации в бассейне Яузы, например, на порядок больше густоты склоновой ручейковой сети в окрестностях Москвы [5].
Подземный поток под покровом асфальта и бетона осуществляет пассивную работу: вымывает глинистые частицы, выносит соли и другие растворимые вещества. В результате могут возникнуть суффозионные и карстово-суффозионные процессы, потенциально маловероятные на первозданной морфолитогенной основе города. А эрозионная работа поверхностных потоков, столь активная в естественном природном бассейне, в городе практически прекратилась и может возникнуть вновь только при нарушении асфальтового покрытия, и только в случае одновременного действия сил поверхностного и подземного потоков. Поток в этом случае приобретает большую разрушительную силу за счет возросшего поверхностного стока. Но разрушения, производимые им, велики главным образом потому, что деятельность потока совершается не в русле, а в рыхлых разнородных породах.
Так, при строительстве первой очереди метрополитена произошел ряд аварий. На Русановской улице в бассейне р. Чичеры осел грунт; на всем протяжении участка открытого способа проходки - от Сокольников до Комсомольской площади - шла борьба с потоками грунтовых вод и плывуном. Особенно трудно пришлось на Комсомольской площади, где в котлован ворвалась речка Ольховка. На площади Дзержинского в результате скопления воды в старых рвах образовалась подземная топь - от конца улицы Кирова до начала Театрального проезда. В результате сплыва водонасыщенного грунта в бассейн р. Неглинной на площади Дзержинского образовалась глубокая воронка. Самым трудным оказался участок между площадью Свердлова и Театральным проездом. Здесь пришлось бороться с плывунами и с подземными речками [6].
В водосточной и канализационной сети водный поток совершает ту же работу, что и в природном русле. Так, по данным А. Миловича и А. Грицука [7], во всех трубах и каналах отложились наносы взвешенных и влекомых частиц. Плотные наносы обычно лежат на дне неподвижно, и только верхний слой их, сравнительно небольшой толщины, может быть подвергнут размыву при увеличении скорости течения. По своей структуре донные наносы представляют собой землистую массу мелкопесчаного или крупнозернистого строения. В последнем случае они препятствуют протеканию канализационной жидкости.
В 1952 г. при прочистке коллектора речки Нищенки на протяжении 112 м этого коллектора были обнаружены отложения колчедана, пропитанного нефтью, образование которого привело к засору [8]. В кирпично-бетонных коллекторах часто образуются трещины, в них проникает грунтовая вода и коллектор быстро разрушается. В результате оседает дорожное полотно. При интенсивном поступлении грунтовых вод рыхлая порода может быть вымыта из-под коллектора. В старых коллекторах с большим уклоном вода часто размывает лотки. Наиболее часты аварии ранней весной. В трубах мелкого сечения, которые находятся в зоне промерзания породы, ранней весной часто образуется ледяной нарост. Увеличиваясь день ото дня, он может закупорить трубу и вызвать аварию.
Повышенное содержание карбонатов кальция в поверхностных и грунтовых водах приводит к тому, что в лотках водосточных труб Москвы образуются очень твердые отложения, не поддающиеся прочистке.
Многолетние наблюдения амплитуд колебаний уровня грунтовых вод на территории Москвы показали, что намечается известное сокращение их интервала от 0,5 до 1,0 м (в естественных условиях амплитуда от 1,5 до 2,0 м). При увеличении техногенной нагрузки интервал многолетних колебаний уменьшается. Нивелируются и сезонные ритмы изменений уровня подземных вод.
Нарушения в естественном водном балансе на территории города приводят, как правило, к подтоплению, что, в свою очередь, ведет к активизации коррозийных процессов, к уменьшению прочности оснований, к нарушению нормальных условий эксплуатации наземных коммуникаций и фундаментов сооружений. Несмотря на то, что выделяются огромные средства на разработку способов утилизации отходов, безотходных технологий, очистку сточных вод, загрязнение поверхностных вод, геологической среды и атмосферы постоянно возрастает. Инфильтрация загрязненных поверхностных и атмосферных вод нередко приводит к загрязнению и подземных вод - важнейшего источника хозяйственно-питьевого водоснабжения. Загрязнение подземных вод в городах представляет значительную опасность для водозаборных сооружений, обеспечивающих хозяйственно-питьевое и техническое водоснабжение города. В этих условиях существенным образом могут активизироваться карстово-суффозионные процессы и изменяться инженерно-геологические свойства геологического субстрата.
С подземными водами связано и подтопление, причем в ряде районов Москвы отмечено прямое его влияние на массовое развитие комаров и ухудшение других санитарно-гигиенических показателей [9].
Установлено, что городские почвы существенно загрязнены металлами (на 1 - 3 порядка выше фонового уровня). Наибольшие концентрации элементов-загрязнителей фиксируются чаще всего на поверхности почв (первый геохимический барьер), что обусловлено главным образом аэротехногенным потоком вещества, а также возвратом металлов в почву с ежегодным листопадом. Часть поступившего металла остается на поверхности земли, а остальная часть переходит в почвенные растворы и далее в грунтовые воды.
Миграция загрязняющих веществ в подзолистых почвах с промывным режимом происходит относительно медленно как по вертикали, так и по горизонтали. Вертикальный вынос вещества в большой степени обусловлен механическим составом почво-образующих пород. Естественно, что из песчаных и супесчаных почв вынос элементов идет более активно, чем из глинистых и суглинистых, где большую роль в закреплении химических элементов играют катионный обмен, соосаждение с коллоидами и другие геохимические процессы. В глинистых грунтах происходит накопление металлов, в крупнозернистых - снижение их содержания. Важную роль играют также физико-химические свойства почвенных растворов и геохимические особенности самих мигрантов.
В естественных ненарушенных подзолистых почвах имеется еще один геохимический барьер - иллювиальный горизонт [10], на котором происходит закрепление некоторой части мигрирующих элементов. В целом почва является преградой для проникновения в грунтовые воды большой части загрязняющих веществ, поступающих на ее поверхность.
Загрязнение глубоких горизонтов грунтов определяется не только проникновением с поверхности техногенных веществ, но и химическим разрушением захороненных в почвах техногенных включений. В таких местах концентрация металлов оказывается очень высокой. Скопления обломков кирпича приводит к росту содержания меди, свинца, цинка до сотен условных единиц (УЕ). Погребенный шлак служит источником повышенной концентрации всех элементов, особенно железа и никеля. Обогащенные металлами осадки загрязняют грунтовые воды и растительность.
На территории города повышение уровня грунтовых вод, возникновение новых водоносных горизонтов, «верховодки» могут привести к серьезным негативным последствиям. По данным С. Н. Кехельмахера [11], в практике инженерно-геологических изысканий, выполняемых Мосинжпроектом, немало примеров, подтверждающих сказанное. Так, при проходке щитовых канализационных коллекторов в районах Строгино и Марьино изменившиеся гидрогеологические условия потребовали дополнительных работ по водопонижению, что привело к значительному удорожанию строительства. В качестве другого примера можно привести строительство подземного коллектора на Арбате. Здесь при проходке щитового тоннеля на одном из участков была вскрыта вода, не показанная па геологическом профиле, составленном по данным архивных материалов бурения прошлых лет. Дополнительное уточнение геологического разреза в процессе строительства показало, что вода содержится на пониженных участках кровли водоупорных моренных суглинков. Образование «верховодки» здесь было связано с накоплением воды (в течение ряда лет) за счет утечек из близлежащих трубопроводов. Еще один пример. После засыпки долины речки Чуры, служившей естественной дреной, т. е. областью разгрузки грунтовых вод прилегающего района, произошло формирование нового горизонта, водо-вмещающими породами которого стали насыпные супесчаные грунты. Причем, как было установлено в процессе бурения, грунтовые воды циркулируют по трещинам и порам, местами насыщая отдельные песчано-супесчаные линзы. Строительство Ново-Чурского канала в этих условиях вызвало значительные осложнения.
На территории города активизируется эрозия. Когда на Теп-лостанской возвышенности проводилась подготовка площадок под строительство домов 6-го и 7-го микрорайонов Теплого Стана и обнажились приводораздельные и прибалочные склоны речки Очаковки, то в систему залесенных балок (зона отдыха Черемушкинского района) со склонов верховий водосбора начался усиленный сток талых и дождевых вод. Обнаженная поверхность сложена мореной и стекающие воды, насыщенные взвешенными частицами глины, имели кирпично-красный цвет. Эти воды бурно стекали в плоскодонные днища верховий балок и вызвали донный врез. За три весны образовался донный овраг глубиной до 5 - 7 м. Вершина вреза продвигалась за одну весну вверх на 50 - 100 м. В устье этого быстро возникшего донного оврага, который впадал в старый искусственный пруд в зоне отдыха, образовалась дельта, сложенная главным образом переотложенной мореной и различным мусором. Ранней весной наносы ложились на лед пруда, а затем опускались на его дно. В те годы это место («каньон») усиленно посещалось жителями, так как сам овраг, через который ложились подмытые деревья со склонов, и бурный поток рыжей воды в нем были весьма «живописны» и вызывали интерес у посетителей зоны отдыха. Как только началось обустройство территории микрорайонов (положен асфальт, разбиты газоны), катастрофический сток с водосбора прекратился и донный овраг за счет оплывания и размыва берегов стал заполняться наносами, глубина его уменьшилась, попятная эрозия вершины остановилась, т. е. вся система форм стабилизировалась (устное сообщение Д. А. Тимофеева).
Наиболее опасны на территории Москвы - оползневые и карстово-суффозионные процессы.
По данным Е. П. Емельяновой, на откосах выемок и на прежде устойчивых склонах в результате их подрезки и устройства насыпи могут возникать оползни. Любое строительство на склонах, круче 5 - 6°, или вблизи крутых и оползневых склонов требует оценки оползневой опасности, так как техногенные оползни могут возникать не сразу (во время застройки), а через несколько лет. На территории Москвы с 50-х годов действует служба постоянного наблюдения за оползневыми процессами. С помощью стационарных наблюдений за состоянием ряда оползневых склонов выполнена количественная оценка эффективности противооползневых мер [12]. Однако строители в погоне за «показателями» нередко нарушают элементарные правила проведения строительных работ на оползневых склонах. Так, при прокладке чертановских коллекторов в Москворечье на оползневом склоне р. Москвы были проведены большие земляные работы. Была нарушена целостность массива, ослаблена устойчивость склона, в результате здесь активизировались оползневые подвижки, приведшие к деформации проложенных коллекторов.
В конце 60-х годов в Москве было начато изучение карстовых процессов. Поводом к организации наблюдений послужило то обстоятельство, что в 1958 - 1969 гг. на Ходынском поле появились карстово-суффозионные воронки. Все известные участки с активным проявлением карстово-суффозионных процессов (с провалами и оседаниями земли) расположены на поверхности третьей надпойменной (Ходынской) террасы в зоне развития погребенных палеодолин р. Москвы. Возникновение воронок продолжалось до стабилизации снижавшихся уровней грунтовых вод верхне- и среднекаменноугольных водоносных горизонтов. Повторное исследование, проведенное в 1975 г., показало, что вблизи уже существующих и вновь возникших воронок, в зоне с поперечником около 60 м, земля оседает на 3 - 6 мм/год. В многоводные годы величины оседаний в 2 - 4 раза больше. Именно в такие годы возникло большинство известных воронок. В ходе исследований пришлось столкнуться с трудностями, заключающимися прежде всего в том, что карст в Москве развивается в каменно-угольных отложениях, перекрытых довольно мощным чехлом отложений четвертичных. Провальные формы рельефа далеко не всегда однозначно связаны с карстом. Ведь воздействие города на геологическую среду весьма многообразно. С 1975 г. в Москве ведутся режимные наблюдения за проявлениями карста.
Сообщений об ущербах, наносимых землетрясениями городам, расположенным в сейсмоактивных зонах, немало. Землетрясения в Москве - это события другого уровня. Однако и они могут принести ущерб городскому хозяйству. Впервые русские летописи отметили землетрясение в Москве 1 октября 1445 г. Землетрясение 26 октября 1802 г., которое произошло в Карпатах и охватило огромный район, достигнув Москвы и Петербурга, было описано Н. К. Карамзиным в «Вестнике Европы». После этого более века Москва не ощущала никаких подземных толчков и волн, и только землетрясение в Румынии 10 ноября 1940 г. и 4 марта 1977 г. отозвались в столице толчками силой 3 - 4 балла, которые особенно ощутили жители высотных домов. С ростом города вверх приходится учитывать даже такие незначительные толчки. Отметим, что, по данным Г. Малиновской, современные московские здания построены с расчетом на землетрясения силой до 6 баллов [13].
Дополнительным фактором, влияющим на геоморфологические процессы, является техногенное воздействие (динамическое и электрическое в том числе). Физическое воздействие сообщает геологической среде дополнительное количество энергии. Электрическое воздействие реализуется через электрическое поле блуждающих токов. Впервые о действии электрического поля было сказано в связи с осмотром водопроводных труб в отчете А. А. Мамонова в 1914 г., где отмечалось, что коррозия чугунных труб на Покровском валу произошла в результате электролиза «от блуждающих токов электрического трамвая».
Динамическое воздействие реализуется через поле механических колебаний грунта (вибрации). Техногенные вибрационные колебания, многократные динамические нагрузки ухудшают состояние геологической среды городов, способствуют преждевременному износу зданий, а также влияют на самочувствие и условия жизни людей.
Транспортная вибрация, в частности, может быть причиной многих неблагоприятных явлений - деформаций зданий, разрушений откосов железнодорожных насыпей и эстакад и т. д. Вот какое красноречивое описание московских улиц мы находим в романе Константина Федина «Города и годы»: «С утра по мостовым запутанных улиц, через выбоины и ямы переваливались слонами грузовые автомобили, и от их поступи дрожали каменные дома и лопались оконные стекла. По кругу Лубянской площади, от Мясницких ворот и с Покровки, по спуску Театрального проезда и в Третьяковском проломе слоны налетали друг на друга, встряхивая клади на своих спинах, и - смотреть на них было так - точно переезжала в Москву неизвестная какая-то, погоревшая планета».
Первое упоминание о вибрационном воздействии на городское хозяйство (во всяком случае, одно из первых) относится к 1926 г.: в журнале «Коммунальное хозяйство». П. Листратов пишет: «Дрожание почвы в городах - это землетрясение в миниатюре». В 1928 г. в том же журнале появилась статья инженера А. Полякова, где уже были приведены результаты первых измерений: «Каждому приходилось наблюдать сотрясения в домах, происходящие при прохождении тяжелых грузовиков. Этими сотрясениями нередко вызываются заметные трещинки в потолках или в стенах и обсыпание кусочков штукатурки. Такие разрушительные явления наблюдаются не только в старых обветшалых зданиях, но и в новых домах. До сих пор к жилым домам, в частности, к облегченным конструкциям их - со стенами из пустотелых камней, шлакового бетона и пр. - предъявлялись требования прочности при статическом действии полезной нагрузки и собственного веса; производились проверки также на давление ветра и снега. Теперь же представляется необходимым учитывать еще наличие совершенно новых сил, действующих на здание, - возникающих извне, динамических воздействий уличного движения».
Однако проводившиеся до настоящего времени работы по изучению вибрационного воздействия носили преимущественно узкопрактический характер. И только в самое последнее время наметился прогресс в исследовании этого типа техногенного воздействия, которое может способствовать активизации некоторых экзогенных процессов, таких, как оползни, обвалы, суффозия и др. Результаты математического моделирования и натурных наблюдений, проведенных на территории Москвы, позволили определить минимально-максимальный уровень вибрации, выше которого возможно возникновение осадок зданий вследствие образования в грунтовой толще малых пластических сдвигов, равный 73 дБ [14]. Обследования Москвы показали, что наибольшее воздействие транспортной вибрации испытывает ее Центр с его разновременной застройкой и узкими улицами.
По комплексу факторов на территории столицы достаточно четко выделяются четыре зоны с различной интенсивностью проявления техногенных явлений, соответствующих различным этапам застройки города (рис. 5).
Зона максимального воздействия градостроительства на геологическую среду (мощность техногенных отложений 6 - 10 м и более - см. рис. 5, 4) приурочена к центру города (внутри Садового кольца). Здесь на сильно расчлененной мелкими речками третьей надпойменной террасе возникла Москва как город-крепосты природная расчлененность рельефа, как уже говорилось, использовалась в оборонительных целях. С расширением территории города-крепости происходило искусственное вертикальное расчленение рельефа (путем создания оборонительных рвов, валов), размах которого достигал 20 м (наиболее мощный оборонительный рубеж был воздвигнут по линии нынешнего Садового кольца). Затем речки, овраги и ручьи стали мешать развитию города и были проведены засыпки гидросети. Наибольшие мощности техногенных отложений относятся к участкам древних оборонительных сооружений, засыпанным колодцам, к бортам долин Москвы и Яузы. Изменения рельефа в пределах этой зоны можно оценить следующим образом: практически повсеместно повысились абсолютные отметки, уменьшилась густота расчленения (за счет засыпки овражно-балочной сети, а тальвеги [15] засыпанных речек, как правило, в рельефе прослеживаются). Глубина расчленения в долинах засыпанных речек уменьшилась в среднем на 3 - 5 м. В этой зоне отмечается и наибольшая активность негативных проявлений. При увеличении воздействия, будь то дополнительное наземное или подземное строительство или увеличение транспортного потока, здесь следует ожидать активизации техногенных процессов, деформации зданий и сооружений, имеющих нередко историческую ценность. Эту зону необходимо выделить как подлежащую охране от дополнительных техногенных нагрузок.
Зона среднего воздействия (мощность техногенных отложений от 3 до 6 м - см. рис. 5, 2, 3) - участки древней застройки с глубоким фундаментом внутри Камер-Коллежского вала и разновременной застройки внутри окружной железной дороги. Для зоны наиболее характерны площадные засыпки, которые производились в основном на поймах рек Москвы и Яузы и плоских заболоченных территориях, удобных для промышленного строительства. В результате произошли следующие изменения рельефа: площадное повышение абсолютных отметок, а на отдельных участках их понижение, уменьшение глубины расчленения (в среднем на 3 м/км2), уклонов и густоты расчленения. Наибольшему изменению подверглись территории, для которых показатель глубины расчленения менее 20 м/км2, причем строительству не мешали неглубокие речные долины и овраги. Ручьи и овраги засыпались и превращались в мостовые и улицы. Таким образом, горизонтальное расчленение территории косвенно предопределило планировочную структуру старого города.
Зона слабого воздействия (до 3 м - на глубину прокладки коммуникаций и заложения фундаментов - см. рис. 5, 1). К этой зоне относится большая часть застройки советского периода. Для нее характерно разнообразие геоморфологических условий строительства, поэтому здесь выделяются участки с различной мощностью техногенных отложений. Наибольшие мощности (до 20 м) отмечаются как в долинах рек, частично засыпанных, так и ныне окончательно засыпанных - Кровянки и Чуры. Для таких локальных участков характерно и соответствующее изменение глубины расчленения рельефа. Следует отметить, что эти участки тяготеют к границе города по окружной железной дороге: они осваивались в первую очередь, и застройка велась по старому методу выравнивания территории. Неэкономичность такого метода для строительства на сильно расчлененном юге и юго-западе столицы определила принципиальную позицию застройки города с максимальным сохранением рельефа. Эта тенденция отразилась и в морфометрических показателях: показатели глубины и густоты расчленения на значительной части не изменились, изменения в сторону уменьшения величин носят локальный характер. Отмечаются участки, на которых показатель глубины расчленения увеличился более чем на 3 м/км2 за счет создания искусственных положительных форм рельефа: при строительстве спортивного комплекса в Лужнецкой излучине (за счет большой площадной подсыпки), набережных р. Москвы, насыпей авто- и железных дорог; за счет создания отрицательных форм рельефа: каналов, выемок при прокладке авто- и железных дорог. Для зоны в целом характерны небольшие засыпки и выравнивание рельефа, улучшающие условия строительства.
Зона минимального воздействия (см. рис. 5, 5) - сады, парки, бывшие сельскохозяйственные угодья. Этой зоне соответствуют наименьшие мощности техногенных отложений (до 1 м), они не имеют сплошного распространения. Это зона окраинных частей города, и здесь встречаются отработанные и ныне засыпанные карьеры, где мощность насыпи составляет 10 м и более. В основном изменения рельефа в зоне минимальные.
НАУКА - ГОРОДУ: КАКИМ ДОЛЖЕН БЫТЬ ЕГО РЕЛЬЕФ
Современный город - сложная природно-техногенная система. Здесь тесное переплетение элементов природных и социально-экономических, которые взаимодействуют и взаимопроникают одни в другие и формируют весьма разнообразные типы техногенных и природно-техногенных комплексов. Исследователи городских территорий приходят к выводу о необходимости комплексного и в то же время наиболее углубленного, предметного, подхода к изучению города. В последнее десятилетие все более четко определяются такие направления, как инженерная геология городов [1], ландшафтоведение городов [2], и, наконец, инженерная геоморфология городов. В каждом направлении объект исследования представляется как «среда» или «сфера» (геологическая, ландшафтная, геоморфологическая), определяется структура и взаимоотношения компонентов, внутренние и внешние связи.
Инженерная геология изучает геологическую среду города [3], сосредоточивая внимание на взаимоотношениях геологических элементов с техногенными, на изучении влияния геологической среды на устойчивость инженерных сооружений. Стремительно растущие нагрузки на городских территориях потребовали не только исследований, но и постановки обратной задачи - влияния различных сооружений на геологическую среду, на что долгое время практически не обращалось внимание и что, к сожалению, пока слабо изучено [4].
Городской ландшафт становится в последние годы предметом пристального внимания исследователей. «Ландшафт» - широко распространенный интернациональный термин, заимствованный из общелитературного языка, где он обозначает пейзаж, картину природы, местность и т. д. Обращение науки к этому слову было обусловлено стремлением найти обозначение, пригодное для отражения открытого географией в конце XIX - начале XX в. нового сложного объекта действительности [5]. В 1925 г. А. А. Борзов писал: «В географии мы изучаем не отдельные явления, что является предметом наук систематического цикла, а исследуем группы различных явлений природы и жизни в том виде, как они сложились в естественные комплексы, „ландшафты"; интересуемся основными чертами каждого ландшафта п теми закономерностями, которые определяют его органическое единство, и пытаемся проследить влияние характера ландшафта и на все вторичные производные явления [6]».
Ландшафт - реально существующая часть земной поверхности, самостоятельное географическое образование, которое имеет природные границы и характеризуется внутренней однородностью, индивидуальной структурой и определенной суммой процессов и явлений.
Современный городской ландшафт, по Я. Демеку, сложный природно-техногенный комплекс, в котором соотношение природных и техногенных элементов определяется как географо-геологическими условиями, так и социально-экономическими. Большая часть социально-экономических процессов в ландшафте на практике оказывается тесно связанной с течением природных процессов и образует в совокупности с ними ландшафтную геосистему. Человек изменяет ландшафт намного быстрее, чем это в состоянии сделать природа.
Городской ландшафт слагается из ряда компонентов и взаимосвязей между ними. Компоненты ландшафта представляют собой геосистемы различного типа: а) абиотические геосистемы: земная кора с рельефом, атмосфера, гидросфера, криосфера; б) геосистемы почвенной сферы; в) биотические геосистемы, образующие биосферу; г) социально-экономические геосистемы, возникшие в результате общественно-исторической деятельности человека.
Таким образом, ландшафтоведение городов является направлением, обобщающим исследования геологов, географов (почвоведов, криолитологов, геоморфологов) и биологов.
Рельеф на правах особого компонента включается как в геологическую среду, так и в ландшафтную геосистему города. По мнению А. Г. Исаченкова, рельеф и климат играют в жизни ландшафта исключительно важную роль. Рельеф, по выражению В. Н. Солнцева, является «субстратом ландшафта». Тем не менее рельеф города должен изучаться не только как «субстрат ландшафта», «элемент геологической среды», не как застывшее, единожды возникшее историко-генетическое образование, но как развивающееся и самостоятельное образование. При этом следует помнить, что между рельефом, геологической средой, городской застройкой (инженерными сооружениями), ландшафтом в целом существуют очень тесные связи. Изучение взаимосвязей - основа исследования взаимодействия природных и техногенных компонентов города и любых их изменений. Управление связями, по И. С. Щукину, - один из способов «сознательно давать стихийному протеканию процессов в природе такое направление, при котором производительные силы могут быть с наибольшей эффективностью использованы на службу человеку».
В городе с достаточной долей условности можно выделить четыре типа связей (отношений) между рельефом и остальными компонентами города (рис. 6).
1. Природные связи между рельефом и элементами геолого-географической среды, имеющие историко-генетический и природно-климатический характер.
2. Связи водным потоком (гидросвязи), в который включены атмосферные осадки, поверхностные, грунтовые и подземные воды, осуществляются как естественным путем, так и техногенным (через водозаборы, водопровод, канализацию и другие сооружения). Атмосферные осадки связывают элементы геолого-географической среды и все наземные техногенные элементы города поверхностным стоком. Подсистема «осадки - сток» в городе - одна из наиболее важных. Поверхностный сток является ведущей составной частью питания поверхностных и грунтовых вод и в то же время главным источником их загрязнения.
3. Взаимоотношения природных и техногенных компонентов города, которые можно назвать «инженерными». Рельеф и грунты определяют выбор участка для гражданского и промышленного строительства, сооружения плотин и очистных сооружений, складирования отходов и т. д. Геоморфологические и геологические условия имеют ведущее значение при решении инженерных архитектурно-планировочных задач, определяя плотность и этажность застройки, густоту дорог и коммуникаций, объем земляных работ и степень изменения рельефа. В то же время возникшая застройка оказывает статическое, динамическое, тепловое, электрическое и иные воздействия и на грунты, и на грунтовые и подземные воды, изменяя их параметры, что влечет за собой изменения рельефа.
4. Морфолитологические связи и отношения, которые возникают между техногенными и природными отложениями и формами рельефа.
Таким образом, с городским рельефом так или иначе, напрямую или через посредника связаны все другие компоненты города. Существуя в одних и тех же климатических и структурно-тектонических условиях, природные и техногенные компоненты города развиваются в тесном контакте друг с другом, взаимовлияя друг на друга.
Сказанное выше убеждает, что для изучения рельефа города необходим новый аппарат. Исследованием рельефа для градостроительных целей должна заняться инженерная геоморфология города. Инженерная геоморфология как научное направление определилась совсем недавно и многими учеными еще не признается. Нет согласованности и между пропагандистами этого направления, а именно нет определенности в ответе на вопрос, что должно отличать это новое направление от традиционных геоморфологических исследований, почему геоморфологические исследования для решения народнохозяйственных целей должны называться инженерными, а не «прикладными» или «практическими». Приведем высказывания ведущих специалистов инженерно-геоморфологического направления.
К. Г. Симонов высказал мнение, что предметом инженерной геоморфологии являются «геоморфологические условия», обозначив этим термином ту «среду, в которой строятся и эксплуатируются инженерные сооружения. Изучая эти условия, мы изучаем совокупность элементов рельефа и сопряженных с ними рыхлых отложений, а также комплекс современных рельефообра-зующих процессов» [7]. Э. Т. Палиенко считает, что «инженерная геоморфология представляет собой новую науку, изучающую возможности использования теоретических основ и методов геоморфологии в решении народнохозяйственных задач, разрабатывающую инженерно-геоморфологические методы оценки условий, характера и состояния земной поверхности для рационального природопользования» [8]. Эти мысли высказывались и ранее
Т. В. Звонковой [9]. Ею было выдвинуто и основное теоретическое положение инженерной геоморфологии: при проектировании нового рельефа необходимо следовать принципу подобия, т. е. создавать искусственные формы по типу форм, наиболее благоприятных для местных условий элементов естественного рельефа.
В общих чертах следует согласиться с изложенными мыслями. В качестве основы инженерно-геоморфологических исследований предлагается «принцип подобия». Здесь, к сожалению, надо отметить, что произошла очередная терминологическая путаница. Эта «болезнь», увы, широко распространена среди естествоиспытателей. «Подобие» - этот термин, употребляемый в математике и физике, имеет строго научное определение и математическое выражение. Метод, когда на основании сходства объектов, явлений в каком-либо отношении делается вывод об их сходстве в других отношениях, называется методом аналогий.
Метод аналогий - один из видов моделирования, всегда опирается на определенный уровень научных представлений. При выборе аналога основываются на соответствии по одному (наиболее важному) показателю или группе показателей (морфометрических, морфологических, историко-генетических и других). Проводятся аналогии между территориями, пространственно разобщенными и испытывающими одинаковое техногенное воздействие как в сходных, так и в различных природно-климатических условиях, например, аналогии между городскими территориями. (Такие аналогии проводятся, вероятно, с незапамятных времен, с начала осмысленной хозяйственной деятельности человека.) Они позволяют выявить группу техногенных процессов в городах. Проводятся аналогии между техногенными и природными элементами рельефа по морфометрическим, морфологическим и другим признакам. На основании сходств этого вида строятся классификации техногенного рельефа и т. д.
Поделиться книгой: