Природно-техногенные условия и экологическое состояние территории застройки

Природно-техногенные условия территории характеризуются:

· наличием природных, природно-антропогенных и антропогенных объектов;

· показателями состояния природных и природно-антропогенных объектов, а также компонентов природной среды;

· возможностью, наличием и параметрами протекания природных и природно-техногенных процессов и явлений.

Сведения о природно-техногенных условиях включают данные о географии и гидрографии территории (наличие рек, озер, болот, лиманов, плавней и т.п.), о геоморфологических условиях (рельеф), о гидрологических (режим поверхностных вод), о гидрогеологических (режим подземных вод) и геологических (состояние горных пород, грунтов) условиях, о климатических и микроклиматических условиях территории, о гидрометеорологических процессах и явлениях, о геологических и инженерно-геологических процессах и др. данные.

Экологическое состояние территории характеризуется степенью изменения природных и природно-антропогенных объектов, а также компонентов природных сред под воздействием антропогенных факторов. Оценка экологического состояния территории учитывает влияние изменения окружающей среды на человека, растительность и животный мир.

Инженерные изыскания для строительства. Природно-техногенные условия и экологическое состояние территории застройки оцениваются по материалам инженерных изысканий для строительства [42]. В соответствии со СНиП 11-12-96 они включают в себя:

· инженерно-геодезические изыскания;

· инженерно-геологические изыскания;

· инженерно-гидрометеорологические изыскания;

· инженерно-экологические изыскания;

· изыскания грунтовых и строительных материалов;

· изыскания источников водоснабжения на базе подземных вод.

По результатам выполненных изысканий составляется отчет, который содержит текстовую и графическую части. Масштаб графического материала должен соответствовать масштабу градостроительного документа, для разработки которого проводятся изыскания:

· генеральный план города – 1:2000 – 1:10000;

· проект планировки – 1:1000 – 1:2000;

· проект застройки – 1:500 – 1:1000.

Инженерно-геодезические изыскания для строительства обеспечивают получение топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности (в том числе дна водотоков, водоемов и акваторий), о существующих зданиях и сооружениях (наземных, подземных и надземных) и других элементах планировки, а также об опасных природных и природно-техногенных процессах.

К опасным природным и природно-техногенным процессам, которые исследуются при проведении инженерно-геодезических изысканий, относятся: склоновые процессы, карст, переработка берегов рек, морей, озер и водохранилищ, подвижки земной поверхности в районах разрывных тектонических смещений, деформации (смещения, наклоны) земной поверхности на подрабатываемых территориях (при подземном строительстве, откачке подземных вод, нефти, газа и т.п.) и подтопляемые территории. Результаты наблюдений за развитием опасных природных и природно-техногенных процессов, выполняемых геодезическими и др. методами, заносятся в геоинформационную систему (ГИС) городских поселений. Геодезическая часть ГИС включает: карты, планы, аэро- и космоснимки, материалы стереофотограмметрических и др. видов съемок.

Разработанные в результате инженерно-геодезических изысканий топографические основы и полученные геодезические данные используются для выполнения других видов инженерных изысканий. На основе топографических карт и планов разрабатывается градостроительная документация.

Инженерно-геологические изыскания обеспечивают изучение инженерно-геологических условий района строительства и составление прогноза возможных изменений этих условий при взаимодействии проектируемых объектов с геологической средой. Под геологической средой понимается верхняя часть литосферы, в пределах которой осуществляется инженерно-хозяйственная (в том числе инженерно-строительная) деятельность. Геологическая среда представляет собой динамическую систему, компонентами которой являются: горные породы, подземные воды, газы, физические поля (тепловые, электромагнитные и пр.). Совокупность характеристик компонентов геологической среды, влияющих на условия проектирования и строительства, а также на эксплуатацию инженерных сооружений, представляет собой инженерно-геологические условия территории строительства. Это характеристики рельефа, состава, состояния и условий залегания горных пород и подземных вод, а также характеристики геологических и инженерно-геологических процессов. К геологическим процессам относят изменение состояния компонентов геологической среды под воздействием протекания опасных природных процессов, а к инженерно-геологическим – под воздействием протекания природно-техногенных процессов. Это сейсмичность, вечная мерзлота, карст, склоновые процессы, подтопление, просадочные явления и др.

Инженерно-геологические условия показывают пригодность территории для ведения на ней строительства с позиций устойчивости зданий и сооружений. По результатам инженерно-геологических изысканий составляются инженерно-геологические карты.

Инженерно-гидрометеорологические изыскания обеспечивают изучение гидрометеорологических условий района строительства. Эти условия характеризуют:

· климатические факторы (температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра, осадки, испарение и атмосферные явления, глубина промерзания грунта и высота снежного покрова);

· микроклиматические факторы (различия в радиационном, температурно-влажностном и ветровом режимах различных участков территории, световой климат, вертикальное распределение температуры воздуха, газовый состав воздуха и содержание в нем аэрозолей, атмосферное электричество и др.);

· гидрологические режимы водных объектов (режим уровня и стока воды, ледовый и термический режимы, режимы наносов и руслового процесса, гидрохимический режим, границы затопления местности и зоны деформации берега, режимы волнений и течений для озер, водохранилищ и прибрежных зон морей);

· опасные гидрометеорологические процессы и явления (наводнения, цунами, селевые потоки, снежные лавины и заносы, ураганные ветры и смерчи, гололеды, активные проявления русловых процессов), их продолжительность, частота и границы распространения.

На основе инженерно-гидрометеорологических изысканий для разработки градостроительной документации оценивается:

· гидрометеорологический режим территории, планируемой под застройку;

· возможность использования водных объектов в качестве источников водоснабжения и приемников сточных вод, а также использования их в санитарно-технических, транспортных, энергетических, мелиоративных, спортивных и культурно-бытовых целях;

· возможность проявления опасных гидрометеорологических процессов и явлений и прогноз их воздействия на проектируемые объекты;

· современное экологическое состояние водной и воздушной среды.

Инженерно-экологические изыскания обеспечивают оценку современного экологического состояния окружающей природной среды и прогноза возможных ее изменений под влиянием антропогенных нагрузок.

Инженерно-экологические изыскания представляют собой целый комплекс мероприятий, которые указываются в разделах свода правил СП 11-102-97 [43]:

1) сбор имеющихся материалов (опубликованных или фондовых) о природных условиях района (площадки), поиск объектов-аналогов, функционирующих в сходных природных условиях;

2) экологическое дешифрирование аэрокосмических материалов (с использованием различных видов съемок – черно-белой, многозональной, радиолокационной, тепловой и др.);

3) маршрутные наблюдения (с описанием всех компонентов природной среды и ландшафта в целом, состояния наземных и водных экосистем, источников и признаков загрязнения, пятен мазута, метанопроявлений, источников резкого запаха, несанкционированных свалок пищевых и бытовых отходов и т.п.);

4) проходка горных выработок для получения экологической информации (определение мобильности и условий аккумуляции загрязнений, химического состава и концентрации вредных компонентов в почвах, грунтах и подземных водах, определение опасности эмиссии газообразных загрязнителей в воздух и грунтовые воды);

5) гидрогеологические и гидрохимические исследования устанавливают: наличие водоносных горизонтов, на которые процессы строительства и эксплуатации объекта могут оказать негативное влияние, и тех, которые подлежат защите от загрязнения и истощения; состав, фильтрационные и сорбционные свойства грунтов зоны аэрации и водовмещающих пород; наличие верховодки; закономерности движения грунтовых вод, условия их питания и пр.; химический состав грунтовых вод, их загрязненность; возможность влияния техногенных факторов на изменение гидрогеологических условий; загрязненность поверхностных вод, влияние источников загрязнения и влияние этого загрязнения на состояние экосистем и здоровье населения;

6) почвенные исследования выполняются для выбора места размещения площадки строительства на менее плодородных почвах и максимального сохранения лесного фонда; определения влияния проектируемого сооружения на прилегающие сельскохозяйственные и лесные угодья для разработки мероприятий по их защите от вредного воздействия промышленных выбросов и сбросов токсичных веществ; оценки возможности изменения земель, исходя из их ценности, а также возможности размещения отходов; разработки схем озеленения населенных пунктов и создания рекреационных зон; оценки загрязненности почв;

7) геологическое опробование и оценка загрязненности атмосферного воздуха, почв, грунтов, поверхностных и подземных вод;

8) лабораторные химико-аналитические исследования выполняются для оценки загрязнения почв, грунтов, поверхностных и подземных вод вредными химическими веществами, а также для оценки сорбционной способности почв и грунтов;

9) исследование и оценка радиационной обстановки включает оценку гамма-фона на территории строительства, определение радиационных характеристик источников водоснабжения, оценку радоноопасности территории;

10) газогеохимические исследования выполняются на участках распространения насыпных грунтов с примесью строительного, промышленного мусора и бытовых отходов (участки несанкционированных бытовых свалок) мощностью 2,0…2,5 м, с целью определения их способности генерировать биогаз (СН₄, СО₂ и др.) в пожаро- и взрывоопасных концентрациях;

11) исследования вредных физических воздействий электромагнитного излучения, шума, вибрации, тепловых полей и др.; при этом расположение источников и зон дискомфорта от физических факторов воздействия указывается на картах и схемах территории проектируемого строительства;

12) изучение растительного покрова осуществляется в трех аспектах: в качестве индикатора инженерно-геологических условий и их изменения под влиянием антропогенного воздействия (мерзлотные условия, глубина залегания грунтовых вод, подтопление, осушение, опустынивание); как биотического компонента природной среды; как индикатора уровня антропогенной нагрузки на природную среду (вырубки, гари, механическое нарушение, повреждение техногенными выбросами, изменение видового состава);

13) характеристика животного мира дается на основании опубликованных и фондовых материалов;

14) социально-экономические исследования включают изучение социальной сферы: численности, этнического состава населения, занятости, системы расселения и динамики населения, демографической ситуации, уровня жизни; медико-биологические и санитарно-эпидемиологические исследования; обследование и оценку состояния памятников архитектуры, истории, культуры. Целью исследований является обеспечение перспективы социально-экономического развития региона, сохранение его ресурсного потенциала, соблюдение исторических, культурных, этнических и других интересов местного населения.

Задачи инженерно-экологических изысканий, а также состав и содержание разделов программ по их проведению могут меняться в зависимости от местных условий, вида строительства, стадии проектно-изыскательских работ.

Свод правил СП 11-102-97 разработан на основе принципов обеспечения экологической безопасности проектируемого строительства с учетом комплексной оценки воздействия объекта на окружающую среду, а также воздействия среды на объект и условия проживания населения. Инженерно-экологические изыскания могут выполняться в комплексе с другими видами изысканий, а также самостоятельно. Свод правил предусматривает проведение изыскательских работ в тесном контакте с центрами Росгидромета и санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава РФ. Предусматривается участие изыскательской организации в работе с населением: проведение общественных слушаний для выявления отношения различных социальных групп и общественных организаций к реализации проекта; разъяснение спорных вопросов, связанных с возможным изменением природной обстановки и условий жизни людей.

Обработка информации. Информация о природно-техногенных условиях и экологическом состоянии территории города и ее частей содержится:

· в материалах инженерных изысканий для строительства;

· генеральном плане города, проектах планировки, проектах застройки, а именно в разделе «Охрана окружающей среды» этих документов;

· территориальных комплексных схемах охраны природы и природопользования (ТерКСОП) города;

· градостроительном кадастре;

· экологическом паспорте города.

Государственным градостроительным кадастром является документ, представляющий собой информационную систему сведений, необходимую для осуществления градостроительной деятельности [2]. Он включает в себя:

· топографо-геодезические и картографические материалы;

· сведения об экологическом, инженерно-геологическом, сейсмическом и гидрологическом состоянии территории;

· сведения об объектах инженерной, транспортной и социальной инфраструктур и о благоустройстве территории;

· сведения о градостроительном планировании развития территорий и поселений и об их застройке;

· сведения о зонировании территорий.

Экологический паспорт города – это документ, представляющий собой информационную систему сведений о природно-техногенных условиях и экологическом состоянии территории города, о техногенных нагрузках на окружающую среду города. В паспорте должны быть отображены существующие и прогнозируемые техногенные опасности, в том числе от отрицательного воздействия автотранспорта. Экологический паспорт является основой для разработки градостроительной документации, мероприятий по оздоровлению экологической обстановки в городе.

Пример состава и содержания экологического паспорта г. Ставрополя.

Паспорт составлен в 1995 г., он состоит из двух томов: 1 - текстовая часть; 2 – картографические и табличные приложения. Приложения содержат 15 карт (масштаб 1:10000), 4 таблицы и 1 проспект. В экологический паспорт включены следующие основные разделы:

1. Функциональное зонирование территории г. Ставрополя. Техногенная нагрузка на окружающую среду.

2. Геологические условия.

3. Гидрогеологические условия.

4. Опасные геологические процессы и явления.

5. Земельные ресурсы и их состояние.

6. Водные ресурсы.

7. Растительность.

8. Животный мир.

9. Ландшафтно-экологическое районирование территории города.

Первый том – текстовая часть – имеет самостоятельное значение и предназначен для достаточно широкого использования. Приложения, имеющиеся в городской администрации, предназначены для использования специалистами.

Информация о природно-техногенных условиях и экологическом состоянии территории города обычно представлена цифровыми (табличная форма) и картографическими материалами. При этом карты, по сравнению с массивами цифр, наиболее удобны и наглядны. Таблицы и карты могут представлять результаты как пофакторных, так и многофакторных разработок.

Интегральная оценка комплекса факторов. Состояние компонентов природной среды города, а также изменение состояния окружающей среды под воздействием антропогенных нагрузок (городская застройка, загрязнение, воздействие физических факторов) характеризуются большим числом качественных и количественных трудносопоставимых параметров. Например, для оценки качества окружающей среды на территории застройки используются факторы воздействия шума, вибрации, загрязнения атмосферного воздуха, почв, а также параметры аэрации, инсоляции и др.

Для сопоставления значений различных факторов используют их преобразование в безразмерные показатели – баллы. Баллы могут устанавливаться экспертными оценками. Неблагоприятные факторы получают оценку со знаком минус, благоприятные – со знаком плюс. В результате сложения баллов получают интегральную оценку экологического состояния городской среды по всей совокупности рассматриваемых параметров [37].

Современным методом получения интегральной оценки комплекса факторов является метод балльных шкал [44, 41]. Для каждого параметра составляется n -балльная шкала его показателей (часто применяют пятибалльную шкалу). Конкретные показатели параметра переводят в безразмерные оценки n -балльной шкалы. Перевод показателей параметров в баллы осуществляется на основе обоснованных критериев. Этими критериями могут быть обоснованные экологические показатели и санитарно-гигиенические нормативы (диагностические тесты, ПДК, ОБУВ, ПДУ и т.п.).

Диапазон значений каждого параметра соотносится с его нормативом и делится на n градаций, образуя шкалу из n баллов. В этой шкале 1 балл (или, наоборот, n баллов) означает наименьшее экологическое нарушение и наилучшие экологические условия, а n баллов (или, наоборот, 1 балл) указывают на максимум негативного воздействия и наихудшие экологические условия. Для участка или отдельной точки территории города проводят суммирование баллов по всем параметрам и получают одну интегральную (обобщающую) оценку.

Основной задачей при интегральной оценке комплекса факторов является выбор и обоснование параметров, необходимых и достаточных для характеристики экологического состояния городской среды. Интегральные балльные оценки применяются для характеристики качества окружающей среды по комплексу факторов (многофакторная оценка в баллах). Интегральные оценки используются при составлении экологических карт.

Графоаналитический метод комплексной оценки городской среды. Для оценки комплекса факторов, воздействующих на окружающую среду, применяют графоаналитический метод. Он заключается в последовательном наложении схем анализа каждого фактора (пофакторных схем). В результате получается карта-схема комплексной оценки состояния окружающей среды территории (рис.3.5) [37].

Базовыми пофакторными схемами в пределах территории жилого района являются схемы загрязнения воздуха и почв, шумового дискомфорта [11]. На основании наложения пофакторных схем разрабатываются схемы зонирования территории по санитарно-гигиеническим и экологическим показателям. По результатам зонирования территории формируются экологические требования к проекту по экологической безопасности для проживания населения и влиянию на его здоровье; разрабатываются предложения по градостроительной деятельности (например, исключение территории из застройки и её перепланировка, изменение функционального использования территории, осуществление природоохранных мероприятий, охрана ценных пород деревьев и др.).

Рис. 3.5. Карта-схема комплексной санитарно-гигиенической оценки жилой застройки:

а - микроклимат: 1 - зона с коэффициентом скорости ветра 0,5…1; 2 - зона с коэффициентом скорости ветра 1…1,5; б - загрязнение воздуха от автотранспорта: 1 - зона с содержанием оксида углерода (II) выше ПДК; в - шумовой режим: 1 - зона звукового дискомфорта; г - обеспеченность зелеными насаждениями: 1 - озелененные пространства; 2 – территории в зоне влияния зеленых насаждений; 3 – территории с недостаточной обеспеченностью зелеными насаждениями; д - комплексная оценка: 1 - благоприятные условия; 2 - неблагоприятные условия; 3 - особенно неблагоприятные условия

Интегральная экологическая карта. Общая экологическая ситуация конкретной территории может быть представлена на экологической карте города. Экологическое картографирование представляет интерес как один из методов дифференциации территории города по экологическому состоянию при учете большого числа факторов. Методология экологического картографирования только начинает разрабатываться. Для оценки экологической обстановки на конкретной территории города приходится анализировать и обобщать целые наборы тематических карт, отражающих состояние компонентов природной среды и воздействие антропогенных факторов.

Экологическую карту получают путем наложения нескольких тематических карт друг на друга и их совмещения. При этом соотношения показателей разных тематических карт не определены. Поэтому достоверность информации на полученной экологической карте низкая. Задачу общей экологической оценки территории нельзя решить простым суммированием тематических карт. Процесс интегрирования картографических материалов гораздо сложнее.

Универсального метода экологического картографирования пока не создано. Известен метод составления экологической карты по интегральным оценкам показателей на основе семейства тематических карт [44]. Составление экологической карты проводится в три стадии:

1. Определяется минимальный набор карт, достаточный для интегральной оценки экологической ситуации на территории.

2. Карты разделяются по содержанию информации:

· на карты, характеризующие показатели состояния компонентов природной среды и природных объектов (рельеф, геология, грунтовые и поверхностные воды, растительный покров и др.);

· карты, характеризующие естественные и антропогенные факторы воздействия на экосистему города (микроклимат, загрязнение и др.). Одни карты используются в качестве основы (пластика рельефа, размещение промышленных предприятий, транспортной нагрузки), другие служат исходной информацией для оценки экологической ситуации.

3. Каждая категория показателей, по данным картографических материалов, оценивается отдельно, независимо друг от друга. Оценка проводится по шкале баллов. Полученные интегральные оценки наносятся на контуры карты-основы. В результате получается две карты интегральных оценок. Они суммируются, и получается экологическая карта.

На рис. 3.6 приведена экологическая карта г. Серпухова. Она получена при обобщении двух карт: карты угнетенности биоты, составленной по картам состояния растительного покрова, лихеноиндикации, активности почвенной микрофлоры, и карты загрязнения почв, составленной по картам загрязнения почв тяжелыми металлами и хлорорганическими соединениями [44].

Рис. 3.6. Экологическая карта города Серпухова

Экологическая ситуация: 1 - благоприятная; 2 - допустимая; 3 - умеренно опасная; 4 - опасная; 3 - чрезвычайно опасная. Прочее: 6 - необследованные территории промышленных предприятий

При обработке экологической информации с целью зонирования территории города широко применяются методы математического анализа (метод кластерного анализа, метод дескриптивных множеств и др.) с использованием ЭВМ. Но главная задача заключается не в математической обработке информации, а в правильном методическом подходе к выбору достаточного и необходимого количества экологически обоснованных факторов.

Специалистами рассматривается вопрос о необходимости введения в практику градостроительного проектирования планировочных ограничений по экологическому состоянию городской среды [45]. В случае неблагоприятной экологической ситуации на проектируемой или реконструируемой территории, планировочные ограничения должны распространяться на размещение детских учреждений, оздоровительных заведений, жилых зданий.

В настоящее время методика градостроительного проектирования не охватывает в полной мере вопросы, связанные с экологическим состоянием городской среды, из-за отсутствия надлежащего методического обеспечения, отсутствия приемлемых характеристик и схем, которые могли быть внедрены в систему градостроительного проектирования.