Орлов Гидрогеоэкологическое обоснование управляющих решений в городском хозяйстве Москвы

Геоэкология урбанизированных территорий. Сб. тр. Центра Практической Геоэкологии //
Под ред. В.В.Панькова, С.М.Орлова - М.: ЦПГ, 1996.-108с.

| Оглавление | Рефераты статей | Русско-Английский геоэкологический словарь |

М.С.Орлов

ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ РЕШЕНИЙ В ГОРОДСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ МОСКВЫ

Настоящая статья является расширенным вариантом доклада в МОИП, сделанного автором в апреле 1996 г.

Гидрогеоэкология как новое научное и учебное вузовское направление появилась в 1987/88 уч. году на кафедре гидрогеологии МГУ. Вначале был подготовлен и прочитан слушателям спецотделения (курсы переподготовки и повышения квалификации) небольшой спецкурс под названием "Экологическая гидрогеология", основанный на опыте составления прогнозных мелкомасштабных гидрогеологических карт Нечерноземья и экспертных материалах. Затем внутренняя логика дисциплины и практические запросы хозяйства России в работах и специалистах заставили пересмотреть как структуру учебного курса, так и направленность исследований. В результате с 1991 года ведутся именно гидрогеоэкологические научные исследования и курс, выросший до 90 часов, называется "Гидрогеоэкология". Что понимается под этим?

Гидрогеоэкология - одна из частей более общей науки экологического цикла - геоэкологии и исследует взаимодействия подземных вод, как одного из компонентов экосистем, с другими компонентами в естественных и нарушенных условиях (рис.1).

Из этого определения следует, что, изучая процессы взаимодействия, необходимо каждый раз обосновывать модели этих процессов, ибо именно модель является основой для решения прогнозных задач. Понятно, что прогноз состояния природной обстановки прежде всего и является желанным результатом практически любой научной дисциплины.

Водные и наземные экосистемы городов, а особенно больших городов, могут изучаться покомпонентно (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, растительность, животный мир и человек), но более привлекательными оказываются: комплексная оценка качества среды обитания человека, устойчивости системы в целом, определение возможности управлять природным комплексом и другие подобные проблемы. При рассмотрении внутренней структуры экосистемы (рис.2) видны некотрые закономерности в пространственной и временной изменчивости экологически значимых показателей. В этих условиях представляется разумным, хотя бы для таких практических целей, как проектирование экомониторинга, начать комплексное исследование системы со среднего звена, т.е. с подземных вод, которые обладают в системе, как правило, низшим энергетическим потенциалом и весьма большой емкостью. Это означает, что загрязнение любого компонента неминуемо скажется на качестве подземных вод и что извлечение загрязняющих веществ из горизонтов подземных вод - дело весьма трудное, если не бесперспективное вообще (по крайней мере сейчас).

Техногенные воздействия на подземные воды чреваты реакцией всех остальных компонентов системы. Так, подъем уровней грунтовых вод (подтопление) приводит к заболачиванию почв, смене в ней окислительно- восстановительной обстановки; сменяется состав, разнообразие и количество (биомасса) почвенной флоры и фауны, в частности некоторые грызуны - разносчики инфекционных заболеваний могут покинуть свои затопленные норы; снижается аэрация корнеобитаемого слоя и часть деревьев выпадет, существенно изменяется видовой состав кустарников и травянистой растительности; может усилиться грунтовый сток к рекам, озерам и другим водотокам и водоемам; увеличивается влажность приземного слоя воздуха, что негативно сказывается на здоровье части населения. Здесь же уместно упомянуть и вред, наносимый подтоплением инженерным сооружениям и строительным конструкциям.

Применительно к задачам управления городом и, в частности, его природным комплексом можно различать задачи его охраны (обоснованный регламент природопользования); защиты (например, инженерные мероприятия, направленные на изоляцию и/или локализацию) и реабилитации (комплекс различных методов воздействия, направленных на восстановление экологически приемлемых свойств и качеств экосистемы).

Основополагающим принципом развития города, таким образом, становится примат экологического обоснования по отношению к инженерному. Это означает, что в случае проектирования жилой застройки, строительства промышленных, коммунальных, энергетических, транспортных и прочих предприятий следует вначале провести необходимые и достаточные процедуры оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), а только потом, сообразуясь с результатами ОВОС, вести инженерное (технико-экономическое) обоснование проекта.

Как представляется, первоочередными в настоящее время для Москвы являются задачи функционального зонирования города и его частей, а также обоснование инженерного обеспечения города. Остановимся более подробно именно на этих задачах.

Если экономические методы оценки земель в городе более или менее обоснованы (хотя далеко не все специалисты с этим согласны), то методы экологической оценки территорий и акваторий практически еще не разработаны. Опыт геоэкологических работ на московских территориях показал возможность их комплексной оценки по состоянию подземных вод. В качестве оцениваемых показателей в этих случаях выступают: загрязнение грунтовых вод, защищенность грунтовых и артезианских вод, степень искаженности естественного режима природных вод и подтопленность территории. По оценке Белой Книги [1] более 40% территории Москвы уже подтоплено, а темпы подъема уровня грунтовых вод составляют от 5 до 40 см в год. Из того же источника ясно, что большая (более 50%) часть территории Москвы содержит в своих недрах загрязненные грунтовые воды, не осталось ни одного восходящего (из каменноугольных артезианских горизонтов) родника; некоторые из оставшихся еще относительно чистыми нисходящих родников, питающихся грунтовыми водами, таких как Холодный в Конькове, в Крылатском, в Коломенском и других, доживают последние годы, поскольку на площади их водосбора располагаются многочисленные источники загрязнения.

Таким образом, исследования подземных вод в общей экологической оценке земель подобны анализу крови и мочи при медицинских обследованиях. Сходство гидрогеоэкологических и медицинских методов на этом не кончается. Так же как врач начинает свою работу с анамнеза, так и гидрогеоэколог собирает сведения о состоянии экосистемы с помощью различных способов, но прежде всего гидрогеологических. Затем наступает черед диагноза. Для гидрогеоэколога за этим скрывается обоснование схемы и модели (детерминистической, стохастической, концептуальной или картографической), удовлетворительно описывающей основные процессы взаимодействия подземных вод с другими компонентами экосистемы. И только на основании прогнозирования, т.е. многократного решения задач, выполняемого с помощью этих моделей, возможно принятие управляющего по отношению к подземным водам решения,- точно так же как врач приходит к выписке рецепта.

Остановимся на гидрогеоэкологическом обосновании водоохранных зон рек и водоемов. Существующее в настоящее время "Положение..." о водоохранных зонах [2] неприменимо для Москвы и других городов, т.к. никто не будет и не сможет сносить жилые, административные, производственные здания для залесения и залужения водоохранных полос 500-метровой ширины вдоль Москвы-реки. Суть предлагаемых нами гидрогеоэкологических принципов в едином рассмотрении и подземного и поверхностного стока. В меженный период река питается только подземным стоком, поэтому загрязнение грунтовых вод, особенно инертными (неразлагающимися) загрязняющими веществами, неминуемо скажется на качестве речной воды. Отсюда следует, что в водоохранную зону должна войти область питания грунтового потока, особенно те ее части, где риск загрязнения максимален: свалки, промплощадки, автомагистрали с зимним засолением и АЗС, засыпанные карьеры и т.п.

Набережные по берегам рек и прудов не являются препятствием для разгрузки грязных грунтовых вод. Засыпанные овраги и речки взятые в трубы не потеряли своей дренирующей функции по отношению к грунтовым водам, поэтому и вдоль них следует выделять водоохранные зоны. Внутри зон устанавливаются участки с различным режимом. На относительно чистых участках водосбора подземного потока и там, где защищенность грунтовых вод удовлетворительна, назначается режим охраны подземных вод, представляющий собой регламент хозяйственной деятельности с запретительными и разрешительными мерами, подкрепленными экономически. На участках, где грунтовые воды не защищены или при хорошей защищенности имеются настоящие и потенциальные источники загрязнения или возмущения подземных вод (дренажи, водозаборы и т.д.), проектируется режим по защите подземных вод (что предполагает применение мер инженерного воздействия), направленный на изоляцию и/или локализацию негативного влияния. И, наконец, на участках гидрогеологических окон, где артезианские горизонты не перекрыты верхнеюрскими водоупорными глинами и где при неудовлетворительной защищенности грунтовых вод расположены источники их загрязнения, назначается режим реабилитации, предполагающий проектирование и реализацию мер возвращения природному комплексу первоначальных (экологически приемлемых) свойств и качеств. Перечисленные режимы и являются управляющими решениями для природного комплекса (экосистем) различных районов столицы.

Практически все стороны инженерного обеспечения Москвы, да и других городов, нуждаются в гидрогеоэкологическом обосновании, но здесь мы рассмотрим лишь некоторые.

Известно, что водоснабжение Москвы основано на использовании почти исключительно поверхностных вод из канала им.Москвы (Волжский водоисточник) и Москвы-реки. Речные воды и в штатной и в чрезвычайной ситуациях сильно подвержены опасности загрязнения и заражения. В противовес этому, подземные воды более надежны. Однако, более, чем столетняя эксплуатация артезианских вод в Москве и Подмосковье сформировала обширную область сработки напоров в водоносных известняках карбона (рис.3), что оценивается как истощение подземных вод и, одновременно, как предпосылка их регионального загрязнения с поверхности. Генеральной схемой комплексного водоснабжения Москвы и области за счет подземных вод, предложенной МосводоканалНИИпроектом, проектируется эксплуатация четырех групп месторождений артезианских вод: в долинах рек Дубны и Сестры на севере, у Клязьмы на востоке, у Оки на юге и вдоль Москвы-реки у Звенигорода на западе, т.е. как раз на границах области сработки напоров. Гидрогеоэкологическое обоснование этой схемы должно быть проведено по признанной в развитых странах процедуре ОВОС (Impact Assessment, оценка воздействия на окружающую среду), которая обязательно включает рассмотрение "нулевого" варианта, т.е. отказ от проекта.

Поскольку Люблинская и Курьяновская станции аэрации уже оказались глубоко внутри разрастающейся Москвы, возникла идея выноса очистных сооружений за пределы города и, что представляется наиболее экологически приемлемым, разукрупнения их. Децентрализация в этом случае имеет преимущества и с точки зрения надежности, и с позиций минимизации воздействия сооружений и сбросов сточных вод на экосистемы Подмосковья. Влияние новых станций очистки сточных вод так же должно анализироваться гидрогеоэкологами в задачах возможного подтопления площадок станций и загрязнения грунтовых и артезианских вод вдоль канализационных коллекторов и трактов сброса стоков. Кроме того, следует усовершенствовать технологию обработки осадков сточных вод, чтобы иловые карты не становились еще одним источником загрязнения грунтовых вод, а сами осадки можно было бы использовать как органическое удобрение.

Поистине "больной" проблемой стало для Москвы и других городов мусороудаление. Традиционное использование под свалки старых карьеров и оврагов приносит трудно исправимый вред, т.к. в этом случае мы помещаем отходы как можно ближе к питьевым подземным водам. Примеров в Москве и Подмосковье - сколько угодно, ведь в Московской области более 200 крупных свалок, на части их построены районы-новостройки: Воронцово, Митино, Ново-Косино и др. Наиболее опасными компонентами свалки являются биогаз (смесь метана и углекислого газа) и жидкий фильтрат, обогащенный минеральными солями, тяжелыми металлами, патогенной микрофлорой и токсичной органикой. Грунтовые воды у каждой такой свалки совершенно непригодны для какого-либо использования.

Вместе с тем уже имеются примеры более рационального управления бытовыми отходами. Можно строить мусороперерабатывающие заводы, не дающие токсичных выбросов в атмосферу, работают установки плазменного сжигания медицинских отходов; вместо свалок за рубежом (США, Швеция и др.) спроектированы полигоны (landfills), изолированные от внешней среды полимерными пленками и представляющие собой безопасные биореакторы производящие газ. Этот газ собирается и используется в энергетике. Если подойти к учреждению свалки с современных инженерных позиций и с хорошим экологическим обоснованием, то она может принести существенную экономическую прибыль, примеры чего так же описаны в литературе [3].

Солидные издания предпочитают обходить молчанием и еще одну деликатную, но острую проблему Москвы - кладбища. Десятимиллионный город ежедневно должен хоронить 300 - 350 человек. Где найти места для городких кладбищ? Естественно, возникают определенные требования к удаленности, размерам, транспортной доступности, эстетиеской ценности участков, выделяемых под кладбища. Но не на последнем месте оказываются и гидрогеоэкологические требования, которые нуждаются в обосновании в самое ближайшее время.

Известно, что каждую зиму дорожная служба Москвы применяет противогололедные соли (смесь хлористых натрия, калия и кальция с песком). На ответственных участках дорог (Ленинградское и др. шоссе) вносится до 60 кг на погонный метр дороги за зиму. Естественно, что эта соль попадает напрямую в московские водотоки и водоемы или через грунтовые воды, куда просачиваются рассолы. Гидрогеоэкологические исследования этих эффектов только начаты, но экологическая значимость зимнего засоления дорог уже понятна.

Из выше приведенных примеров следует настоятельная необходимость развития гидрогеоэкологических исследований и их нормативно-методической базы. Центр Практической Геоэкологии уже выпустил "Методические рекомендации по ОВОС подземных сооружений..." [4], однако эту работу следует продолжить и по другим направлениям.

Литература

1. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды г.Москвы в 1992г", М., ЭССО,1993.

2. Положение о водоохранных зонах...,от 17 марта 1989г. (Пост.N 91).

3. Pollution Prevention (1992 -1995) UK, англ., периодичность 2 раза в год.

4. Временные методические рекомендации по оценке на стадии ТЭО воздействия на окружающую среду (ОВОС) подземных сооружений для строительства в г. Москве.(под ред. М.С.Орлова), Москомархитектура, 1995.

| Оглавление | Рефераты статей | Русско-Английский геоэкологический словарь |

ВНИМАНИЕ! Частичное или полное воспроизведение материалов данного сборника является объектом авторского права и может быть осуществлено только при условии использования ссылки на первоисточник: Геоэкология урбанизированных территорий. Сб. тр. Центра Практической Геоэкологии // Под ред. В.В.Панькова, С.М.Орлова - М.: ЦПГ, 1996.-108с.

Тел./факс: (495) 660-1520