Рисунок 6. Размыв набережной р. Невы вдоль пр. Обуховской обороны

Геоэкологические опасности и риски в городской среде Санкт-Петербурга

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Серебрицкий И.А., канд. геол.-минерал. наук, Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности

Томилина О.В., Филиппов Н.Б., канд. геол.-минерал. наук, ГГУП «Специализированная фирма «Минерал»

Интенсивное освоение городской территории, уплотнение застройки в центральной части города, строительство зданий повышенной этажности, широкое использование подземного пространства, планируемое расширение и освоение городской территории требуют изучения состояния геологической среды, выявления опасных проявлений эндогенных и экзогенных геологических процессов. Геологическая среда в подземной части территории города, имея изначально сложную природную обстановку, подвергается интенсивному техногенному влиянию, при котором природные геохимические и геодинамические процессы резко ускоряются, что в итоге может привести к непредсказуемым катастрофическим явлениям.

Экзогенные геологические процессы

Они обусловлены экзодинамическим преобразованием горных пород, происходящим на поверхности Земли и в приповерхностном слое – в зоне действия факторов выветривания, эрозии, склоновых и береговых деформаций, вызванным в большей части внешними по отношению к литосфере силами (солнечной энергией, атмосферными, гидросферными, гравитационными). Под экзогенными геологическими опасностями понимаются опасности, которые обусловлены проявлениями экзогенных геологических процессов (ЭГП) и явлений, вызывающих напряженные, опасные, аварийные и катастрофические ситуации в геологическом пространстве.

В настоящее время разработана генетическая классификация экзогенных геологических опасностей применительно к территории России (3), на основе которой выделены группы, классы и типы опасностей, проявленных в пределах Санкт-Петербурга (табл.1).

Впервые основные геологические риски, характерные для Санкт-Петербурга, были определены в рамках международного проекта GeolnforM, результаты которого опубликованы в Геологическом атласе Санкт-Петербурга в 2009 году (1). Еще один международный проект – CLIPLIVE (2012–2014), направленный на оценку геологических и экологических рисков для урбанизированных территорий региона Финского залива, позволил не только расширить список опасных геологических природных процессов и явлений, но и оценить влияние возможных климатических изменений на их развитие (2).

Screenshot_3

Экзогенные геологические процессы в береговых зонах города

Морские берега Санкт-Петербурга относятся к берегам, сформированным преимущественно волновыми процессами, за исключением небольшого по протяженности участка выровненного аккумулятивного берега (от пос. Солнечное до Сестрорецка) и техногенного (в Невской губе).

Проявления процессов абразии (размыва)

Абразия (размыв) берегов относится к наиболее активно проявленным экзогенным геологическим процессам в береговой зоне Санкт-Петербурга, приводящим к потере прибрежных территорий, разрушению зданий и сооружений, дорог и коммуникаций. В северной береговой зоне Невской губы абразионные берега составляют более 70% от общей протяженности, причем деструктивные процессы за последнее десятилетие усилились. В Курортном районе к абразионным и аккумулятивно-абразионным берегам относится 72% береговой зоны (рис. 1). Все пляжи Курортного района в той или иной степени подвержены размыву (3).

Рисунок 1. Абразионные процессы в береговой зоне Курортного района

Рисунок 1. Абразионные процессы в береговой зоне Курортного района

Средние скорости отступания берега по данным методов дистанционного зондирования составляют 50 см/год, максимальные – 2 м/год. Так, максимальное отступание берега в период с 1990-го по 2005 год, достигающее 25–30 м, установлено на отдельных участках пляжей в пос. Серово, Ушково и Комарово. В Курортном районе достаточно протяженные участки берега укреплены берегозащитными сооружениями (г. Зеленогорск, пос. Репино, м. Дубовской). Большинство имеющихся в настоящее время в морской береговой зоне Санкт-Петербурга берегозащитных сооружений находятся в аварийном состоянии (рис. 2).

Рисунок 2. Состояние берегозащитных сооружений (Курортный район)

Рисунок 2. Состояние берегозащитных сооружений (Курортный район)

Применяемые на ряде участков методы «жесткой» берегозащиты (стенки из природного камня, бетонные откосы, глыбовые отсыпки вдоль береговой линии) постепенно приводят к полной деградации пляжей, размыву песчаных отложений на подводном береговом склоне и снижают рекреационную ценность побережья.

Рисунок 3. Аккумуляция рыхлого материала (Курортный район)

Рисунок 3. Аккумуляция рыхлого материала (Курортный район)

Проявления процессов аккумуляции

В целом для рассматриваемой береговой зоны характерен поток наносов в восточном направлении. В зонах разгрузки потока наносов происходит аккумуляция песчаного материала и формирование пляжей. Наибольшие по протяженности и ширине песчаные пляжи (более 100 м) расположены в районе пос. Солнечное – г. Сестрорецка (рис. 3). Локальные песчаные пляжи развиты в небольших бухтах по всему периметру восточной части Финского залива и Невской губы. В тыловой части наиболее широких пляжей наблюдаются невысокие (до 4,5 м) дюны. В Курортном районе локальные зоны аккумуляции и выдвижения берега наблюдаются также в устьевых участках небольших рек (р. Приветная и Смолячков ручей).

Песчаные пляжи обоих типов представляют собой наиболее привлекательные, с точки зрения рекреационного использования, участки береговой зоны. В то же время накопительные (аккумулятивные) процессы и явления несут в себе геологическую опасность в случае, если приводят к обмелению (заносимости) подводного берегового склона, русел или фарватеров.

Рисунок 4. Эоловое разрушение дюн (Курортный район)

Рисунок 4. Эоловое разрушение дюн (Курортный район)

Проявления процессов дефляции

Под дефляцией понимается совокупность процессов, происходящих при ветровой эрозии. Участки местности, подверженные этим процессам, формируются в результате проявления разнообразных сил, в том числе и под влиянием перемещений сыпучего песчаного материала воздушными массами. На территории Санкт-Петербурга участки с проявлением этого вида ЭГП расположены в прибрежной зоне Курортного района между пос. Комарово и Солнечное (рис. 4).

Роль этого процесса в формировании облика территории города сравнительно невелика. Однако, несмотря на незначительные ареалы проявлений процесса, его негативная составляющая очевидна, так как связана с разрушением пляжей в рекреационной зоне Санкт-Петербурга (в основном в пределах дюн и междюнных ложбин). Кроме того, она проявляется при вывевании песка из-под корневых систем деревьев с образованием так называемого «обреченного древостоя», представляющего угрозу людям.

Проявления процессов техногенного преобразования берегов

Современный облик береговой зоны формируется, изменяется, а порой и принципиально перестраивается за счет активного и разностороннего техногенеза. Берега Невской губы на значительном протяжении (Петроградский, Василеостровский, Кировский, Красносельский районы) относятся к техногенному типу. Наиболее известным техногенным объектом городской береговой зоны являются набережные, представляющие собой сложные по составу и строению разновозрастные гидротехнические сооружения, многие из которых имеют ландшафтную, архитектурную и историческую ценность.

Экзогенные геологические процессы на территории города

Рисунок 5. Овражная эрозия (Красное Село, вблизи улиц Ленина и Свободы)

Рисунок 5. Овражная эрозия (Красное Село, вблизи улиц Ленина и Свободы)

Проявление процессов линейной эрозии

Процессы линейной эрозии, протекающие на территории города, относятся к типу сосредоточенной линейной эрозии (СЛЭ), производящейся водным потоком, вырабатывающим ложбины, овраги и, в конечном счете, долины. Выделяются два вида СЛЭ – глубинная и боковая эрозии. Глубинная эрозия (регрессивная, пятящаяся) распространяется от низовьев водотока вверх по течению и приводит к формированию продольного профиля равновесия. Результатом данного процесса является оврагообразование – формирование овражно-балочных форм рельефа. Овражно-балочные формы рельефа широко развиты на территории Санкт-Петербурга на склонах морских террас, северном склоне Ордовикского плато, речных обрывистых берегах (рис. 5).

Рисунок 6. Размыв набережной р. Невы вдоль пр. Обуховской обороны

Рисунок 6. Размыв набережной р. Невы вдоль пр. Обуховской обороны

Всего на территории города выделено около 600 линейных склоновых эрозионных форм (в основном малоконтрастные балочные формы), в подавляющем большинстве своем развитых в районах городских окраин. Отображенные на схеме проявлений ЭГП наиболее представительные формы связаны с обрывистыми куэстообразными уступами Ордовикского плато, развитыми вдоль южной границы города. Боковая эрозия является составной частью русловой эрозии рек и характеризуется процессами разрушения речных берегов текучими водами, что в конечном счете приводит к расширению дна долины путем меандрирования. Практически все реки на территории Санкт-Петербурга в той или иной степени подвержены процессам боковой эрозии (рис. 6).

Рисунок 7. Подмыв кладбища (Автово, р. Красненькая)

Рисунок 7. Подмыв кладбища (Автово, р. Красненькая)

Негативная составляющая этого процесса связана с подмывом и обрушением берегов, развитием оползневых процессов. Разрушению подвержены в равной степени как правый, так и левый берега в зависимости от конфигурации русла рек, водообильности, скорости течения, высоты и крутизны берегов. В среднем протяженность отдельных эродированных участков составляет до 50–100 м. В целом процессы боковой эрозии на территории Санкт-Петербурга проявлены в средней и слабой степени. Проявления эрозионных процессов также приводят к размыву корневых систем деревьев с повалом обреченного древостоя в воду, в результате чего образуются застойные участки водотока, происходит замусоривание рек и формирование антисанитарного облика их берегов. Наибольшую опасность представляют процессы боковой эрозии, развитые на участках, примыкающих к инженерным и транспортным коммуникациям, зданиям промышленных предприятий, жилого фонда, а также к городским кладбищам (рис. 7).

Образование биогазов

Биогаз, иначе болотный газ, образуется в природных условиях при микробиологическом разложении растительных остатков без доступа воздуха. Биогаз обладает свойствами горючести и представляет собой смесь газов (метан, углекислый газ, азот и пр.). Процессы образования биогаза на территории Санкт-Петербурга происходят как в условиях естественных природных (болотных) ландшафтов, так и в условиях антропогенно-измененных ландшафтов. В процессе подготовки территорий под застройку нередко происходит засыпка водотоков и свалок строительным мусором, твердыми бытовыми отходами с последующим перекрытием бетонными плитами либо асфальтовым покрытием, что значительно понижает изначальную проницаемость грунтов. В такой ситуации на отдельных фрагментах засыпанной территории с первоначальным обилием органического вещества и повышенной влажностью грунтов сохраняются благоприятные условия для активного газообразования (рис. 8).

Рисунок 8. Схема проявления биогаза

Рисунок 8. Схема проявления биогаза

Накапливающийся в грунте биогаз в определенный момент времени под давлением может прорвать вышележащую толщу в ближайшем ослабленном месте, реализуясь в виде газо-грязевого выброса, или же будет накапливаться в близлежащих подземных сооружениях, в том числе и подвалах. Особенно опасным считается накопление метана, при определенных концентрациях которого в атмосферном воздухе смесь становится горючей и даже взрывоопасной. На рис. 9 показаны области развития биогазов на территории Санкт-Петербурга.

Карстовые процессы

Карстовые процессы непосредственно связаны с деятельностью поверхностных и подземных вод и представляют собой растворение и выщелачивание горных пород с образованием в них пустот разного размера и формы. Своеобразные карстовые формы рельефа (воронки, котловины, суходолы) возникают на участках развития сравнительно легкорастворимых карбонатных горных пород (известняки, доломиты). В Санкт-Петербурге карстовые процессы проявлены в Красносельском и Пушкинском районах, на территории которых развиты карбонатные породы ордовикского возраста. В зонах развития карста часто встречаются блюдцеобразные и конусовидные воронки диаметром до 3–15 м и глубиной до 1–2 м, расположенные поодиночке либо группами или цепочками (рис. 10,11). На рис. 13 показаны области проявления процессов карстообразования на территории Санкт-Петербурга.

Рисунок 9. Карта развития биогазов

Рисунок 9. Карта развития биогазов

Рисунок 10. Развитие карстовых воронок на территории Санкт-Петербурга

Рисунок 10. Развитие карстовых воронок на территории Санкт-Петербурга

Рисунок 11. Карстовые воронки (Красное Село)

Рисунок 11. Карстовые воронки (Красное Село)

Рисунок 12. Деформации в здании, построенном в области развития карста

Рисунок 12. Деформации в здании, построенном в области развития карста

В зданиях, построенных на территориях развития карста, могут проявляться различные деформации (рис. 12).

Неотектоническая активность

Неотектоническая активность на территории Санкт-Петербурга проявляется в колебательных движениях земной поверхности разной направленности, амплитуды, скорости, частоты и масштабности, что приводит к существенному изменению механических свойств несущих грунтов и пород, вплоть до образования плывунов. Именно поэтому современная тектоническая активизация представляет большую угрозу инженерным сооружениям и должна специально оцениваться, особенно при освоении подземного пространства, высотном строительстве и возведении объектов высокого экологического риска. Неотектоническая активность в Санкт-Петербурге локализована в современных тектонических зонах, причем наибольшая опасность характерна для участков наложения двух тектонических зон. На рис. 14 показаны зоны современной тектонической активности на территории Санкт-Петербурга.

Подтопление напорными подземными водами

Локально распространенный на территории Санкт-Петербурга верхний межморенный горизонт (полюстровский) характеризуется наличием вод с высоким напором (часто выше дневной поверхности). Это представляет потенциальную опасность подтопления поверхности на участках с высоким пьезометрическим уровнем (местами выше дневной поверхности) и малой мощностью перекрывающих водоупорных отложений. Подтопление напорными подземными водами может происходить в местах наличия в верхней части разреза «гидрогеологических окон», в пределах которых происходит гидравлическая связь полюстровского водоносного горизонта с вышележащим горизонтом грунтовых вод. Кроме того, подтопление территорий может быть обусловлено техногенными факторами. В пределах таких участков при производстве строительных работ возможны прорывы вод в котлованы, образование восходящих родников, затопление подвалов и деформация зданий. На рис. 15 показаны зоны возможного подтопления напорными водами на территории Санкт-Петербурга.

Подтопление безнапорными (грунтовыми) подземными водами

Водоносный горизонт грунтовых вод развит на территории Санкт-Петербурга повсеместно и характеризуется высоким уровнем стояния грунтовых вод. На большей части территории уровень залегания грунтовых вод находится на глубине от 0,0 до 1,0 м, что в определенных условиях может привести к подтоплению заглубленных сооружений (подвалов зданий, фундаментов, подземных переходов, гаражей и др.). На рис. 16 показаны зоны возможного подтопления грунтовыми водами на территории Санкт-Петербурга.

Еще одной проблемой, связанной с геологическим строением города, является потенциальная радоноопасность. Этому вопросу посвящена специальная статья в настоящем номере журнала.

Список литературы

  1. Геологический атлас Санкт-Петербурга, СПб, «Комильфо», 2009, 57 с.
  2. http://cliplive.infoeco.ru/;
  3. Рябчук Д.В., Спиридонов М.А., Сухачева Л.Л., Жамойда В.А., Нестерова Е.Н. Рельеф, геологическое строение и экзогенные геологические процессы береговой зоны Курортного района Санкт-Петербурга. «Региональная геология и металлогения», 2008, №36, С.109–120.

 

Создать комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *