Изменение климата и динамика опасных геологических процессов на территории Санкт-Петербурга (прогноз и меры адаптации)

Н.Б. Филиппов, канд. геол.-минерал. наук, АО СЗ ПГО;
О.В. Томилина; И.А. Серебрицкий, канд. геол.-минерал. наук, Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности

Территория города в силу геологического и геоморфологического строения активно подвержена воздействию различных экзогенных процессов.
Совокупность природных и климатических особенностей территории создает предпосылки для активизации отдельных опасных природных процессов и явлений, которые могут нанести значительный ущерб объектам и отраслям экономики, а также представляют угрозу безопасности и здоровью людей.

Для территории Санкт-Петербурга в условиях изменения климата наблюдаются изменения интенсивности и продолжительности следующих опасных природных явлений и процессов: затопление поверхностными водами, подтопление грунтовыми водами и абразия берегов. Отнесем их к классу климатозависимых геологических рисков. Основными факторами климатических изменений, оказывающих наибольшее воздействие на увеличение числа и частоты возникновения перечисленных опасных явлений и процессов, являются повышение уровня воды в Балтийском море и Финском заливе, увеличение интенсивности и количества выпадающих осадков, смещение сроков установления ледового покрова.

В качестве источника прогностической информации о термическом режиме и режиме увлажнения территории Санкт-Петербурга в XXI столетии использовались результаты расчетов по МОЦАО ECHAM5_MPI-OM и INM-CM3.0 для трех сценариев выбросов парниковых газов «B1», «A1B» и «A2». Для учета «городского острова тепла», формируемого мегаполисом Санкт-Петербург, применялся эмпирико-статистический подход оценки динамики антропогенной составляющей термического режима приземного воздуха.

Для прогноза динамики развития климатозависимых геологических опасных процессов были приняты следующие положения:
• Среднегодовая температура воздуха в Санкт-Петербурге к концу XXI столетия может повыситься до 8,2 °С в случае развития благоприятного сценария «B1»; до 9,4 °С – для неблагоприятных сценариев «A1B» и «A2». Повышение средней температуры приземного воздуха к 2100 году по сравнению с периодом 1971–2000-х годов (5,4 °С) составит: для сценария «B1» – на 2,8 °С, для сценариев «A1B» и «A2» – на 4,0 °С.
• Увеличение интенсивности выпадения атмосферных осадков до 20%: интенсивность дождя продолжительностью 20 минут может составить около 76 л/с/га, в то время как расчетные оценки за период 1981–2010 годов показывают, что эта величина равна 63,3 л/с/га.
• Расчетные оценки сценариев повышения уровня Балтийского моря с использованием региональной климатической модели RCAO показывают, что наибольшее увеличение уровня моря произойдет в южной и восточной части Балтики. Повышение уровня моря в районе Санкт-Петербурга к концу XXI столетия может составить около 40 см по благоприятному сценарию «B2»; в случае развития неблагоприятного сценария «A2» – до 1 м. С учетом влияния Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга, максимальный уровень подъема воды за пределами защищаемой территории может достигать 417 см. Одновременно прогнозируется увеличение общего количества наводнений более чем на 40%, количество «особо опасных наводнений»  может возрасти на 30%.
• Вследствие повышения температуры воздуха в холодный период года прогнозируется дальнейшее увеличение доли жидких и смешанных осадков, а также увеличение повторяемости оттепелей, что приведет к дальнейшему смещению сроков образования и разрушения устойчивого снежного покрова на территории Санкт-Петербурга, уменьшению его высоты, увеличению запасов воды в снеге.
• Частая смена арктических холодных воздушных масс теплыми атлантическими в осенне-зимний период, а также повышение температуры воздуха будут способствовать изменению характера процесса ледообразования и его продолжительности. Согласно данным регионального моделирования, продолжительность ледового сезона в Финском заливе к концу XXI столетия может уменьшиться на два месяца. Прогнозируется также дальнейшее уменьшение площади дрейфующих и припайных льдов и их толщины.

Оценка потенциальных рисков, обусловленных климатозависимыми опасными природными процессами и явлениями

Береговая абразия

Это разрушение берега под воздействием морских волн, течений и льда. При разрушении берегов, сложенных рыхлыми породами, абразионный процесс носит название размыва.

Основными причинами проявления процесса абразии являются геологическое строение береговой зоны, современный тектонический режим, особенности рельефа берегов и подводного берегового склона, а также комплекс гидрометеорологических факторов. Экстремальные размывы берегов происходят при воздействии на берег штормового волнения в условиях нагонной волны при отсутствии ледового покрова.

В пределах Санкт-Петербурга общая протяженность берегов Финского залива составляет 190 км. В настоящее время в пределах Курортного района берега Финского залива размываются и отступают на значительном протяжении. Так, средняя скорость размыва берегов составляет около 0,5 м/год, на отдельных участках берега в пос. Ушково, Комарово, Репино, на м. Дубовской – 0,8–1,0 м/год. Максимальные скорости размыва берега (до 1,8 м/год) наблюдаются на участке берега к востоку от устья р. Приветная, а минимальные размывы характерны для песчаных пляжей пос. Солнечное – г. Сестрорецк. В береговой зоне Невской губы абразия берегов не столь интенсивна – активный размыв (со скоростью около 1,5 м) затрагивает отдельные участки северного берега Невской губы, включая пляж им. 300-летия Санкт-Петербурга.

Проведенные исследования показали, что интенсивность опасных экзогенных процессов в морской береговой зоне определяется как геолого-геоморфологическими факторами, к которым относятся геологическое строение береговой зоны, современный тектонический режим, особенности рельефа берегов и подводного берегового склона, так и комплексом гидрометеорологических факторов, непосредственно приводящих к экстремальным размывам. Наиболее интенсивные размывы берегов наблюдаются при сочетании трех факторов: штормовое волновое воздействие при прохождении активных западных циклонов, нагоны и отсутствие ледяного покрова.

Наиболее опасные размывы берегов на протяжении последнего десятилетия наблюдались в осенне-зимние сезоны 2006–2007 и 2011–2012 годов. В ходе серии зимних штормов декабря 2011 года произошел размыв авандюны на всем ее протяжении в пос. Комарово с безвозвратным выносом из береговой зоны пляжного песчаного материала и разрушением объектов пляжной инфраструктуры. На отдельных участках абразионный уступ отступил на расстояние более 10 м только за декабрь 2011 года. Зафиксировано затопление прибрежных территорий в районе пос. Горская, что влечет за собой нарушение инженерно-геологической несущей способности приповерхностной части геологического разреза, был нанесен серьезный урон берегозащитным сооружениям Курортного района, частично разрушен променад в пос. Репино. Были затоплены участки Приморского шоссе в пос. Репино.

Для прогноза разрушения берегов восточной части Финского залива, помимо увеличения его уровня в районе Санкт-Петербурга, необходимо также принимать во внимание воздействие последовательных штормовых циклов с учетом скорости ветра, высоты и продолжительности волновой активности. Речь идет об исключительно сильных штормах при высоте нагона не
менее 2 м. В Курортном районе Санкт-Петербурга подобные события случались в XX веке примерно один раз в 25 лет. Прогнозируется дальнейшее увеличение частоты развития штормовой активности в связи с тем, что в последние десятилетия климатические условия в восточной части Финского залива характеризовались, во-первых, сравнительно теплыми зимами, что способствовало более позднему ледоставу, во-вторых, возросшей повторяемостью сильных штормов на фоне значительного подъема уровня воды, которые случались именно в зимний период. Сочетание этих факторов значительно усиливает воздействие на песчаные берега, лишенные защитного ледового покрова.

Развитие абразионных процессов в восточной части Финского залива оценивалось для двух условных сценариев:
• оптимистического – для проявления штормовой активности с вероятностью один раз в 25 лет, уровень воды при этом не должен повыситься более чем на 40 см;
• пессимистического – штормы могут возникать чаще – один раз в 10 лет, а уровень воды поднимется до 1 м.

По результатам моделирования процессов береговой абразии построены карты развития абразионных процессов, а также карты рисков, обусловленных проявлением процессов береговой абразии, для текущей климатической ситуации и для оптимистического и пессимистического сценариев (рис. 1–3).

 

Баланс территорий города, подверженных процессам береговой абразии, для различных климатических условий, представлен в табл. 1.

Таблица 1. Баланс территорий города, подверженных развитию процессов береговой абразии

Район	Площадь, га
	Текущая климатическая ситуация	Оптимистический сценарий	Пессимистический сценарий
Кронштадтский	23,6	22,0	53,25
Приморский	42,8	81,0	160,75
Курортный	174,2	264,25	564,75
Всего	240,6	367,25	778,75

 

Таблица 2. Отступание берегов (рецессия) в Курортном районе Санкт-Петербурга, в районе г. Кронштадт и Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга для двух условных сценариев развития событий в XXI веке

Участок	Оптимистический сценарий			Пессимистический сценарий
	Рецессия в результате штормовой активности, м	Рецессия в результате повышения уровня моря, м	Общая рецессия, м	Рецессия в результате штормовой активности, м	Рецессия в результате повышения уровня моря, м	Общая рецессия, м
пос. Комарово	19	6	25	38	16	54
пос. Солнечное	15	9	24	26	22	48
пос. Ольгино	12	12	24	20	30	50
пос. Ушково	8	16	24	9	40	49
г. Кронштадт	5	16	21	6	40	46
КЗС	0	100	100	0	250	250
г. Сестрорецк	0	200	200	0	500	500

 

Особую обеспокоенность вызывает разрушение берегов Курортного района Санкт-Петербурга – в случае развития наиболее пессимистического сценария потери береговой (и основной рекреационной) зоны могут достигать 779 га. С этой целью были проведены детальные оценки отступания (рецессии) берегов для курортной зоны Финского залива и для Кронштадта с выделением наиболее уязвимых участков (табл. 2).

Как видно из таблицы, для поселков Комарово, Солнечное и Ольгино эффект подъема уровня моря будет малозаметным независимо от развития того или иного сценария. В то же время предельно отмелые берега (КЗС и Сестрорецкий фарватер) гораздо более чувствительны к изменению уровня, и их рецессия может достичь 100–200 м (для оптимистического сценария) и 250–500 м (для пессимистического сценария). Таким образом, речь здесь может идти о пассивном затоплении прибрежной территории.

Затопление поверхностными водами

Основным фактором риска затопления территории Санкт-Петербурга поверхностными водами являются нагонные явления.

Гидрологические условия восточной части Финского залива зависят, в первую очередь, от синоптических процессов над Балтийским морем, а также от морфометрических особенностей его берегов. Длина Финского залива от полуострова Ханко до Санкт-Петербурга составляет около 400 км, ширина залива изменяется от 70 км в горле до 130 км в самом широком месте. В Невской губе сужение достигает 12–15 км. При такой вытянутости акватории залива ветровые нагоны и сгоны воды самой различной величины и продолжительности непрерывно чередуются. Так, в среднем за год наблюдается около 70–80 нагонов с подъемом уровня воды выше отметки +0,40 м относительно нуля Балтийской системы высот (БС) и 50–60 сгонов ниже отметки -0,40 м БС.

Сегодня наводнением в Санкт-Петербурге считается подъем уровня воды у в/п Горный институт выше 160 см БС. Наводнения делятся на опасные (161–210 см), особо опасные (211–299 см) и катастрофические (300 см и выше).

В ряде публикаций отмечено, что в последние десятилетия общее количество наводнений в Санкт-Петербурге было максимальным за всю историю наблюдений. За период 1979–2008 годов оно возросло более чем на 30% по сравнению с периодами XIX и XX веков. Возросло количество особо опасных наводнений, при этом катастрофические наводнения не наблюдались. По последним данным, 16 ноября 2010 года уровень воды поднимался до отметки 187 см БС, а 28 декабря 2011 года – до 170 см БС.

Всего в Санкт-Петербурге зафиксировано 309 наводнений с подъемом воды более 160 см, в том числе 210 с подъемом более 210 см. Наиболее масштабными были наводнения в 1824 году (7 (19) ноября), 421 см БС), 1924 года (23 сентября, 380 см), 1777 года (10 (21) сентября) 321 см), 1955 года (15 октября, 293 см), 1975 года (29 сентября, 281 см).

Годовой ход количества наводнений в последние десятилетия также существенно отличается от средней динамики за прошлые периоды. Максимум повторяемости наводнений в последнее тридцатилетие сместился с осени на зиму, особенно значительно возросло их количество в январе.

По современным представлениям, механизм возникновения невских нагонных наводнений состоит в том, что циклоны, пересекающие Балтийское море с юго-запада на северо-восток, формируют особого рода волну и увлекают ее в направлении устья Невы, где она встречается с естественным течением реки. Подъем воды усиливается из-за мелководья и пологости дна в Невской губе, а также сужающегося к дельте Невы Финского залива. Высота волны сначала колеблется от 30 до 50 см, и гребень распространяется на 40–60 км за час. Во время движения изменяется не только скорость движения волны – ее форма становится сложнее из-за неоднородности поверхностей дна и берегов.

Длинная волна может пересечь залив за 7–9 часов. В том случае, если ветер слабый или отсутствует, волна идет лишь с помощью силы тяжести. Тогда подъем составляет 200–250 см. Однако такая волна встречается достаточно редко. Многое зависит также от направления ветра: ветер с севера и юга практически не влияет на высоту волны, в то время как встречный восточный ветер способствует уменьшению высоты волны, а попутный западный – ее увеличению. Большое возрастание уровня воды в устье Невы (130–150 см) может возникать и без длинной волны, лишь вследствие устойчивого ветра с запада. Но такого рода случаи происходят довольно редко.

Следует отметить, что перед нагонным наводнением часто наблюдается спад воды. Причиной этому является следующий факт: когда циклон перемещается над Балтийским морем (например, с юго-запада на северо-восток), вершина Финского залива сначала находится под влиянием северо-восточного края циклона, где дуют восточные ветры, которые и сгоняют воду в залив.

Важно отметить, что на Балтийском море больше нет мест, подобных устью Невы. Хотя Ботнический залив так же, как и Финский, вытянут в направлении движения господствующих циклонов, но вход в него перегорожен большой отмелью, которая отделяет его от остального моря. Также по мере удаления к вершине залива увеличивается его ширина и глубина, что гасит длинную волну.

Таким образом, морфометрические особенности Финского залива в сочетании со штормовыми западными ветрами создают условия для чрезвычайно опасных повышений уровня воды в устье Невы и, как следствие, приводят к затоплению Санкт-Петербурга.

Комплекс защитных сооружений (КЗС), строительство которого завершилось в 2011 году, позволяет при своевременном предупреждении полностью избавить Санкт-Петербург от морских нагонных наводнений при прогнозируемом подъеме уровня воды выше 1,6 м БС. В огражденной акватории Невской губы при этом возможны подъемы воды (за счет ветровой денивеляции водной поверхности, а также вследствие аккумуляции стока Невы за время наводнения) до отметки +1,8 м БС. Во всех случаях, включая аварийные ситуации, уровень воды в ограждаемой акватории не должен превысить отметку 2,1 м БС.

В то же время для прибрежных территорий Курортного района Санкт-Петербурга, активно развивающихся в настоящее время, данная проблема по-прежнему остается острой. Закрытие дамбы вызывает дополнительное поднятие уровня воды в Сестрорецкой бухте на 10%. Так, во время наводнения, когда впервые были приведены в действие защитные сооружения Санкт-Петербурга и дамба была закрыта около двух суток, подъем воды в Сестрорецке составил 2,2 м БС. В результате это привело к размыву берегоукрепления парка «Дубки», выполненного в 2010 году.

Для оценки риска затопления территории города поверхностными водами выполнено моделирование подъема воды Финском заливе и Невской губе в результате нагонных явлений для текущей климатической ситуации и при различных сценариях изменения климата. Изменение уровня моря в результате нагонных явлений в различных частях акватории Финского залива и Невской губы происходит неодинаково. В табл. 3 приведены данные ОАО «Ленгидропроект», из которых видно, что возможный подъем воды в Невской губе значительно меньше, чем в Финском заливе, что связано с влиянием дамбы. В то же время сохраняется общая тенденция увеличения уровня по направлению к устью Невы.

Таблица 3. Существующие и возможные максимальные уровни воды при наводнениях в конце XXI века при подъеме среднего уровня моря на 0,4 и 1 м БС

Пункт	Существующий уровень моря		Подъем уровня моря на 0,4 м		Подъем уровня моря на 1 м
	1 / 100 лет	1 / 10 лет	1 / 100 лет	1 / 10 лет	1 / 100 лет	1 / 10 лет
	1%	10%	1%	10%	1%	10%
Горный институт	190	153	230	193	290	253
Кронштадт (НГ)	148	133	188	173	248	233
Кронштадт (ФЗ)	325	193	365	233	425	293
Горский	325	192	365	232	425	292
Александровская	325	192	365	232	425	292
Тарховка	323	191	363	231	423	291
Сестрорецк	320	190	360	230	420	290
Курорт	319	189	359	229	419	289
Солнечное	317	189	357	229	417	289
Репино	316	188	356	228	416	288
Комарово	316	188	356	228	416	288
Зеленогорск	316	188	356	228	416	288
Ушково	314	187	354	227	414	287
Смолячково	312	185	352	225	412	285

 

Для учета разницы уровней подъема воды при моделировании затопления берегов акватория Финского залива и Невской губы разбита на зоны, границы которых проведены в промежутках между пунктами замера, приведенными в таблице. При этом также учитывалось положение дамбы и контур береговой линии. Поскольку в пределах Невской губы имеются всего два пункта (Кронштадт и Горныq институт), для обеспечения равномерной интерполяции выделены пять зон, сопоставимых по размерам с зонами вне дамбы.

На основании выделенных зон на всю площадь карты выполнен расчет матриц максимальных уровней подъема воды для шести вариантов, приведенных в таблице. В пределах каждой зоны уровни воды соответствуют значениям в соответствующих пунктах замеров. Для промежуточных зон в Невскоq губе уровни рассчитаны пропорwионально замерам в крайних пунктах.

Области затопления участков суши для трех сценариев (существующий средний уровень моря, подъем воды на 0,4 м и 1,0 м) с  dероятностями один раз в 100 лет и один раз в 10 лет рассчитаны на основе комбинации цифровой модели рельефа территории Санкт-Петербурга и соответствующей матрицы максимального уровня подъема воды.

По результатам моделирования построены карты подверженности территории города затоплению поверхностными водами в результате возникновения нагонных наводнений, а также карты риска затопления для текущей климатической ситуации и для оптимистического и пессимистического сценариев. Картографические материалы наглядно отражают изменения площади затопления города в зависимости от частоты возникновения наводнения в условиях наблюдаемых и будущих изменений климата (рис. 4-6).

 

Баланс территории затопления города для текущей климатической ситуации, а также вследствие развития оптимистического (в случае подъема уровня воды в Финском заливе на 0,4 м) и пессимистического сценария (подъем воды может достигнуть 1 м) для вероятности возникновения нагонного наводнения один раз в 10 лет представлен в табл. 4.

Таблица 4. Баланс территории затопления города с вероятностью один раз в 10 лет

Район	Площадь затопления, га
	Текущая климатическая ситуация	Оптимистический сценарий	Пессимистический сценарий
Адмиралтейский	156,8	187,14	277,16
Василеостровский	56,17	87,47	212,37
Выборгский	6,93	9,15	13,96
Калининский	5,99	6,76	6,12
Кировский	269,47	326,63	480,91
Колпинский	75,19	83,8	99,07
Красногвардейский	41,5	51,98	67,72
Красносельский	325,09	426	590,57
Кронштадтский	634,98	799,38	1118,56
Курортный	553,08	711,64	879,2
Московский	3,05	3,27	4,41
Невский	64,73	70,62	90,44
Петроградский	221,04	295,43	605,06
Петродворцовый	533,96	656,05	956,21
Приморский	1923,57	2260,06	3309,51
Пушкинский	18,07	20,58	22,52
Фрунзенский	20,39	23,94	28,15
Центральный	61,11	70,65	95,72
Всего	4971,12	6090,61	8857,65

 

Как видно из таблицы, наиболее уязвимыми являются Петродворцовый, Курортный, Кронштадтский и Приморский районы города, при этом в случае развития наименее благоприятного сценария затопленными могут оказаться около 6300 га территории указанных районов, в том числе почти 900 га ценнейших рекреационных земель Курортного района. В зону затопления также попадают прибрежные территории, имеющие высокое природное и историко-культурное значение: практически полностью могут оказаться затопленными особо охраняемые природные территории «Юнтоловский заказник» и «Западный Котлин». Общая площадь территории города, подверженной данному типу негативного воздействия поверхностных вод, может достигать от 6090 до 8860 га.

Анализ территорий города, подверженных затоплению в результате возникновения нагонной волны с вероятностью один раз в 100 лет (табл. 5), показал, что наиболее уязвимыми по-прежнему считаются четыре района Санкт-Петербурга. Однако площадь затопления к концу XXI века может катастрофически вырасти – до 11117 га в целом по городу (7500 га по четырем районам).

Таблица 5. Баланс территории затопления города с вероятность один раз в 100 лет

Район	Площадь затопления, га
	Текущая климатическая ситуация	Оптимистический сценарий	Пессимистический сценарий
Адмиралтейский	183,52	241,68	393,86
Василеостровский	85,09	169,61	437,89
Выборгский	8,68	11,46	23,23
Калининский	6,76	6,12	8,68
Кировский	311,16	413,49	681,86
Колпинский	82,53	91,38	111,94
Красногвардейский	51,74	59,45	77,84
Красносельский	392,34	515,16	721,07
Кронштадтский	892,68	982,86	1242,82
Курортный	1034,3	1142,88	1382,54
Московский	3,27	3,71	4,44
Невский	70,31	80,51	104,34
Петроградский	284,77	492,18	868,98
Петродворцовый	607,5	819,81	1036,85
Приморский	2153,05	2876,23	3834,2
Пушкинский	20,58	22,05	24,01
Фрунзенский	23,35	26,34	32,18
Центральный	69,24	83,87	130,04
Всего	6280,87	8038,77	11116,77

 

Подтопление грунтовыми водами

Фактор риска подтопления территории Санкт-Петербурга за счет подземных вод связан, в первую очередь, с залегающим первым от поверхности горизонтом безнапорных грунтовых вод. Данный водоносный горизонт на территории Санкт-Петербурга развит практически повсеместно и характеризуется высоким уровнем стояния грунтовых вод, что в определенных условиях может привести к подтоплению заглубленных сооружений (подвалов зданий, фундаментов, подземных переходов, гаражей и др.).

На территории Санкт-Петербурга выделяется два подтипа гидродинамического режима грунтовых вод. Для периферийных северных, северо-восточных и восточных районов с рассредоточенной застройкой и обилием зеленых массивов характерен естественный и слабонарушенный гидродинамический режим, который определяется сезонными климатическими изменениями. В островной части города гидродинамический режим подземных вод определяется преимущественно техногенными факторами. Сплошное запечатывание территории приводит к его малой зависимости от климатических колебаний. Отмечаются сглаженность экстремальных значений уровней и незначительная годовая амплитуда колебаний. Отсутствие зон активного дренирования подземных вод в пределах исторического центра города предопределяет их застойный гидродинамический режим и подтопление территории.

Для изучения возможности подтопления грунтовыми водами территории Санкт-Петербурга в рамках проекта проведен сбор информации об уровнях грунтовых вод (УГВ) и их режиме по 993 репрезентативным скважинам. На основании собранной информации проведено изучение условий питания, разгрузки, режима грунтовых вод, выделены районы с различными видами режима грунтовых вод и выполнен расчет обеспеченности пронозируемого максимального уровня грунтовых вод по опорным скважинам.

Для оценки вероятности подтопления грунтовыми водами проведено районирование территории города по глубине залегания УГВ. При районировании применялся метод аналогии как в отношении геолого-литологического строения водовмещающих пород, рельефа местности, вида режима, так и синхронности изменения уровней грунтовых вод. Выделены следующие градации глубины залегания УГВ: менее 0,5 м, 0,5–1,0 м, 1,0–1,5 м, 1,5–3,0 м и более 5 м.

С целью оценки зависимости данного фактора риска от климатических изменений для территории Санкт-Петербурга проведено моделирование глубины залегания УГВ для различных сценариев изменения климата.

Работы по моделированию выполнялись в два этапа. Основная задача 1-го этапа состояла в определении зависимостей между УГВ в скважинах и количеством осадков по данным многолетних наблюдений. Зависимости определялись на основе данных срочных замеров УГВ в скважинах федеральной и территориальной сетей мониторинга подземных вод и данными гидрометеослужбы об атмосферных осадках на территории Санкт-Петербурга. Для расчетов использованы данные за 20-летний период с 1992-го по 2012 год. Расчет зависимостей выполнен для 61 скважины, характеризующейся различными видами режима грунтовых вод: естественным или слабонарушенным и техногенно-компенсированным.

В ходе работ по 2-му этапу проводился расчет изменения уровней грунтовых вод в скважинах при различных сценариях климатических изменений на основе установленных зависимостей. В качестве данных об атмосферных осадках использовались результаты расчетов климатических параметров за период 2013–2100 годов на климатической модели ECHAM5. Первоначально расчет проводился для трех сценариев изменения климата: A2 (пессимистического), A1B (сбалансированного) и B1 (оптимистического). По результатам расчета составлены карты районирования по глубинам залегания УГВ на территории Санкт-Петербурга при различных сценариях климатических изменений. Результаты моделирования, полученные для оптимистического и сбалансированного сценариев, оказались практически идентичными, в связи с чем дальнейшие расчеты выполнялись только для двух климатических сценариев – оптимистического и пессимистического.

Карты глубины залегания УГВ и риска подтопления грунтовыми водами для текущей климатической ситуации и для оптимистического и пессимистического сценариев изменения климата приведены на рис. 7-9.

Сопоставление картографических материалов наглядно отражает изменения площади вероятного подтопления территории города грунтовыми водами в различных климатических условиях.

Практические рекомендации по адаптации и к последствиям климатических изменений

В отношении основных климатозависимых опасных природных явлений и процессов предлагается ряд детальных адаптационных мероприятий. Среди основных мер по снижению вероятности затопления территории могут быть рекомендованы следующие:
• усовершенствование нормативных и регламентирующих документов с целью изменения принципов строительного проектирования и эксплуатации зданий и сооружений в зоне, подверженной затоплению;
контроль за соблюдением нормативных требований;
• усовершенствование систем мониторинга метеорологических параметров и опасных гидрометеорологических явлений;
• усовершенствование берегозащитных сооружений – в особенности для территорий Курортного и Кронштадтского районов, не защищенных КЗС;
• мониторинг состояния гидротехнических сооружений, уменьшение количества бесхозяйных гидротехнических сооружений;
• усовершенствование дренажных систем, главным образом за счет увеличения их пропускной способности;
• усовершенствование системы оповещения и способности реагирования в случае возникновения наводнения.

Среди мер по снижению вероятности подтопления территории за счет грунтовых безнапорных и напорных подземных вод рекомендованы:
• Совершенствование нормативно-правовой базы, регламентирующей строительство и  эксплуатацию сооружений на потенциально подтапливаемой территории; контроль за соблюдением нормативных требований.
• Осуществление эффективных дренажных мероприятий при строительстве на потенциально подтапливаемых территориях, учитывающих негативные последствия при строительстве:
• увеличение инфильтрационного питания (утечки из водонесущих коммуникаций, полив зеленых насаждений, зимнее питание за счет дождей и таяния снега вследствие глобального потепления климата);
• ухудшение условий разгрузки грунтовых вод (засыпка естественных дрен, барраж подземными сооружениями);
• ухудшение стока поверхностных вод (уменьшение общего уклона рельефа, создание преград в виде бордюрных ограждений дорог и тротуаров) и т. д.
• Применение норм осушения при проектировании защиты от подтопления территорий с учетом глубины использования подземного пространства в соответствии с требованиями СНиП 22-02-2003 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения».
• Разработка постоянно действующей геофильтрационной модели участка строительства и прилегающей территории и создание сети наблюдательных скважин, результаты наблюдения за которыми можно использовать для уточнения прогнозных расчетов:
• Проведение мониторинга режима уровней грунтовых вод и напорных вод межморенного водоносного горизонта, прогностические оценки изменений гидрогеологических условий застраиваемой территории с целью:
• предотвращения прорывов подземных вод в котлованы и траншеи под здания и сооружения и связанных с ними деформаций фундаментов и стен сооружений (в первую очередь, в районах интенсивной современной и перспективной жилой застройки города);
• предотвращения подтопления подвальных помещений жилых и промышленных сооружений;
• сохранения исторического центра города, его памятников и музеев при прокладке подземных коммуникаций и проходке траншей и котлованов неглубокого заложения с принудительным водопонижением уровней;
• своевременного выявления проблемных участков Петербургского метрополитена, участков гидрогеологических окон в Калининском и Красногвардейском районах города.
• Обследование всех очагов выхода и прорывов подземных вод с выявлением генезиса поступающих вод, способов и причин их выхода на поверхность.
• Усовершенствование дренирования выявленных очагов подтопления территории, ликвидационный тампонаж бесхозных самоизливающих скважин.

Среди мер по снижению вероятности развития абразии берегов могут быть рекомендованы:
1. Развитие мониторинга состояния дна и берегов водных объектов, а также состояния водоохранных зон.
2. Развитие мониторинга метеорологических и гидрологических параметров, оказывающих влияние на динамику берегов, таких как количество осадков, уровневый и волновой режим моря, особенности вдольбереговых течений, температура и соленость воды;
3. Совершенствование нормативно-правовой базы, регламентирующей строительство и эксплуатацию сооружений на прибрежной территории, подверженной абразии; контроль за соблюдением нормативных требований;
4. Совершенствование берегозащитных сооружений с учетом геоморфологических особенностей берегов:
• сооружение волноотбойных стен в комплексе с бунами или подводными волноломами и искусственными пляжами с целью предупреждения размывов берегового уступа;
• создание искусственных песчаных пляжей в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями в пос. Комарово, Репино и Солнечное;
• применение на мысах, испытывающих значительное волновое воздействие с прогнозируемыми высокими скоростями абразии (м. Дубовской, м. Таркала), следующих сооружений:
• волногасящие бермы из горной массы для защиты от волнового воздействия и надвигов льда как естественных, так и искусственных прибрежных территорий, откосных креплений, волноотбойных стен и других сооружений, расположенных в приурезовой зоне;
• откосные береговые укрепления для защиты откосов оградительных дамб или береговых уступов от разрушительного действия волнений и штормовых течений;
• волногасящие прикрытия из фасонных массивов для защиты береговых откосов и сооружений от волнового воздействия; проницаемые буны, бермы, подводные волноломы, искусственные рифы и др.