Инженерно-экологическое обустройство и пути повышения рекреационного потенциала малых городских водных объектов

Роль рек и прудов в урбанизированном обществе. Методы повышения социальной привлекательности городской территории. Разработка научных основ инженерно-экологического обустройства городских малых водных объектов. Экологическая защита и охрана природы.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 31.01.2019
Размер файла 686,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

МГСУ

Автореферат диссертации

канд. техн. наук

Инженерно-экологическое обустройство и пути повышения рекреационного потенциала малых городских водных объектов

Суздалева А.А. (Хирш А.А.)

Москва, 2005

Введение

В доиндустриальную эпоху небольшие водные объекты играли в жизни городов важную роль (Лихачева, 1990; Бойцов и др., 1993; Алексеевский и др., 2003; Родионов и др., 2004): служили транспортными артериями, использовались для хозяйственных нужд, являлись важным элементом городских оборонительных сооружений. Значимость водных объектов для жизни города обуславливала неустанную заботу об их состоянии не только со стороны населения, но и городских властей. В индустриальную эпоху малые городские водные объекты постепенно утратили свое былое значение и контроль за их экологическим состоянием практически прекратился. Реки и пруды в промышленных районах стали рассматриваться в качестве коллекторов, принимающих сточные воды и жидкие отходы производства (Пальгунов и др., 1997; Безносов и др., 2004; Суздалева, Горюнова, 2004). Однако в последние годы отношение к малым городским водным объектам принципиально изменилось. Средой обитания большей части человечества стали урбосистемы - динамично развивающиеся природно-антропогенные системы, состоящие из архитектурно-строительных объектов и трансформированных компонентов природной среды (Калабеков, 2003). Важнейшим элементом урбосистем являются водные объекты, состояние которых во многом определяет социальную привлекательность городской территории, ее эстетическое восприятие (Филин, 1997). Данный фактор определяет не только степень комфортности условий существования людей, но и оказывает существенное влияние на их здоровье. Таким образом, в настоящее время разработка научных основ инженерно-экологического обустройства городских малых водных объектов представляет собой достаточно актуальную задачу.

Глава I. Экологические проблемы малых городских водных объектов

В настоящее время многие городские реки и пруды находятся в таком состоянии, что одни только природоохранные меры не могут дать желаемого эффекта. Возникает настоятельная необходимость инженерно-экологического обустройства водных объектов, то есть комплексного решения инженерно-технических и экологических проблем. Игнорирование одного из этих аспектов является основной причиной недостаточной эффективности мер, предпринимаемых для улучшения состояния городских водных объектов. Способы осуществления мероприятий по инженерно-экологическому обустройству водных объектов и их конкретные цели могут существенно различаться. В связи с этим для их обозначения применяется ряд специальных терминов (Кощев, 1991; Гусев и др., 1993; Орлов, 2000; Айдаров и др., 2002):

1.Охрана - разработка и осуществление мероприятий, обеспечивающих соблюдение установленного регламента хозяйственной деятельности на водных объектах.

2.Защита - меры, целью которых является изоляция и/или локализация источника ухудшения состояния водного объекта.

3.Консервация - комплекс мероприятий, направленных на сохранение существующего облика водного объекта.

4.Реабилитация - возвращение водным объектам экологически приемлемых свойств и качеств.

5.Реставрация - деятельность, целью которой является придание водному объекту облика, свойственного ему в конкретную историческую эпоху.

6.Реконструкция - мероприятия, целью которых является приспособление водного объекта к современным условиям с сохранением (воссозданием) его отдельных исторически или мемориально ценных элементов.

7.Ликвидация - комплекс мероприятий, целью которых является уничтожение нежелательного водного объекта.

Глава II. Материалы, объекты и методы исследования

Основным материалом для работы послужили результаты, полученные в 2003-2005 гг. в ходе экологических исследований малых водных объектов, расположенных на территории г. Москвы и ближайшего Подмосковья. Кроме того, в работе были использованы материалы комплексного изучения техногенных водотоков на территории г. Курчатова (Курская область).

При проведении гидрохимических анализов применялись стандартные методы, рекомендованные для использования в лабораториях СЭС и промышленных предприятий (Алекин, 1970; Новиков и др., 1990).

Для интегральной оценки качества водной среды использовался метод биотестирования с лабораторной культурой дафний (Исакова, Колосова, 1989). Засорение водных объектов оценивалось по методике, разработанной в лаборатории экологических исследований ООО «Альфамед 2000» (Безносов, Суздалева, 2005).

Статистическая обработка материалов проводилась с помощью пакета программ «STADIA» (Кулаичев, 1998). В кластерном анализе использовался метод Ворда (Word's metod) (Эзау,1995). Для картографической визуализации данных применялась система ARC View GIS (Матросов,1999).

Глава III. Экологическое состояние водных объектов и их рекреационная значимость

На современном этапе использование городских водных объектов населением носит принципиально иной характер, чем в предшествующие исторические эпохи. река пруд урбанизированный экологический

На протяжении последних 40-50 лет из московских речек и прудов уже не берут воду для хозяйственных нужд и тем более для питья. Практически утеряно и их рыбохозяйственное значение.

Таким образом, основным критерием оценки состояния городских водных объектов в настоящее время может являться только их рекреационная значимость.

Под этим понятием мы подразумеваем не только степень соответствия состояния водного объекта санитарно-гигиеническим нормам, допускающим пребывание на нем людей, но и способность данного объекта удовлетворять эстетическим, видеоэкологическим и социально-психологическим потребностям городского населения.

На основании результатов комплексных исследований различных водоемов и водотоков нами была разработана классификация городских водных объектов (в скобках указываются примеры подобных объектов и разделы диссертации, содержащие результаты их исследования):

1.Полностью утраченные водные объекты - объекты, восстановление которых в современных городских условиях нереально (разд. 3.2).

2.Временно утраченные водные объекты, не существующие в настоящее время, но подлежащие восстановлению путем разработки и реализации проектов реабилитации, реконструкции, реставрации (Нижний Мещерский пруд, разд.3.3, см. также гл.V).

3.Фрагментарно сохранившиеся водные объекты, существующие в виде нескольких отдельных водоемов, ранее представлявших единый водный объект. Инженерно-экологическое обустройство может заключаться в виде реабилитации и реконструкции отдельных изолированных фрагментов (р. Жужа, разд.3.4).

4.Рекреационно незначимые водные объекты - объекты, берега которых не используются населением в качестве мест отдыха. Большинство городских жителей не хотело бы иметь «рекреационно незначимый водный объект» в районе своего проживания.

Их инженерно-экологическое обустройство может осуществляться в виде реабилитации (пруд на Феодосийской улице, разд.3.5).

Водная среда подобных объектов, как правило, сильно загрязнена (табл. 1), замусорена и часто в той или иной мере токсична (табл. 2).

Таблица 1. Результаты гидрохимических анализов проб воды, отобранных 17 января 2005 г. в техногенном водоеме 14-микрорайона г. Зеленограда

Гидрохимический показатель

Точки отбора проб

1

2

3

Температура воды, оС

0,0

0,5

2,3

РН

8,4

8,5

7,5

Содержание растворенного кислорода, мг/л

0

2,12±0,06

1,55±0,07

Сухой остаток, мг/л

2301,0±22,0

3761,0±29,0

5090,0±22,0

Перманганатная окисляемость (ПО), мг О/л

19,6±0,20

28,9±0,22

35,0±0,20

Бихроматная окисляемость (ХПК), мг О/л

164,0

168,0

320,0

Биохимическое потребление кислорода (БПК5), мгО2/л

18,4±0,41

22,4±0,42

2,71±0,23

Фосфаты, мг P/л

3,55±0,01

3,00±0,01

10,7±0,01

Таблица 2. Процент гибели дафний в опытах с пробами воды отобранных 17 января 2005 г. в техногенном водоеме 14-микрорайона г. Зеленограда

Номер участка

Процент погибших дафний, %

1 час

2 часа

12 часов

24 часа

Окончание теста

10 суток

Контрольный опыт 10 суток

1

100

100

100

100

100

0

2

0

26,6

45,7

45,7

73,30

3

16,7

26,6

56,7

73,3

100

Таким образом, эти водные объекты представляют собой опасность для здоровья населения. Поэтому, в случае невозможности или нецелесообразности улучшения их состояния, инженерно-экологическое обустройство рекреационно незначимых водных объектов заключается в их ликвидации (техногенный водоем в 14-микрорайоне г. Зеленограда, разд.3.6).

5.Рекреационно малозначимые водные объекты - городские водоемы или водотоки, которые в силу своего плохого экологического и санитарно-гигиенического состояния не могут использоваться для организации рекреационных зон. Их воды в отдельные периоды также могут обладать выраженной токсичностью (табл. 3).

Таблица 3. Процент гибели дафний в опытах с пробами воды отобранных 19 января 2004 г. в р. Лопца

Номер участка

Процент погибших дафний, %

1 час

2 часа

12 часов

24 часа

Окончание теста

10 суток

Контрольный опыт 10 суток

1

45,7

56,3

100

100

100

0

2

56,7

73,3

100

100

100

3

0

0

0

0

0

Вместе с тем, население использует прибрежную зону, а иногда и сам водный объект, как место отдыха (иногда даже массового). Для инженерно-экологического обустройства возможна разработка проектов реабилитации, экологической защиты, охраны (р. Лихоборка, разд.3.7; р. Лопца, разд.3.8) и, в случае необходимости, проектов ликвидации (техногенные водотоки г. Курчатова, разд.3.9).

6. Рекреационно значимые водные объекты - городские водные объекты, находящиеся в удовлетворительном экологическом и санитарно-гигиеническом состоянии и использующиеся населением в рекреационных целях. Эти объекты всегда являются важным видеоэкологическим фактором, формирующим положительное восприятие от данного участка городской территории в целом. Но следует подчеркнуть, что под «удовлетворительным состоянием» мы не подразумеваем отсутствие необходимости их инженерно-экологического обустройства. Напротив, как показывает анализ имеющихся материалов, большинство рекреационно значимых городских водоемов в условиях возрастающей антропогенной нагрузки без проведения специальных мероприятий (реабилитации, экологической защиты и охраны) быстро деградирует (р. Сетунь, разд.3.10).

7.Исторически ценные водные объекты - городские водные объекты, обладающие помимо рекреационного потенциала несомненной культурно-исторической ценностью. Их инженерно-экологическое обустройство может осуществляться только путем реконструкции, реставрации и консервации (Новодевичьи пруды, разд.3.11; пруд в московской усадьбе Трубецких, разд.3.12).

Из приведенной выше классификации следует, что оценка состояния городского водного объекта должна включать большой набор разнородных показателей (экологических, инженерно-технических, социальных, культурно-исторических и др.). Осуществить комплексный анализ этих параметров, можно используя методы ГИС-технологий. Для этих целей нами была разработана система бальной оценки (табл. 4).

На рис. 1 представлены результаты анализа данных, полученных при исследовании различных водных объектов г.Москвы с использованием бальной оценки и применением ГИС-технологий. Диаметр круговой диаграммы характеризует степень необходимости инженерно-экологического обустройства водного объекта. Относительный размер секторов показывает, на какие именно негативные факторы следует обратить особое внимание при разработке проекта.

Таблица 4. Балльная оценка состояния малого городского водного объекта

Отдельные аспекты состояния водного объекта

Баллы

1.

Гидрохимические показатели

Ранги Эколого-санитарной классификации

1-9

2.

Экотоксикологическая ситуация

Полное отсутствие токсических эффектов

1

Слабый токсический эффект (единичная проба ЛВ50>96 ч)

2

Единичный токсический эффект (единичная проба ЛВ50<96 ч)

3

Периодическое повышение токсичности (среднетоксичная проба ЛВ50<96 ч)

4

Периодическое повышение токсичности (высокотоксичная проба ЛВ50<24 ч)

5

Периодическое повышение токсичности (гипертоксичная проба ЛВ50<1 ч)

6

Высокий уровень токсичности в течение длительного периода (ЛВ50<24 ч)

7

3.

Рекреационная значимость

Рекреационно значимый объект, расположенный на территории парка

1

Рекреационно значимый объект с обустроенными зонами массового отдыха

2

Рекреационно значимый необустроенный объект

3

Рекреационно малозначимый объект

4

Рекреационно незначимый объект

5

4.

Культурно-историческая ценность

Статус особо охраняемого природного или культурно-исторического объекта

1

Обособленный водный объект, входящий в состав особо охраняемого природного или культурно-исторического комплекса

2

Водный объект, формирующий ландшафт городской территории, имеющей культурно-историческое значение

3

Водный объект, не имеющий культурно-исторического значения, но являющийся элементом исторического ландшафта городской территории

4

Водный объект, не имеющий культурно-исторического значения

5

5.

Генезис водного объекта

Городские водные объекты природного происхождения

1

Водоемы хозяйственно-бытового и рекреационного назначения, созданные в результате зарегулирования водотоков

2

Обособленные искусственные городские водоемы рекреационного назначения

3

Искусственные водотоки гидрографической сети города (каналы)

4

Обособленные водные объекты, возникшие как водоемы хозяйственно-бытового назначения

5

Техногенные водные объекты

6

6.

Социальная привлекательность

Водный объект, входящий в состав основных элементов пейзажности городской территории, являющийся одним из главных факторов, формирующих высокий видеоэкологический потенциал данного участка

1

Водный объект, обладающий социальной привлекательностью, формирующий позитивное эстетическое восприятие прибрежной территории

2

Водный объект, не обладающий социальной привлекательностью, но улучшающий видеоэкологическое восприятие территории в целом

3

Водный объект, снижающий социальную привлекательность территории

4

7.

Степень экологической деградации

Водоемы, расположенные на охраняемых природных территориях в черте города, и сохранившие свои естественные экосистемы

1

Слабая антропогенная деградация. «Антропогенно-напряженное состояние» водных экосистем. Снижение численности хозяйственно ценных видов и ухудшение санитарно-гигиенических показателей

3

Умеренная антропогенная деградация. «Кризисное состояние» водного объекта. Процессы самоочищения не справляются с антропогенной нагрузкой (периодически наблюдается цветение, появление гнилостного запаха…)

4

Сильная антропогенная деградация. «Катастрофическое состояние» экосистем (классификация Горюнова, Безносов, 2004). Крайнее обеднение водной биоты

5

В водном объекте или на отдельных его участках не обнаружено никаких высокоорганизованных форм водных организмов

6

8.

Урбанизированность водосборного бассейна

Большая часть водосборного бассейна занята естественными экосистемами

1

Урбанизировано менее 50% территории водосборного бассейна

2

Урбанизировано более 50-75% территории водосборного бассейна

3

Урбанизировано более 75% территории водосборного бассейна

4

Техногенный водный объект

5

9.

Современный уровень антропогенной трансформации водного объекта по сравнению с его историческим обликом в доиндустриальную эпоху

Водный объект, сохранивший свой первоначальный облик (для водоемов хозяйственно-бытового назначения учитывается и сохранность гидротехнических сооружений, обеспечивающих их существование)

1

Конфигурация водоема подверглась частичной трансформации. Некоторые участки сохранили свой первоначальный облик

2

Конфигурация ложа и берегов водного объекта полностью изменена

3

Водный объект, участки которого необратимо утрачены (засыпаны, осушены)

4

Водный объект, большая часть которого заключена в подземные водоводы

5

Техногенный водный объект

6

10.

Степень инженерно-экологического обустройства и его эффективность

Инженерно-экологическое обустройство, обеспечивающее приемлемое экологическое состояние в течение длительного срока (с учетом возможного изменения уровня и характера антропогенной нагрузки)

1

Инженерное обустройство, способное обеспечить лишь кратковременное улучшение экологической ситуации

2

Инженерное обустройство, не приводящее к заметному ухудшению экологической ситуации

3

Инженерное обустройство, проводимое без учета экологических последствий, вызывающее ухудшение экологической ситуации

4

Полное отсутствие элементов инженерно-экологического обустройства

5

Техногенный водный объект

6

Предлагаемая бальная система может быть также использована для оценки общего состояния городских водных объектов региона. На рис. 2 представлены результаты кластерного анализа всех полученных нами результатов.

На дендрограмме отчетливо выделяются группы водных объектов, которые можно рассматривать как отдельные категории, вне зависимости от их происхождения и местных условий.

Например, к единую группу входят столь внешне различные водные объекты как р. Жужа, техногенные водотоки г. Курчатова, техногенный водоем г. Зеленограда, пруд на Феодосийской улице и подмосковная р. Лопца. Все они находятся в плохом состоянии и нуждаются в первоочередной разработке проектов инженерно-экологического обустройства, в том числе, проектов их ликвидации.

Глава IV. Пути повышения социальной привлекательности и рекреационного потенциала малых городских водных объектов

Общие закономерности эволюции малых городских водных объектов и выбор историко-экологического прототипа для проектов их восстановления. В большинстве случаев в качестве конечной цели проекта инженерно-экологического обустройства водного объекта предлагается восстановление его облика, соответствующего тому или иному историческому периоду. Степень исторической достоверности этого облика может быть разной. При разработке проекта реабилитации - это лишь общие черты, свойственные городским водоемам определенной эпохи. В случае проекта реконструкции восстанавливают отдельные детали исторического облика, а проект реставрации подразумевает полное исторически достоверное восстановление водного объекта.

Однако во всех перечисленных вариантах речь идет лишь о восстановлении внешнего облика, а не экосистемы водного объекта, существовавшей в ту историческую эпоху. Последнее практически невозможно вследствие необратимой трансформации водосборного бассейна. Вместе с тем, обеспечение хорошего экологического и санитарно-гигиенического состояния водного объекта не менее важно, чем воссоздание его исторического облика. При создании проекта необходимо предусматривать условия существования обустроенного водного объекта, при которых его экологическое состояние будет поддерживаться на достаточно высоком уровне в течение длительного времени. В противном случае, после окончания инженерно-технических работ водный объект быстро деградирует и его рекреационный потенциал повторно утрачивается. Связано это с тем, что в условиях современного города интенсивность процессов самоочищения и самовосстановления водоемов и водотоков несопоставима с количеством поступающих в них загрязнителей. Так, миллионный город сбрасывает ежегодно 360-450 млн м3 сточных вод (Владимиров и др., 1986). Для их регенерации необходима площадь водосборного бассейна не менее 20 тыс. км2. Реальная же площадь города с населением 1 млн человек во много раз меньше - в среднем 20 тыс. га (Маслов и др., 2002). Значительная часть городских стоков сбрасывается не на очистные сооружения, а непосредственно в водные объекты. По этой причине хорошее экологическое состояние малых водных объектов может быть достигнуто только в том случае, если они представляют собой природно-техногенные или полностью техногенные системы, существование которых поддерживается работой специальных устройств (аэраторов, циркуляционных систем и др.) (Хендерсон-Селлерс, 1987; Суздалева и др., 1999; Волшаник и др., 2001; 2003).

Учитывая изложенное выше, для обозначения предполагаемого состояния водного объекта, которое является целью его инженерно-экологического обустройства, мы предлагаем термин «историко-экологический прототип», подразумевая под этим внешний вид водного объекта или его фрагмента, свойственный водоемам определенной эпохи, надлежащее экологического состояние которого обеспечивается проведением специальных инженерно-технических мероприятий. Следовательно, выбор историко-экологического прототипа, с одной стороны, заключается в определении желаемого исторического облика, а с другой стороны, в разработке инженерно-экологического обустройства данного объекта, позволяющего сохранить этот облик в современных условиях.

Несмотря на все разнообразие городских водных объектов, в зависимости от происхождения и предназначения первоначально они относились к одной из четырех категорий:

1) природные водоемы и водотоки;

2) искусственные водоемы хозяйственно-бытового назначения;

3) водные объекты рекреационного назначения;

4) техногенные водные объекты. Каждая из этих категорий водных объектов появляется на определенном этапе исторического развития города. Дальнейшая эволюция водных объектов, относящихся к одному типу, также носит сходный характер. В значительной мере это и определяет область выбора историко-экологического прототипа. В качестве примера рассмотрим эволюцию природных водных объектов, существовавших на городской территории еще в доселитебный период. На первых этапах освоения данной территории, оказавшись в пределах поселений сельского типа или вблизи них, водные объекты начинают интенсивно использоваться в хозяйственных целях. В результате бытового загрязнения и эвтрофирования происходят изменения в структуре водных экосистем, постепенно снижается качества вод. Эти явления мы обозначили как слабая и умеренная антропогенная деградация. Однако коренного изменения хозяйственного использования водоема еще не происходит, поскольку через некоторое время его экологическое состояние вновь улучшается. Такие водные объекты продолжают служить источником питьевой воды. В следующий - переходный период, когда территория постепенно урбанизируется, наблюдается сильная антропогенная деградация малых водных объектов. В этот период водные объекты переходят в «катастрофическое состояние», для которого характерно резкое ухудшение качества вод (они уже не могут быть использованы в питьевых целях), социальная привлекательность и рекреационный потенциал прибрежных территорий в значительной мере утрачивается.

Именно на этом этапе эволюции природная река или озеро превращаются в необустроенный городской водный объект, который можно отнести к категории «рекреационно малозначимых». В некоторых случаях антропогенная деградация водного объекта идет еще дальше, вплоть до возникновения на водном объекте «чрезвычайной экологической ситуации». На этой фазе происходит полная потеря рекреационного потенциала, и водный объект переходит в категорию «рекреационно незначимых». На следующем этапе водный объект располагается в пределах окончательно сформировавшейся городской территории. В отличие от переходного периода здесь он уже становится элементом городского пейзажа, улучшающего или ухудшающего видеоэкологию данного района. Принципиально меняется характер использования водного объекта. Если раньше он удовлетворял, главным образом, хозяйственно-бытовым потребностям населения, то в данном состоянии его основное назначение - рекреационное. Столь же закономерный характер носит эволюция и других типов малых городских водных объектов.

Концептуальные проблемы и принципы инженерно-экологического обустройства малых городских водных объектов. Как свидетельствует анализ имеющихся материалов, малые городские водные объекты, обладают рядом общих особенностей, принципиально отличающих их от природных водоемов и водотоков:

Практически все малые городские водоемы и водотоки представляют собой природно-антропогенные или полностью антропогенные (техногенные) объекты. Интенсивность естественных процессов самоочищения в них несравнима с потоком поступающих в водную среду загрязнителей и эвтрофикантов. Следовательно, одних только природоохранных мер для сохранения рекреационного потенциала городских водных объектов недостаточно, необходимо осуществление специальных инженерно-технических мероприятий.

Основное назначение малых городских водных объектов заключается в рекреационном использовании. В соответствии с этим главной задачей проектов их реабилитации, реконструкции, реставрации и консервации должно являться не восстановление структурно-функциональной организации водных экосистем и их биоразнообразия, а повышение социальной привлекательности городской территории и сохранение облика исторически ценных городских объектов. Если восстановление природного водоема или водотока, как правило, преследует цель возвращения его в естественное состояние, которое было нарушено в результате каких-то антропогенных воздействий, то в качестве цели реабилитации, реконструкции или реставрации городского водного объекта выбирается определенный историко-экологический прототип.

Внешний облик природного водоема отражает его экологическое состояние. В отличие от этого, внешний облик обустроенного малого городского водного объекта создается искусственно, путем его архитектурного и экологического дизайна.

Важным моментом при разработке проектов инженерно-экологического обустройства городских водных объектов является безопасность пребывания жителей на их берегах, в особенности детей.

Эти принципы, также как и общие закономерности эволюции городских водных объектов, легли в основу разработанной нами программы (Суздалева, Горюнова, 2004; Суздалева, Безносов, 2005), основные пункты которой приведены ниже .

Унифицированная программа инженерно-экологического обустройства городских водных объектов

1. Историко-экологический анализ водного объекта.

1.1 Установление происхождения и первоначального назначения водного объекта.

1.2 Анализ материалов об историческом прошлом восстанавливаемого объекта. Определение основных этапов его эволюции.

1.3 Выбор исторического прототипа, т.е. внешнего облика водного объекта в определенный исторический период.

1.4 Анализ экологического состояния водного объекта в выбранный исторический период (период существования исторического прототипа) и определение основных факторов его формирования (источников наполнения, уровня загрязненности вод, характера водосборного бассейна и т.п.).

1.5 Анализ элементов технического обустройства городского водного объекта в выбранную историческую эпоху (знакомство с материалами о гидротехнических сооружениях, деталях архитектурного обустройства берегов и т.п.).

1.6 Оценка целесообразности и возможности восстановления облика выбранного исторического прототипа в современных экологических и социально-бытовых условиях.

1.7 Разработка историко-экологического прототипа, то есть потенциального состояния водного объекта, являющегося целью проекта его инженерно-экологического обустройства. В отличие от исторического прототипа, историко-экологический прототип предусматривает современный характер формирования качества вод при сохранении внешнего исторического облика.

2. Проектно-экологический анализ.

2.1 Оценка современного экологического состояния водного объекта, установление источников загрязнения и иных видов ухудшения качества его вод. Данные исследования целесообразно проводить в рамках подготовки материалов для государственной экологической экспертизы разрабатываемого проекта.

2.2 Предварительное рассмотрение возможных путей инженерно-экологического обустройства водного объекта, сравнительный анализ различных вариантов решения поставленных задач.

2.3 Оценка возможных экологических последствий реализации вариантов проекта. Материалы должны быть включены в состав ОВОС проекта.

2.4 Выбор оптимального инженерно-технического решения.

3. Разработка проекта инженерно-экологического обустройства водного объекта.

3.1 Разработка проектно-технической документации инженерно-экологического обустройства.

3.2 Разработка программы экологической реанимации водного объекта, заключающейся в планирование мероприятий по созданию биотического комплекса и мер, обеспечивающих его дальнейшее существование. Необходимость выполнения данного раздела программы обусловлена тем, что при проведении работ по инженерно-экологическому обустройству водоемов и водотоков большая часть их флоры и фауны уничтожается.

3.3 Разработка эколого-правового обоснования проекта. Определение правового статуса водного объекта и всей проектируемой территории. Составление списков стейкхолдеров и, в случае необходимости, проведение экологического аудита их деятельности с целью оценки ее соответствия нормам экологического законодательства, а также оценка правовой обоснованности возможных претензий и учет пожеланий стейкхолдеров (в ходе общественных слушаний проекта).

3.4 Разработка программы инженерно-экологического мониторинга. Данная работа входит в число требований, предъявляемых к ОВОС проекта. Ее осуществление в рамках разработки проекта, а не на стадии эксплуатации позволяет своевременно определить реальную эффективность предлагаемых систем инженерно-экологического обустройства и их экологическую безопасность.

3.5 Корректировка проекта и разработка окончательного варианта проектной документации. Осуществляется на основании анализа результатов, полученных при выполнении пп. 3.2-3.3.

Глава V. Проектные решения по инженерно-экологическому обустройству водных объектов

Унифицированная программа была использована на практике при разработке следующих проектов инженерно-экологического обустройства: 1)проект экологической реабилитации Нижнего Мещерского пруда; 2)проект реконструкции мельничного пруда на р. Жужа на территории ГМЗК «Коломенское»; 3)проект экологической реабилитации пруда на Феодосийской улице (Суздалева, Горюнова, 2004; Суздалева, 2004; 2005; Суздалева, Безносов, 2005; Горюнова, Суздалева, 2005). Рассмотреть все три проекта в автореферате диссертации в виду их большого объема невозможно. Поэтому, ниже приводится только краткое описание первого из этих проектов.

Проект реабилитации Нижнего Мещерского пруда:

1.Историко-экологический анализ Нижнего Мещерского пруда при разработке проектной документации практически не проводился. Правильная прямоугольная форма котловины (площадь 2,5 га) указывает на искусственное происхождение водоема, а картографический материал свидетельствует, что пруды первоначально были организованы в верхней части русла р. Натошенки (Неверки), являющейся правым притоком р. Сетунь. В соответствии с классификацией, приведенной в главе III, Нижний Мещерский пруд относится к категории «временно утраченных водных объектов». Котловина пруда сохранилась без каких-либо существенных изменений, поэтому задача выбора исторического прототипа значительно упрощалась. Вместе с тем, как показали наши исследования, характер водосборного бассейна и уровень антропогенного воздействия на пруд в настоящее время совершено иные, чем в эпоху существования данного водоема. В том случае, если бы реабилитация пруда проводилась без специальных мероприятий по инженерно-экологическому обустройству и ограничивалась расчисткой котловины от мусора и наполнением ее водой в период весеннего паводка, то результатом было бы возникновение сильно эвтрофицированного водоема, очень мелководного и не заполняющего полностью существующую котловину.

Очевидно, что подобный объект обладал бы низким рекреационным потенциалом. Поэтому разработанный историко-экологический прототип включал некоторые элементы инженерно-экологического обустройства водоема, не свойственные его историческому прототипу.

2. Проектно-экологический анализ различных вариантов технических решений показал, что во всех случаях наиболее нежелательным их экологическим последствием является зарастание реабилитируемого водоема, с последующим превращением его в заболоченный водный массив. Были выявлены основные причины данных процессов: 1)большое количество биогенных элементов; 2)подходящие грунты котловины для развития высшей водной растительности; 3)хорошая освещенность подводных биотопов; 4) наличие зачатков растений в Верхнем пруду и в котловине Нижнего, способных размножаться вегетативно.

3. Разработка проекта инженерно-экологического обустройства водного объекта. Проектом предусматривалось осуществление следующих инженерно-технических мероприятий:

1)очистка пруда от донных отложений и растительности с пригрузкой ложа котловины песком;

2)устройство берегоукрепления;

3)ремонт низового откоса плотины Верхнего Мещерского пруда;

4)ремонт верхового откоса Нижнего Мещерского пруда;

5)ремонт донного водовыпуска на низовом откосе плотины Верхнего Мещерского пруда;

6)ремонт донного водовыпуска на низовом откосе плотины Нижнего Мещерского пруда; 7)строительство подпитывающего водопровода.

На основании проведенных исследований, на фазе разработки проекта инженерно-экологического обустройства Нижнего Мещерского пруда нами были даны следующие рекомендации:

Котловину и склоны Нижнего пруда необходимо очистить от почвенно-растительного покрова, который следует вывести за пределы прибрежной зоны.

Основная часть акватории пруда должна иметь глубину не менее 2 м. Площадь мелководий следует свести до минимума, поэтому предпочтительная форма котловины - корытообразная с крутыми откосами по всему периметру.

Откосы вдоль берегов пруда следует забетонировать или оформить в виде закрепленной каменной отсыпки (матрасов Рено). Созданные подводные склоны должны опускаться на глубину до 2м (большую, чем в Верхнем пруду). При заполнении Нижнего пруда необходимо осуществить одну или лучше несколько его промывок.

Для деэвтрофирования вод следует предусмотреть в районе водосброса из Верхнего пруда в Нижний небольшой участок, на котором спроектировать «биофильтр» («биоплато») из искусственных посадок тростника южного (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.).

Значительная часть этих рекомендаций была учтена. В соответствии с ними осуществлена корректировка проекта, после чего был разработан окончательный вариант проектной документации.

Неучтенные в проекте аспекты инженерно-экологического обустройства

1. Отсутствие историко-экологического анализа. Историко-архивные исследования при создании проекта не проводились. Вместе с тем, учет архивных материалов позволил бы придать водоему определенную культурно-историческую ценность. По одним архивным материалам, форма Мещерских прудов, которая сохранилась на современном этапе, была придана им в самом начале ХХ века при строительстве благоустроенных подмосковных дач. Говоря современным языком, это был один из первых в России проектов элитной коттеджной застройки городских предместий, повышающий рекреационный потенциал территории. Проект был осуществлен в 1903 г. на земле князя Сергея Борисовича Мещерского (Каменецкий, 2003), поэтому поселок первоначально назывался Княж-Мещерский и был не менее популярным, чем знаменитые впоследствии переделкинские дачи. По другим архивным материалам, Мещерские пруды существовали задолго до строительства дач. В средние века местность носила название Ваулинской пустоши и принадлежала «московской церкви Введения Богородицы Златоверхой, что в Китай-городе, а протекающая здесь р. Натошенка была подпружена мельничными плотинами. В начале XIX столетия на этой пустоши было барское село, сожженное и разоренное французами в 1812 году.

Привлечение историко-архивных материалов в период разработки проекта дал бы интересные решения по дизайну реабилитируемого водоема, и позволил бы выполнить реконструкцию отдельных элементов обустройства пруда (беседок, прогулочных дорожек, гротов). Реализация подобных мероприятий привела бы к принципиально иному восприятию Мещерских прудов: не как недавно созданных и технически благоустроенных городских водоемов, а как старинных прудов, какими они по праву могут считаться.

2. Отсутствие надлежащего эколого-правового обоснования проекта. При разработке проекта не был обоснован правовой статус Нижнего Мещерского пруда. В документации лишь указывается, что «пруд и территория вокруг него являются природным комплексом №152,153 ЗАО г. Москвы. Режим 2». Подобное обоснование недостаточно. Исторически Мещерские пруды входили в бассейн р.Натошенки, куда и проводился сброс вод. После строительства МКАД и осушения Мещерских прудов связь между ними и рекой прервалась, а в последние годы часть старого русла реки попала в зону коттеджной застройки. В проекте рассматривается только два пруда: Верхний и Нижний. На самом деле существует целый каскад прудов. Так, непосредственно к Нижнему пруду, примыкает еще один, сообщающийся с ним водосбросом. Судя по тому, что этот водоем находится на огороженной и охраняемой территории он рассматривается как «обособленный водный объект». В соответствии со ст. 1. Водного кодекса РФ «обособленный водный объект (замкнутый водоем) - небольшой по площади и непроточный искусственный водоем, не имеющий гидравлической связи с другими поверхностными водными объектами». Такой водоем не вносится в водный кадастр, может передаваться в частную собственность и является частью земельного участка (Михеев и др., 2001; Боголюбов, Минина, 2002). В период, когда Нижний Мещерский пруд временно прекратил свое существование, подобное решение вопроса могло иметь место. Однако после наполнения пруда гидравлическая связь восстанавливается. В перспективе это влечет за собой целый комплекс правовых коллизий. Например, если пруд, находящийся на огороженной территории, не является обособленным водным объектом и не имеет статуса объекта специального водопользования, то его прибрежная зона (так называемый бечевник) должна быть свободна для прохода. Аварийный сброс вод (при аномальных количествах атмосферных осадков) или промывка пруда приведет также к столкновению интересов как пользователей нижележащего пруда, так, возможно, и владельцев коттеджей.

3. Отсутствие программы инженерно-экологического мониторинга свойственно подавляющему большинству проектов реабилитации, реконструкции и реставрации малых городских водных объектов. Вследствие этого в период последующей эксплуатации эффективность работы системы инженерно-экологического обустройства водного объекта практически не контролируется, что приводит к постепенному ухудшению его экологического состояния.

Выводы

Исследованные водные объекты подвержены интенсивному загрязнению (ХПК достигает 70 мгО/л и более) и эвтрофированию (содержание фосфатов в ряде случаев превышает 1 мг/л). Водную среду некоторых объектов можно рассматривать как гипертоксичную (ЛВ50<1ч.). Без осуществления специальных мероприятий по инженерно-экологическому обустройству состояние большинства исследованных водных объектов в ближайшем будущем ухудшится.

Процессы самоочищения в экосистемах малых городских водных объектов несравнимы по интенсивности с потоком поступающих в них загрязнителей и эвтрофикантов. Обеспечить хорошее экологическое состояние и высокий рекреационный потенциал городских водоемов и водотоков можно только путем создания систем их инженерно-экологического обустройства.

Проекты реабилитации, реконструкции, реставрации и консервации малых городских водных объектов должны разрабатываться на основе комплексного решения инженерно-технических и экологических проблем. Осуществление инженерных мероприятий, без научно обоснованного анализа их экологических последствий, не может улучшить экологическое состояние водных объектов.

Принципиальное изменение образа жизни населения урбанизированных территорий и необратимое изменение характера водосборного бассейна городских водных объектов привело к полной утрате их хозяйственно-бытового значения. В современных условиях малые городские водоемы и водотоки могут рассматриваться либо как культурно-исторические и рекреационные объекты, либо как элементы улучшения видеоэкологических свойств урбанизированной территории.

Историческое развитие (эволюция) различных типов малых городских водных объектов, вне зависимости от их происхождения и первоначального предназначения, носит сходный характер и представляет собой ряд последовательных этапов, смена которых происходит вследствие закономерных изменений экологических и социальных условий в процессе урбанизации территории.

Восстановление отдельных фрагментов городских водных систем, сохранившихся на территориях рекреационных зон и исторических объектов, возможно путем создания имитационных водоемов, уровень качества вод в которых поддерживается работой циркуляционно-восстановительной системы инженерно-экологического обустройства.

Проект инженерно-экологического обустройства городского водного объекта должен включать мероприятия по экологической реанимации, заключающиеся в целенаправленном формировании его биотического комплекса и разработке мер, обеспечивающих его дальнейшее существование. Неконтролируемое развитие водной биоты в реабилитированных водных объектах приводит к снижению их рекреационного потенциала и ухудшению видеоэкологических свойств.

На основе анализа материалов, полученных при исследовании экологического состояния различных городских водоемов и водотоков, и опыта разработки проектов их реабилитации и реконструкции создана унифицированная программа инженерно-экологического обустройства городских водных объектов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1.Суздалева А.А., Безносов В.Н., Пшеничный Б.П. Проблема пейзажности индустр.ландшафтов и использование устройств искус. апвеллинга для мелиорации технических водоемов // Природообустройство и экологические проблемы водного хозяйства и мелиорации. М.: Изд-во МГУП, 1999. С.59.

2.Безносов В.Н., Родионов В.Б., Суздалева А.А. Инженерно-экологический мониторинг и реальные пути эколог. обустройства малых рек // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 14. М.: ОАО НИИЭС, 2004. С.206-220.

3.Суздалева А.А., Горюнова С.В. Возможные пути решения эколог.проблем малых городских рек // Системная экология. Вып.5-6. Сб. научн. трудов «Актуал.пробл. экологии и природопольз.». М.: Изд-во РУДН, 2004. С.79-82.

4.Суздалева А.А. Исследование возможных экологических последствий реконструкции Нижнего мещерского пруда // Электроника, электротехника и энергетика. 11-я Междунар. научно-техн. конф. студентов и аспирантов. Т.2. Секция 31 «Инженерная экология». М.: МЭИ, 2005. С.236.

5. Суздалева А.А., Горюнова С.В. Исследование экологического состояния р.Жужа на территории музея-заповедника «Коломенское» // Системная экология и экология человека. Вып.7. Сб. научн. трудов «Актуальные проблемы экологии и природопользования». М.: Изд-во РУДН, 2005. С.97-99.

6.Суздалева А.А. Имитационные водоемы как один из реальных путей улучшения рекреационного потенциала урбанизированных территорий // Водные экосистемы и организмы - 7. Москва: МАКС-Пресс, 2005. С.82.

7.Суздалева А.А., Безносов В.Н. Унифицированная программа экологического обустройства малых рек России // Водные экосистемы и организмы - 7. Москва: МАКС-Пресс, 2005. С.83.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Экологическое состояние водных ресурсов Архангельской области. Основные мероприятия по использованию и охране водных объектов, направления и особенности их нормативно-правового регулирования согласно современному законодательству российской Федерации.

    контрольная работа [26,8 K], добавлен 13.05.2014

  • Меры по очистке и охране вод, характеристика водных объектов Челябинской области и источников их загрязнения. Регулирование, использование и охрана водных ресурсов, санитарное состояние систем централизованного хозяйственного и питьевого водоснабжения.

    реферат [39,2 K], добавлен 20.07.2010

  • Рассмотрение понятия и назначения водоохранных территорий. Определение зон санитарной охраны поверхностных водных объектов. Анализ биоинженерной защиты берегов водных объектов. Геоэкологические принципы проектирования прибережных защитных полос.

    дипломная работа [9,6 M], добавлен 21.08.2010

  • Состояние качества воды в водных объектах. Источники и пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Общие сведения об охране водных объектов. Водное законодательство, водоохранные программы.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 01.11.2014

  • Использование водных ресурсов и последствия пользования. Ситуация в Тульской области. Главный загрязнитель поверхностных вод. Химические и физико-химические методы очистки вод. Государственный контроль за использованием и охраной водных объектов.

    контрольная работа [31,6 K], добавлен 19.09.2013

  • Оценка современного геоэкологического состояния водных объектов Гомельского района, а также их рациональное использование и охрана. Основные источники загрязнения водных объектов. Проблемы загрязнения поверхностных и подземных вод Гомельского региона.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 13.02.2016

  • Фауна наземных и водных моллюсков юго-западной части Беларуси. Сложившийся видовой состав малакофауны как отражение экологического состояния биотопов пригородов и городских территорий. Количественные показатели наземных и пресноводных моллюсков.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 06.02.2013

  • Особенности регулирования федеральным законодательством охраны водных объектов. Характеристика мониторинга водных объектов. Меры по охране поверхностных вод. Правила организации водоохранных зон. Очистка сточных вод. Использование воды для питьевых целей.

    реферат [28,5 K], добавлен 02.12.2010

  • Виды опасных геологических процессов и их влияние на состояние строений и сооружений и жизнедеятельность населения. Процессы подтопления на территории России и Украины. Примеры опасных инженерно-геологических процессов и защита территории города от них.

    реферат [20,6 K], добавлен 21.03.2015

  • Химическое, биологическое и физические загрязнения водных ресурсов. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Основные методы и принципы очистки воды, контроль ее качества. Необходимость защиты водных ресурсов от истощения и загрязнения.

    курсовая работа [455,3 K], добавлен 18.10.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.