О состоянии нормативного обеспечения экологических оценок гидросферы в условиях техногенеза (при изысканиях для строительства)

_МГСУ

О СОСТОЯНИИ НОРМАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОЦЕНОК ГИДРОСФЕРЫ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА

About the CONDITION of STANDARD MAINTENANCE of ECOLOGICAL ESTIMATIONS of HYDROSPHERE in the CONDITIONS of TECHNOGENESIS

H.A. Платов, А.Д. Потапов, A.A. Лаврусевич, Н.М. Лаврова,

И.М. Сенющенкова, Н.М. Маркова

N.A. Platov, A.D. Potapov, A.A. Lavrusevich, N.M. Lavrova,

I.M. Senjushchenkova, I.M. Markova

ГОУ ВПО МГСУ

Эффективное использование водных ресурсов при различных видах строительства в условиях техногенеза зависит от качества выполнения инженерных изысканий. Качество инженерных изысканий определяется современным уровнем нормативных документов в области изучения гидросферы.

The effective utilization of water resources at various kinds of building in conditions technogenesis depends on quality of performance of engineering researches. Quality of engineering researches is defined by modern level ofstandard documents in the field of hydrosphere studying.

Современная деятельность технически вооруженного человечества значительно воздействует на гидросферу Земли. Гидросфера в силу своей динамичности, представляет собой «арену», на которой наиболее ярко, полно и динамично прослеживаются техногенные изменения. К настоящему времени нормативная база в области охраны гидросферы включала около 13 тысяч документов.

«Основы водного законодательства» нашей страны, созданные во второй половине прошлого века, практически устарели и требуют существенной корректировки по многим аспектам. Основными документами, в которых отражены водоохранные нормы и правила, являлись различные правила и положения утвержденные в прошлом веке Минводхозом, Минрыбхозом, Минздравом, Мингео и т.д. Нормативная база включала тысячи нормативов ПДК загрязняющих веществ в поверхностных и подземных водах, около 30 государственных стандартов, более 200 методических рекомендаций, отраслевых указаний, норм и требований. Для 16 тысяч предприятий - водополь-

зователей бывшим Минздравом были утверждены нормативы ПДС загрязняющих веществ, поступающих в водные бассейны со сточными водами.

Основное содержание водоохранных норм и правил сводится к регламентации количества и качества сброса загрязненных сточных вод в водные объекты и определение мер по обеспечению качества поверхностных и подземных вод в соответствии с нормативами ПДК посредством строительства очистных сооружений. Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде загрязняющих примесей и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем -ПДС (предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимая концентрация веществ), а при использовании очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов.

Такое внимание к гидросфере в области нормативного обеспечения ее использования вполне объясним, мало того, что она занимает 2/3 поверхности нашей планеты и объединяет все свободные воды, которые могут передвигаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации (воды океанов, морей, озер, рек, болот и т.д.), но в силу своей химической природы, являясь наиболее распространенным неорганическим соединением, самым важным минералом, входит в другие геосферные жизнеобеспечивающие оболочки, - литосферу и атмосферу. Но и это не самое важное, главенствующим является то, что вода источник и основа существования биосферы. Вода - единственный источник кислорода в процессе фотосинтеза. Другими словами, вода - основа жизни. Воду называют «кровью планеты», основой всех жизненных процессов. Вода - абсолютный растворитель, не секрет, что в морской воде присутствуют практически все известные химические элементы. Вода является «великим скульптором», формирующим земную поверхность. Вода является «маховым колесом» - изменяющим климат и погоду, благодаря своей высокой теплоемкости вода является источником природного тепла и энергии. При техногенном воздействии вода наиболее чутко реагирует на малейшие изменения окружающей среды. Примером могу служить такие грозные геологические процессы как землетрясения, связанные с нагнетанием жидкости в глубокие скважины. При искусственном повышении гидростатического давления до 240-275 бар наблюдаются землетрясения, магнитудой до 4-х по шкале Рихтера, но после снятия напора они затихают

Общие водные ресурсы Земли оцениваются почти в 1500 млн.кмЗ. основная масса воды 94% находится в Мировом океане, в то время как объем всех вод суши -90млн.км3, а объем речных вод составляет 1,2 млн.кмЗ. Площадь водосбора рек России составляет около 14 млн.км2, а суммарный среднегодовой сток около 2,5млн кмЗ. В России более 2 млн. озер с суммарной площадью зеркала около 500 тыс.км2. Объем устойчивого подземного стока в нашей стране составляет около 300 кмЗ в год. Ежегодно у нас в стране извлекается из недр Земли для разных целей до 15 млрд.мЗ подземных вод.

Рост городов, бурное развитие индустриализации и электрификации, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Среднесуточная потребность в воде человеческого организма 1,5 л. Если численность человечества составляет 6,5 млрд., нетрудно посчитать, что только для процесса мета-

_МГСУ

болизма человечества необходим 1млн.м3 чистой питьевой водыежедневно. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет примерно 3500км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Одна из важнейших проблем связанных с рациональным ведением водного хозяйства - сохранение требуемого качества воды во всех водоисточниках. Загрязнение вод -основная причина качественного истощения водных ресурсов. Причины загрязнения -техногенез

В процессе техногенеза происходит сокращение естественной гидрографической сети, идет обмеление и загрязнение поверхностных водоемов, стихийные процессы уменьшения водности, регулирование естественного режима, ухудшение санитарного состояния водоемов. Для подземных вод в результате строительства изменяются условия питания и разгрузки, уровенный и температурный режим, химический состав подземных вод, появляются одни и исчезают другие водоносные горизонты. Даже поверхность уровня подземных вод нередко приобретает куполообразный характер, изменяются пути фильтрации подземных вод, образуются зоны подпора.

Специфические, трудно прогнозируемые изменения подземной гидросферы происходят на урбанизированных территориях, особенно в крупных городах и на площадках промышленных комплексов со сложной сетью подземных сооружений и коммуникаций, с постоянно изменяющимися во времени и пространстве искусственными источниками и факторами, вызывающими различные изменения естественного режима подземных вод, а зачастую и образованию новых техногенных водоносных горизонтов.

Свойственные урбанизированным территориям изменения в подземной гидросфере (техногенная активная зона), не имеет полных природных аналогов. Поэтому остро стоит вопрос о разработке теории и методов исследования и прогнозирования развития процессов и явлений, сопровождающих изменения подземной гидросферы застроенных и осваиваемых строительством территорий. Степень отличия техногенного режима от природного изменчива по площади и во времени. Формирование техногенного режима подземных вод в зоне, где грунты оснований сооружений находятся в техногенно-напряженном состоянии, обуславливает необходимость учета физико-механического и химического взаимодействия подземных вод и грунтов. Изменения гидрогеологических условий застраиваемых территорий зависит не только от типа сооружений, но и от культуры строительства. Например, открытые значительные по размерам котлованы, пагубно сказываются не только на изменении инженерно-геологических характеристик грунтов, но и способствуют образованию техногенных гидрогеологических процессов или активизируют ранее существовавшие геологические процессы, вызывающие неблагоприятные последствия - осадку, просадки, пучение грунтов, оползание склонов, карстовые явления, суффозию в грунтах оснований, лессовый псевдокарст, гидростатическое взвешивание грунтов и сооружений и т.д.

Характерным техногенным процессом является подтопление подземными водами застраиваемых территорий в результате резкого увеличения приходной части естественного водного баланса за счет утечек и других искусственных источников и факторов, что приводит к быстрому (до 1м и более в год) и значительному по площади подъему уровня подземных вод. При этом резко изменяется химический состав подземных вод: повышается агрессивность к заглубленным конструкциям и их температура (она может достигать 25-40 градусов и больше).

Для заблаговременного предотвращения этих процессов и разработки защитных мероприятий необходимо широкое применение вероятностного прогноза оценок по-

тенциальных изменений наряду с экспертными методами оценок. Базой этих оценок должны стать стационарные режимные наблюдения, методика которых различается на участках с различными типами застроек и геолого-гидрогеологическими условиями и построение математической модели. При этом необходимо учитывать, что на урбанизированных территориях всегда происходит перестройка водного баланса в системе: осадки - поверхностные воды - воды зоны аэрации - грунтовые воды - подземные воды.

На формирование нормативной базы в области охраны поверхностных и подземных вод накладывало отпечаток рассредоточение водоохранных норм и правил в большом количестве нормативно - методических документов. Основной недостаток водоохранных норм и правил заключается в том, что они не ориентируют промышленность, в том числе и строительство, на совершенствование технологии основного производства с целью сокращения водопотребления, на внедрение и широкое использование замкнутых (бессточных) систем водного хозяйства промышленных предприятий, оптимизацию водопотребления при строительстве, учет изменений в гидросфере при строительном освоении территорий и подземного пространства, снижение объемов и степени загрязнения сточных вод. Водоохранные нормы и правила недостаточно увязаны с лесо - и рыбоохранными нормативами, с воздухоохранными нормами, с регламентацией хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и по водосборным бассейнам в целом. Критерии качества водных объектов несовершенны, а прогноз экологического состояния водных объектов не обеспечен соответствующими методиками и расчетами.

На первый взгляд тезис о несовершенности нормативно-методической базы кажется тривиальным, но при обеспечении выполнения федерального закона «О техническом регулировании» требуется актуализация всего комплекса регламентирующих документов. При существующей разобщенности нормативных документов, отсутствии их иерархической соподчиненности при любой экспертизе проектно-изыскательских документов возникает возможность произвольного использования «удобного» нормативного документа для отрицательного или положительного решения. При этом знание всех 1З тысяч нормативов не под силу ни одному эксперту. Представляется необходимым проведение специальных методических разработок по созданию единой нормативной базы по изучению гидросферы в строительных целях и на начальном этапе при инженерно-экологических исследованиях на территории строительства. В основу этой базы должны быть положены только существенно необходимые показатели и характеристики гидросферы, которые могут быть получены стандартизованными методами и современными приборами, доступными изыскательским организациям. Следует разделить оценки по составляющим гидросферы.

По поверхностным водам следует получить данные по: характеристикам каналов, ирригационных систем (суммарный водосток, бассейн, протяженность); качеству воды в водных объектах (содержание примесей, кислорода, температура и др.); хозяйственной ценности водных объектов (источник питьевой воды, транспортные связи, рыбопродуктивность, орошение); видам и срокам водопользования, наименование водопользователей, наличие лечебных, заповедных и курортных водных объектов, а также рыбохозяйственных, для нужд охотничьего хозяйства, памятников природы и культуры, наличие и состояние водоохранных зон; параметрам физических и биологических свойств воды, водных объектов, объемам забранной использованной и переданной воды (питьевой, технической, оборотной, сточной и др.); процессам вредного воздействия поверхностных вод: наводнений, затоплений, подтоплений, разрушений

_МГСУ

береговой линии, заболачивание и засоление земель, эрозии и абразии, овраги, оползни, сели и т.д.; оросительным и обводнительным системам, водохранилищ, каналов, осушительных систем и пр.; наличию на водотоках судоходства, его интенсивности, судоходным условиям, лесосплаву и его видам; местоположению водозаборов, выпусков все видов производственной и хозяйственно - бытовых сточных вод для водных объектов, объемы сбрасываемых вод и их загрязнений, их химический состав; параметрам баланса водопотребления и водоотведения, количество и характеристика сточных вод; существующим и возможным в перспективе источниках загрязнения водных объектов, поступающих загрязняющих веществах, их концентрации в зоне размещения проектируемого строительного объекта; фоновому химическому и биологическому загрязнению водных объектов в зоне предприятий, месте сброса сточных вод, их качестве; наличию водоемов-охладителей (морфологические характеристики, тепловой режим, водный обмен и водный баланс охладителя и основных водных объектов, гидрохимический и гидротермический режим водоема-охладителя и водных объектов); количественным характеристикам экосистемы охладитель - водные объекты района, санитарно-гигиеническому состоянию водоема-охладителя и водных объектов района, самоочищению воды водных объектов.

И далее, по подземным водам необходимо получить сведения: об условиях залегания водоносных горизонтов (верховодка, грунтовые воды, межпластовые); об условиях движения подземных вод (поровые, трещинные, карстовые); о глубинах залегания уровня подземных вод, мощность водоносного горизонта; об условиях питания и разгрузки водоносного горизонта; по характеристикам и условиям залегания водо-вмещающих и водоупорных грунтов; значениям степени неоднородности фильтрационных свойств водовмещающих грунтов и грунтов зоны аэрации; характеристикам первого от поверхности водоупора, на котором формируются грунтовые воды, характеру их распространения, мощности и литологическому составу пород водоупора, наличию гидрогеологических «окон»; о гидродинамической изолированности основного водоносного горизонта от смежных горизонтов и поверхностных вод; по гидрохимическим условиям подземных вод (химический состав, тип вод, температурный режим, агрессивность); по характеристике качественного состава подземных вод для выявления их зональности в условиях естественного и нарушенного гидродинамического режима; по возможным источникам загрязнения жидких и твердых отходов производств, включая строительную деятельность; условиям инфильтрации стоков в водоносный горизонт; о наличии гидравлической связи загрязненного водоносного горизонта с горизонтом, являющимся источником водоснабжения; по характеристикам дренирования открытыми водоемами загрязняемого водоносного горизонта при использовании поверхностных вод для водоснабжения; о наличии в стоках высокотоксичных компонентов с низким ПДК; по наличию или возможности образования обратных уклонов поверхности подземных вод на участках изысканий.

Как видно из вышеперечисленного весьма обширного перечня необходимых сведений о гидросфере при ее использовании в производственных и бытовых целях, задача их систематизации и выработке иерархии и соподчиненности по приоритетам является первоочередной Попытка объединения необходимых сведений по «экологич-ности» не получила развития, что объяснимо достаточно просто. В конечном итоге, при любом виде использования гидросферы, которое при техногенезе никогда не бывает эссенциальным, все параметры оказываются экологическими. Это следует из постулата о междисциплинарности экологии как науки. Более перспективным является построение нормативной базы по главным факторам воздействия на гидросферу раз-

личных видов деятельности человека. В этом случае при строительном воздействии на гидросферу, наибольшее значение будут иметь качественные инженерные изыскания, которые уже достаточно апробированы с «водной» точки зрения и требуют своего дополнения с учетом тех необходимых сведений, которые нами были определены, следует только подвергнуть тщательному анализу действующий СНиП и СП на инженерные изыскания с дальнейшей оптимизацией нормативных требований.

Литература:

1. Экология. Потапов А.Д - М. Высшая школа, 2-е изд.2005 г.

2.Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерноя геология. - М.:Высшая школа. 2009. - 575с.

3.Ананьев В.П., Филькин Н.А., Потапов А.Д. Специальная инженерная геология. -М.:Высшая школа.2008. - 263с.

4.Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Инженерно-геологические изыскания. - М.: КДУ, 2007. - 424с.

5.Добровольский А.Д., Добролюбов С.А., Михайлов В.Н. Гидрология. - М.:Высшая школа. 2008. - 463с.

6.Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология: учебник для экологических специальностей вузов. - М: Академия. 2006. - 448с.

7.Милютин А.Г. Геология. - М.:Высшая школа. 2008. - 448с.

8.Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. - М.: МГУ. 1995. - 368с.

9.0сновы почвоведения Потапов А.Д., Платов Н.А., Дерюга A.M. М.МГСУ. 2006г.

Ю.Экология. Коллектив авторов. Под ред.А.Д.Потапова М.МГСУ. 2008,

11."Биосфера". Вернадский В.И М. Мысль , 1967 г.

12..Экологическая безопасность строительства. Теличенко В.И., Потапов А.Д., Слесарев М.Ю., Щербина Е.В. М. Изд-во «Архитектура - С», 2009 312 с.

13.СНиП 11.02-96 Инженерные изыскания для строительства М. Госстрой РФ.1996

14.СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства М. Госжилстрой РФ 1997

15.Инструкция по инженерно-геологическим и инженерно-экологическим изысканиям в Москве. М.Москомархитектура 2004

16.СП 11-103-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства М.ПНИИИС 1997

17.СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (части I-IV) М.ПНИИИС 1997

18.СП 11-108-98 взыскания источников водоснабжения на базе подземных вод М. Госжилстрой РФ 1997

The literature:

1. Ecology. Potapov А.Д - M.Vysshaja shkola, 2005

2. Ananjev V. P, Potapov A.D.Inzhenernoja geology. - M.: Vysshaja shkola. 2009. - 575 p.

3. Ananjev V. P, Filkin N.A., Potapov A.D.Special engineering geology. - M.:. Vysshaja shkola 2008. - 263p.

4. Bondarik G. K, Jarg L.A.Engineering of research. - M: КДУ, 2007. - 424p.

5. Dobrovolskij A.D., Dobroljubov S.A., Mihajlov V. N. A hydrology. - M.: Vysshaja shkola. 2008. - 463p.

6. Koronovskij N.V., Jasamanov N.A.geology: the textbook for ecological specialities of high schools. - m: Academy. 2006. - 448c.

7. Milyutin A.G.geology. - M.:Vysshaja shkola/ 2008. - 448c.

8. Shestakov V.M.Gidrogeodinamika. - M: The Moscow State University. 1995. - 368c.

9. Bases of soil science of Potapov A.D., Platov N.A.,Deijuga A.M. M. MSUCE. 2006.

10. Ecology. Collective of authors. Under the editorship of A.D.Potapov of M. MSUCE. 2008

_МГСУ

11. "Biosphere". Vemadsky V. I of M.Mysl, 1967

12. Ecological safety of building. Telichenko V. I, Potapov A.D., Slesarev M. Ju, Shcherbina E.V.M.Izd-vo «Architecture - S», 2009 312 p.

13. SNiP 11.02-96 Engineering researches for building M.Gosstroj's RF.1996

14. SP 11-102-97 Engineering-ecological researches for building M.Goszhilstroj's of the Russian Federation 1997

15. The instruction on engineering-geological and engineering-ecological researches in Moscow. M.Moskomarhitektura 2004

16. SP 11-103-97 Engineering-hydrometeorological researches for building of M. PNIIIS 1997

17.SP 11-105-97Engineering-geological researches for building (Parts I-IV) M. PNIIIS 1997

18.SP 11-108-98 Researches of sources of water supply on the basis of underground waters M.Goszhilstroj's of the Russian Federation 1997

Ключевые слова: гидросфера, вода, подземные воды, поверхностные воды, инженерные изыскания, инженерно-экологические изыскания, строительство, загрязнения, техногенез, нормативные документы.

Keywords: hydrosphere, water, underground waters, a surface water, engineering researches, engineering-ecological researches, building, pollution, technogenesis, standard documents.

e-mail: umu-potapov@mail.ru

Соавтор статьи член Редакционного совета «Вестника МГСУ» проф.д.т.н. А.Д.Потапов