Предпосылки формирования системы инженерно-строительной безопасности городских территорий

Предпосылки формирования системы инженерно-строительной безопасности городских территорий

Б.М.Дегтярев

Предпосылками для обоснования и формирования системы инженерно-строительной безопасности городских территорий служат результаты анализов взаимодействия между градостроительными и природными факторами. По этим результатам возможно устанавливать разные подходы и определять разные технологии защиты территорий от физических воздействий и неблагоприятных изменений инженерно-строительных свойств территорий. Они могут быть градостроительными (планировочно-пространственными, техническими (защитными)) и комплексными.

Технологии защиты осуществляются на основе результатов прогнозов изменений свойств осваиваемых территории. Эти результаты определяют способы защиты городских структур и объектов и в целом разработку системы инженерно-строительной безопасности городских территорий.

Ключевые слова: градостроительная геоэкология, инженерно-строительная безопасность, природные условия, техногенез, планировка и застройка, системный анализ, проектирование.

Preconditions of Formation of System of the Construction

Safety Urban Areas. By B.M.Degtyarev

Preconditions for study and the formations of the system of the constvuction safety of urban areas are the results of analyses of the interaction between urban and natural factors. From these, it is possible to set different security technology areas from the physical impacts in different environmental conditions. They can be urban planning (zoning, planning, spatial), technical (protective) and complex. Protection technologies are based on the results of the predictions of property changes developing areas. These results identify ways to protect urban structures and objects, and overall system of urban areas. These results identify ways to protect urban structures and objects and overall construction safety of urban areas.

Keywords: civil ingineering geoecology, construction safety of urban areas technogenesis, natural conditions, planning and development, system analyses, townplanning design.

Проблемы инженерно-строительной безопасности городских территорий связаны с процессами всё возрастающей урбанизации, получившей широкое распространение во всём мире в текущем и предыдущем столетиях.

Ещё в 2006 году на Общем собрании РААСН предлагалась разработать целостную систему защитных мер для устойчивого развития городов и поселений, связанных с опасностями, вызванными природными, техногенными и экологическими факторами [1].

Эти меры должны быть направлены на предупреждение и ликвидацию чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, что определено перечнем критических технологий как приоритетное направление развития науки, технологий и техники в Российской Федерации (Указ Президента РФ от 07.06.2011 г. № 899).

Вопросы безопасности в городах широко обсуждаются в научной литературе. На их приоритетное значение в устойчивом развитии городов указывается в Градостроительном кодексе (2012), в Градостроительной доктрине Российской Федерации (2014) и в других документах.

Разработка градостроительных и технических решений в этом направлении требуют формирования системы инженерно-строительной безопасности на основе результатов научно-технического прогресса последних лет в разных отраслях естествознания: геологии, гидрогеологии, гидрологии, климатологии, почвоведения, физической географии. Современные требования градостроительной практики должны способствовать построению целостной системы инженерно-строительной безопасности территорий.

Особенность подходов к разрабатываемым техническим решениям в этом направлении состоит в том, что они должны основываться на фактах и закономерностях изменений природной среды под воздействием процессов техногенеза, присущих всем перечисленным отраслям естествознания.

В настоящее время безопасность территорий рассматривается большей частью в связи с процессами изменения природных условий, в основном геологической среды [2].

Выполненный анализ результатов таких работ в ретроспективе и в современном состоянии позволил рассматривать общие схемы инженерно-строительной безопасности территорий в связи с практическими градостроительными задачами проектирования планировки и застройки городов.

Разработанная концепция инженерно-строительной безопасности территорий застройки городов [3] рассматривает взаимодействие природных и градостроительных структур и вводит различия в зависимости от природных типов территорий и планировочно-пространственных структур городской среды, а именно плановых и профильных схем распределения наземных и подземных сооружений и их инфраструктур.

Взаимодействие природных типов и градостроительных структур оказывает разное по качеству воздействие на территорию.

Инженерно-строительная безопасность городских территорий безусловно связана с этими изменениями, а поэтому методы решения задач обеспечения безопасности различаются в зависимости от характера, плотности застройки, этажности зданий, сооружений, их функционального назначения, развития улично-дорожной сети, инженерной инфраструктуры, степени её амортизации, параметров использования подземного пространства.

Эти различия накладываются на неоднородный фон природных условий, который может существенно различаться даже в пределах небольшой по площади территории по геологическим, гидрологическим, гидрогеологическим, по-чвенно-растительным характеристикам.

В результате образования на разных участках городской территории техногенных (градостроительных) и фоновых (природных) факторов происходит взаимодействие между ними, и возникают процессы техногенеза. Изменения этого фона в значительной мере определяются водным фактором, а именно формированием и режимом водных и связанных с ними потоков во всех естественных природных средах, подверженных процессам техногенеза. Эти процессы нарушают естественные условия инженерно-строительной безопасности, что часто приводит к развитию на территории чрезвычайных ситуаций: оползней, подтоплений, оседание поверхности земли, суффозий в грунтах, карстовых провалов, а иногда и землетрясений.

В последнее время для изучения этих процессов, приводящих к указанным выше изменениям природной среды (часто это называется её деградацией), в научных работах стали рассматривать природно-градостроительные комплексы (ПГК), то есть участки с сочетанием относительно однородных градостроительных и природных условий.

Выделение ПГК на территориях даёт возможность устанавливать разные подходы к решению проблемы инженерно-строительной безопасности территории и решать практические задачи проектирования городов, обеспечивающих их нормальное функционирование.

Разные подходы вызваны тем, что сочетания искусственных и природных факторов создаёт различные условия взаимодействия между ними, а следовательно, формирует разные условия физических воздействий в целом на городскую среду. А это определяет и разные технологии инженерной защиты городских территорий от физических воздействий на них. Они могут быть градостроительными (зонально-планировочными и пространственными), техническими (защитными) и комплексными.

Изменение свойств естественных природных объектов: рек, горных пород, почв возможно при превышении критериев их устойчивости к физическим воздействиям. Разумеется, они разные для названных сред. Отсюда и возникает необходимость

оптимального градорегулирования, основанного на рациональном сочетании (по условиям адекватности) городской среды, а именно: планировки, застройки, инфраструктуры, рекреаций, освоения подземного пространства, - соответствующих природной средовой ситуации.

Поскольку городская структура неравномерна, то возникает необходимость устанавливать интегральные характеристики для разных территориальных образований (зон) типичных застроек, сочетаемых с интегральными показателями природной среды.

Так, элементарное сравнение типов застройки в разных частях города, например: замкнутой (квартальной), смешанной (микрорайонной), свободной (в том числе с открытыми пространствами), специфической промышленной (с разными технологическими циклами предприятий по интегрированным показателям ПГК), - показывает, что от их сочетания зависят и условия техногенеза, что, в свою очередь, обуславливает разные требования к планировочным решениям и формирует различные способы градорегулирования и инженерной защиты для обеспечения инженерно-строительной безопасности территорий.

Следовательно, при проектировании городской структуры и объектов необходимо рассматривать плановые и профильные параметры планировки и застройки с учётом возможных изменений естественных природных условий территории и определения требований инженерно-строительной безопасности.

Всё изложенное выше определяет предпосылки дальнейших разработок по формированию системы инженерно-строительной безопасности территорий. Они основаны на ретроспективном взгляде на развитие решений проблемы безопасности и прогнозах научно-технического прогресса во всех естественнонаучных и технических вопросах.

В современной практике эти вопросы рассматривались с учетом анализа ситуации по отдельным естественным направлениям. Изложенное выше определяет системный подход для решения данной проблемы.

Их результатом должны быть прогнозные данные последствий техногенеза в отдельных зонах естественной природной среды. Но для этого для каждого направления средовых ситуаций необходимо составлять прогнозы их изменений. Тогда общая характеристика природной среды может быть получена интеграционным обобщением данных по ПГК в каждой зоне.

Нужно отметить, что прогнозы техногенеза для разных природных сред уже широко представлены в научных работах и даже используются но практике [4]. Это относится прежде всего к прогнозам изменения уровней грунтовых вод. И поскольку потоки грунтовых вод являются основным динамическим фактором воздействия на геологическую среду, то их результаты по изменениям в ПГК вполне могут быть исходным материалом для интегрированных обобщений и выделения природных фоновых границ.

4 2016 83

Границы участков техногенных воздействий можно принимать по данным градостроительного зонирования, оценивая техногенные нагрузки от объектов, инфраструктур, строительного внедрения в подземное пространство, технологий на промышленных предприятиях.

Всё это является исходным материалом для анализа, построения моделей и оценок инженерно-строительной безопасности городской среды в целом.

Таким образом, рассмотрение исходных данных, их изучение и обобщение для построения моделей нужно рассматривать по двум аспектам: 1 - природные условия, 2 -градостроительные условия; и трём периодам: ретроспектива, современное состояние, прогнозируемое состояние.

Рассмотрение материалов по этим направлениям в комплексе вопросов должно включать:

1) анализ функционального использования территории;

2) анализ градостроительных режимов и инженерной защиты в разных средовых ситуациях;

3) анализ геологических, гидрогеологических и гидрологических условий;

4) геоэкологические аспекты инженерной подготовки территорий;

5) технологии инженерной защиты и подготовки территорий;

6) оценку эффективности градостроительных и технических решений (по результатам прогнозов).

Работа по этим направлениям должна исходить из опыта градостроительства, учитывающего особенности планировки и застройки в разных средовых ситуациях, характеризуемые данными по:

- геологии и грунтоведению, касающимися геоэкологических проблем, связанных с вопросами геотехники, возведения сооружений, технологиями строительства;

- гидрологии и гидрогеологии, касающимися экологических проблем при гидротехническом строительстве в городах - создании прудов, водоёмов, реабилитации водных источников;

- почвоведению и дендрологии, касающимися в целом экологических проблем, ландшафтной архитектуры, обустройства и реабилитации парковых зон, зелёных насаждений.

Наиболее сложной задачей в изучении этих материалов и в дальнейшей разработке прогнозов по названным направлениям является осреднение параметров природной среды.

Особенно это касается динамики подземных вод (основного фактора воздействия на геологическую среду). Исходные параметры воздействия в основном определяются коэффициентом фильтрации, который сам по себе является

эмпирическим и не всегда соответствует условиям фильтрации воды в пористых средах, так как широко варьируется на площади с разными свойствами грунтов. Положения по усреднению исходных параметров сейчас имеются в ряде работ, например, [5] и другие.

Что же касается технических мероприятий в формируемой системе инженерно-строительной безопасности (градостроительных и защитных), то эти вопросы в настоящее время широко разработаны в различных научных изданиях. Дальнейшее их развитие будет определяться научно-техническим прогрессом в области градостроительства и инженерно-технических разработок.

Литература

1. Травуш, В.И. Безопасность и устойчивость в приоритетных направления развития России: национальные проекты и их архитектурно-градостроительные составляющие / В.И. Травуш // Academia. Архитектура и строительство - 2006. -№ 2. - С. 9-12.

2. Осипов, В.И. Оценка и управление геологическими рисками (состояние и проблемы) / В.И. Осипов // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. - 2007. - № 3.

3.Дегтярёв,Б.М. Концепция инженерно-строительной безопасности городских территорий / Б.М. Дегтярёв // Academia. Архитектура и строительство. - 2011. - № 3. - С. 87-93.

4. Прогнозы подтопления и расчёт дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях. Справочное пособие к СНиП. - М.: Стройиздат, 1991. - 273 с.

5. Беляев, А.Ю. Усреднение в задачах теории фильтрации / А.Ю. Беляев. - М.: Наука, 2004. - 200 с.

Literatura

1. Travush V.I. Bezopasnost' i ustojchivost' v prioritetnyh napravleniyah razvitiya Rossii: natsional'nye proekty i ih arhitekturno-gradostroitel'nye sostavlyayushhie / V.I. Travush // Academia. Arhitektura i stroitel'stvo - 2006. - № 2. - S. 9-12.

2. Osipov V.I. Otsenka i upravlenie geologicheskimi riskami (sostoyanie i problemy) / V.I. Osipov // Geoekologiya, inzhener-naya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya. - 2007. - № 3.

3. Degtyarev B.M. Konceptsiya inzhenerno-stroitel'noj bezopasnosti gorodskih territorij / B.M. Degtyarev // Academia. Arhitektura i stroitel'stvo. - 2011. - № 3. - S. 87-93.

4. Prognozy podtopleniya i raschet drenazhnyh sistem na zastraivaemyh i zastroennyh territoriyah. Spravochnoe posobie k SNiP. - M.: Strojizdat, 1991. - 273 s.

5. Belyaev A.Yu. Usrednenie v zadachah teorii fil'tracii / A.Yu. Belyaev. - M.: Nauka, 2004. - 200 s.