Инженерная защита территорий и сооружений в системе инженерно-экологической защиты

УДК 624.131; 504

1 1 В.Т. Трофимов1, В.А. Королев2

ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИЙ И СООРУЖЕНИЙ В СИСТЕМЕ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

В статье анализируются роль и место инженерной защиты территорий, зданий и сооружений в системе общей экологической безопасности и инженерно-экологической защиты. Показано, что традиционные системы инженерной защиты территорий, зданий и сооружений должны входить как подсистемы в более общую систему инженерно-экологической защиты.

Ключевые слова: инженерная защита, территория, инженерные сооружения, инженерно-экологическая защита, инженерная защита экосистем, безопасность населения, геоэкология, экологическая геология, управление экосистемами.

The article examines the role and place of engineering protection of territories, buildings and constructions in the overall ecological safety, engineering and environmental protection. It is shown that traditional systems engineering protection of territories, buildings and constructions should be included as a subsystem of a more general system engineering and ecological protection.

Key words: engineering the protection area, engineering construction, engineering environmental protection, engineering ecosystem protection, public safety, geo-ecology, environmental geology, ecosystem management.

Введение. Инженерная защита территорий и сооружений — очень важный элемент как для новых осваиваемых территорий, так и для уже освоенных или застроенных территорий. На любой застроенной или застраиваемой территории существуют или активизируются те или иные геологические процессы. Многие из них неблагоприятны или опасны и могут быть угрозой для сооружений, а также экосистем. Любому инженер-геологу ясно, что если застройку территорий вести без их инженерной защиты, то позже это может привести к созданию аварийных ситуаций, к катастрофическим последствиям, вплоть до разрушения возведенных инженерных сооружений и зданий, а также к человеческим жертвам, деградации или гибели экосистем. На уже застроенных территориях инженерная защита предотвращает активизацию опасных инженерно-геологических процессов или возникновение новых неблагоприятных процессов, которые в период застройки отсутствовали. Исходя из этого значение инженерной защиты для человека и биосферы в целом огромно.

Тем не менее в последнее время внимание к инженерной защите и работам по ее обоснованию явно снижается, и причин тому несколько. Во-первых, как известно, были отменены СНиПы и другие нормативные документы, регулирующие обоснование и создание систем инженерной защиты территорий, зданий и сооружений, они стали необязательными и перешли в категорию документов свободного пользования [СНиП 22-02-2003; СНиП 2.06.15-85; СНиП

2.01.09-91]. Процесс же их актуализации и создания новых регламентов затягивается. Во-вторых, указанному способствует стремление заказчиков снизить затраты на возводимые объекты за счет экономии на инженерной защите. В-третьих, местные администрации, в чьем ведении находятся вопросы застройки территорий, часто не представляют себе возможностей современной инженерной защиты или имеют о ней отдаленное представление.

Другая важная задача — необходимость пересмотреть структуру, место и функции системы инженерной защиты территорий в связи с обостряющимися экологическими проблемами. Обсуждению этого вопроса и посвящена статья.

Традиционный взгляд на инженерную защиту. Согласно СНиП 22-02-2003, инженерная защита территорий, зданий и сооружений — это комплекс инженерных сооружений и мероприятий, направленный на предотвращение отрицательного воздействия опасных геологических, экологических и других процессов на территорию, здания и сооружения, а также на защиту от их последствий. Это традиционное определение инженерной защиты.

Возрастающее значение инженерной защиты территорий, зданий и сооружений обусловлено все увеличивающимися масштабами и темпами освоения территорий, увеличением сложности и ответственности возводимых сооружений и инфраструктуры. Эволюция техносферы на Земле развивается в направлении устойчивого роста ее объема и усложнения

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, заведующий кафедрой инженерной и экологической геологии, профессор, e-mail: trofimov@rector.msu.ru

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра инженерной и экологической геологии, профессор, e-mail: korolev@geol.msu.ru

Рис. 1. Мероприятия по управлению опасными природными процессами и явлениями

ее внутренней структуры и организации. Поэтому обеспечение надежности всех элементов техносферы, их сохранности в тех или иных природных условиях, независимость их от опасных геологических процессов и т.п. приобретают первостепенное значение. На обеспечение этой безопасности и нацелена инженерная защита территорий, зданий и сооружений.

Правильное инженерно-геологическое обоснование и эффективная организация инженерной защиты на осваиваемых территориях позволяют без ущерба строить различные инженерные сооружения, жилые здания, гарантированно исключая возможность катастрофических последствий и нанесения ущерба от опасных геологических и инженерно-геологических процессов. Система инженерной защиты входит важнейшей частью в группу мероприятий по управлению опасными природными процессами и явлениями (рис. 1). Этим и определяется основное практическое и экономическое значение инженерной защиты территорий, зданий и сооружений. При этом инженерная защита гарантирует безопасность населения и безопасную эксплуатацию зданий и сооружений [Безопасность России..., 1999].

Исторически сложилось так, что инженерная защита (по крайней мере до 1970—1980-х гг.) традиционно рассматривалась как система мероприятий и защитных сооружений, направленных лишь на сохранение строящихся и эксплуатируемых инженерных сооружений и жилых зданий от разрушений для обеспечения безопасности населения, т.е. изначально она имела сугубо антропоцентрический характер [Безопасность России., 1999; СНиП 22-02-2003; СНиП 2.06.15-85; СНиП 2.01.09-91].

По мере обострения экологических проблем, в том числе возникающих за счет опасных геологических процессов, роль инженерной защиты неуклонно расширялась: постепенно приходило осознание того, что инженерная защита территорий и сооружений должна ориентироваться не только на защиту населения, но и на защиту экосистем в целом. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений вместе с инженерной защитой населения от чрезвычайных ситуаций, а также инженерной защитой окружающей среды составляет важнейший комплекс практических защитных инженерных организационных и экологических мероприятий, позволяющих нормально функционировать современной цивилизации.

Новый взгляд на инженерную защиту. В настоящее время инженерную защиту необходимо рассматривать

не только с точки зрения традиционной антропоцентрической направленности, но и с биоцентрической позиции.

Однако, к сожалению, практическая реализация этого важного положения еще далека от своего оформления и завершения. Проблема заключается в том, что большинство разработанных к настоящему времени нормативных документов по инженерной защите территорий и различных сооружений от опасных процессов имеет лишь антропоцентрическую направленность. При этом защита населения от опасных процессов рассматривается как косвенная, определяемая прежде всего защитой самих инженерных сооружений (зданий, в которых непосредственно проживает население, или сооружений, в которых работают люди или временно могут находиться). Расчет при этом был простой: защита сооружения от разрушения автоматически обеспечивает и безопасность населения. Именно поэтому подавляющее большинство принятых ранее нормативных документов в области инженерной защиты было ориентировано прежде всего на обеспечение сохранности самих инженерных сооружений (жилых зданий, промышленных, энергетических, линейных сооружений и т.п.) от влияния опасных геологических и других природных и техногенно-природных процессов. Сохранность же экосистем оставалась в стороне, не обсуждалась или в лучшем случае рассматривалась лишь косвенно.

Биоцентрический подход, который реализуется в настоящее время и все больше доминирует над антропоцентрическим подходом в геоэкологии, экологической геологии и на бытовом уровне, заставляет по-иному подходить к оценке роли инженерной защиты. Исходя из этого цель инженерной защиты — обеспечение безопасности населения и предотвращение отрицательного воздействия опасных природных и техногенно-природных процессов на территории, здания и сооружения, а также уникальные памятники природы и экосистемы. Таким образом, происходит расширение сферы объектов инженерной защиты.

Инженерно-экологическая защита и ее структура. Расширение сферы объектов инженерной защиты от уровня сооружений до уровня экосистем требует разработки принципиально новых подходов к ее практической реализации и научному обоснованию, по сути, при этом сфера инженерной защиты территорий и сооружений расширяется до сферы инженерной защиты биосферы Земли в целом. Роль инженерной защиты территорий и сооружений в общей системе

Рис. 2. Место инженерной защиты территорий и сооружений в системе инженерно-экологической защиты

инженерной защиты биосферы носит подчиненный характер (рис. 2).

При этом саму систему такой защиты правильнее называть инженерно-экологической защитой, под которой понимается комплекс инженерных сооружений и мероприятий, направленный на предотвращение отрицательного воздействия опасных геологических и других природных процессов и их последствий на территорию, здания и сооружения, природные памятники, а также на экосистемы. Кратко можно сказать, что инженерно-экологическая защита — это комплекс мероприятий по сохранению биосферы.

Из схемы, представленной на рис. 2, следует, что обеспечение безопасности населения неразрывно связано как с традиционной инженерной защитой территорий, зданий и сооружений, так и с инженерной защитой экосистем. При этом население рассматривается не в качестве изолированной части экосистем, а как их специфическая (антропогенная) подсистема.

Инженерная защита экосистем. Инженерная защита экосистем решает практические задачи сохранения экосистем при различных видах техногенного воздействия на них или при техногенном освоении территорий. При этом, в отличие от инженерной защиты территорий и сооружений от опасных процессов, инженерная защита экосистем использует в своем арсенале более широкий круг методов, технологий и защитных мероприятий, поскольку защитить и обеспечить сохранность экосистемы намного сложнее, чем сооружения. Более того, комплекс методов инженерной защиты территорий и сооружений должен органично входить составной частью в систему инженерной защиты экосистем.

Таким образом, инженерная защита экосистем — комплекс инженерных сооружений и мероприятий, направленный на предотвращение отрицательного воздействия опасных геологических и других природных процессов и их последствий на экосистемы, рассматриваемый как подсистема инженерно-экологичеакой защиты.

Каковы специфические отличия инженерной защиты экосистем от инженерной защиты территорий и сооружений? Во-первых, они определяются отличиями объектов защиты: в первом случае объект защиты — экосистема, во втором —

инженерные сооружения (или их комплексы), которые на техногенно освоенных территориях являются частью техноприродных экосистем. Во-вторых, защита экосистемы от опасных процессов предполагает мероприятия по сохранению ее функционирования, т.е. по обеспечению ее основных экологических функций и сохранению эколого-геологических условий. В-третьих, защита экосистемы предполагает защитные мероприятия по восстановлению уже нарушенных экологических (в том числе эколого-геологических) условий существования экосистемы, подвергнутой тому или иному техногенному воздействию.

Инженерно-экологическая защита и управление экосистемами. Из схемы, приведенной на рис. 2, следует, что, по сути, инженерно-экологическая защита — комплексный способ управления состоянием экосистем и их компонентами. Поэтому в широком смысле инженерно-экологическая защита выступает как комплекс определенных практических мероприятий по управлению состоянием экосистем и обеспечению их сохранности и защиты от опасных природных и тех-ноприродных процессов.

Исходя из этого методы инженерно-экологической защиты, по сути, являются механизмом управления экологическими функциями литосферы или механизмом управления состоянием среды экосистем, которые, как известно [Куриленко, 2000; Трофимов, Зилинг, 2002] подразделяются на административно-правовые, экономические, научно-технические и международные механизмы (рис. 3).

При этом административно-правовые механизмы базируются на возможности адаптации специализированной экологической информации непосредственными пользователями данной территории (администрацией регионов, руководителями предприятий, государственными органами экологического контроля, министерствами и ведомствами). Эта адаптация реализуется на базе действующих правовых и нормативных документов с обозначенными уровнями предельно допустимых техногенных нагрузок на экосистемы.

Экономические механизмы базируются на широком использовании методов экономической оценки экологического ущерба, опирающихся на обоснованную количественную оценку ущерба природной среде и здоровью людей. Такие оценки образуют комплекс методов и приемов, позволяющих установить нарушения экологических условий через трансформацию абиотических и биотических компонентов экосистемы.

Рис. 3. Механизмы управления состоянием среды экосистем

Научно-технические механизмы связаны с использованием широкого спектра инженерно-технологических и других мероприятий для управления состоянием и защитой экосистем. В частности, они широко применяются для экологически ориентированного преобразования массивов горных пород и других компонентов литосферы, придания им определенных свойств, обеспечивающих нормативное функционирование эколого-геологических и литотехнических систем. Они также базируются на поиске конкретных геологических (инженерно-геологических, геокриологических и др.) решений по разработке практических методов и приемов управления состоянием и свойствами массивов горных пород с целью сохранения ими экологических свойств и функций, по разработке методов и рецептур утилизации токсичных промышленных отходов, а также по обоснованию и предложениям по прямой инженерной защите территорий, объектов и сооружений от природных и антропогенных геологических процессов, снижающих ее экологический потенциал [Трофимов, Зилинг, 2002].

Международные правовые механизмы также имеют важное значение. При этом речь идет о кардинальной, структурной, технологической и институционной перестройке, пересмотре ценностных установок всего международного сообщества, необходимости выполнения всеми странами и их правительствами выработанных международных экологических требований. Концепция перехода на модель устойчивого или управляемого развития общества должна быть выработана и принята всеми странами мира. Она предусматривает использование всех механизмов регулирования экологической обстановки, включая мировоззренческий.

Комплексные схемы инженерно-экологической защиты. Один из центральных вопросов разработки способов инженерно-экологической защиты и экологического восстановления нарушенных территорий — обоснование общей научной стратегии управления эколого-геологическими системами. В ее развитие должна внести существенный вклад теория управления геологической средой (или «геокибернетика», по Г.К. Бондарику [Бондарик и др., 2009]), внимание к которой все повышается. При этом необходимо исходить из того, что непосредственная реализация управления должна обеспечиваться как административно-правовыми (включая экономические) методами, так и методами прямого целенаправленного воздействия на различные компоненты эколого-геологических систем (ЭГС).

По нашему мнению, главной в разработке такой стратегии управления применительно к какому-либо конкретному объекту (территории, эколого-геологической системе и т.п.) должна стать Комплексная схема инженерно-экологической защиты территории, под которой понимается обоснованная совокупность единых защитных инженерных соору-

жений и мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности данной территории. Эта схема должна стать основным документом, регламентирующим все вопросы обоснования, создания и эксплуатации системы инженерно-экологической защиты конкретной территории.

Эта схема в зависимости от состояния освоенности (техногенной нарушенности) территорий может выступать в двух формах: 1) для вновь осваиваемых территорий — в виде собственно Комплексной схемы инженерно-экологической защиты территории; 2) для техногенно-нарушенных территорий — в виде Комплексной схемы экологического восстановления техногенно нарушенной территории.

Комплексная схема экологического восстановления техногенно нарушенной территории — основной документ, в котором обоснован весь объем необходимых мероприятий для данной территории с целью ее экологической реабилитации и восстановления [Королев, 2009]. Такой документ наряду с Комплексной схемой инженерной защиты территории, традиционно разрабатываемой в инженерной геологии и имеющей к настоящему времени значительное теоретическое и методическое обеспечение, представляет собой программу действий и основу геологического обоснования управления эколого-геологическими системами. У этих документов много общего, но разные цели, объекты, методы и т.п., тем не менее они должны быть взаимоувязаны.

Главными и обязательными разделами Комплексной схемы экологического восстановления техноген-но нарушенной территории должны быть следующие [Королев, 2009]:

— эколого-геологическая оценка современного состояния нарушенной территории с выявлением основных источников неблагоприятного и опасного техногенного воздействия на экосистему и цели управления;

— обоснование объекта управления, механизма управления и субъекта управления;

— разработка и обоснование рационального комплекса методов экологического восстановления нарушенной территории (реабилитация ее экосистем).

Первый раздел схемы (по сути вспомогательный) реализуется путем проведения полевых и камеральных исследований на изучаемой местности по специальной программе или в рамках оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС). Его конечное назначение — выявить и обозначить ключевые элементы (причины, источники), обусловливающие неблагоприятное, опасное или катастрофическое состояние обследуемой эколого-геологической системы. Логическое следствие этого раздела — формулировка конкретной цели управления на данной территории.

Второй раздел составляется для реализации поставленной цели и представляет собой геологическое обоснование конкретной стратегии действий по управлению анализируемой эколого-геологической

системой в цепи субъект управления ^ механизм управления ^ объект управления.

Третий раздел, один из ключевых, конкретизирует намеченную программу действий. Его непосредственная реализация опирается на прямые и косвенные методы управления. К прямым методам относятся:

— методы непосредственного воздействия на геологическую среду (методы технической мелиорации грунтов, методы очистки грунтов, поверхностных и подземных вод от токсикантов; методы инженерной защиты территорий; методы агро-, фито-, гидромелиорации, рекультивации и др.);

— методы воздействия на технические объекты эколого-геологических систем (ЭГС) (методы регулирования режима работы технических систем и др.);

— методы воздействий на биотические компоненты ЭГС (методы регулирования биоразнообразия, методы восстановления (компенсации) биоценозов, санитарно-гигиенические мероприятия и т.п.).

Реализация этих методов должна строиться не разрозненно, а системно, органично включать комплексную схему инженерной защиты территории и организацию на ней эколого-геологического мониторинга в качестве одного из методов управления ЭГС.

Косвенные методы управления опираются на вышеотмеченные административно-правовые (стандарты, нормативы, регламенты, ОВОС, экологическая экспертиза, аудит, страхование, сертификация, лицензирование, паспортизация, запреты) и экономические (штрафы и т.п.) механизмы регулирования природоохранной деятельности в области рационального недропользования и использования других

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Региональные проблемы безопасности с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф. М.: Знание, 1999. 672 с.

Бондарик Г.К., Чан Мань Л., Ярг Л.А. Научные основы и методика организации мониторинга крупных городов. М.: ПНИИИС, 2009. 260 с.

Королев В.А. Теоретические и методические основы обоснования экологического восстановления техногенно нарушенных территорий // Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий: Тез. докл. II Всеросс. науч.-практ. конф. 25—26 ноября 2009 г. (Екатеринбург, УГГУ). Екатеринбург: УГГУ, 2009. С. 51.

природных ресурсов [Куриленко, 2000; Трофимов, Зилинг, 2002].

В обосновании рационального взаимодействия прямых и косвенных методов управления ЭГС лежит залог успеха и эффективности разрабатываемой Комплексной схемы. Очевидно, что стоимость реализации подобных схем может быть весьма значительной, но они не должны финансироваться по остаточному принципу. Поэтому одним из требований, предъявляемых к таким схемам, должны стать минимизация затрат и их экономическая эффективность. В связи с этим важная роль должна принадлежать экологическому аудиту, направленному на объективную оценку экологического ущерба на данной техногенно нарушенной территории и стоимости восстановительных работ.

Заключение. Проведенный анализ позволяет заключить, что в настоящее время роль и место традиционной инженерной защиты территорий, зданий и сооружений в общей системе обеспечения безопасности населения видоизменяются.

Во-первых, инженерная защита территорий, зданий и сооружений от антропоцентрической направленности переходит к биоцентрической.

Во-вторых, инженерная защита территорий, зданий и сооружений — это подсистема более общей системы инженерно-экологической защиты.

В-третьих, в систему инженерно-экологической защиты наряду с подсистемой инженерной защиты территорий, зданий и сооружений входит подсистема инженерной защиты экосистем.

В-четвертых, система инженерно-экологической защиты рассматривается как механизм управления состоянием среды экосистем.

Куриленко В.В. Основы управления природо- и недропользованием: Экологический менеджмент. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2000.

СНиП 22-02-2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Основные положения. М., 2003.

СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территорий от затопления и подтопления. М., 1986. 25 с.

СНиП 2.01.09-91. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. М.: Госстрой, 1992.

Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология: Учебник. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2002. 415 с.

Поступила в редакцию 25.05. 2011