Российский Университет Дружбы Народов
Аграрный факультет
Кафедра ландшафтной архитектуры и дизайна
Ландшафтоведение
Сообщение по теме
Изменение гидрологического баланса в условиях города
Выполнила студентка
2 Курса группы спб-2.11
Курочкина А.С.
Проверила
асс. Петровская П.А.
Москва, 2012
Изменение гидрологического баланса в условиях города
Влияние на водную среду города в результате постепенной, зачастую стихийной, городской застройки по берегам и на водораздельных пространствах рек сказывалось как на количественном, так и качественном составе рек. Естественные процессы стокообразования, самоочищения водных объектов города претерпевали значительные преобразования под влиянием изменения структуры водосборной площади, процессов регулирования стока, водозабора и водоотведения.
Если в прошлом населенные пункты "прижимались" к рекам, а водораздельные пространства оставались нетронутыми, то в современном городе возникла противоположная ситуация. Город почти полностью освоил водоразделы, превратив их в жилую застройку и промзоны.
В процессе освоения городских территорий коренным образом изменялась водосборная площадь - вырубались леса, засыпались малые ручьи и реки, спрямлялись русла средних и больших рек, что отражалось на естественных режимообразующих процессах формирования как поверхностного, так и подземного стока. Очень часто такое стихийное планирование являлось причиной подтопления городских территорий.
Влияние урбанизированных территорий на гидрологический баланс
Гидрологическая роль городов значительна, особенно если учесть, что города быстро растут. Уже сейчас в наиболее населенных и экономически развитых районах страны города занимают более 10 % территории. Гидрологическая роль городов выражается главным образом в том, что занимаемая ими территория характеризуется экстремальным состоянием проницаемости поверхности (асфальтовые покрытия, крыши домов). В городах она намного ниже, чем на естественных почвах. По этой причине поверхностный сток с территории городов велик, а питание подземных вод незначительно. Но едва ли не самое большое гидрологическое значение имеют города как источники загрязнения рек и водоемов.
Актуальность данной проблемы обусловлена тем, что в будущем в связи с быстрым ростом городов указанные процессы изменения водного баланса и связанного с ним вещественного обмена приобретут большие масштабы. Это явление будет происходить не только в связи с ростом городского населения, но и в связи с перспективой приближения сельских населенных мест к городским условиям. Поэтому необходимо изучение влияния нового антропогенного ландшафта с преобразованными природными комплексами на изменение гидрологического баланса, изучение влияния измененного рельефа на урбанизированных территориях на него, изучение влияния города на загрязнение рек, водоемов и на водный баланс территории, изучение изменения гидрографической сети на урбанизированных территориях.
В городе с экстенсивной малоэтажной застройкой преобладают природные ландшафты: естественный рельеф местности, открытые водоемы и водотоки, парки, лесопарки и другие зеленые насаждения. Природа как бы входит в состав городских территорий. Обеспечивается пространственное единство застройки, зеленых массивов и водных поверхностей. В результате обеспечиваются экологические потребности людей.
Такие города можно рассматривать как экополисы — природно-антропогенные системы. Бытует мнение, что оптимальная плотность населения на их территориях не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озелененные пространства, по площади равные территориям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и различными городскими сооружениями.
Однако такие поселения неэкономичны, поскольку требуют протяженных транспортных и ресурсообеспечивающих коммуникаций. Сегодня прослеживается тенденция уплотнения поселений. В крупных городах антропогенные системы оказывают весьма ощутимое давление на природную среду. Урбанизация преобразовывает ее радикально, нарушая природное равновесие. Возникают антропоприродные системы, где преобладают антропогенные составляющие.
В городах происходит техногенное изменение гидрогеологических условий. Они влияют на формирование гидрологического баланса в городах.
Изменяются условия питания, стока и разгрузки подземных вод, их уровенный и температурный режим, а также химический состав. Среди искусственных факторов, изменяющих естественный режим подземных вод выделяют:
а) действующие длительно (стационарные дренажи, эксплуатационные откачки из артезианских скважин, изменение условий инфильтрации атмосферных осадков в грунт, накопление загрязненного культурного слоя);
б) кратковременные (откачки при строительстве, утечки вод из водопровода, канализации, водостоков, замораживание массивов пород и др.);
в) прямого воздействия (вырубка лесов, застройка, асфальтирование и бетонирование территории и др.).
В результате действия этих факторов наиболее существенные изменения состояния гидросферы выражаются: в формировании значительных депрессионных воронок, вызывающих подток грунтовых вод в эксплуатируемые горизонты, что в городских условиях, как правило, сопровождается ухудшением качества вод и увеличением их агрессивности. Это выражается и в повышении уровня грунтовых вод и, как следствие, в развитии подтопления территории, последствием чего может быть снижение несущей способности грунтов оснований зданий и сооружений, деформации поверхности земли и сооружений, вторичное засоление почв и деградация растительности на территориях парков и скверов.
Также в городах и пригородах проводят осушение территорий, что вследствие снижения уровней грунтовых вод приводит к уменьшению влажности почвы и изменению ее водно-физических свойств, нарушает режим испарения и транспирации, что, в свою очередь, приводит к изменению почти всех элементов стока. Осушительные мелиорации по-разному влияют на малые и большие реки в зависимости от условий дренирования грунтовых вод.
Существенно изменяется при осушении и внутригодовое распределение речного стока, в основном в сторону более равномерного распределения по сезонам и месяцам.
На водный баланс водосборов заметное влияние оказывает и сведение или восстановление лесов, которым почти всегда сопровождается строительство в пределах городов. Подтопление территорий часто также является следствием человеческой деятельности. Гидрологический режим изменяется при ликвидации болот, этого естественного испарителя грунтовых вод. Поэтому засыпкой болота стимулируется нарушение режимов испарения и естественного водообмена на прилегающей территории.
Большие заасфальтированные площади, засыпанные овраги и балки также изменяют природные условия испарения влаги и движения фильтрационных стоков на местности. В этих случаях возможно не только повышение уровня грунтовых вод. Стоки, загрязненные выбросами автомобильного транспорта и жидкими отходами производств, попадают в эти воды и делают их токсичными. Такое загрязнение влечет за собой следующие последствия. Во-первых, подземные воды становятся непригодными для использования в бытовых и хозяйственных целях. Во-вторых, загрязненные верховодки препятствуют озеленению территорий, так как деревья гибнут из-за солей, содержащихся в почве. В-третьих, воды глубоких водоносных слоев становятся агрессивными для подземных коммуникаций и геологических пород, увеличивают скорость их разрушения, что может привести к выходу из строя инженерных систем, просадкам и провалам поверхности на больших территориях.
На территориях, инженерно благоустроенных много лет назад, возникает другая проблема. Длительная эксплуатация подземных водопроводящих инженерных сетей без должного профилактического ремонта и вследствие этого в значительной степени изношенных создает крайне неблагоприятную экологическую ситуацию. До 20% транспортируемой жидкости попадает в грунты и вызывает не только повышение уровня подземных вод. Канализуемые стоки становятся агрессивными к окружающей геологической среде, засоряют грунты и почвы токсичными веществами.
Экономический ущерб от подтопления городской территории велик. Это дополнительные капитальные и эксплуатационные расходы на компенсацию и ликвидацию отрицательных последствий общего подтопления территории в сферах: материального производства, непроизводственной, личного потребления, рекреационных объектов.
Воды поверхностного стока с городских территорий сильно загрязнены. Они несут в себе все виды загрязнителей: смытая в процессе эрозии почва, биогены, входящие в состав удобрений, применяемых в садах, на газонах, дорожная соль и другие вещества, входящие в дорожное покрытие, сажа и ядовитые вещества из выхлопных газов транспортных средств, а также другие загрязнители воздуха, машинное масло с дорог, автомобильных стоянок, из сточных труб, мусор и растительный опад.
Смягчение неблагоприятного гидрологического влияния городов на водный баланс и связанный с ним вещественный обмен — дело сложное. Доступные меры - грамотная планировка городов. Прежняя планировка, когда строился дом к дому и непосредственно к периметру домов примыкали непроницаемые дорожные покрытия, сплетавшиеся в единую сеть, ныне, как правило, не получает большого распространения. Системы дорог в пределах отдельных частей города следует проектировать так, чтобы не создавалось больших потоков снеговой и дождевой воды. Для этой цели на дорогах вдоль таких потоков целесообразно создавать ливнесточные системы, из которых вода должна поступать на массивы зеленых насаждений и расходоваться на инфильтрацию. Чрезвычайно важно поддерживать предельно возможную чистоту городских кварталов и улиц. Это, само собой разумеется, но подчеркиваю необходимость систематической мойки улиц, особенно при напряженном транспортном движении. Дождевой сток частично очищает такие улицы от загрязняющих веществ, но моечные машины создают мощные струи воды и производят эту работу более эффективно.
Наконец, следует поставить вопрос о целесообразности создания в пределах города систем прудов, используя для этой цели балки в пределах города и на его окраинах, оборудованные водосливными плотинами. Часть дождевых вод, стекающих с территории города, будет аккумулироваться в таких прудах - отстойниках и освобождаться от наносов и отчасти от растворенных органических веществ путем их окисления. Для усиления такого аффекта могут служить каскады прудов. Указанные меры, несомненно, будут способствовать улучшению санитарного состояния города и вместе с тем могут служить эстетическим целям.