Требования к прикладным экологическим изысканиям на пред-проектной и проектной стадиях обоснования строительства и эксплуатации объектов

Задачи, стоящие перед прикладной экологией, четко обозначены в нормативных документах: Строительных нормах и правилах РФ (СНиП), в частности в СНиП 11−02—96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»; Сводах правил (СП), в частности, СП 47.13 330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11−02—96»; в ГОСТах, например, ГОСТ 25 100–2011 «Грунты. Классификация».

Свод правил 2012 г. обозначает содержание и назначение инженерных изысканий для строительства как «вид градостроительной деятельности, осуществляемой с целью изучения природных условий и факторов техногенного воздействия для подготовки данных по обоснованию материалов для архитектурно-строительного проектирования, строительства, эксплуатации, сноса (демонтажа) зданий или сооружений, а также для документов территориального планирования и документации по планировке территории» (п. 4.1). Именно на основе материалов инженерных изысканий для строительства разрабатываются предпроектная документация и обоснования инвестиций в строительство. В СП указывается, что «инженерные изыскания для подготовки обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений в соответствии с установленным порядком должны обеспечивать в результате выполненного комплекса полевых и камеральных работ получение необходимых и достаточных материалов (данных) о природных и техногенных условиях намеченных вариантов мест размещения объекта строительства для обоснования выбора площадки (трассы), определения базовой стоимости строительства, принятия принципиальных объемно-планировочных и конструктивных решений по наиболее крупным и сложным зданиям и сооружениям и их инженерной защите, составления схем размещения объектов строительства (ситуационного и генерального планов), для оценки воздействия объекта строительства на окружающую среду».

СП 47.13 330.2012 обозначают требования к инженерным изысканиям в целом в части характеристики природных и техногенных условий объекта строительства. Они должна содержать в частности: 1) материалы о природных условиях территории, на которой будут осуществляться строительство, реконструкция объектов капитального строительства, и факторах техногенного воздействия на окружающую среду, о прогнозе их изменения; 2) материалов для оценки опасных процессов и явлений, разработки схемы (проекта) инженерной защиты и мероприятий по охране окружающей среды, проекта организации строительства или реконструкции объекта (п. 4.4).

Графическая часть технического отчета о выполненных инженерных изысканиях (комплексных или по отдельным видам инженерных изысканий) должна содержать в частности: карты и планы, таблицы параметров (характеристик), отражающих результаты изучения, оценки и прогноза возможных изменений природных и техногенных условий объекта строительства. Все это имеет непосредственное отношение к прикладным экологическим изысканиям. Согласно этому же документу в состав инженерных изысканий для строительства входят следующие основные их виды — инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-геотехнические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-экологические изыскания, а также специальные виды инженерных изысканий: геотехнические исследования; обследования состояния грунтов оснований зданий и сооружений; поиск и разведка подземных вод для целей водоснабжения; локальный мониторинг компонентов окружающей среды; разведка грунтовых строительных материалов; локальные обследования загрязнения грунтов и грунтовых вод и даже обнаружение объектов культурного наследия, захоронений и неразорвавшихся боеприпасов (выполняются сторонними организациями).

Инженерно-геоморфологические изыскания отдельной строкой не прописаны, но включены в качестве составных в инженерно-геологические, инженерно-экологические и даже инженерно-геодезические изыскания.

Например, инженерно-геологические изыскания предполагают наличие в текстовой части технического отчета характеристики рельефа, данных о геоморфологических условиях, а также сведений о наличии и оценке опасных геологических и инженерно-геологических процессов и явлений.

В состав инженерно-экологических изысканий входят такие касающиеся географов и геоморфологов пункты, как: 1) краткая характеристика климатических, ландшафтных, геоморфологических, геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и почвенно-растительных условий; 2) прогноз возможных изменений окружающей среды и экологических рисков; 3) карты ожидаемых изменений отдельных компонентов окружающей природной среды (подъем уровня грунтовых вод, развитие заболачивания, подтопления, засоления, дефляции и других опасных процессов, деградация мерзлоты). Опять-таки, необходимо уточнение границ и описание современной активности опасных экзогенных геологических процессов и гидрологических явлений (п. 8.4.11). На необходимость обязательного выявления и картирования опасных экзогенных процессов указывают и зарубежные стандарты инженерно-экологических изысканий.

Исходными при составлении инженерно-экологических карт наряду с ландшафтными должны стать геоморфологическая, геологическая, инженерно-геологическая, гидрогеологическая карты и карта защищенности грунтовых вод, которые имеют непосредственное отношение к инженерной геоморфологии и ее задачам (СНиП 11−02—96, п. 8.17, 8.24, 8.27). Еще полнее требования к инженерно-экологическим изысканиям отражены в своде правил по инженерным изысканиям для строительства СП 11−102—97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства».

Особо отметим тот факт, что, согласно СП 47.13 330.2012, инженерногеологическое описание требуется (допускается) провести «в пределах одного геоморфологического элемента». Элементарные поверхности и представляют собой площадные элементы земной поверхности; именно использование морфодинамического (геотопологического) подхода позволяет выделить их и использовать в качестве единиц последующего инженерно-геоморфологического картирования. Данный факт еще раз подчеркивает правомочность и необходимость применения морфодинамического подхода при инженерных изысканиях для строительства.

Таким образом, согласно нормативным документам на стадии обоснования проекта строительства необходимо проведение инженерногеоморфологических изысканий в целях:

• 1) описания геоморфологических условий района будущего строительства;
• 2) характеристики геологических и инженерно-геологических процессов: их наличия, распространения и выявления их контуров; определения зоны и глубины их развития; их типизации и анализа приуроченности процессов к определенным формам рельефа и геоморфологическим элементам;
• 3) прогноза и картирования возможных изменений геологической среды;
• 4) определения, оценки и картирования опасности и риска от геологических и инженерно-геологических процессов;
• 5) сопоставительной оценки вариантов площадок и трасс по степени благоприятности для строительного освоения с учетом прогноза изменения геологической среды в процессе строительства и эксплуатации объектов;
• 6) разработки рекомендации по инженерной защите, подготовке и возможному использованию территории.

Как видно, цели инженерных изысканий, изложенные в СП 47.13 330.2012, почти полностью совпадают с предложенным ранее авторами алгоритмом ландшафтно-экологических исследований на геотопологической основе, что еще раз подчеркивает его актуальность и соответствие запросам практики. Также следует обратить внимание на неоднократное упоминание в требованиях необходимости исследования, оценки и картирования территории на уровне элементов рельефа, какими и являются элементарные поверхности, что доказывает объективную необходимость использования морфодинамического (геотопологического) подхода при инженерно-экологических изысканиях.

В качестве примера приведем предпроектные инженерно-геологические изыскания на предпроектной стадии строительства нефтепровода в районе Южно-Баганского месторождения (республика Коми). Объект расположен на стыке северо-таежных и лесотундровых ландшафтов бассейна р. Усы (приток р. Печоры). Конечной целью являлась не традиционная оценка геоморфологического или геолого-геоморфологического риска, а определение потенциальной удельной аварийности трубопроводов в пределах исследуемого участка (табл. 148).

Оценка потенциальной аварийности трубопроводов для различных геокомплексов и элементарных поверхностей Южного Багана (по отношению к средней аварийности).

Таблица 148

Был использован следующий алгоритм и методика исследований: 1) определение и фиксация на карте структурных линий позволили создать системно-морфологическую основу (аналитическую геоморфологическую карту) с выделенными точечными, линейными и площадными элементами рельефа; 2) определение геотопологических параметров площадных элементов рельефа на системно-морфологической основе и занесение их в созданную с помощью программного обеспечения ArcGIS геоинформационнуто систему; 3) выявление степени развития опасных экзогенных геологических процессов в процессе полевых работ и при помощи дешифрирования космоснимков высокого разрешения; 4) выявление корреляций между геотопологическими параметрами площадных элементов рельефа и показателями степени развития опасных геологических процессов при помощи ГИС на основе программного обеспечения ArcGIS. К геотопологическим параметрам относятся абсолютная и относительная высота, уклон (крутизна), вертикальная и горизонтальная кривизна, азимут падения (гравитационная и инсоляционная экспозиция), угол встречи с господствующими ветрами (циркуляционная экспозиция); 5) определение геоморфологического риска и инженерно-геоморфологическое картографирование на системно-морфологической основе.

Последующие операции направлены на оценку потенциальной аварийности изучаемого участка: 6) оценка влияния морфологических особенностей рельефа на аварийность трубопроводов. А. Д. Армандом (1993) и К. А. Машковым (Машков, 2005) были опубликованы эмпирические данные по аварийности трубопроводов, полученные для разных типов элементарных поверхностей (А. Д. Арманд) и для участков земной поверхности с разными геоморфологическими параметрами (К. А Машков). Эти данные соотносились со значениями геотопологических параметров конкретных элементарных поверхностей, выделенных на изучаемом участке; 7) оценка влияния литологии поверхностных отложений и их генезиса на аварийность трубопроводов. К. А. Машковым (Машков, 2007) опубликованы также эмпирические данные по аварийности трубопроводов, полученные для разных типов поверхностных отложений. Эти данные соотносились со свойствами и генезисом поверхностных отложений конкретных элементарных поверхностей, выделенных на изучаемом участке; 8) оценка влияния растительного покрова на аварийность трубопроводов. В. П. Марахтановым и М. А. Великоцким (2015) опубликованы эмпирические данные по аварийности трубопроводов, полученные для ландшафтов с разными типами растительности. Эти данные соотносились с растительностью конкретных элементарных поверхностей.

Первым фактором, который учитывался при оценке потенциальной аварийности трубопроводов, были морфологические особенности рельефа, выраженные в совокупности геотопологических параметров каждой элементарной поверхности. Недаром А. МакБрайтни с соавторами (McBratney et al., 2000) считал характеристики рельефа наиболее диагностически ценными среди различных переменных окружающей среды, а П. Скулл с коллегами полагает, что именно физиографические ограничения рельефа чаще всего видоизменяют маршрут трубопроводов (Scull et al., 2003).

Вторым фактором, который учитывался при оценке потенциальной аварийности трубопроводов, были физико-механические свойства поверхностных отложений и их генезис. Для этого использовались данные инженерно-геологического бурения вдоль трассы трубопровода и на проектируемых площадках буровых. Данные привязывались к выделенным ранее площадным элементам рельефа на системно-морфологической основе.

Третьим фактором, учитываемым при определении потенциальной аварийности, был характер растительного покрова. Для этого использовались данные крупномасштабного картографирования растительного покрова, выполненного геоботаниками СПбГУ. Данные также соотносились с выделенными ранее площадными элементами рельефа и наносились на карту (рис. 125).

Выводы.

• 1. Можно считать доказанным влияние рельефа, поверхностных отложений и режима увлажнения на аварийность трубопроводов. Несомненно влияние всех ландшафтных условий в комплексе на количество аварий. Режим увлажнения почво-грунтов и крутизна рельефа являются ведущими факторами, влияющими на аварийность трубопроводов.
• 2. Механизм влияния растительности на аварийность трубопроводов напрямую не раскрыт. Она, скорее, индикатор, отражающий совокупность природных условий, как благоприятных, так и неблагоприятных, для строительства. Наиболее благоприятными оказываются лесные урочища, менее благоприятными — тундровые и луговые, неблагоприятными — не обводненные торфяники, весьма неблагоприятными — болотные и плохо дренируемые урочища.

Рис. 125. Карта оценки риска возникновения аварийной ситуации (Ю. Баган) (по А. И. Жирову и М. Н. Калыгину, 2016).

• 3. Пониженной аварийностью отличаются плоские водоразделы и останцовые холмы, где распространены элювиально-делювиальные отложения. Повышенной аварийностью отличаются делювиальные, делювиально-солифлюкционные склоны и овражно-балочные комплексы, а также современные поймы и надпойменные террасы долин малых рек.
• 4. Пониженной аварийностью отличаются субгоризонтальные поверхности, крутизной 0—2°. В интервале с 3 до 11° аварийность нарастает, а далее — постепенно снижается в связи с улучшением дренажа.
• 5. Применение системно-морфологического подхода позволило: а) привязать оценку не к узлам сетки карты, а к конкретным площадным элементам рельефа, б) обеспечить точное определение их геотопологических параметров, в) применить ГИС-технологии, г) выявить корреляцию между морфологией элементарных поверхностей и активностью тех или иных рельефообразующих процессов, поверхностными отложениями и растительным покровом.

По подобному алгоритму проводились также исследования по выявлению, оценке и картированию опасных экзогенных процессов на суше в рамках инженерно-экологических и инженерно-геологических предпроектных изысканий для трубопровода «Северный поток-2» (2015— 2016) в пределах западной части Ленинградской области.

Контрольные вопросы

1. Оценка экологического состояния объекта антропогенного воздействия с позиций разных субъектов. 2. Соотношение географической и экологической составляющих в оценке природного объекта. 3. Экологические исследования почв. 4. Экологические исследования приземного воздуха. 5. Жилые помещения и исследования воздуха в них. 6. Экологические исследования поверхностных вод суши. 7. Экологические исследования морских вод. 8. Экологические исследования снега. 9. Понятие о биосфере. 10. Оценка состояния растительности и животного мира. 11. Биота как индикатор антропогенных воздействий. 12. Здоровье человека как важнейший интегральный показатель качества среды. 13. Оценка, бонитировка и кадастры природных ресурсов и земель. 14. Оценка природных систем и земель. 15. Стратегия экологической оценки. 16. Нормальное и критическое состояние экосистем. 17. Экологическая регламентация и экологическое нормирование. 18. Экология и оценка состояния экосистем. 19. География и оценка состояния геосистем. 20. Экологическая ситуация и ее оценка. 21. Глобальное экологическое прогнозирование. 22. Парадигма устойчивого развития и перспективы ее возможной реализации. 23. Нормативная основа прикладных экологических исследований. Правовые нормы. 24. О российских средовых нормах экологического права. 25. Требования к прикладным экологическим изысканиям на предпроектной и проектной стадиях обоснования строительства и эксплуатации объектов.