В связи с вышеизложенным, а также в соответствии с постановлением Правительства Москвы от 22.02.2000 N 144 "Об организации Единой системы экологического мониторинга города Москвы" программой предусмотрены работы по мониторингу геологической среды как природной среды, изменения которой происходят под влиянием природных и техногенных процессов, включая карстовые, оползневые процессы, процессы подтопления.
Состояние геологической среды является одним из важных факторов для обеспечения нормальных условий функционирования растительного и животного мира. Состояние геологической среды прямо и косвенно оказывает влияние на условия жизни.
Прямое влияние проявляется через потоки огнеопасных, токсичных, радиоактивных газов, генерирующихся в недрах и техногенных грунтах, в подтоплении грунтовыми водами жилых подвалов. Деградация растительных и животных сообществ в связи с нарушением гидрологического режима корнеобитаемого слоя почвы определяет ухудшение рекреационных свойств окружающей среды и, косвенно, условий жизни человека. Загрязнение поверхностных вод во многом определяется через поступление загрязненных грунтовых вод.
В соответствии с Положением о Департаменте природопользования и охраны окружающей среды города Москвы он является специально уполномоченным органом Правительства Москвы в области экологического мониторинга. Для выполнения функций информационно-аналитического центра Единой системы экологического мониторинга города Москвы при Департаменте создано государственное природоохранное учреждение "Мосэкомониторинг", которое также постановлением Правительства Москвы от 24.06.2003 N 480 уполномочено на сбор, анализ и представление экологической информации.
В связи с этим программой работ предусмотрено выполнение работ по заказу Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы при поступлении данных мониторинга в ГПУ "Мосэкомониторинг". К выполнению различных видов работ привлекаются ФГУП "Геоцентр-Москва" как структура, осуществляющая эксплуатацию сети скважин федерального уровня и владеющая банком ретроспективных данных о состоянии геологической среды города Москвы, ИГЭ РАН - для научно-методического обеспечения работ, другие городские организации согласно компетенции.
2. Состояние геологической среды в городе Москве
Необходимость организации постоянно действующей системы мониторинга геоэкологических процессов определяется особенностями геологического строения и гидрогеологических условий территории города Москвы и наметившимися в последнее время негативными тенденциями развития экологически опасных геологических процессов.
Среди последних наибольшую угрозу представляют подтопление территорий, химическое и тепловое загрязнение подземных вод, карстово-суффозионные (провалы, оседания и др.) и оползневые процессы. Большое значение при оценке геологических рисков и освоении территории приобрели в последнее время обнаруженные, идентифицированные и экологически значимые переуглубленные долины и древние геологические врезы.
Строительство заглубленных зданий и активный водозабор вызывает изменение водного баланса водовмещающей толщи пород. Следствием планировки рельефа и нарушения естественных водоносных слоев является развитие процессов подтопления грунтовыми водами. По существующим оценкам площадь постоянно подтопленных территорий составляет 40% от общей площади города, местами уровни грунтовых вод поднялись на 5-7 м.
На более чем 80% поверхности территории города Москвы располагаются объекты городского хозяйства, оказывающие значительное воздействие на окружающую природную, в том числе, геологическую среду.
Экзогенные геологические процессы на территории города Москвы связаны исключительно с массивами обводненных пород, слагающих зону активного водообмена до глубин 100-150 метров. Главными из этих процессов, чьи проявления наблюдались на рассматриваемой территории города до ее градостроительного освоения, являются оползневые, карстовые и подтопление.
В связи с активным водозабором и водоотливом сохраняется вероятность проявления карстово-суффозионных процессов. Суммарная площадь карстово-суффозионных участков на территории города составляет 15 км2. Многослойное строение толщи пород в верхах зоны пресных вод, ее малая мощность и отсутствие сдерживающих глинистых слоев в кровле карстующихся пород в пределах приречной части городской территории определяют необходимость ведения наблюдений за оползневыми и карстовыми процессами в долинном комплексе реки Москвы и некоторых ее притоков (р.р. Сходни, Неглинной, Ходынки, Яузы) при приоритете организации стационарных инструментальных наблюдений на участках проявления активных глубоких оползней, а также участках с поверхностными формами проявления карста.
Оползни развиты на крутых береговых склонах, расположенных вдоль долины реки Москвы и ее крупных притоков. Они развиваются под влиянием речной эрозии, естественного и техногенного обводнения склонов и строительных воздействий. Наиболее глубокие из них известны на 18 участках в долине реки Москвы. При этом относительно высокой активностью отличаются оползни, расположенные на склонах долины реки Москвы на участках Воробьевых гор, Фили-Кунцево, Коломенское, Москворечье-Сабурово (Чертановский коллектор), где выполнены противооползневые мероприятия, а также на участках Щукино, Серебряный Бор, Хорошево-1, Москворечье и Чагино (незакрепленные оползни). Отсутствуют глубинные реперы.
К потенциально опасной с точки зрения проявлений карстово-суффозионных процессов части территории города относится полоса долины реки Москвы от канала им. Москвы на северо-западе города до впадения в нее реки Яузы, а также несколько участков вдоль долины последней. Пространственно и генетически они приурочены к участкам природной нарушенности геологической среды: к узлам пересечения региональных разноориентированных зон повышенной трещиноватости, пересечению уступов палеоельефа и д.р. Поверхностные формы карста наблюдаются лишь на 1,7% территории города, на участке Ходынского поля (Хорошевское шоссе, Новохорошевский проезд, ул. Куусинена, проспект Маршала Жукова). Всего здесь известны 44 провальные воронки. Образование части из этих воронок в период с 1969 по 1977 год привело к разрушению трех жилых домов.
Техногенная нагрузка на подземные воды Москвы исключительно велика и приводит к трансформации водного и солевого баланса подземных вод, активизации многочисленных негативных инженерно-геологических процессов, сопровождающихся значительным материальным ущербом хозяйству города. Из-за утечек из водонесущих коммуникаций и ряда других факторов, питание верхнего от поверхности водоносного горизонта подземных вод на отдельных участках города возросло в 3-5 раз по сравнению с естественным. Это привело к систематическому подъему уровней грунтовых вод до глубины менее 3 м от поверхности земли, подтоплению территорий, затоплению подвалов, переувлажнению фундаментов зданий, неравномерным осадкам грунтов и деформациям сооружений.
Подтопление территории, то есть нахождение уровней грунтовых вод на среднемноголетних глубинах 3 и менее метров, всегда было характерно для восточной части города, отличающейся низменным, слабо расчлененным эрозионной сетью рельефом. В настоящее время подтопленные территории занимают более 40% площади города и распространены не только на его востоке, но и в южной и северной частях города. Расширение подтопленных площадей произошло за счет дополнительного к естественному обводнения грунтов в результате потерь из водонесущих коммуникаций и засыпки в процессе градостроительства естественной эрозионной сети и малых водотоков. Подтопление вызывает повышение издержек при строительстве, которое необходимо вести под защитой водопонижения, а также ухудшает и увеличивает стоимость эксплуатации построенных зданий и сооружений, в частности, из-за усиления коррозионной активности грунтов, являющихся их основанием и вместилищем.
Помимо перечисленных выше главных экзогенных геологических процессов, имеющих в основе проявлений природные причины, на территории города Москвы распространено множество их видов, практически целиком определяемых хозяйственной деятельностью. К ним относятся оседания и деформации грунтов, несущих и вмещающих здания и сооружения, под влиянием строительства и эксплуатации линий метро и других подземных сооружений (эти процессы являются причиной 70% случаев разрушений и деформаций зданий, учтенных на территории города Москвы с начала 30-х годов), механическая суффозия песчаных и супесчаных грунтов, возникающая под влиянием утечек из водопроводных, тепловых, канализационных и водосточных коммуникаций и нередко приводящая к образованию крупных суффозионных провалов на тротуарах и дорожном полотне улиц, коррозионные процессы, возникающие и усиливающиеся в результате техногенного загрязнения грунтов и грунтовых вод, потерь электрического тока вдоль электрифицированных железнодорожных магистралей и трамвайных путей, повышения температуры грунтов и грунтовых вод в результате кондуктивных и конвективных потерь тепла из соответствующих сетей, отепляющего воздействия других наземных и подземных сооружений.
Таким образом, геологическая среда города до подошвы зоны распространения пресных подземных вод представляет собой в существенной мере техногенный объект, изменения состояния которого должны разумно регулироваться и учитываться в процессе градостроительной деятельности.
Поскольку подавляющая часть территории города Москвы находится под застройкой, а в приповерхностном слое горных пород находятся инженерные коммуникации и подземные сооружения, большое значение приобретают данные наблюдений за положением уровенной поверхности грунтовых вод и наблюдения за их температурным и химическим режимом, от которого зависит мера коррозионной активности среды. Техногенное загрязнение подземных вод способствует увеличению агрессивности вод по отношению к бетону и металлу, что негативно сказывается на состоянии подземной инфраструктуры города. Наблюдения за изменениями состава и температуры подземных вод более глубоких горизонтов также являются приоритетными с точки зрения оценки загрязненности подземных вод, питающих поверхностные водоемы.
Инженерно-геологическая и гидрогеологическая обстановка на территории города, множественность и разнообразие воздействий городского хозяйства на состояние геологической среды, динамика состояния геологической среды под воздействие непрерывного преобразования городского хозяйства обуславливают необходимость консолидации усилий городских структур, решающих смежные задачи ГУП "Мосгоргеотрест" и другие городские организации, осуществляющие инженерно-геологические изыскания, ЦГСЭН, городские организации - наиболее крупные водопользователи, прежде всего, ГУП "Мосводоканал".
В 2004 г. по заказу Департамента силами ИГЭ РАН была проведена научно-исследовательская работа, посвященная анализу соответствия существующей сети скважин основным задачам мониторинга геоэкологических процессов.
Современное состояние наблюдательных скважин оценивается как неудовлетворительное. На наблюдательные скважины не оформлена исходно-разрешительная документация (ИРД). Размещение скважин не учитывает градостроительное развитие города, освоение новых территорий, в т.ч. территориально изолированных, за границами МКАД.
По результатам работ была разработана новая сеть скважин на базе ранее существующей. Ведется проектирование автоматизированных методов измерений уровней и температуры подземных вод, оползневых процессов. Разработка проекта, который позволит подключить в состав автоматизированной системы экологического мониторинга первые пятьдесят скважин, по плану должна быть завершена до конца 2005 года.
3. Цели и задачи мониторинга геоэкологических процессов в городе Москве
Цель создаваемой постоянно действующей сети мониторинга геоэкологических процессов заключается в информационном обеспечении управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью территории города Москвы, предотвращении или снижении рисков нарушений в окружающей среде и исключении возможных ущербов инфраструктуре города, природному комплексу, здоровью населения, а также контроль за соблюдением требований природоохранного законодательства.
Основными задачами мониторинга геоэкологических процессов являются:
1. Изучение и прогноз развития процессов подтопления городских территорий, своевременное выявление наиболее проблемных территорий.
2. Изучение и прогноз процессов теплового и химического загрязнения подземных вод.
3. Изучение, оперативное выявление и прогноз активизации карстово-суффозионных процессов на территории города как результат влияния динамики пространственно-временной взаимосвязи напорных и грунтовых водоносных горизонтов, а также поверхностных вод, водоотбора подземных вод, характеристик качества подземных вод и других факторов.
4. Изучение и прогноз опасных инженерно-геологических процессов на территории города. Своевременное выявление участков, где негативные изменения могут вызвать катастрофические экологические последствия.
5. Установление и разработка рекомендаций по устранению причин негативных изменений, происходящих в геологической среде города.
4. Основные направления работ и мероприятия программы мониторинга геоэкологических процессов на территории города Москвы
Основными направлениями работ по программе являются:
- мониторинг состояния грунтовых вод, включая процессы подтопления и изменения содержания загрязняющих веществ в грунтовых водах;
- мониторинг экзогенных геологических процессов, включая карстово-суффозионные и оползневые процессы;
- ведение банков данных по результатам геоэкологического мониторинга;
- обобщение информации и подготовка отчетных материалов;
- анализ причин негативных изменений, происходящих в геологической среде.
Для введения системы в эксплуатацию и нормативного функционирования системы геоэкологического мониторинга необходимо проводить следующие мероприятия.
На этапе введения системы в эксплуатацию к таким работам относятся: ремонт части наблюдательных скважин, оформление ИРД.
На этапе эксплуатации наблюдательной сети необходимо проводить следующие виды работ: полевые работы, включающие режимные наблюдения, текущий ремонт скважин, гидрохимическое опробирование скважин, предназначенных для оценки развития карстовых процессов и загрязнения подземных вод; режимные наблюдения на участках развития оползневых и карстовых процессов, лабораторные работы по анализу отобранных проб; камеральные работы, включающие обработку материалов, разработку, наполнение и ведение банка данных.
4.1. Мониторинг состояния подземных (грунтовых) вод
Мероприятия, проводимые в рамках мониторинга состояния подземных (грунтовых) вод, включают в себя:
- измерения уровней и температуры подземных вод в скважинах наблюдательной сети;
- геохимическое опробование подземных вод в скважинах наблюдательной сети;
- лабораторные анализы отобранных проб воды;
- инспектирование наблюдательной сети;
- техническую эксплуатацию и текущий ремонт скважин наблюдательной сети;
- оформление исходно-разрешительной документации.
По результатам анализа существующей сети мониторинга пригодными для включения в наблюдательную сеть мониторинга геоэкологических процессов города Москвы признаны 152 скважины, которые могут быть использованы для организации мониторинга подтопления территории.