Функциональное зонирование городской территории

Функциональное  зонирование городской территории.  
 
 
Геоэкологическое обоснование. 
 
 
  
 
 
Введение. 
 
 
Основная цель функционального зонирования - выделение в пределах города относительно однородных по природным особенностям и техногенной нагрузке участков на предмет рационального хозяйственного использования земель с учетом геоэкологической ситуации. 
 
Основными задачами данной работы являются: 
 
· обоснование в соответствии с природными условиями территории регламентов деятельности на отдельных участках с качественной оценкой геоэкологической ситуации и разработкой рекомендаций по ее улучшению; 
 
· оценка соответствия функциональной принадлежности территории и ее статуса и режима природоохранной и хозяйственной деятельности; 
 
· выявление участков, в пределах которых, элементы природного комплекса подвергаются негативному техногенному воздействию в наибольшей степени. 
 
Актуальность подобного рода работы для г. Москвы объясняется, прежде всего, выходом в свет постановления Правительства Москвы № 889 "Об основных направлениях сохранения и развития территорий Природного комплекса Москвы" от 27 октября 1995 г., согласно которому предусматривается создание ландшафтно-рекреационных зон вдоль долин малых рек. Согласно постановлению, необходимо в период до 2010 года разработать проект благоустройства данных территорий и обосновать комплекс мер по охране, защите и реабилитации компонентов природного комплекса. Первым щагом в решении данной задачи представляется оценка существующего положения и выявление основных причин и источников негативного воздействия на компоненты природного комплекса. В этой связи оценка существующего использования территории и выявление наиболее "неблагоприятных" с точки зрения техногенного воздействия участков представляется вполне современной и необходимой задачей. 
 
Предлагаемая методика рассчитана на выполнение работ в масштабе 1:10000. В принятом масштабе уверенно выявляются основные особенности притоков I, II и III порядков (по отношению к Москве-реке). 
 
  
 
 
1. Термины и определения. 
 
 
Природный комплекс - часть экосистемы со сложившимися взаимосвязями между различными ее компонентами, ограниченная естественными природными границами: водоразделами, общей для данной территории первой от поверхности регионально распространенной толщей слабопроницаемых пород (водоупором) и приземным слоем атмосферы. Природные комплексы, приуроченные к крупным водным артериям, подразделяются на более мелкие, относящиеся к притокам различных порядков. Соответственно, выделяются природные комплексы первого, второго, третьего и т.д. порядков. В ненарушенных условиях два соседних природных комплекса могут быть практически полностью идентичны, однако при проявлении техногенных воздействий любые изменения компонентов экосистемы будут сказываться в первую очередь в пределах того природного комплекса, где находится источник возмущения. В условиях городских агломераций природные комплексы являются базовыми элементами, формирующими природную составляющую природно-техногенной геосистемы[1]. Выбор порядка природного комплекса, рассматриваемого в каждом конкретном случае, зависит в первую очередь от масштаба работ. В частности, для г. Москвы при проведении мелкомасштабных работ (1:50000 и мельче) целесообразно выделять природные комплексы, приуроченные к притокам первого порядка р. Москвы (Сетуни, Яузы, Сходни и т.д.) Более детальные исследования требуют рассмотрения в качестве "базовых" природных комплексов более мелких порядков. Для работ, выполняемых в масштабе 1:10000, оптимально рассматривать природные комплексы, приуроченные к притокам второго, третьего и (в отдельных случаях) четвертого порядков. 
 
Территории природного комплекса - участки земной поверхности, оконтуренные градостроительными границами, в пределах которых сохранены в относительно ненарушенных условиях или частично восстановлены зеленые насаждения. В г. Москве к территориям природного комплекса относятся [8]: городские и пригородные леса и лесопарки, парки, озелененные территории различного назначения, водные поверхности и долины рек.  
 
Следует различать понятия “природный комплекс” и “территории природного комплекса”: природный комплекс - естественнонаучное понятие, единичный элемент экосистемы, тогда как территория природного комплекса - градостроительное понятие, определяющее назначение и статус отдельных территорий в пределах г. Москвы. 
 
Водоохранные территории[2] - участки, прилегающие к руслу реки (как открытому, так и взятому в коллектор), в пределах которых техногенная нагрузка на элементы природного комплекса существенно сказывается на состоянии водных объектов. Основной целью установления границ водоохранных территорий является управление природными водами. Управляющими воздействиями при этом могут быть меры охраны, защиты и реабилитации. 
 
Функциональное зонирование - в данной работе - выделение в пределах городских территорий относительно однородных по природным условиям и хозяйственному использованию участков с целью разработки дальнейших мероприятий по оптимизации и рациональному управлению ими. 
 
Предлагаемая методика функционального зонирования базируется, в первую очередь, на природоохранных принципах:  
 
· степени защищенности территории от негативных процессов и явлений, сопровождающих техногенное вмешательство; 
 
· степени воздействия различных объектов городской инфраструктуры на элементы природного комплекса. 
 
Подобный подход к функциональному зонированию несколько отличается от принятого в градостроительстве и предусмотренного в соответствующей документации, так как в данном случае основной упор делается не только на особенности застройки и использования территории, но и на ее природные условия. Это позволяет, во-первых, охарактеризовать отдельные участки по степени проявления тех или иных негативных процессов, вызванных антропогенной деятельностью, а во-вторых, в соответствии с использованием территории и степенью ее защищенности от негативных техногенных воздействий, выделять участки с различным регламентом деятельности. 
 
Расширенное содержание функционального зонирования, предлагаемое и реализуемое в настоящей работе, требует и использования расширенного термина. В данном случае корректно воспользоваться понятием, более соответствующим содержанию исследований: функционально-геоэкологическое зонирование. 
 
Охрана природного комплекса - научно обоснованный комплекс управленческих решений (разрешительных и запретительных), направленный на сохранение и улучшение природных условий. Такие меры и решения, как правило, не требуют самостоятельного проектирования и применения специальных инженерных средств. 
 
Защита природного комплекса - научно обоснованный и спроектированный комплекс мер инженерного воздействия на один или несколько компонентов природного комплекса с целью изоляции источников загрязнения, пополнения водных ресурсов, недопущения (профилактики) негативных геологических явлений и процессов. 
 
Реабилитация природного комплекса - научно обоснованный и специально спроектированный комплекс мер (инженерных, биологических, социальных), направленный на возвращение природному комплексу или его компонентам экологически приемлемых свойств и качеств.  
 
  
 
 
2. Концепция функционального зонирования городской территории. 
 
 
Одной из задач, решаемых при функциональном зонировании территории, является изучение техногенного воздействия, оказываемого объектами городской инфраструктуры на природный комплекс. 
 
Проявления подобных воздействий чрезвычайно разнообразны по характеру, масштабам, интенсивности и времени существования. Они могут затрагивать лишь отдельные составляющие природного комплекса или же, наоборот, сказываться на всех его компонентах. Важно отметить, что при воздействии на один из компонентов природного комплекса кажущаяся инертность остальных компонентов в действительности объясняется относительной устойчивостью и резистентностью экосистем. Эти свойства определяются многими параметрами, например - биоразнообразием, буферной способностью почв, емкостью водоносных пород и пр. Главным же свойством природного комплекса является способность быть именно системой. В этом случае воздействие на один компонент вызывает отклик во всех других (немедленно или в будущем). 
 
Одним из основных проявлений техногенного воздействия на природный комплекс является процесс загрязнения. В городских условиях он характерен практически для любых видов техногенных воздействий, имеет повсеместное распространение, протекает в течение всего времени освоения и использования территории и отражается на всех составляющих природного комплекса. В этой связи изучение взаимодействия элементов природного комплекса и техногенных компонентов наиболее удобно проводить, основываясь на изучении пространственно-временной структуры распространения и распределения загрязнений. 
 
По отношению к процессам переноса и накопления загрязняющих веществ все компоненты природного комплекса могут быть разделены на две группы: 
 
· среды, преимущественно депонирующие загрязняющие вещества. К ним относятся почвы, донные отложения, биотические компоненты; 
 
· среды, преимущественно транспортирующие загрязняющие вещества. Они включают в себя воздушные массы, поверхностные и подземные воды. 
 
Изучение состояния депонирующих сред дает ответ на вопрос о степени воздействия техногенных объектов на элементы природного комплекса за определенные периоды времени. Однако рассматривая лишь среды-накопители, невозможно выявить основные источники загрязнения и разработать комплекс мер по предотвращению его дальнейшего распространения. Тем более нереально, основываясь лишь на данных по накоплению загрязняющих веществ, изучить динамику процесса загрязнения. В то же время подобная задача представляется более важной и является намного более трудоемкой. Для ее решения основной упор необходимо делать на рассмотрение транспортирующих сред. Данные же по депонирующим средам целесообразно использовать для проверки правильности выводов об источниках, объемах и механизмах поступления загрязняющих веществ. Следовательно, при функциональном зонировании из всех составляющих природного комплекса основным объектом изучения должны являться транспортирующие среды. Необходимо иметь ввиду и более реальные возможности прогноза процессов загрязнения, в первую очередь - миграции загрязнителей в потоках, теория и методы которой разработаны достаточно полно. 
 
Рассмотрим подробнее каждую из транспортирующих сред. 
 
Воздушные массы. Процессы формирования воздушных масс носят региональный характер и связаны, в первую очередь, с географическим положением изучаемой территории и ее климатическими особенностями. Перенос воздухом загрязнения также имеет региональный характер, и изучение этого процесса должно выполняться при проведении мелкомасштабных работ, охватывающих большие территории (например, в пределах области). В городских же условиях ведущими факторами в формировании воздушных потоков в приземном слое атмосферы являются продуваемость отдельных кварталов, этажность и плотность застройки, степень озелененности территории. С учетом того, что земная поверхность в г. Москве на многих участках была спланирована в процессе строительства, значимость вышеуказанных факторов существенно увеличивается. Работы по изучению формирования и распространения воздушных загрязнений в пределах города должны выполняться в крупном масштабе - 1:500 или же, в крайнем случае, 1:2000. Более мелкий масштаб, в частности, 1:10000, не позволяет в полной мере учесть все особенности формирования воздушных потоков. В связи с этим воздушные массы для работ такого масштаба не могут рассматриваться в качестве основной транспортирующей среды. Однако вклад воздушного переноса загрязнений в общий объем может быть косвенно оценен при анализе загрязнения депонирующих сред, например - почв. 
 
Поверхностные воды 
. Загрязнение поверхностных вод формируется за счет трех основных факторов: 
 
· Поверхностного стока с территории и сброса ливневых вод; 
 
· Сброса загрязненных стоков с промышленных предприятий; 
 
· Разгрузки загрязненных грунтовых вод[3]. 
 
Однако, в масштабе 1:10000 поверхностные воды имеют достаточно локальное распространение. Их рассмотрение в качестве среды - переносчика загрязнения, также как и для воздушных масс, целесообразно при мелкомасштабных работах (в масштабе области, региона и т.д.) В этом случае степень загрязненности поверхностных вод отражает общее соотношение нарушенных и ненарушенных территорий. Кроме того, поверхностные водотоки обладают высокой степенью самоочистки. Связано это с тем, что, во-первых, скорости течения в поверхностных водотоках достаточно высоки, что предопределяет их интенсивную аэрацию, перемешивание и разбавление, а во-вторых, очень высокой очищающей способностью обладают гидробионты. В формировании загрязнения поверхностных вод ведущую роль играют временные факторы; пространственные закономерности размещения источников загрязнения имеют подчиненное значение [9]. Следовательно, масштаб выполняемых работ не позволяет корректно рассматривать поверхностные воды в качестве транспортирующей среды. В то же время вклад поверхностных вод в общую картину формирования загрязнения, по аналогии с воздушными массами, может быть косвенно определен при изучении депонирующих сред - донных отложений, бентоса, перифитона[4]. 
 
· Подземные воды. Основными факторами, определяющими процесс формирования загрязнения в подземных водах, являются: 
 
· Строение верхней части разреза; 
 
· Функциональная принадлежность территории; 
 
· Расположение и характеристика основных техногенных источников загрязнения. 
 
В отличие от поверхностных вод, подземные воды имеют повсеместное распространение. Наиболее восприимчивым к техногенному воздействию является грунтовый водоносный горизонт, являющийся в условиях города наиболее загрязненным, так как любое загрязнение с поверхности попадает сначала именно в грунтовые воды. Из грунтового горизонта загрязнение может попадать в более глубокие водоносные горизонты. Наиболее интенсивно данный процесс идет на участках, где существует возможность гидравлической связи между водоносными горизонтами. Так как из-за длительной интенсивной эксплуатации артезианских вод в целях водоснабжения их напоры существенно снижены [6], то на территории Москвы повсеместно существует предпосылка нисходящей фильтрации. 
 
Все вышеизложенное свидетельствует о том, что при рассмотрении подземных вод в качестве транспортирующей среды первоочередное внимание должно уделяться именно грунтовым водам. 
 
В отличие от артезианских вод, областями разгрузки которых являются региональные дрены, грунтовые воды дренируются в пределах водосборных бассейнов более мелких порядков. Для них характерны небольшие длины путей фильтрации и незначительная поперечная дисперсия вещества в пределах загрязненных лент тока. Размеры самих лент тока варьируют от десятков до сотен метров по ширине и от сотен метров до первых километров по длине, что хорошо изображается в масштабе 1:10000.  В более мелких масштабах загрязненные ленты тока выделяются плохо. Для работ, выполняемых в более крупных масштабах, картирование загрязненных лент тока не обосновано фактическим материалом. В связи с этим наиболее информативным масштабом работ по изучению условий питания, движения и разгрузки грунтовых вод является масштаб 1:10000, так как он позволяет построить схемы потоков грунтовых вод в пределах водосборных бассейнов второго, третьего и т.д. порядков. 
 
Таким образом, при выполнении работ в масштабе 1:10000 единственной средой, которая может быть корректно рассмотрена при изучении переноса загрязнения, являются грунтовые воды. Этот вывод представляется тем более обоснованным, что именно подземные воды занимают в экосистеме (природном комплексе) низший энергетический уровень, принимая вещество из атмосферы, почв и других депонирующих и транспортирующих сред. 
 
Основные факторы, влияющие на формирование и распространение загрязнений в потоке грунтовых вод, являются пространственными (в отличие от поверхностных вод, для которых главенствующее положение занимают временные факторы). Степень загрязнения грунтовых вод и химический состав загрязнителей будут существенно различаться в зависимости от ее функциональной принадлежности территории. На участках, занятых промышленными предприятиями, основными загрязняющими веществами являются тяжелые металлы, нефтепродукты, тепло. Для жилой застройки характерны вещества - индикаторы “бытовых” загрязнений: органические соединения (не относящиеся к нефтепродуктам), соединения азота и фосфора, повышенные концентрации хлорид-ионов, тепло. В пределах площадей, занятых зелеными насаждениями (лесов, парков и пр.) специфический набор компонентов-загрязнителей выделить достаточно сложно, и загрязнение проявляется в основном в изменении макрокомпонентного состава и увеличении минерализации [6, 10, 11, 12][5]. Таким образом, функциональная принадлежность территории является некоторым комплексным показателем, отражающим, во-первых, общие закономерности техногенной нагрузки (плотность застройки, плотность населения, густота дорожной сети, степень озелененности и т.д.), а во-вторых, общие закономерности воздействия на грунтовые воды (формирование и распространение загрязнений, химический состав загрязняющих веществ, степень загрязненности и т.д.) Следовательно, задача по определению наиболее уязвимых для загрязнения участков базируется на изучении пространственного распределения территорий, различных по своей функциональной принадлежности. 
 
Все объекты инфраструктуры города могут быть разделены на три большие группы, соответствующие различным функциональным зонам: 
 
· промышленные зоны (промзоны) - территории, в пределах которых преимущественное распространение имеют промышленные предприятия; 
 
· селитебные зоны - территории, в пределах которых основной является жилая застройка; 
 
· рекреационные зоны - территории, в пределах которых распространены зеленые насаждения, как сохранившиеся в относительно ненарушенных условиях, так и высаженные позднее и территории, которые могут использоваться в рекреационных целях после выполнения комплекса мер по их благоустройству. 
 
Выделенные крупные функциональные зоны далее подразделяются на более мелкие - в соответствии с некоторыми изменениями в объектах техногенной нагрузки и, соответственно, в характере и степени воздействия на грунтовые воды. Исключение составляют лишь промышленные зоны, так их можно рассматривать в качестве единой промзоны, не проводя разделение предприятий по типам производств. Объясняется это следующими причинами: 
 
1. В соответствии с проведенными обследованиями, изучением экологических паспортов отдельных предприятий и тенденциями в современном развитии промышленности и общей инфраструктуры в г. Москве выяснилось, что в пределах промзон сосредоточены предприятия, имеющие самый разнообразный спектр производств. Следовательно, состав загрязняющих веществ, поступающих со всех предприятий промзоны, также будет достаточно широк.  
 
2. Как следует из имеющихся данных по сточным водам, основные вещества-загрязнители, формирующие большую часть массового расхода, для предприятий различного профиля являются одинаковыми. В связи с этим загрязнение, поступающее в грунтовые воды от различных предприятий в пределах одной промзоны, будет иметь некий средневзвешенный состав[6]. 
 
Среди селитебных зон выделяются две подзоны: 
 
а). Территории с основной застройкой до 5 этажей. К ним относятся, во-первых, районы старой жилой застройки и, во-вторых, районы, застроенные в период до 1965 гг. 
 
б). Территории с основной высотной застройкой (9 этажей и выше). К ним относятся преимущественно новые “спальные” микрорайоны, такие, как Крылатское, Очаково, Никулино, Раменки и т.д. 
 
Подобное разделение связано с тем, что для каждой из подзон различны основные архитектурно-градостроительные характеристики: плотность населения, количество объектов социально-бытового обслуживания, озелененность территории, плотность дорожной сети, густота и способ прокладки коммуникаций. Кроме того, утечки из водонесущих коммуникаций, являющиеся основным источником загрязнения грунтовых вод в пределах селитебных зон, различны в районах старой и новой застройки. На большинстве участков старой застройки замена водонесущих коммуникаций проводилась в начале 1960-х гг., то есть, в период массового строительства "пятиэтажек". В настоящее время практически все коммуникации корродированы и пришли в негодность. Прокладка коммуникаций в новых районах проводилась по иным принципам, чем ранее, и объемы утечек здесь - намного меньше, чем в старых районах [9]. Вероятность загрязнения грунтовых вод за счет утечек из водонесущих коммуникаций на участках низкоэтажной застройки - намного выше, чем в новых жилых массивах, и такое разделение селитебных зон представляется вполне правомерным. 
 
Рекреационные зоны условно могут быть разделены на четыре подзоны: 
 
а) Условно леса и лесопарки - территории, где частично сохранились естественные условия, существовавшие до застройки этой части города. 
 
б) Городские сады, парки культуры и отдыха - рекреационные объекты, соответствующим образом оборудованные для массового отдыха людей. 
 
в) Условно скверы и окультуренные территории.  
 
г) Преимущественно резервные территории. Это - придолинные участки малых рек, а также незанятые и неосвоенные территории (пустыри, заброшенные карьеры и т.д.) которые могут использоваться в качестве рекреационных зон после выполнения комплекса средовосстановительных мероприятий и мер по благоустройству территории. 
 
В основе разделения рекреационных зон лежит, во-первых, различия в их использовании, а во-вторых, отличия в характере и степени воздействия на подземные воды в каждой из подзон. 
 
Городские лесов и лесопарков характеризуются минимальными воздействиями на элементы природного комплекса. Рекреационная нагрузка на них - наименее интенсивная. 
 
Для городских садов, парков культуры и отдыха техногенное воздействие проявляется более ощутимо: здесь большая плотность дорожно-тропиночной сети, чем в пределах лесопарков, большее количество культурно-бытовых сооружений (аттракционов, кафе и т.д.). 
 
Скверы и окультуренные территории специально создаются для рекреационного использования преимущественно в районах массового жилого строительства. При небольшой площади подобных объектов рекреационная нагрузка на них - чрезвычайно высокая. 
 
Территории в пределах последней подзоны сейчас практически не используются в рекреационных целях, а заняты по большей части несанкционированными огородами, стихийными свалками и гаражами. Особенности использования этих территорий определяют специфический тип формирующихся здесь загрязнений: в основном это - продукты разложения свалочного мусора и отходы гаражных хозяйств. Кроме того, в местах размещения огородов может сформироваться "сельскохозяйственное" загрязнение - за счет вносимых в почву удобрений. Следует заметить, что данная подзона является наиболее неблагоприятной с точки зрения возможности появления и распространения загрязнений[7]. 
 
Основываясь на результатах разделения городской территории на различные функциональные зоны, можно качественно оценить характер и степень воздействия различных объектов городской инфраструктуры на элементы природного комплекса. Однако для принятия административных решений по вопросам дальнейшего развития тех или иных участков, необходимо выделенные функциональные зоны соотнести с территориями, имеющими определенный статус и режим природоохранной и хозяйственной деятельности. К последним относятся: 
 
· водоохранные территории; 
 
· памятники природы федерального и городского значения. 
 
Основными признаками, на основании которых проводится выделение водоохранных территорий, являются: 
 
· условия защищенности подземных вод в соответствии с геологическим строением территории и ее гидрогеологическими условиями (методика определения зон защищенности подземных вод подробно изложена в [4]); 
 
· размещение коллекторов ливневых стоков, которые в условиях города являются неотъемлемым элементом гидрографической сети; 
 
· функциональная принадлежность территории, прилегающей к долине реки (жилая застройка, зеленые зоны, промышленные предприятия и пр). 
 
Внутри водоохранных территорий, в свою очередь, выделяются две зоны: