Specifics of zoning urban areas for assessing risk caused by natural hazards

Cover Page

Abstract


Urbanized areas are considered as single natural and technogenic systems. Ensuring safe development of urban areas is associated with natural risk assessments. It is proposed to carry out a special zoning of urban areas. In the selected areas, risk is formed according to certain scenarios. The proposed zoning involves a successive subdivision of the city territory by natural and technological factors using usually only one feature at each step. As a result, we come up with relatively homogeneous areas. Thus, a consistent division of a total into parts for each group of factors is achieved. Various combinations of these factors are also taken into account when distinguishing typological taxons.


Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В основе любой хозяйственной деятельности должны лежать оптимальные решения по ее реализации. Освоение территорий, в том числе урбанизированных, связанное в первую очередь со строительством, должно осуществляться на основе специального районирования, обусловливающего оптимальные решения для выбора площадок строительства и обоснования проектных решений.

Город и природная среда представляют единое целое, они взаимосвязаны и взаимообусловлены. Постоянно возрастает антропогенное воздействие на геологическую среду урбанизированных территорий. И в то же самое время природная среда оказывает свое воздействие на объекты строительства. Изменения природных условий существования города чаще всего формируются стихийно. Изменения состояния техногенных объектов могут быть оценены с использованием различных методов (натурных исследований, инструментальных измерений, моделирования и т.д.).

Обеспечение безопасного развития урбанизированных территорий связано в настоящее время с оценками природного риска как основного инструмента, необходимого для уменьшения негативного воздействия друг на друга природной и техногенной среды.

Урбанизированная территория – сложная природно-техногенная система, в пределах которой невозможно выявить влияние какого-либо одного природного или техногенного фактора на состояние зданий и сооружений, определяющего возможные негативные последствия. Это состояние определяется сочетанием природных и техногенных факторов, и, соответственно, формирование риска и его значение зависят напрямую от условий и характера взаимодействия этих факторов.

Основной задачей, согласно общей методологии оценки природных рисков на урбанизированных территориях, нам представляется проведение районирования по основным природным и техногенным факторам с целью обособления территорий (конечных таксонов), в пределах которых риск формируется по определенным сценариям. Под сценариями в данном случае понимается возможность развития определенных опасных геологических и инженерно-геологических процессов и их взаимодействий с конкретным техногенным типом (реципиентом опасности), которые приводят к потерям, чаще всего в виде деформирования и разрушения зданий и сооружений в соответствующих показателях риска.

СПЕЦИФИКА РАЙОНИРОВАНИЯ

Районирование, являющееся основой для оценок риска, предполагает последовательное разделение территории города на относительно однородные части с использованием, как правило, одного признака для выделения этих частей на каждом уровне районирования, как по природным, так и техногенным факторам. Конечные таксоны районирования обособляются путем наложения друг на друга двух независимых и индивидуальных (иерархических) по содержанию подсистем районирования по основным природным и техногенным факторам, характеризующим инженерно-геологические условия [2]. Таким образом, достигается, с одной стороны, последовательность деления общего на части для каждой из двух групп факторов, а с другой – учитываются разнообразные сочетания этих факторов при обособлении типологических конечных таксонов (табл. 1).

 

Таблица 1. Схема районирования урбанизированных территорий по природно-техногенным обстановкам (факторам) формирования риска (в масштабе 1:10 000)

Таксоны индивидуального районирования и критерии их выделения

Природные

Техногенные

Регион (структурно-геодинамический – современные движения земной коры)

Провинции (период освоения территории, годы – I-IV)*

Зоны (функциональное использование территорий)

Первого порядка

Второго порядка

Застроенные (З)

жилые (ЗЖ)

историко-культурного наследия (ЗИК)

промышленные (ЗП)

Область (геоморфологический – современные формы рельефа)

прочие (ЗПр)

реорганизации и реконструкции (ЗРР)

Транспортные (Т)

метрополитен (ТМ)

автомагистрали (ТА)

железные дороги (ТЖд)

Район (литолого-стратиграфический – различные сочетания комплексов пород)

транспортные узлы (ТУ)

прочие (ТПр)

Рекреационные (Р)

природные территории (Рп)

особо охраняемые (Рпоо)

Участок (инженерно-геологический – распространение и интенсивность опасных геологических и инженерно-геологических процессов и т.д.)

Водных объектов (В)

 

Неиспользуемые (Н)

 

Сельскохозяйственные (С)

 

Округа (плотность застройки, м3/ед. площади):

высокая – (в), средняя – (с), низкая – (н)

Ареалы:

тип застройки (ЗЖтК-а(3) … ЖиПР-а(3));

тип метрополитена (ТМ[1](1) … Т–М[3](3)(4));

тип автодорог (ТА[1](1)… Т–А[3][4](3 и >));

тип железных дорог (Т–Жд[1](1)… Т–Жд[2](1))

Таксоны перекрестного двухрядного районирования

* Периоды освоения территории I-IV: I - до 1909 г. (окружная железная дорога); II - 1909-1962 гг. (МКАД - Московская кольцевая автомобильная дорога); III - 1962-2012 гг. (присоединение территорий на северо-западе и юго-западе Москвы); IV – 2012 г. - наст. время (новая Москва).

 

РАЙОНИРОВАНИЕ ПО ПРИРОДНЫМ ФАКТОРАМ

При районировании урбанизированных территорий по природным факторам для выделения конечных таксонов оценки на структурно-геодинамическом уровне необходимо учитывать современную геодинамику земной поверхности (регион).

В настоящее время результаты геодезического мониторинга подтверждают наличие современных вертикальных движений земной коры в пределах территории г. Москвы. Эти движения в основном зафиксированы в разделяющих современные блоки земной коры разломных геодинамических зонах. Подобные исследования имеют не только научный интерес, но и диктуются практическими потребностями, и, в первую очередь, в градостроительстве. Анализ этих исследований показал, что земная поверхность на территории Москвы испытывает разновеликие и разнонаправленные вертикальные смещения [1].

Примечательно следующее, что в пределах блоков, в соответствии с неотектонической картой, отмечены опускания земной поверхности на общей тенденции этого блока к поднятию. И, наоборот, в пределах опускающихся блоков, расположенных в пределах наиболее опущенной части долины р. Москвы, некоторые участки испытывают поднятия. Т.е. инструментально обнаружены такие аномальные зоны, на которые, по нашему мнению, необходимо обращать внимание при оценке инженерно-геологических условий при градостроительстве и дальнейшей оценке риска.

Области выделяются по геоморфологическим критериям, отвечающим современным формам рельефа. В пределах областей обособлены районы, соответствующие различным сочетаниям комплексов пород. Самый низкий иерархический уровень (участок) – территории, в пределах которых проявляются различные опасные геологические и инженерно-геологические процессы различной интенсивности (см. табл. 1). Следует отметить, что районирование по природным критериям является наиболее разработанной и общепринятой частью рассматриваемого деления территорий.

РАЙОНИРОВАНИЕ ПО ТЕХНОГЕННЫМ ФАКТОРАМ

Как известно, крупные города застраивались на протяжении многих сотен лет, соответственно, в их пределах сформировалась достаточно сложная по своей структуре застройка, оказывающая влияние на природные условия городов и испытывающая на себе их воздействие. Весьма логично районирование крупных городов по техногенным факторам начинать с выделения провинций (I…IV), отвечающих времени освоения и застройки территории (времени нарушения естественных природных условий) (см. табл. 1). Здесь необходимо выделить основные периоды освоения, которые в свою очередь определяют приоритетные направления и характеристики застройки. Совершенно очевидно, что территории, схожие по природным условиям, но подвергающиеся техногенному воздействию в течение времени, отличающемуся на порядок, будут характеризоваться различными природно-техногенными условиями и, соответственно, сценариями формирования риска.

По функциональному делению территории городов подразделены на зоны первого и второго порядка (см. табл. 1). Среди зон первого порядка рекомендуется выделять застроенные (З), транспортные (Т), рекреационные (Р), водных объектов (В), зоны, подлежащие реорганизации и реконструкции (РР) (в настоящее время, в пределах городов происходит массовая реконструкция промышленных зон в жилые или какие-то иные), неиспользуемые (Н) и сельскохозяйственные (С).

Застроенные зоны подразделяются на жилые (ЗЖ), историко-культурного наследия (ЗИК), промышленные (ЗП) и прочие (ЗПр). К прочим отнесены административно-деловые, учебно-образовательные, культурно-просветительские, торгово-бытовые, лечебно-оздоровительные, спортивно-рекреационные, учебно-воспитательные зоны и т.п.

Транспортные зоны также разделяются на зоны второго порядка, относящиеся к линиям метрополитена (ТМ), автомагистралям (ТА), железным дорогам ТЖд), транспортным узлам, кластерным повышенной плотности (ТМкл) и прочим (ТПр) (продуктопроводы, магистральные трубопроводы инженерной инфраструктуры и пр.).

Следующим важным фактором районирования нам представляется характеристика плотности застройки (см. табл. 1). При этом рекомендуется использовать объемно-площадные характеристики, наиболее четко отражающие техногенные нагрузки на природную среду в пределах исследуемой территории (м3/ед. площади) и численность населения. Интервалы значений градаций: высокая (в), средняя (с) и низкая (н), определяются из существующей плотности застройки в городах. В рамках районирования по данному критерию обособляются округа с различной плотностью застройки. Следует отметить, что в данном критерии районирования в косвенном виде учитывается и инженерная инфраструктура городов, и ее влияние на инженерно-геологические (природно-техногенные) условия. Где больше плотность застройки, там больше и инженерной инфраструктуры и, соответственно, можно предположить, к примеру, зависимость между плотностью и возрастом застройки и утечками из коммуникаций.

Следующим критерием деления урбанизированной территории предлагается использовать различные типы в пределах застроенных и транспортных зон для обособления ареалов (см. табл. 1). Типы застройки и транспорта отличаются параметрами разного плана (конструктивные, временные, глубина прохождения, сочетание различных видов транспорта и некоторые другие).

Типизация застроенной зоны проводится с использованием параметров, характеризующих тип здания по материалу и технологии строительства, этажности, времени застройки (возраст), принадлежности к типовому или специальному проектам. Т.е. выбираются параметры, описывающие состояние здания в определенный временной период. Как правило, большая часть территории крупных городов отведена под жилую застройку, которая в большей степени подвержена воздействию опасных процессов, а также оказывает наибольшее влияние на окружающую среду.

Типовая застройка определяет материал и технологию строительства, время ее возведения, что позволяет оценивать износ зданий. Этажность зданий, особенно серийных, и время их строительства определяет тип фундамента. Учет всех этих данных и их генерализация позволяют выделить преобладающие типы жилой застройки для урбанизированных территорий. Можно предложить следующую обобщенную типизацию жилой застройки по материалам возведения несущих и наружных ограждающих конструкций и технологии строительства, по типовым и специальным проектам, и соответствующим им временным периодам их возведения и этажности зданий (табл. 2).

 

Таблица 2. Типизация жилой застройки урбанизированных территорий

Тип здания*

Этажность

Типовая жилая застройка (Жт)

Индивидуальная жилая застройка (Жи)

Возраст зданий, годы**

Возраст зданий, годы**

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Кирпичные (К)

5 и < (а)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

6-12 (б)

   

16

17

 

19

20

21

  

24

12-17 (в)

   

28

    

33

   

> 17 (г)

        

45

   

Блочные (Б)

5 и < (а)

   

52

53

       

6-12 (б)

    

65

       

12-17 (в)

   

76

77

       

> 17 (г)

          

95

 

Панельные (П)

5 и < (а)

   

100

101

       

6-12 (б)

   

112

113

114

      

12-17 (в)

   

124

125

126

      

> 17 (г)

          

143

 

Монолитные (М)

5 и < (а)

            

6-12 (б)

     

162

     

168

12-17 (в)

           

180

> 17 (г)

           

192

Прочие (ПР)

5 и < (а)

      

199

200

201

   

6-12 (б)

            

12-17 (в)

            

> 17 (г)

          

239

 

* по материалу и технологии строительства;

**(1) – до 1914 г., (2) – 1917-1940 гг., (3) – конец 1940-х - середина 1950-х гг., (4) – конец 1950-х середина 1970-х гг., (5) – середина 1970-х начало 1990-х гг., (6) – 1990 г. - настоящее время.

 

Согласно этой типизации в пределах урбанизированных территорий формально можно выделить 240 различных типов строений. В результате анализа жилой застройки г. Москвы выделено порядка 35 различных наиболее характерных типов, отличающихся по перечисленным выше параметрам, которые отражены табл. 2 с формальным номером. Остальные виды застройки подразделяются на различные типы аналогично проведенной типизации для жилой застройки с использованием тех же параметров. Их количество и номерной фонд могут меняться со временем. На данном этапе показаны подходы к выделению типов строений на застроенной территории крупных городов.

Типизация транспортной зоны осуществлена с использованием данных по расположению и сочетанию различных видов транспорта. В частности, метрополитен подразделяется по глубине станций и перегонов и соотношению перегонов и станций в различных высотных поясах. В качестве примера рассмотрен метрополитен (табл. 3). По глубине перегоны и станции подразделяются на:

  • наземные – станции эстакадные, наземные, наземные части линий метрополитена (метромосты) (1);
  • мелкие – подземные станции, подземные части линий метрополитена, глубина заложения до 15-20 метров (2);
  • глубокие – подземные станции, подземные части линий метрополитена, глубина заложения от 15-20 до 50-60 метров (3).
  • очень глубокие – подземные станции, подземные части линий метрополитена, глубина заложения более 50-60 метров (4).
  • По виду и пересечению объектов следует выделить (см. табл.3):
  • станции и перегоны в одном высотном поясе [1];
  • пересечение 2 перегонов в разных высотных поясах [2];
  • 2-3 станции и прилегающие перегоны в разных высотных поясах [3].

 

Таблица 3. Типизация метрополитена по сочетанию глубины заложения, вида и пересечения объектов

Сочетание параметров (Т–М)

Глубина

Вид и пересечение объектов

[1]

[2]

[3]

Наземные (1)

[1](1)

[2](1)(2)

[3](1)(2)

Мелкие (2)

[1](2)

[2](2)(3)

[3](2)(3)

Глубокие (3)

[1](3)

[2](3)(4)

[3](3)(4)

Очень глубокие (4)

[1](4)

-

-

 

Автодороги также подразделяются по месту их прохождения и расположению в различных высотных поясах. Железные дороги подразделяются на различные типы по количеству путей, их примыканию к сортировочно-маневровым зонам и вокзалам, а также по расположению в высотных поясах. Отдельно выделяются транспортные узлы (ТУ), состоящие из пересечения или совместного расположения линий метрополитена, автомобильных и железных дорог:

  • сочетание автодороги, железной дороги и метрополитена в одном высотном поясе;
  • сочетание автодороги, железной дороги и метрополитена в 2-3 высотных поясах;
  • сочетание транспортной автомобильной развязки, железной дороги и метрополитена в 3 и более высотных поясах.

Совмещение площадных и линейных образований, выделенных по предложенным критериям (в соответствии с табл. 1) второй индивидуальной иерархической подсистемы перекрестного двухрядного районирования урбанизированных территорий позволяет выделить конечные таксоны данного районирования, имеющие определенные индексы. Например, таксон I-ЗЖт(3)-ТА(2)-а – территория начала осваиваться до 1949 г., сейчас относится к застроенной жилой зоне, плотность застройки низкая. В пределах этой территории расположена автодорога, относящаяся ко 2-му типу (дорога проходит по мосту), преобладающий тип застройки – типовые 5-этажные кирпичные здания, построенные в период с середины 1970-х до середины 1980-х гг. Данная характеристика таксона соответствует определенной степени техногенной нагруженности, выраженной через количественные и качественные параметры и реципиенты опасности с соответствующим буквенно-цифровым индексом.

Конечные таксоны районирования обособляются путем наложения друг на друга двух независимых и индивидуальных (иерархических) по содержанию подсистем районирования по основным природным и техногенным факторам. Охарактеризованный выше таксон I-ЗЖт(3)-ТА(2)-а может располагаться в пределах территорий (участков), подверженных воздействию различных опасных природных процессов, соответствующих конечным таксонам районирования. Конечные таксоны отвечают различным сценариям формирования риска потерь в зависимости от взаимодействия опасных процессов и различных реципиентов.

ВЫВОДЫ

Предложенное районирование урбанизированных территорий по природным и техногенным факторам позволяет выделить конечные таксоны, характеризующиеся определенным сценарием формирования риска, непосредственно обусловленным природной составляющей (опасные процессы определенной интенсивности) и техногенной (определенные реципиенты опасности – здания, сооружения, коммуникации и т.п.).

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках проекта РНФ 16-17-00125 «Оценка риска опасных природных процессов на урбанизированных территориях».

About the authors

V. N. Burova

Sergeev Institute of Environmental Geoscience, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: valentina_burova@mail.ru

Russian Federation, Ulanskii per., 13, str. 2, Moscow, 101000

References

  1. Pevnev, A.K., Chernikov, A.Ya. Sovremennoe tektonicheskoe stroenie territorii goroda Moskvy po dannym geodezicheskogo monitoring [Modern tectonic structure of Moscow city territory according to geodetic monitoring data]. Geodeziya i kartografiya, 2010, no. 3, pp. 40-50 (in Russian)
  2. Prirodnye opasnosti Rossii. Otsenka i upravlenie prirodnymi riskami [Natural hazards of Russia. Assessment and management of natural risks], vol. 6, Ragozin, A.L., Ed., Moscow, KRUK Publ., 2003, 320 p. (in Russian)

Statistics

Views

Abstract - 57

PDF (Russian) - 51

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies