НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОГРАФІЇ

Островерх Ганна Борисівна

УДК 551.4

Фактори та критерії оцінки стійкості рельєфу

урбанізованих територій (на прикладі м. Києва)

11.00.04 - геоморфологія та палеогеографія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Київ - 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті географії НАН України у відділі геоморфології.

Науковий керівник - |

доктор географічних наук Палієнко Валентина Петрівна

Інститут географії НАНУ,

заст. директора з наукової роботи

Офіційні опоненти - | доктор технічних наук Черваньов Ігор Григорович,

Харківський державний університет, професор, завідувач кафедри

кандидат географічних наук Бортник Сергій Юрієвич,

Київський національний університет ім.Тараса Шевченка, доцент

Провідна установа - | Львівський державний університет ім. Івана Франка,

географічний факультет, м.Львів

Захист відбудеться «21» квітня 1999р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої

ради Д 26.163.02 Інституту географії НАН України за адресою:

Київ-34, вул.Володимірська, 44.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту географії НАН України,

252034, Київ-34, вул.Володимирська,44.

Автореферат розісланий «19 » березня 1999р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Передерій В.І.

к.г.н., ст.н.с.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальність теми. Суттєвою рисою еволюції земної кори та рельєфу її поверхні на сучасному етапі є зростаючий вплив діяльності людини. Найбільш інтенсивним він є на територіях міст, що самі по собі відрізняються притаманними тільки їм потужним та різноманітним техногенним впливом на навколишнє середовище, зокрема на рельєф. Область впливу міської агломерації на навколишнє середовище поширюється далеко за межі самого міста у зв’язку з тим, що міста є потужними антропогенними концентраторами речовини та енергії, джерелом їх викиду та розсіювання в межах прилеглих територій. Проблема аналізу змін рельєфу та динаміки рельєфоутворюючих процесів на території міст та міських агломерацій має розглядатися в контексті загальної, більш широкої проблеми взаємодії суспільства та природного середовища, вирішення якої можливе на основі комплексних системних досліджень факторів та умов формування та функціонування особливого типу геоморфосистем - урбанізованих природно-техногенних геоморфологічних систем .

Незбалансованість техногенного навантаження на природні геоморфосистеми часто спричиняє активізацію негативних, а в деяких випадках і катастрофічних природних і природно-техногенних процесів, що свідчить про втрату природними геоморфосистемами їх стійкості. Виходячи з цього можна констатувати, що стійкість рельєфу є однією з основних властивостей геоморфосистем та однією з головних умов, які визначають екологічну ситуацію. Виявлення на території міст зон геоморфологічної небезпеки та геоекологічного ризику на основі оцінки стійкості рельєфу до техногенних навантажень дасть можливість вирішити питання нормування цього навантаження, раціонального природокористування та прогнозу можливих змін.

Актуальність та доцільність постановки та проведення науково-дослідної роботи обумовлена:

- загостренням загальної проблеми антропогенного пресингу на навколишнє середовище та зростанням інтенсивності техногенних навантажень на рельєф урбанізованих територій;

- необхідністю подальших методичних розробок для здійснення інженерно- та еколого-геоморфологічних досліджень міст;

- важливим значенням оцінки стійкості рельєфу для визначення оптимального рівня техногенних навантажень, режиму використання території, визначення екологічного статусу урбанізованої території, оцінки вартості землі;

- необхідністю більш детального дослідження рельєфу та геоморфодинамічних процесів на території м. Києва та прогнозу їх змін під впливом техногенних навантажень та перетворень;

- необхідністю вдосконалення інженерного захисту території, об’єктів та споруд м. Києва від небезпечних природно-техногенних процесів, попередження та ліквідації їх негативних наслідків, розробки муніципальних екологічних програм, Генплану та реконструкції міста.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконувалась у рамках наукової програми ДКНТП «Проблеми екологічної безпеки України», Державної науково-технічної програми «Екологічна безпека України», відомчої теми «Просторово-часові закономірності морфолітогенезу та геоморфодинаміки території України», зокрема розділу «Реалізація даних системного геоморфодинамічного аналізу для вирішення прикладних завдань».

Метою дисертаційного дослідження є розробка концептуальних основ дослідження стійкості рельєфу урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем та реалізація теоретико-методичного підходу для визначення факторів та критеріїв оцінки стійкості рельєфу на території м. Києва з метою її зонування за ступенем геоморфологічної небезпеки. Цим обумовлена необхідність вирішення таких головних завдань:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Предмет дослідження: фактори та умови формування рельєфу міської території - урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми (УПТГ); оцінка стійкості до дестабілізуючих природних та антропогенних чинників.

Об‘єкт дослідження: природні, природно-техногенні та техногенні геоморфосистеми м.Києва.

Вихідні матеріали: результати власних польових досліджень автора, проведених протягом 1992-1997 років, матеріали свердлування, топографічні та тематичні карти крупного масштабу, аерофотоматеріали, літературні опубліковані джерела та фондові матеріали «Геоінформу». Для обробки даних використовувались програмні продукти ГІС «ArcViev».

Наукова новизна роботи:

·

· розроблено раціональний комплекс методів, а також обгрунтовано послідовність їх використання щодо оцінки стійкості рельєфу урбанізованої території;

·

· проведено зонування території м.Києва за ступенем геоморфологічної небезпеки.

Практичне значення дослідження.Дисертацію виконано у відділі геоморфології Інституту географії НАНУ в межах проведення науково-дослідних робіт по програмі ДКНТП «Проблеми екологічної безпеки України», Державної науково-технічної програми «Екологічна безпека України», відомчої теми «Просторово-часові закономірності морфолітогенезу та геоморфодінамики території України (розділ: "Реалізація даних системного геоморфологічного аналізу для вирішення прикладних задач" ). Розробки автора використано при виконанні ТерКСОП Київської області та ТерКСОП Молдавської РСР(Київ НДПІмістобудування, 1990р.); у госпдоговорі з ДІПРОМІСТО при створенні кадастру м. Запоріжжя. У роботі доведена необхідність прогнозів розвитку рельєфу міст, розроблено рекомендації щодо запобігання, локалізації та усунення наслідків негативних процесів; створено базу даних та картографічні матеріали для моніторингу міських земель, а також для створення та ведення містобудівних кадастрів населених пунктів.

Особистий внесок автора. Дисертаційна робота є результатом багаторічних досліджень автора у відділі Охорони навколишнього середовища КиївНДПІмістобудування, а також у відділі геоморфології Інституту Географії НАН України, проведених у 1986-1997 роках. Автором самостійно проведена робота по обгрунтуванню концептуальних основ та методів оцінки стійкості рельєфу урбанізованих територій.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертації доповідались на засіданнях Ученої ради Інституту географії, науково-практичних конференціях: «Геоекологічні дослідження: стан та перспективи»(м.Івано-Франковск,1995), VII з’їзді Українського географічного товариства (м. Київ, 1995), ІVміжнародній геоморфологічній конференції (м.Болонья, Італія,1997), конференції «Українська геоморфологія: стан і перспективи»( м.Львів, 1997), «Проблеми техноприродних аварій і катастроф у зв’язку з розвитком небезпечних геологічних процесів» (м.Київ, 1997).

Публікації. Зміст дисертаційного дослідження опубліковано у 5 статтях (з них 1 у співавторстві) та у 3 тезах доповідей на республіканських та міжнародній конференціях.

Обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури (173 найменування). Робота викладена на 136 сторінках машинописного тексту, проілюстрована 22 рисунками, 2 фотографіями та 13 таблицями.

У першому розділі дисертації наведено історію вивчення проблеми стійкості геоморфосистем, розглянуто загальні положення теорії природних геоморфосистем та урбанізованих геоморфосистем, проведено типізацію урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем. У другому розділі дисертації визначено головні принципи та підходи досліджень, часткові та інтегральні критерії оцінки стійкості урбанізованих територій, обгрунтовано раціональний комплекс методів оцінки стійкості рельєфу, загальні засади формування бази даних та алгоритм проведення досліджень урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем. У третьому розділі проведено комплексний аналіз факторів природної та техногенної підсистем, здійснено просторово-часовий аналіз формування рельєфу та історико-геоморфологічний аналіз етапів урбанізації м. Києва. У четвертому розділі роботи виконано оцінку стійкості урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми м. Києва до техногенних навантажень по комплексу факторів. Визначено фактори дестабілізації та зони геоморфологічної небезпеки.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЙНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ.

1.

Аналіз сучасного наукового доробку вчених України та близького зарубіжжя (Адаменко О.М., Асєєв О.О., Благоволін Н.С., Борсук О.А., Кашменська О.О., Ласточкін А.Н., Поздняков О.В., Преображенський В.С., Тимофєєв Д.А., Черваньов І..Г. та ін.) з проблеми геоморфологічних систем, дозволяє констатувати високий рівень розробленості питання і дає підстави трактувати геоморфологічну систему як чітко обмежену ділянку поверхні Землі, яка характеризується закономірним сполученням елементів та пов’язаних з ними рельєфоутворюючих відкладів, а також комплексом процесів, завдяки яким утворюється та перетворюється рельєф земної поверхні.

За сучасними уявленнями стійкість природних геоморфосистем може бути визначена як здатність зберігати свою структуру і характер функціонування в просторі і в часі при зміні умов середовища, як здатність до самовідтворення після припинення активізації рельєфоутворюючих процесів, як потенціал збереження морфологічних, морфометричних, динамічних показників рельєфу, як здатність зберігати його структуру та властивості. При цьому необхідно враховувати, що стійкість рельєфу є функцією трьох головних факторів, а саме: часу, просторової змінності деструктивних базових рельєфоутворюючих процесів та активності дестабілізаційних гіпергенних процесів. Саме ці фактори визначають здатність природних геоморфосистем функціонувати у певному діапазоні взаємодії ендогенних та екзогенних сил при збереженні сталості морфології, морфометрії рельєфу, поєднань елементів та їх парагенетичних зв’язків у природних геоморфосистемах.

Виходячи з того, що у межах міста взаємодіють природні та техногенні фактори рельєфоутворення, нами запропоновано розглядати місто як урбанізовану природно- техногенну геоморфосистему(УПТГ), що складається з природної, природно-техногенної та техногенної підсистем, які характеризуються певними елементами та зв’язками. Урбанізовані природно-техногенні геоморфосистеми належать до відкритих систем та мають загальні властивості складних геосистем, а саме: стійкість до збуджуючих впливів середовища, взаємокорельованість елементів, емерджентність, змінність станів під впливом зовнішніх сил. Урбанізовані природно-техногенні геоморфосистеми мають полігенний характер в залежності від типу техногенного впливу на природну підсистему, стійкості природного рельєфу та інтенсивності рельефоутворюючих природних та природно-техногенних процесів.

Концепцію оцінки стійкості урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми м.Києва ми формуємо з засад розроблених Е.О.Лихачовою(1981-1985,1991-1996р.р.) при проведенні геоморфологічного аналізу урбанізованої геоморфосистеми м.Москви. За її визначенням стійкість урбанізованої геоморфосистеми це здатність природного комплексу протистояти дії сил, що спрямовані на порушення стану її рівноваги(техногенним навантаженням). Доповнюючи це, вважаємо, що стійкість являє собою той рівень, що регламентує техногенні навантаження. Реакція системи на ці зовнішні впливи визначає характер її розвитку - стійкий чи нестійкий. Виникнення в межах УПТГ несприятливих або катастрофічних явищ по суті є наслідком втрати системою стійкості, що є дуже важливим при визначенні зон геоморфологічної небезпеки. Виділення цих зон здійснювалось на основі комплексного аналізу факторів, які визначають стійкість УПТГ, із застосуванням об’єктивних критеріїв.

При дослідженні урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем важливим моментом є визначення їх обсягів. При цьому природні та техногенні компоненти, а також приповерхнева частина літосфери, які знаходяться під впливом природних та техногенних факторів, розглядаються як цілісна матеріальна оболонка. Верхня межа УПТГ уявляє собою поверхню, що сформувалася внаслідок взаємодії ендогенних, екзогенних та техногенних сил, її утворюють природний, природно-техногенний та техногенний рельєф. Нижня межа - це зона впливу людської діяльності, яка поширюється вглиб літосфери від перших десятків до сотень метрів. Межі УПТГ у просторі визначаються з певною часткою умовності, тому що зону впливу міста на прилеглі території визначити досить складно.

Головною рисою УПТГ є те, що їх стійкість забезпечується як за рахунок обернених від’ємних зв’язків (саморегулювання), так і за рахунок антропогенних процесів керування (техногенних інженерних заходів). Таким чином, УПТГ повинні розглядатися як системи зі зміненим в процесі діяльності людини інваріантом.

Принципова схема дослідження стійкості рельєфу урбанізованих територій, дає уявлення про концептуальні засади, методичні підходи та області використання аналізу стійкості рельєфу для практичних цілей. (рис.1)

2. Головним принципом дослідження стійкості урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми в рамках системного аналізу є поєднання загального геоморфологічного, історичного та екологічного підходів.

ПІЗНАННЯ СУТНОСТІ СТІЙКОСТІ

філософсько-теоретичний аспект | понятійно-термінологічний аспект | методологічний

аспект

РАЦІОНАЛЬНИЙ КОМПЛЕКС МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ

природних факторів | техногенних факторів

розробка критеріїв та показників

ОЦІНКА СТІЙКОСТІ РЕЛЬЄФУ

(аналіз стійкості рельєфу до різних техногенних навантажень)

природні фактори формуваня

геоморфосистем урбанізовних територій | техногенні фактори формування геоморфосистем урбанізованих територій

визначення дестабілізуючих природно-техногенних факторів

зонування території за

стійкістю рельєфу з застосуванням об’єктивних критеріїв

ОБЛАСТІ ЗАСТОСУВАННЯ АНАЛІЗУ СТІЙКОСТІ РЕЛЬЄФУ

оцінка можливостей інженерного використання території | прогноз розвитку несприятливих процесів; оцінка екологічного ризику

класифікація та оцінка міських

територій; створення кадастру землі | нормування техногенних навантажень

Рис.1.Дослідження стійкості рельєфу урбанізованих територій

Загальний геоморфологічний підхід орієнтований на вивчення геометричних параметрів рельєфу, морфогенетичних та вікових його характеристик, на геоморфологічну ретроспективну оцінку території міста та визначення її сучасного геоморфодинамічного стану. Основою вивчення рельєфу урбанізованих територій є трьохфакторний геоморфологічний аналіз з врахуванням ендогенних, екзогенних та техногенних процесів рельєфоутворення, об’єктами дослідження - морфоструктури, морфоскульптури та техногенні форми рельєфу.

Історичний підхід застосовується для вивчення часових аспектів взаємодії природної та техногенної складових УПТГ та формування її сучасної структури. УПТГ розглядається в історичному зрізі з проведенням детального аналізу етапів заселення території, а також змін в зв’язку з тривалістю та інтенсивністю використання території та тенденцій історичного розвитку міста.

Екологічний підхід визначає орієнтацію дослідження на аналіз впливу УПТГ на систему життєзабезпечення та життєдіяльності людини. З засад екологічного підходу вирішуються проблеми екологічної небезпеки.

3. З метою послідовного вивчення факторів формування УПТГ та отримання кількісних та якісних показників та характеристик для оцінки її стійкості запропоновано раціональний комплекс методів та алгоритм досліджень.

а)Ретроспективний аналіз формування УПТГ включає два головних напрямки -дослідження формування природної геоморфосистеми на доурбанізаційному етапі, а також природно-техногенної геоморфосистеми на етапі урбанізації. На особливу увагу заслуговує історико-геоморфологічний аналіз території, що спрямований на дослідження головних етапів урбанізації природної геоморфосистеми в історичному аспекті; визначення характеру та тривалості техногенного впливу на рельєф, оцінку ступеню техногенного перетворення природного рельєфу на території міста.

б) Оцінка сучасного стану УПТГ здійснюється на основі аналізу стану природної та техногенної підсистем та зв’язків між ними. Особлива увага має бути приділена виявленню дестабілізуючих фізико-географічних, геолого-літологічних та гідрогеологічних факторів стійкості рельєфу.

З метою оцінки техногенного навантаження на рельєф проводиться дослідження статичних, динамічних та експлуатаційних навантажень.

в) Зонування території міста за ступенем потенційної геоморфологічної небезпеки здійснюється з врахуванням існуючого стану урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми та дестабілізуючих факторів.

Виконання досліджень УПТГ потребує обробки великого масиву даних, для чого автором розроблено структуру бази даних по природному та техногенному блоках для отримання статичних та динамічних показників стійкості (рис.2).

4. Геоморфологічні критерії оцінки стійкості рельєфу включають якісні та кількісні, статичні та динамічні характеристики та показники рельєфу при розгляді його як інженерного ресурсу. Вони визначають рівень припустимих техногенних навантажень, за межами якого урбанізована природно-техногенна геоморфосистема переходить у нестійкий стан(знижується ефективність її функціонування), а при їх критичних значеннях припиняє своє існування (функціонування). Удосконалення визначення універсальних і припустимих для практики критеріїв оцінки стійкості є основою для виділення ділянок з особливо складними та екстремальними умовами.

Пропонується доповнити діючі зараз нормативи оцінки рельєфу додатковими якісними та кількісними характеристиками та показниками, виходячи з рівня сучасних знань про геоморфосистеми та уявлень про змінність їх стану у часовому та просторовому зрізах. У проведеному нами дослідженні використано критерії, які враховують вік, генезис, геометричні властивості рельєфу, показники неотектонічної та сучасної тектонічної активності структур, ступінь ураженості території екзогенними процесами, а також ступінь техногенного впливу на рельєф та рельєфоутворюючі процеси. З урахуванням таких критеріїв обгрунтовано виділення стійких, відносно стійких та нестійких ділянок в межах УПТГ. Згадані критерії оцінки стійкості рельєфу при виконанні інженерних досліджень мають бути враховані при розробці нової концепції інженерного освоєння урбанізованих територій та опрацюванні нового покоління нормативних документів, що будуть відповідати світовому рівню.

База даних

Статичні показники | Динамічні показники | Статичні показники | Динамічні показники

А.Морфолітологічні

-потужність рельєфоутворюючих відкладів

-літологія та міцністні властивості рельєфоутворюючих відклдів(нормативний тиск на грунти фундаментів) | А.Ендогеоморфодинамічні

-сумарні амплітуди неотектонічних рухів

-градієнти швидкостей неотектонічних рухів

-швидкості сучасних тектонічних рухів

-сейсмічність

-щільність активних розломів | А.Інженерні

-довжина комунальних водонесучих мереж

-площа засипаних ярів та балок

-площа намивів, насипів

-площа терасованих схилів | А.Технодинамічні

-довжина

а)автомагістралей

б)залізниць

в) метрополітену

-глибина метрополітену

Б. Морфометричні

-щільність розчленування рельєфу

-глибина розчленування рельєфу

-кути нахилу поверхні | Б.Екзогеоморфодинамічні

-зсувоутворення

а)активне б)стабілізоване

-яроутворення

а)активне б)стабілізоване

-суфозійні процеси

-еолові процеси

-площинний змив | Б.Будівельні

-площа забудови

-щільність забудови

-поверхневість

споруд | Б.Екзодинамічні

природно-техногенні

-площа підтоплення

-площа просадочних лесових грунтів

- площа підвище-

них деформацій і трі-

щинуватості під

В. Гідрогеологічні

-глибина залягання підземних вод

а)грунтових б)напірних в)верховодки | В.Експлуатаційні

-площа кар’єрів

-площа cмітників, відстійників |

впливом вібраційних

навантажень

Г. Гідрологічні,

метеорологічні

-затоплення паводковими водами 1% забезпеченості

-кількість опадів

а)за рік б)у вигляді злив

Рис.2. Структура бази даних для оцінки стійкості рельєфу

5.

Природна підсистема є результатом взаємодії ендогенних та екзогенних факторів, що виявляють досить значну просторову та часову диференційованість.Поряд з відомими природними факторами формування УПТГ м.Києва (кліматичні, мікрокліматичні, гідрологічні, грунтово-рослинні, ландшафтні, геологічні умови), більш детально проаналізовано геоморфологічні закономірності, рельєфоутворюючі відклади, а також морфоструктурні й неотектонічні особливості території м.Києва.

Ендодинамічні умови на території м.Києва визначалися коливальними рухами земної кори і досить суттєво змінювалися впродовж неотектонічного етапу (пізній олігоцен-антропоген) та на сучасному тектонічному етапі. За показниками сумарних амплітуд неотектонічних рухів земної кори встановлено суттєві відміни для правобережної (185-180 м) та лівобережної (120-130 м) частин міста. Важливе значення при визначенні сучасної тектонічної обстановки на території УПТГ м.Києва мають врахування даних про швидкості сучасних повільних рухів земної кори, положення неотектонічно активних розломів, а також прояви сейсмічних явищ. Встановлено наявність тісних корелятивних зв’язків між морфоструктурно-неотектонічною диференціацією території, закономірностями розташування активних розломів та морфоструктурних вузлів, а також зонами підвищеного струсу, що виділені з врахуванням аналізу даних про найбільші пошкодження споруд на території міста при землетрусі 1990р. Особлива роль у динаміці ендодинамічних процесів належить Київському скидо-здвигу, якому відповідає аномальна зона підвищення середніх швидкостей неотектонічних рухів, та деяким іншим розломним порушенням.

Екзодинамічні умови на території м.Києва визначалися складним поєднанням генетично різних рельєфоутворювальних процесів флювіальної, льодовикової, денудаційної та ін. груп. Інтенсивність цих процесів та просторові закономірності їх прояву суттєво пов’язані з морфоструктурно-неотектонічною диференціацією території.

Внаслідок складної взаємодії екзогенних та ендогенних процесів на території м.Києва сформувався генетично різний та різновіковий рельєф-флювіальний, льодовиковий, воднольодовиковий, денудаційний та ін. Для кожного з названих типів притаманні свої морфологічні, морфометричні та морфодинамічні особливості, що в цілому визначають стійкість рельєфу до техногенного навантаження. В якості одного з представницьких показників стійкості рельєфу використовується інтегральна морфометрична оцінка.

На сучасному етапі стійкість природного рельєфу значною мірою залежить від прояву природних та природно-техногенних процесів серед яких найважливішими є процеси гравітаційної групи (зсуви), флювіальної(ерозія), суфозійної(воронки, провали), повільного кріпового переміщення рельєфоутворюючих порід на схилах.

Аналіз факторів формування техногенної підсистеми проведено на основі детального історичного дослідження етапів урбанізації, а також інвентаризації всіх сучасних техногенних навантажень на рельєф.

Історико-геоморфологічний аналіз території м. Києва дозволяє виявити характерні зміни урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми в часі з позиції послідовності освоєння й глибини перетворення рельєфу та його оцінки як територіального ресурсу, що визначав і визначає історичний розвиток міста. В історії урбанізації м. Києва виділено наступні етапи освоєння: 1) без значного перетворення рельєфу (доміський); 2) із значним перетворенням рельєфу без суттєвих негативних наслідків(середньовічний і новий); 3) інтенсивної урбанізації з утворенням ділянок геоморфологічного ризику(сучасний).

За комплексом показників, які враховують рівень статичних і динамічних навантажень, ступінь перетворення рельєфу, наявність та характер техногенних відкладів, проведено інвентаризацію та класифікацію всіх джерел техногенних впливів.

Статичні техногенні навантаження визначалися показниками щільності забудови, щільності водоканалізаційних магістралей, потужності техногенних відкладів (намивів, насипів, звалищ сміття). Інтенсивність статичних навантажень оцінювалася нами згідно їх типів: планувально-інженерні, будівельні та експлуатаційні. Розраховано кількісні показники планувально-інженерних навантажень на рельєф в залежності від вертикального планування території(враховано території з намивами, засипаними ярами, балками, терасуванням схилів, зрізом грунтів); щільності інженерних водоносних комунікацій, коефіцієнту трансформації гідромережі. Будівельні навантаження на рельєф охарактеризовано за щільністю забудови, кількістю поверхів у будинках, глибиною закладання споруд та активною зоною стиснення грунтів (діагенетичного переущільнення). Експлуатаційні навантаження на рельєф оцінено за даними використання підземних вод, видобутку корисних копалин та утилізації відходів. Враховано кількість свердловин (водозабірних споруд), інтенсивність водозабору та щільність водовідвідних мереж.

Показниками впливу процесу утилізації відходів на рельєф є наявність та щільність форм рельєфу, які використовуються для звалищ промислового та побутового сміття, відстійників для рідких відходів, а також площі поширення техногенних відкладів, їх характер та потужність.

Оцінку динамічних техногенних навантажень на рельєф проведено з використанням комплексного показника щільності автомагістралей, залізниць, ліній метрополітену а також інтенсивності руху на них. За середніми показниками транспортних навантажень територія міста диференційована на зони слабких, середніх та високих навантажень.

По окремих видах техногенних навантажень та їх комплексу для УПТГ м. Києва було розроблено серію карт.

6.

Головними чинниками дестабілізації стійкості УПТГ м. Києва, крім геоморфологічних природних процесів(зсуви, осипи, суфозія, просадки, лінійна ерозія, крип, осідання поверхні) є літологічні, морфометрічні, неотектонічні, гідрогеологічні умови, характер випадання атмосферних опадів, зміна природних дренажних умов. Техногенними чинниками дестабілізації УПТГ є процеси підтоплення, витік з водонесучих комунікацій, перевищення припустимих будівничих або динамічних навантажень, підрізка схилів, порушення дренажної мережі, штучний підпір, виїмка грунтів, знищення рослинного покриву та ін. В роботі детально проаналізовано практично весь комплекс діючих або потенційно можливих природно-техногенних дестабілізуючих процесів .

7.

Під геоморфологічною небезпекою ми розуміємо такий стан урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми, коли під впливом певних дестабілізуючих факторів находяться у стані активізації або ж є потенційно активними певні негативні природні та природно-техногенні процеси, які уявляють собою пряму чи непряму загрозу життю людей, приводять до руйнування середовища, в якому здійснюється їх життєдіяльність. Зони геоморфологічної небезпеки ідентифікуються нами з зонами геоморфодинамічної незбалансованості, які виникають внаслідок незбалансованого техногенного навантаження на геоморфосистеми і де активізуються негативні природні і природно-техногенні процеси.

В межах УПТГ м. Києва виділено зони з диференційованими рівнями геоморфологічної небезпеки та ділянки активізації провідних дестабілізуючих процесів, а також зони соціального ризику втрати чи пошкодження історико-архітектурних споруд.(рис.3)

Зона із значною геоморфологічною небезпекою відповідає нестійкій категорії УПТГ по комплексу визначених критеріїв стійкості. До неї відносяться правобережні схили долини р.Дніпро, що піддані гравітаційним процесам, активізація яких ймовірно пов’язана, крім інших факторів з активною позицією Київського скидо-здвигу, а також схили р.Либідь та крупних яружно-балкових систем. Ця зона характеризується найбільш складними геоморфологічними умовами, що у поєднанні з незбалансованістю природно-техногенних факторів може спричинити негативні наслідки та значні збитки.

Зона відносно помірної геоморфологічної небезпеки належить до відносно стійкої категорії УПТГ і розташована також у правобережній частині міста. Характеризується наявністю ділянок з потенційною ймовірністю підтоплення, просадок грунтів, прояву процесів ерозії та заболочування. З ендодинамічної точки зору характеризується як відносно активна. Додаткові техногенні навантаження в межах цієї зони повинні мати вибірковий характер та можливі за умов інженерно-геоморфологічного обгрунтування.

Зона практично не підлегла геоморфологічної небезпеці відноситься до стійкої УПТГ і характеризується відносно стабільними геоморфологічними умовами та відсутністю проявів небезпечних процесів. В її межах можливі додаткові техногенні навантаження.

Рис.3. Зонування урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми м.Києва за

геоморфологічною небезпекою (фрагмент карти).

ВИСНОВКИ

1.

2.

Методологічною основою дослідження факторів та критеріїв стійкості рельєфу урбанізованих територій є системний аналіз, в рамках якого на базі загального геоморфологічного, історичного та екологічного підходів розроблена методика оцінки стійкості урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми.

Стійкість урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем є властивістю системи зберігати свій інваріант в умовах диференційованих техногенних навантажень, завдяки механізмам саморегулювання - у природній геоморфологічній підсистемі, а також інженерним заходам щодо забезпечення стійкості шляхом управління розвитком антропогенних процесів, спрямованих на підтримку певного режиму їх функціонування - у техногенній підсистемі.

Ступінь стійкості урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми визначається її здатністю до змін під впливом екзо-, ендо- та техногенних сил. Головним показником стійкості є такий її стан, коли всі елементи системи в цілому виконують свою соціально-економічну функцію не нижче завданого рівня.

Оцінка стійкості урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем є складною проблемою, вирішення якої потребує подальших досліджень з використанням сучасних методів та засобів обробки великих масивів різнорідних даних. Враховуючи необхідність вирішення проблем запобігання техноприродних аварій та екологічної безпеки на урбанізованих територіях, оцінка ступеню геоморфологічної небезпеки є актуальною в економічному, в екологічному та соціальному плані. Обгрунтування факторів та критеріїв стійкості є базою для створення та ведення кадастру міських земель.

3. Дослідження урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми має базуватися на підходах: а)загальному геоморфологічному, який застосовується для вивчення параметрів природного рельєфу, його морфометричних, морфологічних, морфодинамічних, вікових характеристик та визначення інженерно-геоморфологічного статусу території; б)історичному, що орієнтований на дослідження взаємодії природної та техногенної складових на історичному зрізі етапу урбанізації; в)екологічному, що спрямований на визначення ступеню впливу геоморфологічних умов та процесів на стан УПТГ у зв’язку з необхідністю зонування урбанізованих територій за ступенем геоморфологічного ризику.

Всі названі підходи орієнтовані на всебічне дослідження факторів та умов формування УПТГ, визначення критеріїв оцінки її стійкості та прогнозу розвитку. Запропонований нами алгоритм оцінки стійкості доводить необхідність проведення аналізу УПТГ в межах природного та техногенного блоків, а також їх взаємодії та взаємовпливу.

4. Геоморфологічними критеріями стійкості УПТГ є набір якісних та кількісних характеристик та показників рельєфу, що визначають рівень припустимих значень, за межами яких система переходить у нестійкій стан, а при їх критичних значеннях припиняє своє існування. Виходячи з рівня сучасних знань про геоморфосистеми, уявлень про змінність їх стану на часовому та просторовому зрізах вважаємо доцільним доповнити існуючі показники інженерної оцінки рельєфу системою даних про генезис рельєфу, інтенсивність прояву рельєфоутворюючих екзогенних процесів, а також будову рельєфоутворюючих відкладів; неотектонічну та сучасну тектонічну активність структур, особливо розривних порушень, що є чинниками потенційної сейсмонебезпеки території міста, конкретизувати для різних природних комплексів уявлення про слабкий та інтенсивний прояв рельєфоутворюючих екзогенних процесів.

5.

Аналіз стану природної підсистеми УПТГ м. Києва дозволяє констатувати, що найбільш стійкими до техногенного впливу є нерозчленовані та слабо розчленовані льодовикова, водно-льодовикова, а також флювіальна рівнини, складені пісками, супісками, суглинками, алевритами. Формування цих геоморфологічних утворень відбувалося за умов змінності дії в просторі та часі екзодинамічних та ендодинамічних чинників в першу чергу льодовикових, флювіальних, гравітаційних, денудаційних процесів, тісно пов’язаних з динамікою неотектонічних рухів земної кори, особливо за четвертинного періоду. Відносно стійкими є окремі ділянки палеодолин на яких можливим є порушення водообміну та деформація поверхні, а також низька заплава. Нестійкими є долини малих річок, які знаходяться в стадії формування, а також зсувні схили з кутами нахилу поверхні більш 80 .

Формування техногенної підсистеми УПТГ м. Києва відбувалося впродовж трьох етапів урбанізації - доміського, середньовічного та нового, сучасного по наступному принципу: без значного перетворення рельєфу, зі значним перетворенням рельєфу без суттєвих негативних наслідків, із значним перетворенням рельєфу та формуванням ділянок геоморфологічного ризику.

В межах міста за характером впливу діють статичні та динамічні техногенні навантаження на рельєф. Вони розрізняються за видами впливу на планувально-інженерні, будівельні, експлуатаційні, транспортні. За глибиною та інтенсивністю освоєння природного рельєфу виділяється 3 зони: інтенсивних техногенних навантажень (де спостерігається ущільнення грунтів); середніх техногенних навантажень (вище місцевих базисів ерозії); слабких техногенних навантажень(розташування глибинних свердловин, шахт). Найбільший вплив на стан УПТГ справляють планувально-інженерні, будівельні та транспортні навантаження.

6.

7.

8. Дослідження стійкості УПТГ м. Києва у перспективі має бути орієнтовано на вивчення інваріантів УПТГ та оцінки короткострокових змін її станів, що не приводять до змін інваріантів,; визначення компенсаційних механізмів для підтримки її стабільності; обгрунтування прогнозів функціонування з урахуванням критеріїв та показників стійкості; здійснення моніторингу УПТГ із залученням відомостей про існуючі зони геоморфологічного ризику та потенційну небезпеку їх виникнення.

9. Розроблена база даних показників стійкості рельєфу може бути використана як модель при створенні геоморфологічної геоінформаційної системи для ведення кадастру землі. Комплекс визначених факторів та критеріїв стійкості рельєфу може бути використаний для удосконалення існуючих будівельних нормативних документів (СНІПу) та грошової оцінки земельних ділянок у кадастрі.

Список опублікованих праць по темі дисертації:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Анотація

Островерх Г.Б. Фактори та критерії оцінки стійкості рельєфу урбанізованих територій (на прикладі м. Києва).

Рукопис, дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.04 - геоморфологія і палеогеографія. - Інститут географії НАН України, Київ, 1998.

Проведено аналіз факторів та обгрунтовано критерії оцінки стійкості урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем. Удосконалено теоретико-методичні підходи та розширено понятійно-концептуальний апарат, розроблено раціональний комплекс методів та алгоритм оцінки стійкості рельєфу урбанізованих територій.

Встановлено основні тенденції розвитку в часі і просторі урбанізованої природно-техногенної геоморфосистеми м.Києва, проведено зонування території за геоморфологічною небезпекою. Розроблена та створена серія оціночних карт.

Ключові слова: геоморфосистема, урбанізована природно-техногенна геоморфосистема, стійкість рельєфу, показники стійкості рельєфу, критерії стійкості рельєфу, геоморфологічна небезпека, зони геоморфологічного ризику.

Аннотация

Островерх А.Б. Факторы и критерии оценки устойчивости рельефа урбанизированных территорий (на примере г.Киева).

Рукопись, диссертация на соискание научной степени кандидата географических наук, специальность 11.00.04 - геоморфология и палеогеография. - Институт географии НАН Украины, Киев, 1998.

Проведен анализ факторов и обоснованы критерии оценки устойчивости урбанизированых природно-техногенных геоморфосистем. Усовершенствованы теоретико-методические подходы и расширен понятийно-концептуальный аппарат, разработан рациональный комплекс методов и алгоритм оценки устойчивости рельефа урбанизированых территорий.

Установлены основные тенденции развития во времени и пространстве урбанизированной природно-техногенной геоморфосистемы г.Киева, проведено зонирование территории по геоморфологической опасности. Разработана и создана серия оценочных карт.

Ключевые слова: геоморфосистема, урбанизированная природно-техногенная геоморфосистема, устойчивость рельефа, показатели устойчивости рельефа, критерии устойчивости рельефа, геоморфологическая опасность, зоны геоморфологического риска.

Abstract

Оstroverh A.B. The factors and criteries of relief stability in urban territories(Kijiv)

The manuscript, the dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of geographical sciences, speciality 11.00.04 - geomorphology and paleogeography. - Institute of geography of National Academy of Siencies of Ukraine, Kiev, 1998.

The analysis of the factors is carried out and the criteria of an estimation of stability of urbun natural and tehnogenics geomorphosystems are grounded. The theoretical and methodical approaches are advanced and the device is extended conceptual, the rational complex of methods and algorithm of an estimation of stability of a relief of urban territories is developed. The basic tendencies of development in time and space of the urban natural and thehnogenic geomorphosistem of Kiev are established, zoning of territory upon geomorphological danger is carried out. The set of estimation maps are developed and created.

Key words: the geomorhposystem, the urban natural and technogenic geomorphosystems, stability of a relief, parameters of stability of a relief, criterions of stability of a relief, geomorphological danger, zones of geomorphological risk.