Инженерно-географические проблемы Пензенской области
ВВЕДЕНИЕ
К неблагоприятным и опасным явлениям относят те, которые отклоняют состояние природной среды от диапазона, оптимального для жизни и деятельности людей. Неблагоприятные природные явления создают неудобства, преодоление которых отражается ростом затрат на строительство и эксплуатацию сооружений, создают возможность больших непредвиденных потерь, стихийных бедствий.
Многие исследователи считают, что риск от природных опасностей в наше время возрастает, причем существенно быстрее, чем размеры человечества и продуктов его труда. Причинами является не резкий рост опасностей природных катаклизмов, а увеличение уязвимости общества. Человек осваивает территории со все большим природным риском, вводит в эксплуатацию все больше объектов, обладающих способностью усиливать природный риск и делающих его, по сути, природно-техногенным.
В Пензенской области наблюдаются неблагоприятные и опасные природные явления. Наибольший риск заключают в себе природно-техногенные процессы. Чаще всего чрезвычайные ситуация природного характера на территории области связаны с метеорологическими процессами, прежде всего со шквалистыми ветрами, смерчами, экстремальными температурами воздуха, снегопадами, метелями, засухами, гололедноизморозевыми явлениями. Материальный ущерб больше от гидрологических явлений, в частности от подтопления земель в результате половодья.
Цель: рассмотреть инженерно-географические проблемы Пензенской области.
Задачи: 1) выявить неблагоприятные и опасные природные явления Пензенской области;
2) выделить инженерно-
ПРИРОДНЫЕ ОПАСНОСТИ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
На глобальном и общероссийском фоне представляют интерес особенности природных опасностей Пензенской области. Пензенская область отличается особым набором неблагоприятных опасных процессов.
Таблица 1
Неблагоприятные процессы и явления на территории Пензенской области
Вид неблагоприятных опасных явлений по происхождению |
процессы и явления на территории Пензенской области |
солнечно- космические |
магнитные бури, падение метеоритов |
метеорологические |
ураганы, градобития, смерчи, грозы, удары молний, экстремальные температуры воздуха, снегопады, метели, гололед, изморозь, пыльные бури, суховеи, засухи, резкие скачки метеоэлементов. |
гидрологические |
наводнения, изменение уровня грунтовых вод, экстремальные межгодовые колебания речного стока, абразия берегов водохранилищ |
Геологические и геоморфологические |
плоскостная эрозия почвы, овражная эрозия, заиление водохранилищ, оползни, переформирование русел рек |
биогеохимические |
засоление почв, биогеохимическая коррозия |
биологические |
пожары лесные, массовое размножение вредителей сельского хозяйства, болезни домашних животных и растений, нападения кровососущих, хищных, ядовитых животных, эпидемии |
Территория Пензенской области не относится к сейсмоопасной зоне, но землетрясения до 2 баллов происходят. Не исключены землетрясения интенсивностью до 5 баллов с вероятностью 1 раз в 1-5 тысяч лет.
Наиболее характерны для области опасные метеорологические явления. Из них чаще всего отмечаются сильные ветры, порывистые ветры с выпадением обильных осадков, сильные туманы, сильные снегопады и метели.
Ветры со скоростью более 15 м/с фиксируются в среднем по области 13-15 дней в год, ветры со скоростью более 20 м/с в Пензе - 10 дней в год. Среди населенных пунктов области областной центр отличается повышенной повторяемостью ветров больших скоростей. Максимальная скорость ветра в городе 28 м/с, порывы до 40 м/с. Сильные ветры чаще наблюдаются в холодное время года и усиливают эффект низкой температуры. Такие ветры наносят большой ущерб хозяйству и населению: случаются обрывы проводов, поломки опор электролиний, заносы на дорогах. Ломаются деревья, сносятся крыши.
Фиксируются над территорией области мелкомасштабные вихри с вертикальной осью - смерчи. Давление воздуха в смерче понижено. Смерч имеет вид облачного столба диаметром в несколько десятков метров. Он опускается в виде воронки из низкого основания кучево-дождевого облака, навстречу которой с земной поверхности может подниматься другая воронка из брызг и пыли, соединяющаяся с первой. Процесс образования смерча протекает иногда за 20-30 минут и начинается с появления восходящей струи теплого влажного воздуха. Скорости ветра в смерче могут достигать в наших районах 50 м/с. Длина пути смерча на территории области в среднем 30-40 км. Разрушения при смерчах связаны с огромной скоростью вращения стенок воронки и с перепадом давления. Удар вращающейся стенки способен разрушить капитальные строения, а перепад давления вызывает «взрывы» зданий, к которым прикасается смерч.
Наиболее вероятны смерчи в июле-августе с 12 до 18 часов. Смерчи редко фиксируются метеостанциями. В основном они проходят незамеченными или о них имеются сообщения местных жителей. 21 августа 1986 г. в 5 км к юго-западу от г. Белинский возник смерч и за 2 часа переместился на 100 км по территории Каменского и Белинского районов. Ширина полосы разрушений составила 150-300 км. Погиб 1 человек, большой ущерб нанесен хозяйству. Значительные неудобства, а в некоторых случаях и опасность, могут создавать экстремальные температурные факторы.
Экстремально низкие температуры угрожают обморожением людей на открытом воздухе, нарушений систем эксплуатации зданий и условий работы техники. Экстремальные температурные условия зимы в наших широтах определяются температурами ниже -30 °, когда при работах на открытом воздухе необходимо устраивать перерывы для обогрева через каждый час, и температурами ниже -45 °, при которой должны прекращаться все работы на открытом воздухе. По средним многолетним данным в Пензе число дней со среднесуточной температурой ниже -30° равно 0,5, а число дней с минимальной температурой ниже -30 ° равно 1,6.
Экстремально высокие температуры угрожают стрессовыми тепловыми нагрузками организму человека. В периоды высоких температур, обычно сопровождающихся отсутствием осадков, возникает угроза засух. В качестве критерия высоких температур чаще выбирают среднее многолетнее число дней в году с максимальной температурой, превышающей + 30 °. Число таких дней в среднем по области больше пяти. Это позволяет отнести область к районам с опасно высокими температурами.
Экстремально интенсивные осадки, превышающие 50 мм за сутки, имеют вероятность появления в Пензенской области не меньше 1 раза в 10 лет. Большинство случаев зафиксированных экстремумов суточных сумм осадков наблюдаются при выходе южных средиземноморских циклонов с высоким влагосодержанием или (реже) в случае атлантических циклонов.
Сильные снегопады происходят один раз в три года. Они вызывают образование снежных заносов на дорогах, повышенные нагрузки на провода линий электропередач и их обрыв, нарушение движения автотранспорта.
В соответствии с районированием, по сочетанию климатических экстремумов температуры, осадков и ветра, территория Пензенской области относится к району, в котором сочетаются экстремальная жара, интенсивные осадки и сильные ветры.
Частая повторяемость и устойчивость летних антициклонов является причиной засух. Они вероятны 1-2 раза в 10 лет. Особенно опасны для сельского хозяйства засухи конца весны и начала лета. Июльская жара значительно повлияла на состояние посевов сельскохозяйственных культур. В Приволжском федеральном округе пострадало 766 тыс. га посевов, 70% которых составили зерновые
Неблагоприятным свойством климата являются туманы - помутнения воздуха, вызванные скоплением взвешенных капель или кристаллов непосредственно над поверхностью земли. Горизонтальная видимость в тумане менее 1 км. В области в среднем они наблюдаются 34-43 дня в году (в Пензе - 43 дня) при наибольшем числе 57-69 (Научно-прикладной справочник по климату, 1988). Продолжительность туманов колеблется по области в зависимости от локальных условий (рельефа, близости водоемов). Чаще всего туманы фиксируются в холодное время года, максимум приходится на ноябрь. Осенью чаще возникают так называемые туманы охлаждения , при которых относительно теплый воздух перемещается над холодной поверхностью. Над низинами в условиях большого увлажнения могут формироваться туманы испарения, при которых увлажненная подстилающая поверхность теплее воздуха.
Чаще, чем туманы, в области бывают дымки -слабое помутнение воздуха с видимостью более 1 км.
Неблагоприятным фактором являются метели, т.е. перенос снега над поверхностью земли ветром достаточной скорости. В области в среднем 8-39 дней, максимум 46-63 дня с метелями. Средняя продолжительность метелей за год 207-331 ч. Продолжительность метелей увеличивается к востоку области.
Кроме метелей, опасность создают в холодное время года гололедно-изморозевые явления. Эти явления оказывают нагрузки на провода воздушных линий связи, электропередачи, могут вызывать их обвисание и разрывы. Опасность гололедноизморозевых явлений усиливает ветер.
В теплый период неблагоприятными для человека факторами являются гроза, град, пыльные бури. От града в 2002 г. в Приволжском федеральном округе пострадало 19,6 тыс. га сельскохозяйственным земель.
В последние годы получили широкое распространение локальные пыльные поземки. Они развиваются обычно в городах области при условии сухого пыльного грунта и ветра со скоростью более 5 м/с. Пыль подхватывается с дорог, не закрепленных растительностью пустырей и поднимается на высоту 10-этажных зданий, проходя при этом сотни метров в горизонтальном направлении. Развитие пыльных поземок связано с ликвидацией скверов, клумб, зеленых лужаек в связи с непродуманным строительством и резким увеличением количества личного транспорта, заполонившего дворы и скверы.
Среди гидрологических неблагоприятных опасных явлений выделяются наводнения, вызванные весенним половодьем, дождевыми паводками, изменением уровня грунтовых вод.
В области около 300 рек длиной более 10 км. Они питаются снеговыми, грунтовыми и дождевыми водами. Поскольку снеговые осадки скапливаются на площади водосбора в течение всей зимы, а весной стекают за очень короткий срок, сток происходит бурно и вызывает весеннее половодье с подъемом воды до 7 метров над меженным уровнем. До 70% речного стока проходит весной.
Например, в апреле 1994 г. произошло значительное подтопление города Пенза и 40 населенных пунктов из 12 сельских районов области. Значительные повреждения получили 4 тыс. домов, в том числе 19 жилых домов были полностью уничтожены. Затопило 100 тыс. га сельскохозяйственных угодий. Было повреждено 10 дамб, 4 плотины, 28 мостов, 31 км ЛЭП, 29 км линий связи. Пострадало 3642 человека и 4 человека погибло.
Среди опасных геоморфологических процессов главная роль принадлежит водной эрозии Эрозионные процессы усиливаются весной, в период снеготаяния, и летом, во время ливневых дождей. Среди факторов ускоренной эрозии в области выделяют природные (значительная расчлененность территории, интенсивное снеготаяние, ливневый характер летних осадков, глубокое промерзание почвы) и хозяйственные (высокая распаханность территории, неправильная обработка полей, вырубка древесной растительности).
Эрозионное расчленение сочетается с многочисленными оползнями по склонам речных долин. Развитию их способствует гидрогеологические условия: наличие мощных песчано-глинистых толщ с несколькими водоносными горизонтами, вскрывающимися по крутым склонам. Наибольшая степень эрозии отмечается в Засурье (55% сельскохозяйственных земель эродировано). Это связано с более возвышенным и расчлененным рельефом восточной части области, с щебнистостью и каменистостью почв, с более длительным развитием эрозии в условиях отсутствия днепровского ледника. На юго-западе области степень эрозии наименьшая (40% эродированных угодий).
В городах области отмечены такие процессы, как оврагообразование, оползни, просадка грунтов. Оврагообразование в Пензе отмечается чаще всего на склонах водоразделов и долин рек Суры, Пензы и ручья Безымянного. Оползни развиты на склонах долины реки Суры и по бортам балок и оврагов. Размеры оползней достигают в длину десятков метров, в ширину 4-7 м. Планомерной борьбы с оползнями не ведется.
Во многих районах города Пенза проявляется просадка грунтов. Если при строительстве в этих местах не учитывать возможность просадок, то возникнет деформация зданий.
Водная эрозия проявляется не только в росте овражных систем, но и в плоскостном смыве почвы. Ему способствуют прокладка дорог, вытаптывание пастбищ и лугов, вырубка лесов. Смытые почвы распространены в области на площади более 250 тыс. га. Эрозия почвы ведет к обеднению грунтовых вод, к заилению рек, озер, прудов, к иссушению почв и уменьшению их устойчивости к засухам. Снижается плодородие почв. Уменьшение толщины гумусового горизонта черноземов на 1 см уменьшает урожай зерновых приблизительно на 1ц/га.
К биологическим опасным процессам относят природные пожары. В области ежегодно отмечается 15-20 случаев крупных лесных пожаров. Они возникают в основном летний период (май - сентябрь). В засушливые годы значительно увеличивается вероятность торфяных пожаров, которыми может быть охвачено до 16, 8 % территории области
Хотя основные причины пожаров - неорганизованные посещения лесов населением, разведение огня в неположенных местах, повторяемость и интенсивность лесных пожаров существенно зависят от погодных условий и обнаруживают 22-летнюю ритмичность. Наиболее подвержены пожарам сухие типы лесов (сосновые), расположенные в основном на востоке области (в Засурье).
МЕРЫ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ОПАСНЫМ ПРИРОДНЫМ ПРОЦЕССАМ
Для снижения ущерба от природных и техногенно-природных опасностей необходимы профилактические меры, среди которых: поддержание в порядке гидротехнических сооружений, укрепление берегов рек, создание гидрологических постов на время половодья, устройство противопожарных водоемов и гидрантов, мелиорация эродированных земель, создание сети водорегулирующих полос для защиты почв от эрозии, расчистка лесов, наблюдения за лесами с целью своевременного обнаружения очагов пожаров, работа с населением
В основе мер по предупреждению чрезвычайных ситуаций (снижению риска их возникновения) и уменьшению возможных потерь и ущерба от них (уменьшению масштабов чрезвычайных ситуаций) лежат конкретные превентивные мероприятия научного, инженерно-технического и технологического характера, осуществляемые по видам природных и техногенных опасностей и угроз. Значительная часть этих мероприятий проводится в рамках инженерной, радиационной, химической, медицинской, медико-биологической и противопожарной защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций.
В соответствии с Федеральным законом «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера» от 21.12.1994г. № 68-ФЗ» и Положением «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации ЧС» в целях оперативного решения задач по спасению людей, материальных ценностей и сельскохозяйственных животных при возникновении крупных аварий, катастроф, стихийных бедствий при чрезвычайных ситуациях в мирное время и военное время» создана комиссия ВМР, штаб ГО и ЧС.
Для борьбы с землетрясениями и сильных ветров в области изготавливаются профили из оцинкованной стали толщиной 1 мм и предназначены для изготовления несущих конструкций (каркасов) зданий гражданского и промышленного назначения (дома, коттеджи, мансарды, складские помещения, торговые павильоны, навесы и т.д.).
Конструкции представляют из себя фермы, колонны, прогоны, настил покрытия (перекрытия), обрешетки кровли, каркасы стеновых панелей и перегородок, рамы дверных и оконных проемов. Сооружение, имеющее каркас из указанных профилей, представляет собой высокопрочную конструкцию, выдерживающую ветровую нагрузку 60 кгс/м2 и землетрясение до 9 баллов по шкале Рихтера. Использование современных теплоизолирующих материалов (минвата) в сочетании с данными профилями позволяет получить ограждающую конструкцию с толщиной стены 250 мм, эквивалентной по теплопроводности кирпичной кладке толщиной 1,5 м.
В полях, в борьбе с сильными ветрами используют защитные посадки отделяющие промышленные территории от жилой застройки и лесополосы, ограждающие поля от ветра или дороги от снега. Защитные лесные насаждения, создаваемые на орошаемых землях и вдоль оросительных каналов, имеют неоценимое мелиоративное и природоохранное значение. Оно проявляется в защите почвы от эрозии и сельскохозяйственных культур от неблагоприятных природных факторов, в улучшении гидрологического режима орошаемой территории и сокращении потерь влаги на испарение, защите каналов от заносов их снегом и продуктами дефляции, в улучшении эксплуатации поливной техники и гидротехнических сооружений. Выполняя полезащитные функции, лесные полосы улучшают микроклимат и повышают урожай сельскохозяйственных культур.
Сложившаяся система организации землепользования в Пензенской области находится далеко от совершенства с точки зрения возможностей (устойчивости) природных геосистем, что влечет за собой такие негативные процессы, как эрозия; дегумификация; дефляция; загрязнение почв. В борьбе с данными проблемами в районе проводят агротехнические противоэрозионные и агротехнические приемы защиты почв от дефляции.
Агротехнические противоэрозионные мероприятия затрагивают несколько элементов системы земледелия, в первую очередьпорядок использования земли в севообороте и систему механической обработки. С помощью этой группы мероприятий решаютзадачи защиты почв от ударного действия дождевых капель, увеличения противоэрозионной стойкости и впитывающей способности почв, сокращения объема и интенсивности стока, снижения скорости течения воды во временных руслах на поверхности почвы, предотвращения концентрации стока на пашне, создания условий для безопасного сброса избытка талой или дождевой воды.
Наиболее широкие возможности здесь связаны с использованием почвозащитной роли растительности и совершенствованием всех элементов системы механической обработки почв.
Агротехнические противоэрозионные мероприятия: Использование почвозащитных свойств растительности : занятые пары (смесь овса с викой, горохом или подсолнечником, клевер, эспарцет, ранний картофель, кукуруза или подсолнечник на силос и др.); промежуточные и совместные посевы (культуры, которые возделывают на пашне в промежуток времени свободный от возделывания основных культур севооборота); перекрестный и узкорядный; полосное размещение культур на склоне; почвозащитные севообороты и улучшение естественных кормовых угодий; мульчирование (от англ. mulch - "обкладывать соломой, навозом" является одним из эффективных способов сохранении и накопления влаги в почве, а также защиты почвы от эрозии); щелевание; кротование; регулирование снеготаяния (путем полосного обнажения почвы или зачернения снега золой, торфом, почвой полосами шириной 2-3 м с расстоянием между ними 5-15 м.).
Агротехнические приемы защиты почв от дефляции. Задачи предупреждения ветровой эрозии почв решают путем осуществления комплекса организационно-хозяйственных, агротехнических и агролесомелиоративных мероприятий. Агротехнические противодефляционные мероприятия за-
трагивают несколько элементов системы земледелия, в первуюочередь порядок использования земли в севообороте и систему механической обработки. С помощью этой группы мероприятий
решают задачи снижения скорости ветра в приповерхностномслое и повышения противодефляционной стойкости почвы. Наиболее широкие возможности здесь связаны с использованием почвозащитной роли растительности. Почвозащитная эффективность сельскохозяйственных культур. Почвозащитная эффективность каждой сельскохозяйственной культуры зависит от ее возраста.
Один из важнейших приемов защиты почв от эрозии и дефляции – система бесплужного почвозащитного земледелия, которая представляет собой обработку почвы без оборота пласта с накоплением на поверхности почвы слоя мульчи из растительных остатков, защищающих почву от разрушающего действия дождевых капель, эрозии и дефляции, непродуктивного испарения почвенной влаги. Эта система способствует охране почв, повышению их плодородия, улучшению влагообеспеченности растений, позволяет резко увеличить валовые сборы сельскохозяйственной продукции.
Фрезерование – обработка тяжелых почв и полей с грубыми пожнивными остатками (подсолнечник, кукуруза, сорго) при помощи фрезы. Она приводит почву в рыхлое состояние,
измельчает пожнивные остатки. Ее выполняют на глубину от 5-7 до 14-16 см и применяют в зонах различного увлажнения.
Кротование – обработка переувлажненной почвы при по- мощи щелереза-кротователя. Ее проводят на глубину до 70 см для отвода избыточной влаги. Применяют в зонах избыточного
увлажнения.
Минимальная обработка почвы – обработка, при которой почва в течение всего года остается в ненарушенном состоянии и мульчирована растительными остатками. Для посева проводят рыхление по узким полоскам шириной 3–5 см. В эти полоски высевают семена. Применяют в зонах неустойчивого увлажнения и в засушливой зоне.
Для защиты населенных пунктов от затопления (паводок, прорыв дамбы) предусматривается обвалование защищаемой территории путем ограждения ее защитными дамбами и сплошная подсыпка территории до не затапливаемых отметок территорий нового строительства.
К основным сооружениям и мероприятиям инженерной защиты от затопления и подтопления Пензенской области следует отнести: искусственное повышение поверхности территории; устройство дамб обвалования; регулирование стока и отвода поверхностных и подземных вод; дренажные системы и отдельные дренажи; регулирование русел и стока малых рек: спрямление и углубление русел, их расчистка, заключение в коллектор; устройство дренажных прорезай для обеспечения гидравлической связи "верховодки" и техногенного горизонта вод с подземными водами нижележащего горизонта, имеющего хорошие условия разгрузки; агролесомелиорацию.
Охрана лесов от пожаров включает комплекс организационных, правовых и других мер.В период высокой пожарной опасности ограничивается доступ населения в лесные массивы. Для отдыха отводятся обустроенные насаждения, находящиеся под постоянным контролем лесной охраны. На дорогах, прилегающих к лесным массивам, и лесных дорогах в начале пожароопасного периода устанавливаются плакаты, регулярно публикуются статьи в 126 районных и республиканских газетах, распространяются листовки противопожарного направления.
Большое внимание уделяется мероприятиям по предупреждению распространения лесных пожаров, регулированию состава древостоя, созданию системы противопожарных барьеров, устройству сети дорог противопожарного назначения.
В качестве естественных противопожарных барьеров принимаются реки, а также лесные массивы из лиственных пород. В качестве искусственных противопожарных барьеров и разрывов используются трассы автомобильных дорог, линии электропередач, широкие просеки.
С целью защиты от пожаров хвойных лесов вблизи населенных пунктов предусматривается создание вокруг лесного массива пожароустойчивых лиственных опушек.
Наземные силы и средства обнаружения и тушения пожаров представлены сетью пожарно-наблюдательных вышек, наблюдательных пунктов на господствующих высотах и пожарно-химических станций со специализированной лесопожарной техникой и оборудованием (пожарные автоцистерны, лесопожарные агрегаты, пожарные вездеходы и машины, тракторы,
бульдозеры, высоконапорные мотопомпы, огнетушители, ручные инструменты и т.д.).
Планировка хвойных лесов вблизи населенных пунктов производится путем создания вокруг лесного массива пожароустойчивых лиственных опушек шириной 100-150 м, по границам опушек прокладываются минеральные полосы шириной не менее 2,5 м.
До недавнего времени усилия России, в том числе и ее регионов, были направлены на ликвидацию последствий опасных природных явлений, оказание помощи пострадавшим, организацию спасательных работ. Однако необратимый рост числа чрезвычайных событий и связанного с ним ущерба делают эти усилия все менее эффективными и выдвигает в качестве приоритетной новую задачу: прогнозирование и предупреждение природных неблагоприятных опасных явлений. Для этого необходимы, прежде всего, идентификация и подробное изучение особенностей неблагоприятных и опасных природных явлений на конкретной территории.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Чрезвычайные ситуации
Пензенской области связаны
Для обеспечения безопасности жизни людей необходимостью разрабатывать программы устойчивого развития региона для решения экономических и экологических инженерно-географических проблем
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Алексеев Н.А. Стихийные явления в природе. М.: Мысль, 1988. 255 с.
- Бедрицкий А.И., Коршунов А.А. и др. Опасные гидрометеорологические явления, вызываемые ветром, и их влияние на экономику России // Метеорология и гидрология. 2001. № 2. С. 5-16.
- Кренке А.Н., Чернавская М.М. Районирование территории России по сочетанию климатических экстремумов - условий возникновения чрезвычайных ситуаций // Известия РАН. Серия географическая. 2003. № 2. с. 17-26.
- Мягков С.М. География природного риска. М.: изд. МГУ, 1995. 224 с.
- Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1- 6. Вып.12. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988.

- Инженерно-геодезические изыскания для линейного строительства
- Инженерно-геодезические опорные сети
- Инженерно-геодезические расчёты к перенесению проектов строительства на местность
- Инженерно-геодезическое сопровождение строительно-монтажных работ
- Инженерно-геологические и гидрологические изыскания
- Инженерно-геологические изыскания
- Инженерно-геологические изыскания
- Инженерная психология
- Инженерная психология и эргономика
- Инженерная психология и эргономика
- Инженерная психология как наука
- Инженерная разведка источников водоснабжения
- Инженернгая защита городских территорий от неблагоприятных природных явлений
- Инженерно-географические исследования грунтов