Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические и методические аспекты геоэкологических исследований городской среды 10
1.1. Городская среда как объект эколого-географического исследования 12
1.2. Методы геоэкологических исследований городской среды 17
1.2.1. Традиционные методы исследования 18
1.2.2. Современные методы исследования 28
1.3. Методика комплексной оценки геоэкологической напряженности городской среды
2. Физико-географические условия территории г. Томска 43
2.1. Геологическое строение территории 43
2.2. Рельеф 48
2.3. Современные процессы рельефообразования 53
2.4. Климатические условия 57
2.5. Поверхностные и подземные воды 61
2.6. Почвенно-растительный покров 65
2.7. Ландшафты г. Томска 68
3. Социально-экологические факторы развития города и современное антропогенное воздействие на окружающую среду 72
3.1. Период слабого антропогенного воздействия 73
3.1.1. Этап локального антропогенного воздействия (XVII в.) 73
3.1.2. Этап активного экономического развития и усиления воздействия на природную среду (XVIII в.) 78
3.2. Период усиления воздействия города на окружающую среду 82
3.2.1. Этап ухудшения экологической ситуации в связи с началом промышленного воздействия (XIX в. - начало XX в.) 82
3.2.2. Рост масштабов воздействия в 1920-1940-е гг. Начало развития пассажирского транспорта 89
3.3. Период сильного антропогенного воздействия города на окружающую среду 93
3.3.1. Техногенное воздействие в годы Великой Отечественной войны 93
3.3.2. Этап планомерного преобразования городской среды в 1945-1990-е гг 95
3.4. Современный этап увеличения токсичности антропогенного воздействия 101
3.4.1. Химическое воздействие на городскую среду 103
3.4.2. Физические факторы влияния на городскую среду 113
4. Геоэкологический анализ урбанизированных территорий на примере г. Томска 121
4.1. Антропогенные воздействия на геосистемы и их экологические последствия 121
4.2. Комплексная оценка степени геоэкологической напряженности в г. Томске 138
4.2.1. Критерии оценок для расчета интегрального индекса геоэкологической напряженности 140
4.2.2. Анализ геоэкологического состояния территории г. Томска... 157
Заключение 169
Список использованной литературы 171
Приложения 188
- Городская среда как объект эколого-географического исследования
- Современные процессы рельефообразования
- Этап активного экономического развития и усиления воздействия на природную среду (XVIII в.)
- Антропогенные воздействия на геосистемы и их экологические последствия
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В конце XX - начале XXI вв. в связи с быстрым изменением социально-экономической обстановки и научно-техническим прогрессом произошло расширение и углубление задач, стоящих перед обществом: обострились многие экологические, социальные проблемы, связанные с деградацией природно-ресурсного потенциала, падением эффективности экологического контроля. Негативные социально-экологические тенденции последних лет определяют необходимость выявления региональных факторов экологического риска и снижения неблагоприятного эффекта их воздействия, что служит основой экологической политики и устойчивого эколого-экономического развития регионов. Наиболее остро проблема взаимодействия человека и окружающей среды возникает в городах, где в условиях высокой плотности населения, большой концентрации промышленности и транспорта возникают наиболее опасные виды загрязнений. Интенсивное использование природных ресурсов, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сброс сточных вод и многие другие факторы оказывают локальное, рассредоточенное, прямое или опосредованное воздействие на геоэкологическую ситуацию в городах. В урбанизированном мире, в условиях неизбежного прогрессирующего антропогенного изменения природной среды, геосистемы не могут быть сохранены в естественном состоянии, поэтому так важно оценить микрогеографические различия в уровне антропогенного воздействия на территории города для выделения локальных максимумов экотоксикации при формировании городской экологической политики.
Несмотря на многочисленные геоэкологические исследования по эколого-географическому анализу и картографированию экологических ситуаций Ю.А. Израэля (1979), B.C. Преображенского (1992), A.M. Грина (1995), Б.И.Кочурова (1997, 1999, 2003); А.Г. Емельянова (1999); А.Г. Исаченко (2001, 2003); А.И. Жирова (2002) и др. актуальность данного вопроса высока в связи с недостаточной разработкой комплекс ного подхода
5 к геоэкологической оценке состояния окружающей среды. Проведение комплексного исследования, учитывающего особенности социально-экономического развития, многообразие природных условий, характер и виды антропогенных нагрузок, является важной и актуальной задачей и для г. Томска - одного из старейших городов Сибири.
Цель исследования - оценка территориальной дифференциации степени геоэкологической напряженности г. Томска. Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
проанализировать физико-географические условия территории г. Томска с точки зрения особенности ландшафтных, климатических, геоморфологических, гидрологических ресурсов;
обобщить социально-экологические факторы антропогенного воздействия в г. Томске на разных этапах развития за период XVII - начало XXI вв.;
разработать методику комплексной оценки геоэкологической напряженности городской среды и алгоритм расчета интегрального индекса экологической напряженности;
на основе разработанной методики провести оценку устойчивости природных систем территории города к антропогенному воздействию и оценить комплексное антропогенное воздействие на городскую среду Томска;
рассчитать интегральный показатель геоэкологической напряженности на территории г. Томска;
провести типизацию территории г. Томска на основе природно-антропогенных факторов и степени экологической напряженности городской среды;
разработать программу автоматизированного расчета интегрального индекса геоэкологической напряженности городской среды Томска.
Объект исследования - городская среда.
Предмет исследования - геоэкологические ситуации г. Томска в историческом срезе с учетом факторов антропогенного воздействия.
Теоретическая и методологическая основа исследования -
фундаментальные разработки в области геоэкологии - Б.И. Кочурова, А.Г. Емельянова, А.И. Жирова и др.; урбоэкологии - Е.Н. Перцика, Г.М. Лаппо, В.Г. Битюковой и др.; физической географии - А.Г. Исаченко, B.C. Преображенского, Ф.Н. Милькова и др., а также материалы региональных научных исследований A.M. Адама, В.П. Парначева, Л.П. Рихванова, А.В. Мананкова, Б.Д. Белана, Е.Г. Язикова, В.Е. Ольховатенко, Н.В. Крепыш, Л.С. Косовой, и др., а также разработки автора.
Информационная база и методы исследования. В основу диссертационной работы положены картографические и эмпирические материалы, характеризующие состояние окружающей среды, природного потенциала, экономики и населения г. Томска, а также динамику социально-экологического развития на территории города с момента его образования. Геоэкологическое исследование охватывает территорию городской среды Томска в границах до 1997 г. площадью около 16,4 тыс. га. Для оценки геоэкологической ситуации г. Томска использовались карты: планы г. Томска 1818, 1872, 1911, 1933 гг.; карта канализации г. Томска (1966); карта почв и растительности окрестностей Томска (1928); карта инженерно-геологического зонирования г. Томска по степени опасности и уровню риска для городской застройки масштаба 1:40 000 (1998); разномасштабные топографические карты; геологическая карта г. Томска (1999); геоморфологическая карта г. Томска масштаба 1:50000 (2005); карта почв масштаба 1:40 000 (2005) и др.
Эмпирической базой проведения исследования послужили данные Государственного комитета статистики Томской области, Государственного архива Томской области, фондовых материалов Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды и ОГУ «Облкомприрода» Администрации Томской области, фондовых материалов Государственного учреждения «Томский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», ежегодных обзоров состояния окружающей среды
7 Томской области и другие данные, полученные из опубликованной литературы и др.
Основные методы исследования: описательный, картографический, сравнительно-географический, математико-статистический, комплексного анализа. Автором для оценки геоэкологической ситуации г. Томска разработана методика комплексной оценки геоэкологической напряженности городской среды на основе теоретических концепций В.Г. Битюковой, Б.И. Кочурова, Э.Г. Коломыца, И.Л. Марголиной, Ю.А. Хазиахметовой и др. Кроме этого в основу методики положены материалы эмпирической базы и составлена серия промежуточных карт-схем: развития городской застройки г. Томска в XVII-XXI вв., ландшафтно-исторических районов г. Томска, устойчивости природной среды г. Томска к антропогенному воздействию, комплексного антропогенного воздействия на территории г. Томска, комплексной оценки степени геоэкологической напряженности территории.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Адаптирована методика комплексной оценки геоэкологической напряженности городской среды применительно к крупномасштабным исследованиям города с картографическим отображением.
Выделены семь социально-экологических этапов антропогенного воздействия на городскую среду Томска (1604 - начало 2005 гг.).
Выявлены изменения территории города Томска с 1933 г. по 2005 г.
Выделены 53 ландшафтно-исторических района и определены 20 диагностических показателей, характеризующих геоэкологическое состояние городской среды.
Выполнена комплексная оценка, отражающая остроту геоэкологической ситуации в городе.
Проведена типизация территории г. Томска по степени геоэкологической напряженности.
8 7. Разработана программа автоматизированного расчета интегрального индекса геоэкологической напряженности городской среды. Основные положения, выносимые на защиту.
Изменение геоэкологического состояния города происходит в результате возрастания антропогенного воздействия и усиления территориальной дифференциации городской среды, что позволило выделить 7 социально-экологических этапов антропогенного воздействия на городскую среду Томска.
Операционной территориальной единицей (ОТЕ) оценки геоэкологической напряженности г. Томска является ландшафтно-исторический район, который показывает результат развития городской среды в конкретных ландшафтных условиях.
Оценка комплекса диагностических показателей, характеризующих геоэкологическое состояние городской среды позволила провести типизацию территории г. Томска по степени геоэкологической напряженности, изменяющаяся от незначительной до сильной. Практическая значимость работы. Результаты, полученные в ходе
исследования, можно рассматривать как исходный материал для разработки основных направлений проведения региональной геоэкологической политики на территории г. Томска; а также при подготовке специалистов - географов, экологов. Эффективность исследования подтверждена актом внедрения результатов разработок в практическую деятельность государственного природоохранного ведомства ОГУ «Облкомприрода» Администрации Томской области (акт от 11.01.06); разработанные программы автоматизированного расчета коэффициента интенсивности урбанизации и интегрального индекса геоэкологической напряженности зарегистрированы в отраслевом фонде алгоритмов и программ (свидетельство № 50200401488 от 20.12.2004; № 50200401488 от 13.12.06). Результаты исследования также используются в учебном процессе Института дистанционного образования Томского государственного университета в преподавании курсов
9 «Геоинформационные системы», «Географические информационные системы на уроках географии» (справка от 18.01.07). Разработанный автором алгоритм интегральной оценки экологической напряженности может быть применен в работе региональных природоохранительных служб для совершенствования системы экологического мониторинга и контроля, повышения экологической безопасности города.
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ, среди них публикации на научно-практических конференциях и семинарах разного уровня, в том числе международных, всероссийских и региональных в Томске (2000, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006), в Новосибирске (2004, 2005), в Омске (2005), в Екатеринбурге (2005), в Горно-Алтайске (2006). Результаты работы опубликованы в издании центральной печати - Вестник Томского государственного университета (2005,2006).
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 20 приложений. Основной текст изложен на 188 страницах и включает 54 рисунка, 27 таблиц. Список литературы содержит 224 источников.
Автор выражает глубокую признательность за помощь и ценные замечания научному руководителю - д.г.н. Н.С. Евсеевой; сотрудникам «Облкомприрода» Администрации Томской области и особенно к.б.н., Л.Г. Колесниченко; всем сотрудникам кафедры географии, особенно д.г.н., зав. кафедрой В.В. Севастьянову, к.г.н. Н.В. Осинцевой, к.г.н. З.Н. Квасниковой, ст. преподавателю СП. Анисимовой; сотрудникам Института дистанционного образования Томского государственного университета за методические рекомендации и консультации в ходе выполнения работы. Искренне благодарен автор к.т.н. И.В. Шакирову за помощь в подборе и применении математико-статистических методов, а также к.г.н. Л.В. Шерстобитовой, Л.Н. Некрасовой и другим специалистам за помощь и поддержку на разных этапах исследования.
Городская среда как объект эколого-географического исследования
В пространственном поле антропогенного воздействия на природную среду особое место занимают города, чей стремительный рост составлял одну из характерных особенностей современной эпохи. Несмотря на длительный исторический срок существования городов (около 5 тыс. лет назад), массовая урбанизация - феномен XX века: как специфический тип экологической среды города приобрели значимость в последние 50-100 лет, когда наблюдался бурный рост их числа и размеров, сделавший города средой обитания большей части человечества (Яницкий, 1984; Перцик, 1991; Лаппо, 1997 и др.). Развитие городов, приводит к глубоким изменениям городской природной среды. Пространственная дифференциация хозяйственной деятельности человека обуславливает различия в характере и интенсивности антропогенного воздействия на городскую среду. Вместе с тем, различия типов ландшафтов с их особенностями устойчивости к антропогенным воздействиям, приводят к формированию городской территориальной неоднородности экологической ситуации (Битюкова, 2004). В данной работе мы используем термины «город» и «городская среда» как близкие понятия.
В последнее время стало появляться все больше работ, посвященных различным формам определения города (городской среды) как объекта исследования. Однако следует отметить, что в связи с тем, что городская среда стала объектом геоэкологического исследования сравнительно недавно, понятие «городская среда», и связанная с ней система понятий не является устоявшейся, находится в стадии разработки и в работах разных авторов формулируется различно. Так, В.Л. Глазычеву (1984) городская среда -материальное естество, в пределах которого происходят основные процессы городской жизни, осуществляются социальные, функциональные, информационные прямые и обратные связи отдельных подсистем; в работе «Городская среда: принципы и методы геоэкологических исследований» (1990) городская среда представляется как разновидность окружающей среды, создающая условия жизнедеятельности людей в пределах урбанизированной территории; по Ю.Г. Филеву (2003) городская среда - это физическое (материальное) и духовное (нематериальное) пространство, которое обладает специфическими природными и социально-экономическими особенностями внутренней структуры, динамики, эволюции. С учетом сказанного, под городской средой мы будем понимать среду обитания, производственной деятельности и место отдыха людей, совокупность природных, техногенных, социальных и экономических условий жизни, существующих в городе на занимаемой им территории (Экономика..., 2003).
Не однозначным является и понятие «город». Так, по Л.Д. Стампу (1976, с. 301) «Город - это часть земной поверхности, которая обладает соответствующими ландшафтными особенностями; это грандиозное по времени существования или занимаемой площади объединение людей и строений, отличающихся особого рода деятельностью»; по А.С. Ахиезеру (1989, с. 29) «точка роста общества»; по П. Мерлену (1977, с. 18) «место концентрации и кооперации людей и их деятельности»; по В.В. Козину (2005, с. 161) «один из видов социальной и пространственной организации населения, возникающий на основе объединения промышленных, научных, культурных, административных и др. функций»; по Г.В. Осипову (1999) «город -территориально концентрированная форма расселения людей, занятых преимущественно несельскохозяйственным трудом». Обзор существующих теоретических взглядов также позволяет сделать вывод об очевидном отсутствии универсального подхода к определению термина «город». Определения фиксируют различные стороны одного главного явления: город представляет собой сложную систему, включающую подсистемы населения, производства, транспорта, жилищно-коммунального хозяйства, сферы обслуживания, культуры и др. Ни одна из них в отдельности не может выполнять свои функции, и в то же время отсутствие одной из них влечет разрушения города в целом. Поэтому в каждом конкретном случае у исследователя остается право выбрать операциональное определение, наиболее адекватное целям и методам исследования. В данной работе будем использовать термин: город - это сложная система, в которой образуется множество петель прямых и обратных связей, возникающих в процессе антропогенного воздействия (Битюкова, 2004) (рисунок 1.2).
Геоэкосистема города (по Емельянову, 2005) В зависимости от целей исследования город (городская среда, урбанизированная территория) может рассматриваться как геосистема или как экосистема. В том случае, когда исследуется проблемы человека (его жизнеобеспечения, взаимоотношения с окружающей средой) принято говорить об «экосистемах». Когда анализируют компоненты среды, природные и измененные человеком, употребляют термин «геосистема» (Сочава, 1978). Для исследования сильно измененных систем, какими являются города, используется понятие геотехнические системы (ГТС). Согласно толковому словарю «Охрана ландшафтов» под редакцией Т.А. Ольсевича (1982, с. 58) геотехсистема - это сочетание природных и технических подсистем. По В.В. Козину и др. (2005, с. 134) ГТС - это тип комбинированных геосистем, совокупность природных объектов и технических сооружений, комплексов технологических процессов, управляющих подсистем, находящихся в составе единого функционирующего целого. По мнению Д.А. Нуфера (2003, с. 57) геотехническая система представляет собой геосистему, на фоне которой за определенный отрезок времени произошло развитие хозяйственной инфраструктуры. В данной работе геосистемы рассматриваются как обособленные в пространстве территории, в пределах которых в результате взаимодействия хозяйственных, природных и социальных компонентов формируется относительно однородная экологическая ситуация.
Современные процессы рельефообразования
Данные таблицы 2.2 свидетельствуют о том, что средние скорости роста оврагов изменяются от 0,25 до 9 м/год. По М.Н, Заславскому (1979) интенсивность проявления линейной эрозии в г. Томске изменяется от слабой -среднегодовой прирост оврагов не превышает 0,5 м/год, до чрезвычайно сильной - более 5 м/год. Согласно этой шкале, интенсивность овражной эрозии на отдельных участках территории г, Томска является очень сильной и даже чрезвычайно сильной (район Лагерного сада, мкр. Солнечный, пр. Мира и др.).
Для территории г. Томска характерны образования оползней. Так, правый берег р. Томи от Коммунального моста до ул. 19 Гвардейской дивизии характеризуется широким развитием оползней. По мнению А.В. Нестерова (2000) причинами развития оползневых процессов на данном участке являются высота и крутизна склонов, состав и условия залегания палеоген-неогеновых отложений, их обводненность и слабая водоотдача мелких и пылеватых песок и супесей. Дополнительным фактором активизации оползней является техногенное подтопление склона, его пригрузка зданиями (до 20 кг на 1 см ) и подрезка при строительстве дорог, трубопроводов от существующих насосных станций. Особенно большую опасность для городской застройки представляют оползни, развивающиеся в микрорайоне «Солнечном», вдоль Иркутского тракта от ул. Суворова до ул. Беринга. Причиной развития оползней в данном случае явились: крутой (до 30) склон, имеющий высоту до 35 м, разгрузка подземных вод четвертичного и неогенового водоносных горизонтов. Существенный вклад внесли техногенное подтопление территории и застройка склона 10-этажными жилыми домами. Потенциально опасными в оползневом отношении являются склоны долины р. Ушайки, склон Воскресенской и Каштачной горы. Общая протяженность этой зоны составляет более 20 км, а площадь с потенциально возможным проявлением оползней достигает 5,5 км2 (Рутман, 2003).
Процессы подтопления развиваются в тех районах Томска, которые характеризуются плоским рельефом поверхности, распространением слабопроницаемых суглинистых грунтов, а также утечек из водонесущих коммуникаций, барражных эффектов от свайных фундаментов и т.д. На фоне избыточного естественного увлажнения все это создает благоприятные условия для формирования подтопления. Естественно подтопленные территории в пределах г. Томска занимают значительную площадь и расположены в пределах высокой поймы р. Томи от Коммунального моста до Черемошников и далее до речного порта, а также до бровки склона Томь-Яйского водораздела до р. Томи. По данным Д.С. Покровского и К.И. Кузеванова (1999) на территории города участки с глубиной залегания грунтовых вод и верховодок до 4 м занимают до 50% всей площади города, до 30% из них являются техногенно подтопленными. Существующая система ливневой канализации не достаточна развита и в паводковые периоды не справляется с транзитом поверхностного стока. Застройка данной территории промышленными и жилыми зданиями способствуют дальнейшему подъему уровней подземных вод и более интенсивному ее подтоплению. В связи с этим актуальное значение приобретает расширенное строительства сети ливневой канализации и дренажных систем (Ольховатенко, 1998).
Речная эрозия отмечается по берегам реки Томи и ее правых притоков -Ушайки, Киргизки и Басандайки. Эти реки имеют узкие хорошо выработанные долины, где донная эрозия преобладает над боковой. Долина р. Ушайки и ее притоки разделяют город на две части и создают в пределах городской территории ярко выраженный эрозионный рельеф. Сбрасываемые в р. Ушайку техногенные и фекальные воды способствует, тому, что река в черте города практически не замерзает круглый год. Наиболее активно эти процессы протекают в период паводков. Плоскостной смыв наиболее активно проявляется в пределах склонов и незадернованной поверхности террас и водораздельного склона.
Заболачиванию подвержены пойменные террасы рек Томи, М. Киргизки, Ушайки, а также днища крупных логов, где происходит разгрузка грунтовых вод. Значительная часть болот в пределах поймы р. Томи в настоящее время засыпана (Экзогенные..., 2003). Морозное пучение проявляется на переувлажненных участках с близким залеганием подземных вод, характеризующихся пылевато-глинистым составом грунтов. Возникающие в процессе глубокого сезонного промерзания нормальные и касательные силы морозного пучения способствуют деформации фундаментов и несущих конструкций строящихся и не отапливаемых зданий. Эти процессы широко развиты в пределах подтапливаемых территорий. Уменьшить морозное пучение можно, применив при реконструкции и строительстве дорог непучинистые материалы, например золу ГРЭС-2 (Малышев и др., 1977).
С активным промерзанием грунтов в местах разгрузки подземных вод связано с наледеобразование, которое широко развито у подошвы склона Томь-Яйской водораздельной равнины (подошва Каштачной горы), в местах длительных утечек из водонесущих коммуникаций. В ряде случаев они затапливают подвалы жилых домов и затрудняют движение транспорта.
Под Лагерным садом при наличии крутого склона (интенсивный подмыв правого берега р. Томи) создались благоприятные условия для яркого проявления суффозионных процессов. При выходе грунтовые воды выносят песчинки и более мелкие частицы рыхлой палеоген-неогеновой толщи - у выходов образуются небольшие ниши.
Таким образом, увеличение интенсивности процессов рельефообразования на территории г. Томска вызвано, наряду с благоприятными природными предпосылками, усилением антропогенной нагрузки на природную среду. В связи с повышенной зависимостью процессов рельефообразования от техногенного воздействия, в территориальной политике города должен быть предусмотрен комплекс мер по стабилизации уже существующих и предотвращение появления новых участков нарушенных земель.
Этап активного экономического развития и усиления воздействия на природную среду (XVIII в.)
В связи с социально-экономическими и политическими ситуациями в России в XVIII в. происходили административные преобразовании территории государства. Так, Указом от 18 декабря 1708 г. «для всенародной пользы» Россия была поделена на 8 губерний. Томск вошел в состав Тобольской губернии (Список населенных мест, 1878) и стал уездным городом.
Одним из главных факторов, который определил путь развития г. Томска в XVIII в., было открытие сухопутного сообщения с Москвой и другими сибирскими городами: был открыт Сибирский или Московско-Иркутский тракт. Тракт пересек Томск в 1735 г., благодаря чему город стал претендовать на лидирующие позиции в регионе (Евсеева, Шакирова, 2001; Города Сибири..., 2001). Теперь все товары проходили через Томск (до 15 тыс. возов с грузами в год), что привело к появлению многочисленной обслуги Московско-Иркутского тракта: ямщиков, кузнецов, ремесленников (Томск-400, 2004). По тракту организовывались постоялые дворы и обширные складские помещения, в результате вдоль него стал формироваться новый городской район -Заисточье (Приложение 2). Город расширялся, увеличивалось его население (рисунок 3.5). Административным центром города оставался район Воскресенской горы. К нему с северо-востока примыкало первое городское кладбище (Вознесенское), расположенное уже за пределами границ Томска (непосредственно на кладбище стоит завод «Сибкабель» с НИИ). в. (Славнин, 2004; Томск-400 лет, 2004) К середине XVIII в. Томск протянулся на 1100 саженей (около 2,5 км). Строительство домов велось стихийно, и главным фактором, влияющим на размещение улиц, явились местные природные условия. Пересеченный рельеф и болота делили город на отдельные густо заселенные районы (Дмитриенко, 2000). Немецкий ученый И.Г. Гмелин, участник Камчатской экспедиции (1732-1742 гг.), писал о Томске: «Город как бы делится на две части, одна на возвышенности и другая - в низине...» (Яковлев, 2004, с. 26). «Регулярных» (прямых) улиц не существовало. Мощения улиц не проводилось, и в связи с плохим грунтом и подтоплением местности, они значительную часть года тонули в грязи. Жилые посады состояли целиком из рубленых строений, скученность которых приводила к пожарам. В 1721 г. в Томске насчитывалось около 1100 домов, а всего через полсотни лет эта цифра удвоилась и в 1772 г. было зафиксировано 2274 жилых строений. В 1748 г. был разработан первый план застройки города, составленный инженером-майором С. Плаутиным, на котором зафиксировано первое каменное сооружение - денежная казна. По мнению С.С. Романовой (2004) для планов застройки Томска XVIII в. характерен принцип зонирования городских центров на торговые, административные и культовые площади. В это время активно заселяются новые городские районы: Юрточная гора, Монастырское место, Кирпичи, Новая деревня (Приложение 2).
Заметное антропогенное воздействие на природную среду этого этапа следует связывать с влиянием сначала ремесла, а затем появлением мануфактур. На ранних стадиях развития города промышленные функции переплетались с селитебными. Лучшие участки и слободы находились у рек. Из всего множества факторов размещения промышленных заведений, а, следовательно, и локальных очагов антропогенного воздействия, для первых производств определяющим являлся водный. Реки, уже использовавшиеся как транспортные пути, обеспечивают технологические потребности первоначально зародившихся отраслей и «приемниками» производственных стоков. Так, например, кузницы, скотобойни, мыловаренные, кожевенные заведения ставили на берегах рек. Экономика города основывалась на ремесленном производстве, промыслах и торговле. Производство в «промышленных заведениях» было связано с переработкой продукции сельского хозяйства: наиболее развиты были кожевенное производство (в связи с большим количеством водоемов, используемых для замочки кож) и мыловаренное производство. ЯЛ. Яковлев (2004) отмечает, что в конце XVIII в. двое из трех мужчин города работали в мастерских. К концу столетия в Томске насчитывалось уже 746 ремесленников (таблица 3.2).
Из таблицы 3.2 видно, что со временем значительно увеличивается количество кузнецов, седельников и хомутников, что связано с необходимостью обслуживания Сибирского тракта.
Таким образом, второй этап антропогенного воздействия ознаменовался активным экономическим ростом связанный со строительством Московско-Иркутского тракта, открытие которого стало важнейшей вехой в развитии региона, и Томска в частности. В XVIII столетии происходит дальнейший рост территории города - образование новых районов: Кирпичи, Новая Деревня, Юрточная гора, Заисток. На первый план выходит роль города как торгового центра. Площадь города еще не велика, строительство и хозяйственная деятельность не настолько развиты, чтобы существенно влиять на окружающую среду. Тем не менее, даже такой низкий уровень воздействия изменил ландшафт: застраиваются территории бывших лесов и лугов; срезаются выступы террас (например, для удобства перевозок по Московскому тракту была срыта часть Юрточной горы); с развитием кожевенного и мыловаренного производства ухудшалось состояние воды в реках Томи и Ушайке; увеличение количества населения (в три раза по сравнению с началом этапа) на ограниченной территории также повышает антропогенную нагрузку на природный комплекс. В целом о существенной антропогенной нагрузке на городскую среду можно говорить лишь с началом промышленного воздействия.
Антропогенные воздействия на геосистемы и их экологические последствия
Преобразование геосистем в результате антропогенных воздействий, приводит к нарушению их состояния и вызывает негативные экологические, социальные, экономические и иные последствия, и тем самым обуславливает необходимость изучения направленности и характера их антропогенной трансформации компонентов ландшафта.
Антропогенные преобразования рельефа и геологического строения на территории исследования началось с возникновением в 1604 г. Томского острога. Для строительства крепости необходим был лес. Вырубались лесные массивы, прокладывались дороги для транспортировки материала к месту строительства, распахивались земли (Нижняя и Верхняя Елани). Начавшаяся с этого времени и вся последующая инженерно-строительная деятельность привела к нивелированию естественного рельефа: возвышенные участки города срезались, пониженные засыпались. В XX в. характерной особенностью является широкий охват территории и интенсификация антропогенных рельефообразующих процессов. Из собственно антропогенных форм рельефа широкое распространение получили современные микро- и наноформы, связанные с отсыпкой грунтов, имевшей как плановый (засыпка понижений площади при строительстве жилых зданий и промышленных сооружений, парковых зон, железных и автомобильных дорог и других инженерных сооружений и коммуникаций), так и беспорядочный характер. Мощность техногенных отложений в черте г. Томска изменяется от 1,5 до 1,8 м на водораздельной равнине и увеличивается до 4-8 м на высокой пойме р. Томи, а в засыпных оврагах и балках она местами достигает 10 м и более. Эти грунты представлены бытовым и строительным мусором, отходами производства деревообрабатывающих предприятий, навозом, гравийно-песчаными, суглинистыми и супесчаными грунтами различной степени уплотненности (Ольховатенко, 1998). Грунты слагают Золоотвал ГРЭС-2 в пойме р. Ушайки, образуя самостоятельное геологическое тело, а также засыпные овраги (в районе завода «Сибкабель», Каштака, АРЗа), склоны (район завода «ТЭМЗ»).
Образование оврагов, оползней, зон подтопления и других процессов рельефообразования развиваются благодаря природным предпосылкам и существенно усиливаются при наличии антропогенной нагрузки. По данным Л.С. Косовой (1993), в 1743 г. на территории Томска существовало 5 оврагов, в 1767 г. их было уже 9. В дальнейшем развитие оврагов шло весьма интенсивно (рисунок 4.1).
Из рисунка 4.1 видно, что интенсивность процесса оврагообразования на территории города увеличивается. Уменьшение количества оврагов в 1990-х гг. связано с их засыпкой. Образовавшиеся на месте оврагов площадки рекультивируются и используются для строительства. Наиболее острой проблемой, связанной с овражной эрозией, в условиях города, является сокращение удобных площадей (отчуждение земель). По данным Н.В. Осинцевой (2001) на территории Томска площадь земель, пораженная оврагами составляет 500-800 га. При оценки пораженности территории г. Томска овражной эрозией выяснилось, что наибольший процент овражности характерен для Лагерного сада (0,7%) и Каштака (0,7%), для района долины р. Ушайки - 0,5% и др. (Отчет..., 1998). Развитие оврагов приводит к удорожанию застройки: на строительной площадке в 100 га, где коэффициент овражности равен 0,1-0,3, строительство 1м2 жилой застройки 2-5-этажных домов по сравнению с 9-этажными в 1,5-2 раза выше (Звонкова, 1970).
Оползни на территории города появляются от неправильной подрезки склонов, дополнительной нагрузки на неустойчивые массивы пород, их техногенного обводнения. Наиболее характерные участки проявления неблагоприятных гравитационных процессов на территории города являются Лагерный сад, п. Солнечный, п. Хромовка и др.
В пределах Томска выделены участки с техногенным подтоплением (Приложение 1). Основной причиной развития техногенного подтопления являются утечки из водонесущих коммуникаций, барражные эффекты свайных полей, недостаточная организация поверхностного стока. Для территорий с техногенным подтоплением характерным является деформации зданий, разрушение подземных сооружений и коммуникаций, загрязнение подземных вод, загрязнение поверхностных водотоков и водоемов, ухудшение санитарно-эпидемиологической обстановки (Серяков, 2006). При оценке состояния геологической среды наиболее существенными являются статистическое и динамическое поля. Они возникают под действием всех видов сооружений, промышленных и производственных процессов, автотранспорта и проявляются в воздействии на грунты. Процесс сжатия и смещения пород происходит под воздействием всей массы города на поверхность природного основания, образуя чашеобразное опускание всего города, вокруг которого возникает зона компенсационного поднятия кольцевидной формы. По подсчетам Р. Леггета (1976) и др. многоэтажные здания на территории города создают нагрузку на поверхность до 20 кг/см , глубина зон сжатия может достигать 50 м.
