Как река могла защитить город



Не бороться, а адаптировать: как решать проблему с затоплениями в городах России

В мире от наводнений страдает больше людей, чем от любых других стихийных бедствий. Согласно Marsh McLennan, с 1980 г. произошло больше 4600 наводнений в 172 странах, в результате которых погибло более 250 000 людей, а ущерб оценивается более чем в $1 трлн. Главной причиной более частых наводнений является изменение климата, из-за которого, в том числе, осадки становятся обильнее во многих регионах мира, что приводит к поднятию уровня воды в реках во время сильных ливней. Согласно оценке World Resources Institute, количество людей, находящихся под угрозой во время разлива рек, может вырасти с 65 млн до 132 млн к 2030 г., а к 2050-му – до 195 млн человек.

В России, по данным Росгидрометцентра, около 300 городов и десятки тысяч населенных пунктов подвержены наводнениям с катастрофическими последствиями. Размер среднегодового ущерба от наводнений составляет примерно 40 млрд руб.

Новые вызовы требуют новых подходов. Привычные методы не справляются с увеличившимся объемом осадков и часто не защищают территории от стихийных бедствий. Становится важным развитие инфраструктуры для адаптации территорий к наводнениям. Разлив реки – это естественный процесс, который не является чем-то ненормальным. Проблемы возникают тогда, когда затапливаемая территория никак не адаптирована к этому явлению.

Сейчас в России довольно часто на затапливаемых территориях располагаются жилые постройки, социальные и коммерческие объекты. В инженерных конструкциях этих зданий никак не учтена вероятность затопления первых этажей. Однако важно понимать, что застройка в поймах рек всегда будет под угрозой.

Инструменты прогнозирования и моделирования затоплений за последние несколько десятков лет заметно усовершенствовались. В частности, сегодня для отслеживания затоплений применяется дистанционное зондирование Земли. Например, ученые, предприниматели и активисты используют данные спутников Американской программы Landsat и Европейской программы Copernicus. Выпускница Института «Стрелка» Нашин Махтани запустила в Индонезии краудсорсинговую платформу PetaBencana, которая позволяет создавать карты затоплений в реальном времени с помощью краудсорсинга. Google использует технологии искусственного интеллекта, чтобы создать предиктивную платформу, которая будет способна разработать сотни тысяч проекций возможных сценариев затоплений. Но по-прежнему довольно сложно предсказать, когда случится очередное наводнение и насколько разрушительным оно станет.

Поэтому сам подход к развитию прибрежных территорий должен измениться – пространства и застройка в зонах вероятного затопления должна быть адаптирована к возможному разливу рек. Такие решения могут быть реализованы в разных масштабах. Например, в парках Ганса Тавсенса и Enghaveparken в Копенгагене детские и спортивные площадки выполняют функцию затопляемых резервуаров во время обильных ливней. На региональном уровне такие решения были реализованы в проекте Roomforthe River в Нидерландах, где дайки – разновидность инженерной защиты вдоль берега – и дамбы переместили от береговой линии, создали дополнительные каналы и другие затопляемые пространства. Цель этих и других мер – создать дополнительное пространство для воды во время разлива рек, тем самым снижая риск затопления. На городском уровне, например, в Нью-Йорке сейчас реализуется ряд проектов на прибрежных территориях города. Один из них – Хантерс Поинт в Квинсе (США), где удалось не только создать новое общественное пространство, но и снизить риск затопления района за счет удержания воды на территории парка во время штормов и обильных осадков.

Застраивая пойменные территории жилыми и нежилыми зданиями, мы вступаем в противостояние с естественным гидрологическим циклом реки и сами создаем проблему, с которой потом пытаемся справиться.

Источник

Вмешательство в естественную экосистему водоемов неизбежно приводит к снижению биоразнообразия и природной способности воды к очищению, что в итоге негативно влияет на климат и состояние окружающей среды. Поэтому сейчас все больше специалистов сходятся во мнении, что оставлять или воссоздавать естественные русла рек и очертания водоемов предпочтительнее, чем заливать их берега бетоном или заковывать в гранит.

Река Каланг в Сингапуре протекает в центре жилого массива. В 2009 году был реализован проект по ревитализации реки и формированию естественной набережной Фото: Atelier Dreiseitl / dreiseitl.com

«Создание и сохранение бетонных каркасов и другого капитального строительства на берегах обусловлено и оправданно в тех местах, где набережная выполняет функции причала, – поясняет Александр Водяник, советник главы администрации МО город Краснодар по водно-зеленой инфраструктуре и член Экспертного совета по формированию комфортной среды при Минстрое РФ. – В этом случае естественный берег не может выполнять эти функции». Берегоукрепление преследует другие цели, в том числе экологические и рекреационные, и требует вариативности в выборе способа укрепления в каждом конкретном случае.

Читайте также:  Раки на реке кудьма

В зависимости от используемых материалов способы берегоукрепления делятся на жесткие и гибкие системы. К первому виду относят подпорные стены, бетонное покрытие береговой линии, цементогрунт, шпунт. При конструировании гибких систем используются габионы (кубы из металлической сетки, наполненные камнями), каменная наброска, георешетка, технологии стабилизации грунта. Гибкие системы оказывают меньшее воздействие на экосистемы водоемов и, как правило, дешевле в строительстве, но требуют большей площади.

По опыту Александра Водяника, каждая река уникальна, и выбор технологии берегоукрепления полностью зависит от местных условий. Поэтому не существует типового проекта по обустройству естественной набережной, в каждом конкретном случае необходимо подходить комплексно, изучать условия и обязательно приглашать специалистов-гидрологов. По этой же причине сложно назвать и типовую стоимость проектов по берегоукреплению.

Бетонная река Вологды

По центру старинного города Русского Севера – Вологды – протекает одноименная река, на берегах которой сохранились Вологодский кремль, старинные церкви, домик Петра I и другие памятники истории и архитектуры. До лета прошлого года берега Вологды сохраняли свои природные очертания, деревья и прибрежная растительность создавали естественный пейзаж и вносили большой вклад в очищение городского воздуха. Зеленые набережные составляли неотъемлемую часть «открыточных» видов Вологды.

В 2012 году правительство приняло федеральную программу «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012-2020 годах», по которой у российских регионов была возможность провести работы по берегоукреплению водоемов. Вологодской области на реконструкцию набережной Вологды было выделено 265 млн рублей. Местные власти не стали долго думать и потратили их на сплошное бетонирование почти трех километров берега, несмотря на то что жители и эксперты были против. В итоге живой природный пейзаж в центре города исчез, уступив место ровным бетонным плитам с вмурованными в них камнями.

Новый облик реки, считают эксперты, не только портит внешний вид города, но и наносит вред окружающей среде и может способствовать подтоплению прилежащих районов. «Строительство сплошных бетонных откосов нецелесо­образно, – говорит Екатерина Адрианова, архитектор и активный участник движения «Река объединяет». – Берег реки на забетонированном участке неоднороден, имеет разный уклон, строение и характер поверхности. На большей части этого участка склон пологий и не требовал берегоукрепления». Власти города настаивали на том, что бетонирование берегов реки необходимо для защиты населения и сохранности объектов культурного наследия от негативного воздействия вод.

Екатерина, как и ее коллеги по движению, соглашается с тем, что берег нуждался в уходе и благоустройстве, но выбранные методы совершенно не отвечают ни экологическим стандартам, ни стандартам безопасности. «В результате проведенных работ был уничтожен микрорельеф поймы, – объясняет архитектор. – В некоторых местах уклон был изменен таким образом, что спровоцировал размыв и эрозию берега там, где этого раньше не было, мы уже наблюдаем негативные последствия бетонирования: заиление русла, вымывание грунта, локальные обрушения».

Между тем альтернативные методы берегоукрепления с помощью природных материалов существуют и успешно используются. Вологодские активисты предлагали заменить бетон на габионы и высадку растений вдоль берега для укрепления поймы реки и почвы по ее берегам.

Корни и камни – лучшая защита

Тренд на озеленение и увеличение биоразнообразия в городах Европы и в других странах стимулирует власти находить пространства для создания природных условий, помимо уже существующих парков и зеленых зон. Набирает популярность концепция создания единой зелено-голубой сети, пронизывающей город непрерывными коридорами зеленых насаждений и рек.

Традиционно берега рек и других водоемов в городах, особенно плотно застроенных, укрепляли монолитными каменными или бетонными набережными. Такая защита помогает предотвратить изменение русла, обвал берегов, сползание грунта, что может повредить близлежащие строения. Но скованная бетоном и камнем вода не способствует развитию естественных экосистем. В итоге сокращаются популяции водных растений, насекомых, рыб и птиц. Кроме этого, строительство сплошных набережных из твердых материалов стоит дорого и должно соответствовать всем строительным нормам.

Во многих случаях без бетонных набережных можно обойтись, заменив их на биоинженерные технологии, такие как использование природных материалов и высадка определенных растений на откосах водоемов. Обычно дно водоема укрепляется натуральными камнями, а переход от воды к суше оформляется различными растениями: рдест и водяные лилии высаживают в воду вдоль берега, следом подсаживают камыш или тростник, а еще чуть выше – ивы и ясень. Ширина такого откоса должна быть не менее 5-10 метров, в зависимости от типа берега.

Читайте также:  Что такое горло реки

Для дополнительного укрепления берегов и предотвращения сползания грунта могут использоваться габионы, деревянные колья и биоразлагаемый текстиль. Виды высаживаемых растений должны соответствовать климатической зоне и быть эндемичными для данной местности. В итоге корни растений, переплетаясь между собой, удерживают берега от осыпания и подмыва, дождевая вода лучше впитывается грунтом и растениями, предотвращая разливы рек после обильных ливней.

Голландский независимый институт прикладных исследований в области водных ресурсов и недр «Дельтарес» (Deltares) выделяет семь основных преимуществ природных набережных:

• Защита города от разливов рек. Естественные берега могут защитить город от наводнений так же хорошо, как и высокие бетонные набережные, если их ширина соответствует максимальному уровню сезонного разлива. В случае крупных рек, озер и морей, где ведется судоходство и наблюдаются сильные приливы, может быть нужна дополнительная защита.

• Повышение биоразнообразия. Значимый эффект достигается, если растениями покрыто больше 10% водоема.

• Улучшение качества воды. Растения, водные микроорганизмы и рыбы, питаясь органическими и неорганическими частицами, попадающими в воду из осадков и с берегов, способствуют очищению воды. Развитие природной экосистемы начинается, если растениями покрыто более 10% берега.

• Сокращение расходов на обслуживание и ремонты набережной. Естественные берега требуют гораздо меньше затрат на поддержку, по сравнению с бетонными или каменными набережными, которые обычно нужно менять раз в 7-10 лет.

• Очищение воздуха, в том числе поглощение углекислого газа и твердых частиц. Один гектар зеленых берегов способен поглотить 6,8 кг углерода и 10 кг твердых частиц в год.

• Улучшение городского микроклимата. Увеличение площади зеленых насаждений в городе на 10% ведет к снижению температуры на 0,6 градуса.

• Улучшение качества жизни горожан. Увеличение количества зеленых территорий в городе положительно сказывается на физическом и психическом здоровье людей.

Зеленые берега могут служить удобным природным коридором, связывающим отдельные зеленые зоны (парки, скверы) в городе для создания единого природного каркаса, чтобы растения, насекомые и животные могли беспрепятственно передвигаться по территории всего города от одной зеленой площадки до другой.

Новая жизнь реки Каланг в Сингапуре

Биоинженерные технологии можно применять и для восстановления натуральной экосистемы водоемов, где она была нарушена ранее. В мире накапливаются примеры, когда реки освобождают от бетонных оков и заново формируют их природный облик. Один из таких примеров находится в центре Сингапура. Небольшая река Каланг протекает через весь город, она становится полноводной в сезон дождей и почти пересыхает в сухую погоду. Раньше для защиты от разливов река была заключена в бетонный канал, что практически полностью уничтожило ее природную экосистему.

В 2009 году был реализован проект по формированию естественной набережной реки Каланг. В ходе проекта было демонтировано 2,7 км бетонного канала, вместо него было сформировано 3,2 км естественного русла реки. Для укрепления берегов использовались семь различных биоинженерных технологий, включая каменные отсыпки, бамбуковые и джутовые сетки. Из-за того что ширина поймы, предусмотренная для возможного затопления, шире, чем бетонный канал, пропускная способность реки в сезон дождей увеличилась на 40%. Пойму оформили комбинацией растений, устойчивых к периодической затопляемости.

После того как в течение нескольких лет укрепилась растительность и стабилизировалось русло, постепенно восстановилась экосистема, а берега реки стали местом прогулки горожан. За несколько лет биоразнообразие увеличилось на 30%, и теперь вдоль берегов реки Каланг можно найти 66 видов диких цветущих трав, 59 видов птиц и 22 вида стрекоз, что для городского парка очень хороший результат.

Ревитализация реки Изар в Германии

С начала XXI века в Европе стали реализовываться проекты по ревитализации рек – созданию естественных водных экосистем вместо безжизненной воды, текущей в бетонных коробах. Один из успешных проектов – восстановление реки Изар в немецкой провинции Бавария. Река Изар, приток Дуная, издавна использовалась как торговый путь. В XX веке по ее течению построили 28 гидроэлектростанций, что привело к существенному изменению естественного русла и силы водотока реки. На территории Мюнхена Изар была «упакована» в бетонный канал шириной 50 метров.

В 1995 году был принят план по реконструкции реки, целью которого стало воссоздание естественного ландшафта реки для увеличения биоразнообразия, улучшения рекреационных свойств набережных и защиты от наводнений. Работы включали в себя демонтаж бетонных откосов, расширение поймы реки с 50 до 90 метров, замену искусственных бетонных порогов камнями для обеспечения беспрепятственного перемещения рыб, очистку дна от ила, сооружение подземных каменных насыпей и установку вертикальных балок вдоль берегов реки для защиты от половодий, сглаживание откосов и отсыпку гравием и песком.

Читайте также:  На что лучше клюет сом на реках

Проект продолжался с 2000 по 2011 год и обошелся в 35 млн евро. Когда часть работ была уже выполнена, их качество было проверено самой природой. В 2005 году произошло большое наводнение – восстановленное естественное русло Изар справилось с ним гораздо лучше, чем река в других нереконструированных частях. Кроме того, качество воды улучшилось до такой степени, что в реке стало безопасно купаться. Правда, помимо естественной экосистемы в пойме Изар на качество воды позитивно повлияли и улучшенные очистные сооружения близлежащих населенных пунктов. Побережье стало популярным местом для прогулок и пикников.

Природа спасает не всегда

Кажется, что естественные берега хороши во всех случаях, и что все города должны срочно демонтировать свои бетонные коробки вокруг рек и заняться высадкой растений. Но и у биоинженерных технологий есть свои ограничения, которые зависят от условий жизни конкретного водоема.

Во-первых, необходимо оценить силу волновых колебаний воды. Она должна быть приемлемой для тростников и камышей. Согласно исследованиям голландского института «Дельтарес» зрелые двухлетние тростники способны выдерживать регулярные колебания уровня воды высотой 0,25 метра в день, спорадические (нерегулярные) колебания высотой до 0,4 метра при условии, что таких волн будет не более 5000 в год. Сразу после высадки молодые растения более уязвимы к волновым колебаниям. Если количество или размер волн больше, возможно построить временный или постоянный волнорез для защиты береговых растений.

Второй фактор, который может препятствовать нормальному росту береговой растительности, – это тенистая местность. Если на каком-то участке постоянно будет тень, то высаженные растения не смогут сформировать прочный каркас для сопротивления эрозии русла. В этом случае большие деревья не всегда полезны. Кроме создания тени большое количество опавших листьев и веток могут негативно сказаться на качестве воды, и они не подходят для субстрата для прорастания водной флоры.

Еще одним серьезным ограничением для создания естественной набережной является уклон берега. Широкие и пологие берега для природы лучше – шире полоса растительности и больше пространства для затухания волн. Идеальный уклон, по опыту голландского института «Дельтарес», может быть 1:10-1:20. Максимальный уклон – 1:2. Горизонтальная набережная тоже возможна, и ее предпочтительная высота должна быть от 0,3 до 1 метра.

Наклон и глубина набережной должны изменяться вдоль берега. Это создает больше возможностей для перемещения различных видов насекомых, животных и рыб. С точки зрения биоразнообразия рекомендуется минимальная общая ширина берега с рекой 5-10 метров. При этом площадь растительности должна составлять не менее 10% от площади водной поверхности, чтобы оказывать влияние на качество воды. Поэтому если в городе, особенно в его центральной части с высокой плотностью застройки и инфраструктуры нет места для создания достаточно широких откосов, то естественная набережная вряд ли получится.

Динамика уровня воды сильно влияет на рост растительности и процессы седиментации (оседания нерастворимых частиц на дно) и эрозии. После высадки прибрежных растений необходимо следить за уровнем воды и не допускать ни пересыхания, ни затопления. Как правило, самые оптимальные условия – это мелководье или болота. В долгосрочной перспективе, когда береговая растительность сформирована, годовые колебания воды на 30 сантиметров и более будут, наоборот, способствовать развитию растений, что улучшит качество воды.

Естественные берега можно конструировать вокруг водоемов как с соленой, так и с пресной водой. В этом случае растительность будет отличаться. Перечисленные выше рекомендации применимы к пресной и слегка солоноватой воде. По мере того как вода становится более соленой, тростник отступает к наиболее высоким частям берега и уже не способен защищать воду от заиливания и предотвращать отмели. Эту функцию могут взять на себя устричные рифы и мидии.

Высокие уровни питательных веществ, попадающих в воду вследствие хозяйственной деятельности, в сочетании с регулированием уровня воды представляют собой угрозу биоразнообразию на естественных набережных. В результате может возникнуть эвтрофикация водоема – ухудшение качества воды из-за избыточного поступления биогенных элементов, в первую очередь соединений азота и фосфора. Поэтому важно следить за состоянием водной флоры, а для формирования набережной использовать такие материалы, как глина, песок и торф, которые не содержат питательных веществ больше, чем растворено в воде водоема.

Статья подготовлена специально для 78 номера издаваемого «Беллоной» журнала «Экология и право»

Источник

Поделиться с друзьями
Байкал24