Введение

Строительство гидротехнических сооружений насыпного типа связано с оказанием воздействия на окружающую среду. В случае, когда строительство происходит в регионах, характеризуемых высокой стоимостью природных ресурсов, учёт фактических масштабов изменения воздушной, водной и земельной среды в результате хозяйственной деятельности человека носит особый характер [1, с. 29]. Это обусловливает тщательный анализ всех возможных вариантов по срокам и объёмам выполняемых работ [2].

Цель исследования заключается в разработке рекомендаций по строительству берегоукрепительных гидротехнических сооружений насыпного типа, способствующих минимизации экологических рисков, возникающих в результате его воздействия на воздушную, водную и земельную среду.

Материал и методы исследования

Исходными данными для проведения исследований по оценке воздействия строительства на окружающую среду послужили результаты  анализа плановых сроков, объёмов и видов работ, выполняемых при возведении двух бун, удерживающих поступающие на берег наносы, рекреационной зоны и пандуса для маломобильных категорий населения. Расчёты концентраций загрязняющих веществ в воздушной среде проводились с использованием программного обеспечения, основанного на утверждённых методиках [3, 4].

Результаты исследования и их обсуждение

Участок выполнения строительных работ расположен в пределах защитной полосы Чёрного моря, равной 50 м, а также его водоохранной зоны, равной 500 м. Строительство гидротехнических сооружений обеспечит создание устойчивых волногасящих пляжей общей шириной 35 м и длиной 170 м. Для формирования этих гидротехнических сооружений будет использован камень со средней крупностью 25 мм (рис. 1).

Западная буна будет покрыта железобетоном с целью организации прогулочных мероприятий и обеспечения доступа к голове сооружения, которое будет иметь длину 100 м и ширину по верху 5 м. При строительстве концевого участка длиной 10 м и шириной 3 м с вертикальными стенками будет применён железобетон с целью обеспечения возможности причаливания к нему судов маломерного флота. Эта часть сооружения будет оборудована необходимыми отбойными и швартовыми устройствами. Оголовок бермы будет иметь откосы 1:3, а её тело – 1:2. Длина оголовка по оси бермы составит 30 м. Для формирования оголовка будет применён камень размерами 0,9-1 м общей массой 0,8-1,2 т, а для тела – размером 0,6-0,8 м общей массой 0,3-0,6 т.

Восточная буна будет представлять собой сооружение длиной 70 м и шириной по верху 5 м без какого-либо покрытия. Оголовок бермы имеет откосы 1:3, а её тело – 1:2. Длина оголовка по оси бермы – 30 м. Для формирования оголовка и тела сооружения будут использованы аналогичные строительные материалы.

Для предотвращения травматизма отдыхающих по контуру сухопутной части бун будет обустроено ограждение, а границы откосов в их подводной части будут обозначены плавучими буйками.

При строительстве пандуса, служащего для перемещения маломобильных категорий населения, будет применён железобетон, а его конструкция позволит людям передвигаться в прямом и обратном направлении. Дополнительно к этому предусматриваются ограждения высотой 0,4 м и шириной 1,2 м в каждом направлении.

Рис. 1. Схема участка строительства гидротехнических сооружений

Таблица 1

Основные технико-экономические показатели гидротехнических сооружений

Рис. 2. Специфика ограничений на производство работ: I – подготовительный период; II – основной период; Н – нерестовый период

Рис. 3. График организации выполнения работ: I – подготовительный период; II – основной период; Н – нерестовый период

Строительство бун, а также отсыпка камня, служащего для формирования пляжей и пандусов, будут осуществляться пионерным способом с исходных позиций, расположенных на суше. Это позволит использовать обычные строительные машины и механизмы [5, с. 65].

Основные технико-экономические показатели гидротехнических сооружений представлены в табл. 1.

Согласно местным условиям при проведении работ по созданию морских волногасящих пляжей будут существовать следующие ограничения (рис. 2).

Согласно рис. 2, работы нельзя проводить в период с 1 апреля по 31 мая, так как эти сроки связаны с нерестом рыбы в акватории моря, затрагиваемой выполнением работ. При этом курортный сезон, длящийся с 1 мая по 30 сентября, обусловливает нежелательность проведения или резкое сокращение строительных работ в это время. Согласно местной специфике, северные ветры преобладают в период с 1 июня по 31 июля, а западные и южные – с 1 августа по 31 мая. Направление береговой линии относительно сторон света таково, что северные ветры способствуют перемещению загрязнённого воздуха в сторону моря, а западные и южные – в сторону суши (рис. 1).

По результатам расчётов на выполнение всех видов работ, связанных со строительством морских волногасящих пляжей, потребуется 10 мес., включая подготовительный период длительностью 2 мес. В соответствии с решением задачи снижения экологических рисков с учётом местных природно-климатических и хозяйственных условий работы по возведению гидротехнических сооружений необходимо выполнять согласно графику, представленному на рис. 3.

Из рис. 3 видно, что подготовительный период необходимо начинать 1 июня – после окончания нереста рыбы в затрагиваемой акватории и заканчивать 31 июля, а основной – с 1 августа по 31 марта. При данном графике организации работ нерестовый период рыбы не будет осложнён в связи с отсутствием сталкивания части насыпного материала в воду, а курортный сезон будет затронут минимально – в мае (начало) и сентябре (окончание).

По результатам анализа всех производственных процессов загрязнение воздушной среды происходит в результате поступления в неё: выхлопных газов от плавсредств, автомобильного транспорта, а также дорожных и строительных машин; загрязняющих веществ от заправки топливом и технического обслуживания строительной техники; загрязняющих веществ от проведения изоляционных, окрасочных, сварочных работ, а также газовой резки и сварки металла; пыли от перемещения каменных строительных материалов; загрязняющих веществ от обращения с отходами.

Выбросы токсичных веществ, осуществляемые в течение года, наглядно представлены на рис. 4.

Рис. 4. Выбросы токсичных веществ при строительстве гидротехнических сооружений, кг: 1 – аммиак; 2 – ацетон; 3 – бенз/α/пирен; 4 – бензол; 5 – бутилацетат; 6 – диметилбензол; 7 – метан; 8 – оксид азота (II); 9 – оксид азота (IV); 10 – оксид железа (III); 11 – оксид марганца (IV); 12 – оксид серы (IV); 13 – оксид углерода (IV); 14 – предельные углеводороды; 15 – пыль неорганическая (20-70 % диоксида кремния); 16 – пыль неорганическая (менее 20 % диоксида кремния); 17 – сероводород; 18 – тетрафторид кремния; 19 – уайт-спирит; 20 – углерод (сажа); 21 – фенол; 22 – формальдегид; 23 – этилмеркаптан

Рис. 5. Концентрации токсичных веществ в воздухе при строительстве гидротехнических сооружений, доли ПДК: 1 – аммиак; 2 – ацетон; 3 – бенз/α/пирен; 4 – бензол; 5 – бутилацетат; 6 – диметилбензол; 7 – метан; 8 – оксид азота (II); 9 – оксид азота (IV); 10 – оксид железа (III); 11 – оксид марганца (IV); 12 – оксид серы (IV); 13 – оксид углерода (IV); 14 – предельные углеводороды; 15 – пыль неорганическая (20-70 % диоксида кремния); 16 – пыль неорганическая (менее 20 % диоксида кремния); 17 – сероводород; 18 – тетрафторид кремния; 19 – уайт-спирит; 20 – углерод (сажа); 21 – фенол; 22 – формальдегид; 23 – этилмеркаптан

Из рис. 4 видно, что наибольшие объёмы выбросов загрязняющих веществ при строительстве гидротехнических сооружений будут связаны с поступлением неорганической пыли с различным содержанием диоксида кремния. Наибольшее удельное количество загрязнений воздушной среды этими загрязняющими веществами будет приходиться на подготовительный период строительства и ближайшее следующее за ним время. Это объясняется наибольшими объёмами перемещения каменных строительных материалов (июнь-август). Концентрации токсичных веществ, формирующиеся в воздушной среде в течение года, в сравнении с их предельно допустимыми концентрациями (ПДК), представлены на рис. 5.

Из рис. 5 видно, что наименьшие концентрации загрязняющих веществ, связанные с поступлением неорганической пыли с различным содержанием диоксида кремния, будут наблюдаться в период наибольших объёмов выбросов этих загрязняющих веществ в воздушную среду (июнь-август). Это объясняется местными метеорологическими условиями, в результате присутствия которых все загрязнения естественным образом сдуваются в море посредством преобладающих в это время северных ветров. При этом наибольшие концентрации загрязняющих веществ будут формироваться в основной период выполнения работ и будут связаны с перемещением загрязнителей на сушу преобладающими в это время западными и южными ветрами (сентябрь-май).

При строительстве гидротехнических сооружений от рыбохозяйственного фонда будет полностью отторгнута территория, равная суммарной площади бун и пляжей. Отведение поверхностного стока со всей территории строительства невозможно, поскольку оно захватывает акваторию Чёрного моря. В этой связи все сточные воды будут собираться во временные накопительные ёмкости, исключающие фильтрацию загрязнителей в подземные водоносные горизонты, а хозяйственно-бытовые стоки – отводиться в очистные сооружения [6].

Таблица 2

Отходы при строительстве гидротехнических сооружений

В результате строительства гидротехнических сооружений не предусматривается сокращение территорий землепользования [7, с. 45-47].

Особую актуальность при строительстве гидротехнических сооружений приобретёт проблема складирования, удаления и утилизации отходов. Оценка путей образования, степени опасности и способов обращения с ними приводится в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что строительство гидротехнических сооружений по показателю формирующихся отходов можно охарактеризовать как безопасное для человека и окружающей среды, а также установить минимальный размер временной санитарно-защитной зоны – 50 м [8, c. 25].

Рекомендации по снижению экологических рисков при возведении морских волногасящих пляжей заключаются в следующем:

- при определении сроков начала строительства гидротехнических сооружений необходимо исключить возможность их совпадения со временем нерестового периода в акватории Чёрного моря (апрель-май);

- в проекте организации строительства волногасящих пляжей необходимо учитывать направления преобладающих ветров. В этой связи проведение подготовительного периода необходимо предусмотреть в июне-июле;

- с целью максимального снижения воздействия проводимых работ на воздушную среду основной период строительства, предусматривающий перемещение наибольшего количества пылящих строительных материалов, необходимо проводить в августе-мае с применением предварительного орошения отсыпаемого щебня морской водой;

- для обеспечения недопустимости попадания небольшого количества образующихся производственных стоков в море их необходимо отводить в действующие очистные сооружения, а хозяйственно-бытовых – во временные септики (биотуалеты);

- образующиеся твёрдые производственные и хозяйственно-бытовые отходы должны временно удерживаться в пределах строительной площадки в специальных накопительных ёмкостях не свыше 7 суток с целью их последующей передачи специализированной организации для обращения.

Выводы

Таким образом, проведённые исследования показали, что в случае выполнения рекомендаций по снижению экологических рисков в ходе строительства гидротехнических сооружений, сверхнормативное воздействие на окружающую среду оказываться не будет.

Практическое значение проведённых исследований заключается в том, что:

- нерестовый период в акватории Чёрного моря, проходящий в апреле-мае, не будет нарушен в следствие исключения сталкивания части дроблёного камня в воду ввиду проведения подготовительного периода строительства в июне-июле;

- основное загрязнение воздушной среды, связанное с выбросом неорганической пыли с различным содержанием диоксида кремния, в следствие преобладания северных ветров в подготовительный период строительства будет естественным путём перемещаться в море;

- повышенное загрязнение воздуха выбросами неорганической пыли с различным содержанием диоксида кремния в основной период строительства будет снижено предварительным увлажнением перемещаемого щебня имеющейся в избытке морской водой.

Результаты проведённых исследований могут быть использованы в области экологической оценки последствий морского гидротехнического строительства.