Застосування аерокосмічних методів для спостереженням за поширенням несприятливих фізико-географічних процесів на території міста Чернівці
Работа из раздела: «
Экология и охрана природы»
/
Зміст
- Вступ
- Розділ 1. Теоретико-методологічні основи вивчення несприятливих фізико-географічних процесів
- 1.1 Загальна характеристика несприятливих фізико-географічних процесів
- 1.2 Характеристика зсувних процесів та їх класифікація
- 1.3 Негативні наслідки зсувних процесів
- Розділ 2. Антропогенні зміни компонентів природи в межах урбанізованих територій
- 2.1 Поняття про міської території та трансформацію природних компонентів в їх межах
- 2.2 Загальна характеристика природних умов території м. Чернівці
- 2.3 Сучасне використання території міста Чернівці
- Розділ 3. Сучасні методи моніторингу несприятливих та небезпечних геологічних процесів в урбанізованих геосистемах
- 3.1 Аерокосмічні методи моніторингу несприятливих та небезпечних геологічних процесів
- 3.2 Особливості застосування технології обробки космічних знімків за методикою субпіксельної класифікації
- Висновки
- Список літератури
- Додатки
Вступ
Вивчення і контроль за процесами змін навколишнього середовища стає в наш час вкрай необхідним, особливо для прогнозування управління ними. Рельєф земної поверхні служить основою практично для усієї господарської діяльності: цивільного та промислового будівництва, спорудження гідротехнічних об'єктів, комунікацій тощо. Розташування нижньої межі непостійне і її просторово-часове положення залежить від багатьох чинників, в першу чергу - від характеру техногенного впливу. Як один із найважливіших компонентів довкілля земної поверхні, рельєф давно і зазнає потужного антропогенного впливу. Змінюючи його відповідно до своїх потреб, людина так чи інакше змінює й інші компоненти геосистем: поверхневий та підземний стік, мікроклімат, ґрунтовий та рослинний покриви Землі.
Необдумані чи недостатньо вивчені наслідки цих змін, часто призводять до небажаних результатів і викликають зміни в навколишньому середовищі, несприятливі для господарської діяльності.
В урбанізованих геосистемах майже всі компоненти територіальних комплексів на території міських агломерацій зазнали істотної трансформації. Сучасні великі та середні міста - складні, глибоко трансформовані геосистеми. Одна з основних рис трансформованих геосистем - активний зовнішній техногенний вплив на системи, повна або часткова зміна компонентів природного середовища, насичення території штучними спорудами, заміна частини зв'язків між елементами системи дією технологічних процесів.
Актуальність обраної нами теми визначається саме небажаними техногенними процесами в Чернівцях за останні роки.
Об'єктом дослідження є власне територія міста Чернівці.
місто фізичний географічний несприятливий
Предметом - несприятливі процеси викликані антропогенним впливом та можливість їх дослідження за допомогою застосування сучасних технологій.
Метою дослідження є аналіз та систематизація несприятливих процесів на території міста Чернівці та вивчення можливостей застосування сучасних аерокосмічних методів для спостереженням за їх поширенням.
Відповідно до мети дослідження основними завданнями курсової роботи є:
· аналіз теоретичних положень поняття 'несприятливі процеси';
· аналіз основних чинників виникнення несприятливих процесів;
· аналіз основних наслідків перебігу несприятливих процесів на території дослідження;
· визначення основних природних та антропогенних чинників території дослідження;
· вивчення можливостей застосування сучасних методів спостереження за розвитком несприятливих процесів.
Для виконання поставлених завдань використовувалися такі методи дослідження: літературний (аналіз літературних джерел), картографічний (аналіз та дослідження наявного картографічного продукту) та ін.
Розділ 1. Теоретико-методологічні основи вивчення несприятливих фізико-географічних процесів
1.1 Загальна характеристика несприятливих фізико-географічних процесів
.
До несприятливих фізико-географічних процесів належать - ерозія, зсуви, селі, карсти, заболочення і підтоплення.
Ерозійні процеси - це змив і розмив ґрунту, які відбуваються на схилах, коли добова сума опадів становить 10-20 мм. У середньому за рік на рівнинній території України буває 3-5 днів з опадами понад 20 мм за добу. А в Українських Карпатах і Кримських горах добові суми опадів можуть досягати 150-180 мм, отже, процеси змиву ґрунтів там набагато інтенсивніші. З цими процесами тісно пов'язане утворення ярів. Причинами їх виникнення є поширення у лісостеповій зоні лесових порід, що легко розмиваються атмосферними опадами та під час танення снігу.
Велику руйнівну силу мають селі - стрімкі потужні потоки з води, грязі, уламків гірських порід. Вони виникають у басейнах гірських річок, на схилах Карпат і Кримських гір в результаті інтенсивних дощів або швидкого танення снігу, у разі руйнування гребель, водосховищ. Селі короткочасні, але дуже небезпечні.
На території України є умови для розвитку карстових процесів. Вони розвиваються в карбонатних породах (Кримські гори), гіпсах (Поділля) і солях (Донбас). Україна - одна з класичних карстових країн світу.
Процеси заболочування характерні для зони мішаних лісів, менше вони поширені в лісостеповій і степовій зонах. Основними причинами широкого розвитку процесів заболочування на Поліссі є надлишок вологи, рівнинність території, неглибоке залягання водотривких шарів, поширення піщаних відкладів, що швидко фільтрують атмосферні води. Сприяють заболоченню також неглибоке залягання ґрунтових вод, які живлять собою болота, великі весняні розливи річок і застоювання повеневих вод в умовах плоского рельєфу. Процеси заболочування і підтоплення, а також засолення ґрунтів розвиваються і в умовах неправильного штучного зрошення.
Значної шкоди господарському комплексу України завдають зсуви - відрив і переміщення мас гірських порід по схилу під дією сили тяжіння. В межах території дослідження саме зсувні процеси є найбільш поширеними серед інших несприятливих фізико-географічних процесів, тому на їх характеристиці зупинимося більш конкретніше. [16]
Причиною утворення зсувів є порушення рівноваги між силою тяжіння і силами що утримують схили. Найбільш часто зсуви проявляються на схилах, складених водотривкими і водоносними породами які чергуються між собою. Зсуви можуть викликати різні за наслідками руйнування земної поверхні. Зсувні процеси виникають внаслідок наступних моментів:
· збільшення крутизни схилу в результаті підмиву водою;
· ослаблення міцності порід при вивітрюванні або перезволоженні опадами та підземними водами;
· впливом сейсмічних поштовхів;
· впливом господарської діяльності людини (зокрема будівництва).
Звичайно зсув має форму півкільця, утворюючи пониження в середині.
В Україні зсувні процеси проявляються здебільшого вздовж високих правих берегів Дніпра та його приток, вздовж Азово-Чорноморського узбережжя, в Українських Карпатах, на Південному березі Криму та ін.
До антропогенних причин, що створюють небезпеку розвитку зсувів, слід віднести й вирубку лісів і чагарників на схилах. Причому вирубка може бути розташована набагато вище місця майбутнього зсуву. Вода не може затримуватися рослинами вище на схилах, стікаючи вниз сприяє перезволоженню ґрунтів значно нижче. До зсувів призводять також:
· проведення вибухових робіт, які сприяють розвитку тріщин в породах, а також є, по суті, локальним землетрусом;
· розорювання схилів, надмірний полив садів і городів на схилах;
· руйнування схилів котлованами, траншеями, дорожніми виїмками, підрізали схили;
· закупорювання, засмічення, завалювання місць виходу підземних вод;
· будівництво житла і промислових об'єктів на схилах, що веде і до руйнувань схилів, збільшення сили тяжіння, спрямованої вниз по дією морських хвиль.
На сильно зволожених глинистих породах зсуви набувають форми потоку. У плані зсуви часто мають форму півкола, утворюючи пониження в стінці схилу. Це пониження (заглиблення) називається зсувним цирком.
1.2 Характеристика зсувних процесів та їх класифікація
Зсуви можуть відбуватися на усіх типах схилів, починаючи з крутизни 190, а на глинистих ґрунтах - при крутизні схилу 5-7 градусів. Залежно від крутизни і характеру ґрунту зсув може розвиватися миттєво. Якщо швидкість більше 1 м/с, то такий зсув називають обвалом. При швидкості більше одного метра в хвилину зсуви є катастрофічними, Головним показником оцінки зсуву - це його обсяг, вимірюваний кубометрами. Вимірюючи довжину, ширину і висоту зсуву, підраховують об'єм зсувної маси, та визначають його масу в тоннах. Малими вважаються зсуви обсягом до 10 тис. куб. м, середніми - 10-100 тис. куб. м, великими 100-1000 тис. куб. м, а понад мільйон куб. м - дуже великими.
Масштаб зсувів характеризується площею:
· дуже дрібні - до 5 га,
· дрібні - 5-50 га,
· середні - 50-100 га,
· великі - 100-200 га,
· дуже великі - 200-400 га,
· грандіозні - 400 га і більше.
Серед зсувних явищ можна визначити такі види:
· сповзання блоків породи (блокові або структурні);
· сповзання чохла пухких відкладень (одноразове і швидке) по скельній чи мерзлій поверхні - зсуви-спливи;
· зсуви дрібних блоків - сповзання, що охоплює весь схил або його значну частину;
· відсідання схилів, зміщення блоків скельних або напівскельних порід.
Відповідно до цього, можна розглядати зсувні схили, схили сповзання чохла пухких відкладень, схили відсідання. За різними ознаками подіють зсуви на детрузивні і деляпсивні.
Детрузивні виникають у верхній частині схилу, наприклад при збільшенні тиску (нове будівництво) чи утворенні тріщин відколу, 'штовхають' перед своїм нижнім кінцем пластичні гірські породи, деформуючи їх.
Деляпсивні - починаються з нижній частині схилу (наприклад, внаслідок підмиву його річкою, озером чи морем, а також при штучному підрізанні схилу). Такий зсув поступово поширюються знизу вверх по схилу і викликає послідовні зсуви нових частин які вільно зісковзують до урізу річки, моря, озера.
По відношенню до структури гірських порід, що складають схили, зсуви діляться на такі три основні різновиди:
· консеквентні характерне зміщення блоків порід по нахиленому контакті шарів одного або різного петрографічного складу);
· асеквентні або зрізаючі - зміщення відбувається по ослаблених зонах, що перетинають шари гірських порід;
· інсеквентні зсуви, які формуються в однорідних за літологічним складом породах.
Зсуви можуть відбуватися на одному висотному ярусі - одноярусні або на кількох - багатоярусні. Багатоярусні зсуви спостерігаються в горах і рідше на рівнинах, головним чином там, де висота схилів досягає 100 - 200 метрів.
За часом, протягом якого відбувається процес сповзання, виділяються зсуви: одночасні (одноразові), періодичні та постійні.
За швидкістю зміщення всі схилові процеси можна підрозділити на три категорії: повільні, зміщення з середньою швидкістю і швидкі.
Під дією гравітаційних, гідростатичних і сейсмотектонічних сил на окремих ділянках схилу формуються зони, де розвиваються деформації крихкого уламкового матеріалу (зони повільної повзучості). Послідовне подолання пікового опору порід викликає появу додаткових напружень на сусідніх ділянках, що завершується руйнуванням у зоні зміщення.
Повільні зсуви не є катастрофічними. Їх називають повзучими зміщеннями пухких відкладів. Соліфлюкція і геліфлюкція - види таких повільних зсувів. Соліфлюкція - це рух маси ґрунту, що має в'язко-текучу консистенцію, тобто здатністю розтікатися товстим шаром. Небезпека цих повільних зсувів полягає в тому, що вони можуть поступово перейти в зсув швидкий, а згодом і катастрофічний.
Зсуви просідання локалізуються в області поширення лесів і лесоподібних порід. Особливості механізму визначаються деформаційною поведінкою лесових порід, в яких при зволоженні руйнується первинна структура, що супроводжується процесами просідання (суфозія). На початкових етапах зсувного процесу, внаслідок нерівномірного просідання лесів, утворюються тріщини, що полегшує доступ атмосферних опадів в глибші шари лесоподібних порід. В результаті лавинної руйнації їх первинної структури відокремлюються від схилу і рухаються зсувні блоки порід, які в свою чергу руйнуються при русі, перетворюючись у земляні потоки.
Зсуви розрідження. Поширені в областях розвитку молодих глинистих відкладів, переважно моренного генезису, характерними, властивостями яких є висока чутливість до змін водного балансу.
Узагальнююча схема розвитку зсувних процесів зображено на рис. 1.
/
Рис. 1. Схема розвитку зсувних процесів.
1.3 Негативні наслідки зсувних процесів
Зсуви можуть руйнувати житла і наражати на небезпеку цілі населені пункти. Вони загрожують сільськогосподарським угіддям, гублять їх і ускладнюють обробку, створюють небезпеку при експлуатації кар'єрів і видобутку корисних копалин.
Зсуви ушкоджують комунікації, тунелі, трубопроводи, телефонні і електричні мережі; загрожують водогосподарським спорудам, головним чином гребель. Крім того, вони можуть перегородити долину, утворювати тимчасові озера і сприяти повеням, а також викликати згубні хвилі в озерах і затоках, підводні зсуви рвуть телефонні кабелі. У результаті зсувів можуть перекриватися русла річок, дороги, тобто відбувається зміна структури ландшафту.
Зсуви загрожують безпеці руху автомобільного та залізничного транспорту. Руйнують і ушкоджують опори мостів, залізниці, покриття автомобільних доріг, нафтопроводи, гідроелектростанції, промислові підприємства, гірські селища. Орні землі, розташовані нижче зсувних ділянок, часто заболочуються. Істотний збиток цими явищами може наноситися історичній спадщині населення регіону.
Прямі втрати при зсувах, пов'язані з функціонуванням дорожньої системи, визначаються довжиною закритих для руху ділянок доріг, терміном закриття доріг, обсягом зруйнованих споруджень і кількістю нещасливих випадків.
Несприятливі процеси, що відбуваються в результаті активізації зсувів потребують в наш час активного їх дослідження та систематизації закономірностей змін геологічного середовища промислових регіонів, і перш за все території міст, має ряд особливостей. Головні із них продиктовані двома чинниками - енергетичними зв'язками з техносферою і формуванням між геосферою і техносферою буферної зони, де штучна і природна складові зовсім близькі між собою по об'ємах заповнення простору. [16]
Геологічне середовище - змінена і реконструйована людиною частина літосфери - являється частиною ноосфери. Виділяючи геологічне середовище як самостійну систему, ми поки-що штучно відділяємо людину від природи, а техніку і розум людини від сил еволюції природи. Техногенні зміни середовища і зміни, викликані його природним розвитком, нерідко неможливо розділити. геологічне середовище має чітку верхню межу - рельєф земної поверхні, яка служить основою практично для усієї господарської діяльності: цивільного та промислового будівництва, спорудження гідротехнічних об'єктів, комунікацій тощо. По-друге, розташування нижньої межі непостійне і її просторово-часове положення залежить від багатьох чинників, і в першу чергу - від характеру техногенного впливу.
Геологічне середовище і техносфера особливо тісно контактують на значно урбанізованих територіях. Відмінною рисою урбанізованих та промислових регіонів являється формування своєрідної зони в верхніх шарах геологічного середовища - контактної зони, де природні геологічні утворення частково заміщені антропогенними накопиченнями та інженерними спорудами. Процеси, що тут відбуваються, підпорядковані і природним ритмам, і технологічним циклам. В контактній зоні можна виділити реконструйовані і порушені ділянки. Вона формується шляхом необхідного технологічного заглиблення інженерних споруд, переміщення мас ґрунту, створення нових геологічних умов. Загальна для урбанізованих територій тенденція активного використання підземного простору ще більше посилила значимість контактної зони в структурі геологічного середовища.
Звідси й випливає нагальна необхідність спеціальних досліджень і постійного контроль стану контактної зони, оскільки її порушення викликають несприятливі геоморфологічні та геодинамічні процеси, інтенсивність яких може перевищувати їхні природні аналоги, при цьому наслідки можуть бути катастрофічними.
Розділ 2. Антропогенні зміни компонентів природи в межах урбанізованих територій
2.1 Поняття про міської території та трансформацію природних компонентів в їх межах
До міської території відносять частину земної поверхні у визначених межах (кордонах) з властивими їй географічним положенням, природними та створеними діяльністю людей умовами та ресурсами, а також з повітряним простором та розташованими під нею надрами [10].
Міста є унікальним поєднанням території та людей, які її населяють, і своїм походженням та розвитком завдячують соціально-економічній активності людини. Місто займає визначену частину земної поверхні, містить в своєму складі населення з високим показником щільності, виробничий комплекс, інфраструктуру і специфічне природне, штучне і соціально-культурне середовище проживання і, таким чином представляє собою урбаністичну геосоціосистему.
Суттєвими ознаками сучасного міста є:
· мінімальна чисельність населення - 10000 осіб, з яких менше 50% зайняті в сільському господарстві;
· докорінних змін зазнають всі природні компоненти;
· мікроформи рельєфу та ландшафтні комплекси рівня фації зникають повністю;
· переважання забудованої частини території над незабудованою, штучних та видозмінених природних поверхонь над природними незміненими;
· наявність, а часто і переважання багатоповерхової забудови;
· наявність промислових підприємств і підприємств сфери послуг; розвинена система громадського транспорту, наземних і підземних комунікацій;
· високий рівень забруднення навколишнього середовища (на 1-2 порядки вище, ніж на прилеглих до міста територіях);
· наявність спеціально створених рекреаційних територій загального користування;
· висока щільність розташування установ освіти, охорони здоров'я і культури;
· культові споруди однієї чи кількох конфесій;
· Наявність серед населення так званих 'хвороб урбанізації', у тому числі пов'язаних з швидким поширенням інфекцій при високій щільності населення;
· наявність приміської зони - перехідної між містом і прилеглими до нього територіями з переважанням сільськогосподарського виробництва; в цю зону з міста поступово переносять шкідливі підприємства.
Міська територія успадковує від природних ландшафтів тільки геологічну основу, головні риси рельєфу і зональні особливості клімату. Перетворень та трансформацій зазнають майже всі природні компоненти, особливо біотичні та рельєф, що іноді призводить до втрати стійкості геоморфологічних систем.
Характерною ознакою міських територій є їх вертикальна диференціація. Різновікові маси гірських порід і товщі антропогенних відкладів із зарегульованими горизонтами підземних вод і системою підземних комунікацій сягають від 5-8 до 35-50 м. багатоповерхові житлові і комунікаційні споруди підіймаються до висоти 45-60 м і вище, а 'пилові ковпаки', що сприяють формуванню специфічних кліматичних умов в містах - до 200-400, інколи - 1500 м. [10].
Якісні відміни сучасної структури міських територій зумовлені просторовим розташуванням міст, особливостями структури попередніх ландшафтних комплексів, історією формування та архітектурно-планувальними рішеннями їх будівництва, характером і напрямами розвитку нових взаємозв'язків, що виникають в природі. Виникнення та розвиток останніх зумовлений переходом в межах міст натуральних компонентів в антропогенні [10].
Системоутворюючими факторами морфосистеми міста є ландшафт, система планування, забудови, функціонального використання територій, історико-культурної спадщини та міського простору. Загальними ознаками міського середовища є: розмірність, конфігурація, інтенсивність використання території та характер взаємодії із зовнішнім середовищем.
Територія міста розглядається як урбанізована природно-техногенна геоморфосистема (УПТГ), де динамічно взаємодіють дві підсистеми - природна та техногенна.
При комплексному інженерно-геоморфологічному аналізі міських територій на особливу увагу заслуговує декілька пріоритетних напрямків, а саме: морфометричний, морфолітологічний, морфодинамічний, оцінка стійкості рельєфу, ефективності господарського використання території з орієнтацією на прогноз змін геомофологічного середовища.
Морфометричний аналіз рельєфу для оцінки його придатності під ті чи інші інженерні споруди включає в себе співставлення топографії денної поверхні з вимогами, що визначаються особливостями будівництва і експлуатації споруд.
Результатом геоморфологічної роботи цього напрямку є серія морфометричних карт, складених за програмою нормативів оптимального використання рельєфу. До їх числа повинні входити карти схилів, гіпсометрії тощо. На основі цих карт можна скласти карту комплексної морфометричної оцінки території, виділивши сприятливі, відносно сприятливі та несприятливі ділянки для будівництва інженерних комплексів.
На стадії морфолітологічного аналізу рельєфу виділяють його зв'язок з комплексом гірських порід, які нерідко опиняються у сфері господарської діяльності людини - в них прокладають підземні комунікації, вони слугують основою фундаментів будинків.
Серед показників, що характеризують стан літогенної основи, враховують дані про властивості та склад рельфоутворюючих відкладів (літогенна однорідність ґрунтів, ступінь просадочності та ін.), глибину залягання першого від поверхні водоносного горизонту, щільність активних розломів та пов'язану з цим потенційну сейсмонебезпечність.
Змістом і метою морфодинамічних інженерно-геоморфологічних досліджень є вивчення сучасних рельєфоутворюючих процесів. Деякі з них протікають повільно, проте 'накопичившись', можуть призводити до суттєвих змін (наприклад зсуви поверхні). Але, в першу чергу, нас цікавлять ті явища, які змінюючи рельєф земної поверхні, можуть носити катастрофічний характер і загрожувати життю та добробуту людини.
Аналіз сучасних геоморфодинамічних умов території розповсюдження та інтенсивності прояву сучасних геоморфологічних процесів включає визначення переліку та місць активізації сучасних рельєфоутворюючих процесів, особливо тих, з якими може бути пов'язане завдання збитків, складання просторового прогнозу можливості активізації процесів.
Цікавим підходом до дослідження екзогенних процесів на території міста є використання коефіцієнту загальної ураженості (Кзу), який визначається як відношення площі ураженої певним процесом до загальної площі міста.
Важливим моментом методики дослідження урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем є показники та критерії оцінки стійкості рельєфу. Стійкість рельєфу - це його здатність протистояти техногенним навантаженням, зберігаючи свою структуру і характер функціонування до межі, за якою відбуваються незворотні зміни. Стійкість рельєфу урбанізованих територій є їхньою головною властивістю, яка регламентує оптимальні рівні техногенних навантажень.
Особливість дослідження геоморфологічних умов урбанізованих територій полягає у необхідності комплексного розгляду сучасних природних ендогенних, екзогенних і техногенних процесів у їхній взаємодії.
Для оцінки техногенного впливу на рельєф міста проводять інвентаризацію та класифікацію всіх джерел техногенних впливів, досліджують характер та інтенсивність цього впливу на рельєф. Такому ж дослідженню підлягає структура сучасного міста на основі функціонального зонування території.
Оцінка ступеню техногенного впливу проводиться за комплексом показників, які враховують рівень статичних і динамічних навантажень, ступінь перетвореності рельєфу.
Статичні навантаження визначаються показниками щільності забудови, густоти водоканалізаційних магістралей, потужністю техногенних відкладів. Інтенсивність навантажень оцінюється згідно їх типів - інженерні, будівельні, експлуатаційні [10].
До інженерних навантажень відносяться техногенні перетворення рельєфу, спрямовані на підготовку до будівництва та іншого господарського використання. Експлуатаційні навантаження на рельєф пов'язані з використанням підземних вод, видобутком корисних копалин та утилізацією відходів. Будівельним навантаженням на рельєф є промислова і цивільна забудова. Значні перетворення рельєфу пов'язані з риттям котлованів, просіданням земної поверхні під впливом статичних навантажень, накопиченням техногенних відкладів.
Забудова території характеризується щільністю, кількістю поверхів у будинках, глибиною закладання опор.
Оцінка динамічних навантажень на рельєф проводиться з врахуванням таких показників як щільність автошляхів, залізниць [10]. Найбільше значення має інтегральна оцінка транспортних навантажень. Територія міста за середніми показниками транспортних навантажень диференціюється на зони слабких, середніх та високих навантажень.
Результатом комплексного аналізу показників техногенного навантаження є зонування території міста за інтенсивністю прояву техногенних процесів; виділення зон максимального впливу на геоморфологічне середовище, середнього та слабкого техногенного впливу, а також зони пасивного впливу містобудівництва на рельєф.
2.2 Загальна характеристика природних умов території м. Чернівці
Досліджувана територія знаходиться в межах південно-західної окраїни Східно-Європейської платформи та зовнішньої частини Передкарпатського прогину. Межа між ними пролягає в широтному напрямі по річці Прут. Саме в цьому районі передгірський прогин сильно звужується, У рельєфі це відповідає Чернівецькій (г. Цецино, г. Вивуз) та Хотинській (г. Берда) височинам, між якими річка Прут біля самого міста, утворивши так звані 'Чернівецькі ворота', прорізає свою долину. [8]
Регіон дослідження дуже рухомий в тектонічному відношенні - значна частина Чернівецької області належить до семибальної зони сейсмічності.
Дочетвертинні відклади залягають на глибині до 800м, представлені глинистими сланцями зеленувато-сірими з прошарками вапняку, алевролітами, пісковиками. Четвертинні відклади мають порівняно невелику потужність, що коливається від декількох до десятків і сотень метрів. Представлені сірими мулуватими та зеленувато-жовтими вапнистими глинами. Відклади голоцену представлені переважно галечником із гравієм, подекуди піски утворюють проверстки і лінзи різної потужності. В алювії часто зустрічаються поховані стовбури дуба, верби, тополі. Потужність голоценових відкладів Пруту досягає 6-9 м.
Відклади річкових терас четвертинного періоду загалом представлені лесоподібними супісками і суглинками, дуже рідко - глинами палевими, палево-жовтими та коричнювато-жовтими. У товщі лесоподібних порід зустрічаються до 1-2, зрідка до 4 горизонтів похованих ґрунтів такого самого літологічного складу. Ґрунти зазвичай коричневі та бурувато-коричневі, іноді з ознаками оглеєння.
Техногенні утворення пов'язані з діяльністю людини, тобто з промисловим, сільськогосподарським, транспортним будівництвом. Активна антропогенна трансформація ландшафтів території м Чернівці протягом двох останніх століть призвела до утворення специфічних відкладів, що займають досить значні площі [8]. В їх структуру входять бетонні, асфальтові та інші кам'яні покриття і відповідні ґрунтосуміші, а також ущільнені, селікатезовані та обпалені породи тощо [10]. Такими самими літологічними різновидами представлені й відклади вододільних просторів межиріч.
Природні форми рельєфу досліджуваної території знаходиться в дуже різноманітних природних умовах: лівобережжя розміщене в межах Подільської плити Східноєвропейської платформи і тому характеризується рівнинним рельєфом; правобережжя лежить в зовнішній зоні Передкарпатського крайового прогину і йому відповідають ландшафти передгір'я.
Основна частина міста розміщена на шести цокольних терасах правого берега долини Пруту.
Найвищим геоморфологічним рівнем є структурні низькогір'я Чернівецької та Хотинської височин з горбистогрядовим рельєфом і привододільними схилами на яких збереглися масиви лісу. Височини складені наймолодшими корінними сарматськими вапняками, глинами та пісками.
Схили долин приток Пруту складені делювіальними середніми і рідше тяжкими суглинками, а також алювіально-делювіальними суглинистими відкладами. Потужність суглинків збільшується до підніжжя схилів і досягає 10-12м. Ґрунтові води залягають на глибині 3-8м і часто виклинюються, виходячи на поверхню. Переважають пологі (3-8°) слабо терасовані схили.
Активний розвиток зсувних процесів на території міста. Чернівці визначається взаємодією сукупності літоморфотектогенних, кліматичних і антропогенних факторів.
До природних факторів прояву сучасних геоморфологічних процесів належать: значна кількість опадів (до 800 мм в рік), зливовий характер їх випадання, значна кількість дощових днів в році, переваження в літологічному складі піщано-глинистих відкладів моласової товщі неогена, які зазвичай перекриті суглинками, що легко піддаються руйнуванню, приналежність до 6-7 бальної зони сейсмічної активності, переважання пологих і крутих схилів, інтенсивний вріз водотоків, значне вертикальне і горизонтальне розчленування [8].
Розташування міста в зоні контакту Прут-Сіретської і Прут-Дністровської фізико-географічних областей різних природних країн обумовлює динамічну нестійкість рельєфу. Глини гідрофільні, володіють здатністю до акумуляції вологи, при цьому руйнуються. Отже, тектонічна будова району і стратиграфогенетичні комплекси порід визначають постійно сприятливі умови розвитку зсувних процесів.
Глибинна і бокова ерозії визначають зміни базису ерозії водотоку, що характеризують швидкість зміни крутизни схилів, дренування горизонтів підземних вод, акумуляцію і стік поверхневої вологи. Все це в кінцевому результаті спричиняє загальне зниження стану стійкості схилів, активізацію зсувних процесів.
Зсувні тіла часто простягаються в довжину на 50-100 м при висоті 10-20м; кінці їх роздроблені на невеликі горби. Переважають зсуви древні задерновані; заболочених улоговин 'мочажин' - небагато. Свіжі зсуви зустрічаються тільки біля ріки, де вона підмиває стрімкі береги (Гореча, Зурин) [8].
Діючі зсуви інтенсивно розвиваються на правому схилі долини Пруту, особливо на ділянках неотектонічних підняти, де русло ріки зміщується вправо.
Утворення зсуву тут відбувається в такій послідовності: спочатку підмивається схил, потім утворюються нові або відновлюються старі зсуви. При чому рух найнижчого ступеня викликає порушення майже всього зсувного схилу або утворення кількох ступенів на схилах, де раніше зсувів не було.
Результати проведення гідрогеологічних та геодезичних спостережень свідчать про наростання деформаційних процесів, сталу тенденцію підйому рівня підземних вод, що і стає найчастіше причиною руйнації схилів [2]. Кадастром зсувів м. Чернівці зазначено 66 зсувних ділянок, 6 з яких загрожують об'єктам економіки.
Активізація зсувів можлива в межах усіх зсувних ділянок. Особливо небезпечні праві схили долини р. Прут, а також давній зсув в районі лікарні по вул. Фастівській, правий схил р. Клокучка між вул. Гастело та Ушакова, в тому числі в районі вул. Нагірної, а також в районі вул. Путильської - Хрещатинської та вул. Стрийської (район міських резервуарів для води); схили долини р. Мольниця між вул. Буковинською та вул. Барбюса; очікується подальша активізація зсувів по вул. Одеській, вул. Корсунській та 28 червня. Активізація відмічена в районі гаражів по вул. Руській, Нахімова, Нагірній, водогону в районі вул. Зарожанської - Челябинськоі [3].
Для території досить характерним є розвиток схилових процесів, які ускладнюють і розчленовують особливо круті схили балками, ярами та іншими ерозійними формами.
Порівняно зі зсувами яри займають менші площі. Найбільша їх кількість зосереджена в зоні Чернівецького підняття. Як і зсуви яри зосереджені на стрімких схилах долини; вершини їх руйнують поверхню V і VI надзаплавних терас, а гирла містяться на поверхні II чи III тераси. Довжина їх від 20-100м, глибина - від 2 - 15м. Біля висоти Мошків (села Жучка, Магала) майже всі вони V-подібної форми, мають круте падіння, не задерновані, у верхній частині створили густу мережу відвершків і руйнують сільськогосподарські угіддя. На дні деяких ярів зустрічаються джерела.
Досліджувана територія зазнає значного антропогенного впливу. Внаслідок будівництва, прорізання доріг, вирубування лісів, розорювання схилів, промислового та сільськогосподарського використання земель докорінно змінений рельєф. [8].
Антропогенні динамічні перевантаження схилів (вантажний транспорт, господарські забудови, підрізка підошв схилів, відсутність дренажних систем стоку) погіршують природну рівновагу порід. На правому березі р. Прут навіть на потенційно стійких за крутизною схилах при підрізці основи виникали техногенні (штучні) зсуви.
Техногенний фактор є чи не найголовнішим чинником в активізації зсувів в умовах міста:
· освоєння зсувних схилів садово-городніми товариствами, коли ведеться стихійне будівництво будинків та під'їзних шляхів;
· будівництво дво- та триповерхових приватних будинків без попереднього обстеження та узгодження із спеціалізованими організаціями;
· стихійне і самовільне освоєння зсувів під городи, коли вирубуються та викорчовуються дерева та чагарники, проводяться планувальні роботи по вирівнюванні площі;
· витоки з мереж міських комунікацій, що веде до перезволоження схилів.
В старій частині міста безліч дрібних провалів, просадочних ям, зсувних щілин тощо. Переважна більшість цих тріщин пов'язана з несприятливими процесами в основі будівель, перш за все суфозією підземним розмиванням рихлих порід (глин, суглинків, супісків, галечників). Суфозія незмінний супутник неякісного стану водопровідної мережі, з якої вода просочується в ґрунти. Останні при цьому розмиваються з утворенням порожнин або розмокають, втрачаючи свою несучу здатність. Пустоти і підмокання призводять до провалів і осідань [3].
До значного прискорення різноманітних геоморфологічних процесів веде інтенсивний видобуток, корисних копалин кар'єрним способом, що призводить до знищення на певній території природної рослинності внаслідок формування котловану, зниження базису ерозії, неодмінно пришвидшує процеси водної ерозії на прилеглих територіях.
У руслах річок, внаслідок видобутку мінеральних ресурсів, значно збільшується об'єм перенесення відкладів; ці відклади нижче від місця видобутку накопичуються, утворюючи різноманітні акумулятивні форми рельєфу, такі як коси, пляжі, острови та ін. [16].
Значну частину гравію та гальки видобувають з русла та низьких заплав, що впливає на геоморфологічні процеси, які відбуваються як у руслі річки Прут, так і на прилеглих територіях. Перш за все це виявляється в збільшенні темпів бокової ерозії, що призводять до утворення та розвитку ярів і балок.
Безсистемне вирубування лісу в минулому привело до того, що подекуди ерозією геть знесений ґрунтовий покрив і на багатьох ділянках схилів відслонюються корінні породи. Через велику кількість схилів з крутизною 6-12°, а часом і до 20-25°, здебільшого розораних, територія піддається площинному змиву. [17].
Під дією рухомих механізмів і природних факторів на автодорогах закладаються і мають свій розвиток ряд мікроформ, пов'язаних, в першу чергу, з механічним навантаженням на дорожнє полотно і механічною денудацією.
Отже, основними змінами природного рельєфу внаслідок антропогенного впливу є:
· нівелювання поверхні, зменшення амплітуди висот;
· поступове стирання геоморфологічних граней на поверхні та зникнення природного мікрорельєфу;
· поява антропогенних форм мікро- та мезорельєфу;
· утворення техногенних зсувів.
Особливості клімату міста Чернівців зумовлені геопросторовим положенням його території в середніх широтах помірного поясу (48° 17' північної широти й 25°56! східної довготи), в центральному довготно-провінційному секторі Європи, де помірно-континентальний клімат спричинений сильним впливом баричних центрів та вологих повітряних мас з Атлантики. В місцевих кліматичних характеристиках своєрідно проявляється територіальне сусідство з гірською спорудою Карпат. Українські Карпати є орографічним бар'єром на шляху повітряних потоків різних напрямків.
Найхолоднішим місяцем року є січень, багаторічна середня місячна температура складає 5,1°С морозу. З березня встановлюється додатня середня місячна температура повітря, яка дорівнює 1,6° С. Протягом трьох весняних місяців вона швидко наростає, досягаючи в травні 14,5°С. В червні місячна температура вже складає 17,1°С, а в липні вона досягає максимума - 19,2 С. В серпні середня місячна температура залишається досить високою - 18,3°С, а потім, в осінні місяці, вона досить швидко знижується: від 14,1° в вересні до 2,7°С в листопаді.
В окремі роки середньомісячні температури можуть істотно відхилятись від багаторічних норм. Абсолютний мінімум температур у Чернівцях сягав - 32°С (січень), абсолютний максимум спостерігався в серпні (38°С).
Глибина промерзання ґрунту в Чернівцях в м'які зими становить 20 см. У грудні в середньому ґрунт промерзає на 13 см, у січні - на 23 см, а в лютому - 28 см. Максимальна глибина промерзання ґрунту взимку 80 см.
В Чернівцях в середньому за рік випадає 712 мм опадів, при цьому в теплу половину року їх кількість складає 505 мм, або 74% річної суми, а в холодну половину - 207 мм (29% річної норми). Найменша кількість опадів зафіксована взимку (приблизно 40 мм щомісячно). Найбільше опадів випадає в червні (в середньому 91 мм) та липні (95 мм). Літні дощі завдають шкоди покриттям вулиць, викликають заболочування нижніх терас і активізацію ерозійних та зсувних процесів. Кількість опадів на окремих ділянках залежить від рельєфу: долини й увігнуті форми рельєфу отримують менше опадів порівняно з навколишніми схилами. Найінтенсивніші опади випадають у літні місяці. Тривалість опадів - від кількох хвилин до багатьох днів. Особливо затяжними є опади холодного періоду.
Гідрографічну мережу міста утворює р. Прут та її основні допливи на даній ділянці: праві притоки - р. Клокучка і Мольниця, лівий - р. Шубранець. Південна частина міста дренується р. Дерелуй (його правою притокою - р. Коровія). Вказані річки утворюють п'ять водозбірних басейнів, що є частинами басейну р. Прут.
Практично вся лівобережна частина Чернівців (Садгірський адміністративний район) належить до басейну р. Потіт (Шубранець) - найбільшого в межах міста допливу Пруту. Більш складна будова гідрографічної мережі правобережної частини міста (територій Першотравневого і Шевченківського районів) у межах яких знаходяться чотири водозбірні басейни - річок Клокучки, Мольниці, малих річок правого схилу головної річки та річки Коровії, що значно розчленовують рельєф. Річка Коровія і ряд безіменних лівобережних допливів ріки Дерелуй дренують південну частину міста.
За останні 100 років, унаслідок інтенсивного містобудівництва, гідрографічна мережа Чернівців зазнала істотних змін. Одним із найважливіших чинників трансформації гідрографічної мережі є обладнання території міста системою зливової каналізації (сучасної техногенної гідромережі), що зменшує шлях потоків, збільшує поверхневий стік на міських водозборах. Центральна частина міста Чернівців (старе місто) обладнана системою загальносплавної каналізації, якою об'єднаний потік зливових і комунально-побутових стічних вод відводиться на очисні споруди.
Зазнала змін і сама річкова мережа міста. Частина русел річок спрямлені, змінені берегоукріплювальними спорудами, мостовими переходами (р. Прут, Клокучка, Мольниця і Шубранець), каналізовані (р. Шубранець). Ділянка русла р. Клокучки в районі залізничного вокзалу протікає по підземному колекторові. Засипані частини русел річок Клокучки, Мольшщі та лівого притоку р. Мольниці в районі парку ім.Т. Шевченка, вулиць Головної - Герцена, Руданського - Тельмана [8].
Для річок Чернівців характерні істотні зміни водності протягом року. Основними рисами річного розподілу стоку є: наявність весняного водопілля (лютий-березень), на яке в період закінчення накладається, як правило, хвиля дощового паводку, дощові паводки протягом теплої частини року; низька літньо-осіння і більш стійка зимова межені. Щорічно налічується 10-15 паводків, найінтенсивніші - раз на 14-16 років (підняття води на 5-6 м). При піднятті води на 3 м затоплюються житлові будинки. Завдяки частому затопленню заплавної місцевості вона характеризується активним розвитком ерозійно-акумулятивних процесів із майже щорічними змінами рельєфу і рослинності. Особливо інтенсивні паводки, що формуються внаслідок випадання злив (травень-серпень).
На території м. Чернівців знаходяться водойми як природного, так і техногенного походження. До категорії природних належать водойми зсувних районів (мікрорайон Роша-Стинка, вул. Корсунська) і водно-акумулятивні озера-старища в заплаві р. Прут (мікрорайон Гореча). Водойми техногенного походження - це ставки, греблі яких побудовані в долинах малих річок і тимчасових водотоків, а також, що утворилися в результаті заповнення водою старих кар'єрів (мікрорайон Ленківці). У південно-східній частині міста побудовано 8 ставків, п'ять з яких об'єднані у два каскади.
В тісному зв'язку з кліматичною обстановкою і сезонними явищами знаходяться підземні води. Північна частина досліджуваної території розміщена в Волино-Подільському платформенному артезіанському басейні. Південна - в артезіанському басейні Зовнішньої зони Карпатського передгірського прогину. Між ними близько від поверхні залягає смуга алювіальних четвертинних відкладів долини Прута з дуже хорошими умовами для утворення підземних вод.
2.3 Сучасне використання території міста Чернівці
Територія Чернівців становить 15 340 га і простягається вздовж обох берегів Прута майже на 20 км. Основна частина міста зайнята під забудовою (42%): житловою, промисловою, транспортною, громадською тощо; значними є площі сільськогосподарських земель (38%), які використовуються в основному під ріллею та багаторічними насадженнями; ліси та інші лісовкриті площі складають 16% земельного фонду міста Чернівців. Наявні зони зсувів, які можуть бути використані тільки під зелені насадження. Разом з тим, в межах міста наявні резервні, частково вільні території - район Калічанка, Жучка, на вул. Сторожинецькій, Роша, Садгора.
Складні природні умови та стихійний характер забудови призвели до виникнення ряду розрізнених поселень - Клокучка, Калічанка, Роша, Гореча, Жучка, Ленківці, Садгора - з густонаселеним історичним ядром міста, не об'єднаних планувальними принципами та зручними транспортними зв'язками [12].
Територія міста ділиться на дві частини - високу правобережну та низьку лівобережну, розділені між собою річкою Прут. По генеральному плану міста це лівобережний та правобережний планувальні райони.
Правобережний планувальний район формується півкільцем навколо історичного ядра міста вздовж кільцевої магістралі. Кільцева магістраль зв'язує житлові та промислові райони, проходить в обхід історичного ядра міста і двома мостами через Прут, з'єднуючи правобережний та лівобережний райони. Якщо правобережний планувальний район являє собою історично складену планувальну структуру, то лівобережний (Садгора) в зв'язку з інтенсивним освоєнням знаходиться на стадії формування. Основу його складає північна промислово-складська зона і сітка магістралей. [12]
На території міста Чернівців промислові, будівельні та комунально-складські підприємства сконцентровані переважно в трьох промислових районах: північному, центральному та південному.
Північний промрайон розташований в Садгірському районі в заплаві річки Прут. На території північного промислового району розташовано понад 20 промислових підприємств, більшість із яких організовано на базі дрібних виробництв. Розташовані вони хаотично без врахування їх галузевої приналежності. Північна промислова зона в південному напрямку обмежується вулицею Хотинською. Територія між вулицею Хотинською та р. Прут резервується для розвитку житлової та рекреаційної зони. Північна промзона розділена на окремі промвузли. Основні транспортні, вантажні та пасажиропотоки проходять по вулицях Хотинській та Моріса Терези.
Територія центрального промислового району складає 450 га. Вона розташована між р. Прут та історичною частиною міста. Положення району є несприятливим по відношенню до сусідніх поселенських територій, він негативно впливає на навколишнє середовище, відрізає поселенські території від річки.
Південний промисловийрайон розташований на площі 880 га. Значна частина території в північній частині зайнята житловою забудовою. В центрі - територія аеропорту. Всі транспортно - пішохідні зв'язки проходять по вул. Головній, Руській, Миколаївській, а також по внутрікільцевій.
На схід від міста Чернівців за межею 300 метрової прибережної смуги р. Прут знаходиться промислова та комунально-складська зона 'Магала', яка розглядається як резервна для розміщення промислових об'єктів, що виносяться або будуть з'являтись в перспективі. Зв'язок з містом відбувається по вул. Московської Олімпіади.
Архітектурне середовище історичного центру Чернівців - пам'ятка містобудування світового значення, цілісний, майже недоторканий ансамбль середини XIX - початку XX століть. Рішенням VII сесії міської ради 'Про заповідну територію міста Чернівців' від 18.05.1995 року, №94 історичний центр міста оголошено історико-культурною заповідною територією площею в 226 га [12].
Важливу роль для функціонування міста в умовах складного рельєфу відіграє транспорт. Чернівці розвивались шляхом нарощування освоєних територій в радіальних напрямках - виходячи на зовнішні зв'язки без зміни системи внутрішніх. В результаті радіальної структури вуличної мережі правобережного району транспортний рух переважно здійснюється через Центральну частину міста або через прилеглі до неї території, зумовлюючи значне забруднення повітряного басейну та утворення транспортних заторів [12].
Всього в місті Чернівцях налічується біля 900 вулиць та провулків.
Загальна протяжність вулично-шляхової мережі складає 527,5 км, з яких тільки 46% мають тверде покриття: 'асфальтовані дороги - 183 км, бруківка - 57 км, гравійні - 200,2 км, ґрунтові - 87 км
Основні рекреаційні ресурси зосереджені у місті та на його околицях (Цецино, Валя Кузьмина, Гарячий Урбан). Це лісові масиви, гориста місцевість, річка Прут, лікувальна вода (район вул. Комарова), лісопаркові зони та парки Ім. Т.Г. Шевченка, Жовтневий та ін.
Серед антропогенних факторів зміни природного середовища М. Чернівців найбільш негативний вплив чинять промислові, транспортні, будівельні, комунальні та інші об'єкти. їхні відходи створюють найбільшу екологічну загрозу місту.
Місто розташоване в складних та неоднорідних фізико-географічних умовах. Особливості тектоніки, геології, гідрогеологічні та кліматичні (зокрема, Достатня кількість опадів і зливовий характер їх випадання) особливості, довготривала ерозійна діяльність річки Прут сприяли формуванню тут складного розчленованого рельєфу та розвитку цілого ряду несприятливих для будівництва процесів.
Чернівці характеризуються складними геоморфологічними умовами, Глибина розчленування поверхні досягає 170-200 м, а враховуючи поруч Розміщені висоти (Чернівецька з г. Цецино і Садгірсько-Хотинська) - 350 м. У центральній частині міста перепади висот складають біля 90 м. Поряд із рівнинними територіями, значна частина поверхні має кути нахилу від 6 до 20° що значно впливає на умови будівництва, зокрема багатоповерхового.
При кутах нахилу поверхні до 2° спостерігаються найкращі умови для забудови, споруди можна розмішувати в будь-яких напрямках; від 2 до 5° розміщення будівель паралельно горизонталям не має ускладнень, а при забудові впоперек горизонталей доводиться дещо обмежувати довжину споруд або будувати їх з невеликими уступами; від 5 до 8° - розміщення забудови впоперек горизонталей є проблематичним, доцільно підпорядковувати план забудови особливостям рельєфу; більше 8° - ускладнене розміщення забудови навіть паралельне горизонталям, у більшості випадків від освоєння цих ділянок крупним капітальним будівництвам краще відмовитись [12].
Особливо гостро для Чернівців стоїть питання зсувонебезпечності території. Зсуви розповсюджені на правобережжі в межах крутих схилів високих терас р. Прут, правобережних приток Клокучки та Мольниці, житлових районів Стинка, Клокучка, Калічанка, Гореча. Загальна площа зайнята зсувами приблизно складає 2250 га (Додаток). Зони зсувів можуть бути використані лише під зелені насадження, але для захисту та збереження забудови прилеглих ділянок необхідно проводити комплекс протизсувних заходів. Всі ці явища і процеси необхідно враховувати при проектуванні і забудові районів міста Чернівців.
Розділ 3. Сучасні методи моніторингу несприятливих та небезпечних геологічних процесів в урбанізованих геосистемах
3.1 Аерокосмічні методи моніторингу несприятливих та небезпечних геологічних процесів
Сучасні великі та середні міста - складні, глибоко трансформовані геосистеми. Одна з основних рис трансформованих геосистем - активний зовнішній техногенний вплив на системи, повна або часткова зміна компонентів природного середовища, насичення території штучними спорудами, заміна частини зв'язків між елементами системи детермінованою дією технологічних процесів.
Важливість вивчення окремих процесів в урбогеосистемах зумовлена великою густотою населення на міських територіях, високою концентрацією споруд, будівель, виробництв на відносно невеликій площі. Густота населення у містах України, постійно зростає за рахунок постійного ущільнення забудови, причому не тільки в адміністративних кордонах міста, але й у приміській смузі. Для більшості великих та середніх міст України характерною рисою є також концентрація споруд та виробництв, істотна частина яких може бути віднесена до потенційно-небезпечних. У таких умовах найрізноманітніші процеси, навіть ті, що здаються малоактивними чи незначними, - або природні, або зумовлені чи активізовані внаслідок значного техногенного впливу на геосистеми - заслуговують пильної уваги.
Значення та переваги дистанційних методів, зокрема космічного знімання, при вивченні геосистем загальновідомі. Останнім часом, із появою на ринку космічних знімків з надвисокою роздільною здатністю (2,5 м і краще), що отримуються з супутників Quick Bird, IKONOS, EROS, Spot-5 та Formo Sat, можливості космічних методів дослідження для вивчення міських, навіть щільно забудованих територій, значно розширилися. Роздільна здатність 0,8 - 2,5 м дозволяє ефективно вивчати компоненти урбаністичних геосистем, зокрема літогенну основу, рельєф, поверхневі та навіть підземні води, ґрунти, рослинність, будівлі та споруди, досліджувати фактори розвитку несприятливих природних процесів або процесів, зумовлених техногенним впливом на компоненти геосистем, та прогнозувати їхні наслідки.
Інтерпретація космічних знімків території великих та середніх міст має свої особливості:
· щільна забудова;
· велика кількість будівель, споруд, конструкцій маскує прояви багатьох природних процесів, особливо підтоплення, суфозії, зсувів тощо;
· велика кількість штучних поверхонь, рослинність садів та парків, різноманітні інженерні заходи суттєво змінюють спектральні характеристики підстилаючої поверхні і змушують вносити істотні корективи до значень характеристик яскравості, які використовуються при вивченні складу ґрунтів, четвертинних відкладів, оконтуренні ділянок підтоплення та заболочування.
При вивченні несприятливих та небезпечних процесів на території міст України рекомендовано застосовувати два основні підходи [20]:
· перший - інтерпретація космічних знімків на основі індикаційного підходу, тобто виявлення змін у геосистемі на основі індикаторів, таблиць дешифрувальних ознак, одним словом, візуального чи 'інтерактивного' підходу,
· другий - на основі вивчення кількісних характеристик зображення. Останній підхід базувався на використанні переваг космічних знімків з надвисокою роздільною здатністю (переважно Quick Bird) та космічних знімків із гіршим розрізненням, проте отриманих у декількох діапазонах спектру (переважно ASTER та Spot).
3.2 Особливості застосування технології обробки космічних знімків за методикою субпіксельної класифікації
У наукових дослідженнях різних несприятливих процесів М.В. Арістов рекомендує застосовувати технологію обробки космічних знімків двох типів за методикою субпіксельної класифікації. Головні риси процесу субпіксельної класифікації - автоматичне визначення походження запису (сигнатури) спектру і послідуюча класифікація, тобто розбивка пікселів на класи, а зображення - на ділянки (райони) відповідно до визначених класів. Тобто він пропонує класифікацію за змістом 'матеріалу, що становить інтерес' (MOI - Material of Interest). Обробка змішаних пікселів (mixed pixels) - процес визначення спектральних складових, що належать до окремих матеріалів [20]. Такий підхід дозволяє визначити компоненти зображення, що виникають внаслідок зміни складу порід на схилах (що є ознакою зсувів, опливин, молодих ерозійних форм), рівня ґрунтових вод (що є ознакою підтоплення), змін у структурі ґрунтового покриву, рослинності тощо. Розглянемо важливі аспекти дослідження окремих явищ, властивих для урбаністичних геосистем, на прикладі Києва.
При вивченні розломної тектоніки (на прикладі м Києва), М. В Арістов пропонує використовувати космічні знімки, отримані в декількох діапазонах спектру, у тому числі, в інфрачервоному, із супутників Spot-3, ASTER і QuickBird. (інформація про супутник в додатку 5).
Проблема підтоплення стає дедалі актуальнішою для багатьох міст України. Підтоплення, тобто процес підвищення рівня ґрунтових вод, істотно погіршує інженерні умови в містах, призводячи до зміни властивостей грунтів, погіршення стану фундаментів, підземних комунікацій, а також і до деформацій надземної частини будівель. Найбільш типові причини підвищення рівня ґрунтових вод у містах - підпір ґрунтових вод завдяки накопиченню мас води у водосховищах, втрати води на промислових підприємствах, несправність водопровідних та каналізаційних мереж, баражний ефект, конденсація вологи під будівлями, експлуатація підземних споруд.
Використання даних космічних зйомок у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах дозволяє виявляти ділянки із високим (менше двох метрів) рівнем ґрунтових вод. Для цього використовуються як прямі ознаки - зміни коефіцієнтів яскравості поверхні, так і непрямі індикатори (зміни грунтів, рослинності, гіпсометрія поверхні та інші геоморфологічні індикатори). Для виділення зон підтоплення в умовах великого міста необхідно на першому етапі проводити зонування (районування) досліджуваної території за типом поверхні. Ці операції здійснюються на цифрових картах в середовищі ГІС.
Ділянки, зайняті штучними покриттями - будівлі, поверхні, вкриті асфальтом, бетоном, шаром гравію або піску на цьому етапі виключаються з розгляду. Решта території поділяється на поверхні, зайняті трав'яною та чагарниковою рослинністю, прибережною рослинністю, деревною рослинністю, оголені плоскі поверхні та схили, кар'єри, виїмки і так далі. Для кожної з поверхонь вивчаються коефіцієнти спектральних яскравостей, визначені за багатозональними космічними знімками. При цьому використовується метод змішування яскравості пікселів, відомий у дистанційному зондування як Subpixel Transformation.
Дані дистанційного зондування, особливо у комплексі з даними наземних досліджень, дозволяють здійснювати ефективне вивчення та оперативний моніторинг несприятливих та небезпечних природних і техногенно зумовлених явищ в урбогеосистемах. У той же час, використання даних ДЗЗ в умовах великих і середніх міст вимагає спеціальних підходів, які дозволяють проникати 'крізь' забудову та штучні поверхні.
Несприятливі процеси у містах виникають в умовах взаємного впливу природних та штучних компонентів геосистем, двостороннього впливу на елементи системи - природних процесів і технологічних (антропогенно зумовлених) процесів.
В умовах Чернівців при планувальних, проектних, будівельних роботах необхідно звертати увагу насамперед на підтоплення, зсуви, ерозійні процеси, які також часто провокується підтопленням, а також на деформації поверхні і верхньої частини надр, зумовлені новітніми та сучасними тектонічними процесами.
Використовуючи картографічні моделі рельєфу та крутизни схилів для території м. Чернівці (додаток 1, 2,3) можна провести аналіз найбільш небезпечних ділянок міста і використовуючи вище згадану методику проводити спостереження за цими ділянками.
Висновки
Основною метою досліджень проведених в рамках даної курсової роботи було вивчення питання щодо причин виникнення несприятливих процесів на урбанізованих територіях. Для цього нами була зібрана та систематизована інформація про поняття несприятливих процесів, різні підходи до його визначення, їх види та аналіз саме тих які на території м. Чернівці є найбільш поширеними.
Аналіз літературних джерел показав що проблему несприятливих процесів на урбанізованих територіях доцільно розглядати в трьох напрямках: вивчення теоретичної бази проблем, виявлення основних чинників виникнення несприятливих процесів та їх наслідків, що особливо актуально в наш час.
Кожний з несприятливих процесів характеризується своїми особливостями і умовами виникнення. Потрібно зазначити, що фізико-географічні процеси відбуваються в навколишньому середовищі постійно, але інтенсивність і їхній негативний прояв залежать в певній мірі і від діяльності людини
Аналізуючи теоретичні питання щодо проблем розвитку несприятливих процесів було встановлено що їх можна об'єднати за ознакою походження: певна група несприятливих процесів виникає під впливом природних чинників, а інша - внаслідок антропогенного впливу.
Дослідження показали, що на території м. Чернівці найбільш поширеним видом несприятливих процесів є зсуви. Цьому сприяють в основному орографічні чинники, літогенна основа та особливості клімату. Прискоренню зсувних процесів, на території міста часто сприяє необдумана господарська діяльність.
Для кращого розуміння причин виникнення таких процесів на досліджуваній території проведено аналіз природних умов, та специфіки їх використання в господарській діяльності. Виявлено що регіон дослідження дуже рухомий в тектонічному відношенні, адже значна частина Чернівецької області належить до семибальної зони сейсмічності. Антропогенні динамічні перевантаження схилів міста (вантажний транспорт, господарські забудови, відсутність дренажних систем стоку) підсилили ймовірність виникнення зсувних процесів, що в останні роки особливо мали значний прояв на таких вулицях як Барбюса та Одеська.
Для подальшого попередження виникнення несприятливих процесів можливо використання нових способів спостереження за рельєфом - супутникове зондування Землі. Переваги дистанційних методів, зокрема космічного знімання місцевості надають можливість прогнозування виникнення несприятливих процесів, що є дуже важливим для подальшої діяльності людини. Інформація наземних досліджень в комплексі з даними дистанційного зондування дадуть можливість людині проводити ефективний моніторинг урбанізованих земель, і як результат - безпечне функціонування міст.
Список літератури
1. Закон України 'Про основи містобудування' розділ І: статті 1-5.
2. Збірник чинних Програм з питань соціально-економічного розвитку м. Чернівців / Чернівецька міська рада. - Чернівці: МВЩ 'Місто', 2006. - 530 с.
3. Андрійчук В., Рідуш Б. Місто на порозі чергової катастрофи: [Суфозія ґрунтів м. Чернівці] // Чернівці. - 1996. - 25 жовт. - С.4.
4. Волошина Е. Чернівці і далі 'зсуваються' [69 зсувних ділянок м. Чернівці] // Чернівці. - 2001 - 23 березня. - С.5.
5. Довкілля Буковини - 2005. Статистичний збірник / За ред. А.В. Ротаря. - Чернівці, 2006. - 103 с
6. Кожурина М.С., Станишевський В.А., Дорфман Я.Р. Инженерно-геоморфологическая характеристика города Черновцы // Тезисы докладов XX научной сессии [ЧТУ]. Секция географических наук. - Черновцы, 1964. - С.81-83.
7. Костащук В. Геоморфологічні зміни території Чернівецької області внаслідок експлуатації родовищ корисних копалин // Геоморфологічні Дослідження в Україні: минуле, сучасне, майбутнє. - Львів: Вид. Центр ЛНУ їм.І. Франка, 2002. - С.102-104.
8. Ландшафти міста Чернівці: Монографія / За ред.В.М. Гуцуляка. Чернівці: Рута, 2006. - 168 с
9. Могитич Р. Містобудівельний розвиток Чернівців у XIV-XIX ст. Шляхи охорони урбаністичного середовища міста. // Архітектурна спадщина Чернівців Австрійської доби: Матеріали Міжнародної наукової конференції (Чернівці, 1-4 жовтня 2001 p.). - Чернівці: Золоті литаври, 2003. - С.26-34.
10. Островерх Г.Б. Комплексний аналіз рельєфу при інженерно-геоморфологічних дослідженнях урбанізованих територій // Укр. геогр. журн. - 1997. - №2. - С.22-29.
11. Островерх Г.Б. Фактори та критерії оцінки стійкості рельєфу урбанізованих територій (на прикладі м. Києва). Автореф. дисер. канд. геогр. наук. - К.: Інститут географії. - 1999. - 24 с.
12. Правила використання та забудови міста Чернівці, затверджені рішенням 34 сесії міської ради IV скликання від 07.07.2005 p., №763.
13. Палієнко В.П., Барщевський М. Є, Жилкін С.В. Трансформация рельефа и геоморфодинамика урбанизированных территорий Украины. - Рельеф и человек, Материалы Иркутского геоморфологического семинара, Чтений памяти Н.А. Флоренсова, сентябрь, 2004 г., Иркутск, 2004
14. Пушко В.Н., Прокопенко В.И., Наумов М.Й. Отчет о работе Киевской оползневой станции за 1964 г. (Черновицкий оползневой пост), Т. V. Фонды треста Киевгеологии - Киев, 1965 г.
15. Сивак О. Геоекологічні основи проектування // Містобудування та територіальне планування: Наук. - техн. збірник / Відпов. ред.М. М. Осетрін. - К., КНУБА, 2005. - Вип.22. - С.320-324
16. Ющенко Ю.С. Розвиток русла річки Прут на ділянці інтенсивного антропогенного впливу в районі м. Чернівці // Науковий вісник Чернівецького університету. 'Збірник наукових праць. Вип. 19: Географія. - Чернівці: ЧДУ, 1997. - С.34-36.
17. Рудько Г.І., Адаменко О.М. Конструктивна геоекологія: наукові основи та практичне втілення - Ч., 2008.
18. Рудько Г.И., Куница М.Н., Губко Н.Д. Оползневые геосистемы г. Черновцы, прогноз их розвитая // Физическая география и геоморфология. Вып.33. - Киев: Выща школа, 1986. - С.61-67.
19. Станішевський В.А. Гаманюк Г.І. Про екзогенні процеси Прут-Серетського межиріччя // Фізична географія і геоморфологія. Міжвідомчий науковий збірник. Вип. З - К: Вид-во Київський університет, 1970. - С.77-82.
20. М.В. Арістов Аерокосмічні методи моніторингу несприятливих та небезпечних геологічних процесів в урбогеосистемах (на прикладі міста Києва) Збірник матеріалів МНПК 'Перший Всеукраїнський з'їзд екологів”. http://eco.com.ua/sites/eco.com.ua
21. Природа Чернівецької області / За ред. Геренчука К.І. - Львів: Вид-во Львів. ун-ту, 1978. - 160 с.
Додатки
Додаток 1
Додаток 2
Додаток 3
Зображення зсувних ділянок на гіпсометричній карті м. Чернівці.
Умовні позначення
- річкова сітка
/
- зсуви
Додаток 4
Карта-схема території м. Чернівці
Додаток 5
Космічні дані супутника QuickBird
До недавнього часу супутник QuickBird (QuickBird-02) поставляв найбільш високодетальні (61 см) зображення Землі, доступні комерційним користувачам, зараз він замикає когорту найбільш високо детальних супутників. Супутник був успішно запущений 18 жовтня 2001 з космодрому Ванденберг (США, штат Каліфорнія) спільними зусиллями компанії DigitalGlobe (до вересня 2001 р. EarthWatch) і її інвесторів, включаючи Ball Aerospace & Technologies Corp., Hitachi Software Engineering Co. Ltd., Morgan Stanley і Telespazio SPA / Eurimage Investment. Сучасний КА QuickBird є другим супутником однойменної програми. Його попередник, запущений в листопаді 2000 р. з космодрому Плесецьк (Росія), не досяг орбіти. Японська корпорація Hitachi Software Engineering Co. Ltd. (Hitachi Soft), відома на світовому ринку програмного забезпечення з 1970 р., є головним дистриб'ютором даних космічної зйомки та заснованих на них продуктів компанії DigitalGlobe в Азіатському регіоні. Компанія 'ТВІС', на підставі дистриб'юторських і партнерських угод зі світовими операторами космічних програм, приймає заявки як на отримання архівних зображень, так і на замовлення оперативної зйомки з супутника QuickBird.
