Методика градоэкологического обеспечения сохранения памятников архитектуры на основе мониторинга среды

Аннотация

С.Г.Шеина, Л.Л.Бабенко, П.А.Шумеев

Изложены методические основы градоэкологического обеспечения сохранения памятников архитектуры на основе мониторинга экологической ситуации, мониторинга опасных геологических процессов и мониторинга технического состояния памятников архитектуры.

Ключевые слова: Памятники градостроительства и архитектуры, экологический мониторинг, геологический риск, техническое состояние, геоинформационные технологии

05.23.08 - Технология и организация строительства

05.23.22 - Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов

Неконтролируемая урбанизация, разнообразная инфраструктура, движение транспорта, неуместное новое строительство в исторической среде, а также неправильный режим эксплуатации существующих зданий ускоряют процессы естественного старения объектов архитектурного наследия, тем самым создавая угрозу их физической утраты. Вследствие воздействия антропогенных факторов изменяются геологическая и гидрологическая ситуация, скорость подъема грунтовых вод, климатические условия, качество атмосферного воздуха и осадок. Повышение экологического и геологического риска приводит к активизации различных негативных процессов: коррозии металлов и карбонизации штукатурных слоев в отделке зданий, химические вещества разъедают бронзовые и медные поверхности, абразивное воздействие уничтожает позолоту, перерождаются гранит и мрамор, грунтовые воды разрушают фундаменты, биологические поражения распространяются на деревянные конструкции. Возникающие в городской среде опасные процессы способствуют ускоренному разрушению подземных коммуникаций и повышают опасность возникновения деформаций несущих конструкций зданий, увеличивают риск частичного или полного разрушения исторических строений, нанося тем самым невосполнимый ущерб городу. Быстрые и радикальные изменения в  окружающей среде в результате активной технической деятельности человека представляют серьезную угрозу для сохранности недвижимых памятников архитектуры. Решение задач сохранения памятников, возможно только при условии учета экологических, геологических и градостроительных факторов, разработки и соблюдения системы ограничений, на основе данных историко-культурной и историко-градостроительной экспертиз, определяющих значимость и степень сохранности объектов культурного наследия всех уровней: города в целом, его крупных фрагментов, отдельных зданий и сооружений [1].

В настоящее время в целом плачевное положение дел в области управления памятниками архитектуры обусловлено отсутствием системы мониторинговых исследований состояния объектов историко-культурного значения, воздействующих на них факторов и последствий их негативного влияния. Для сохранения ценности памятника архитектуры и всех его функций нужна совершенная информационная база о системе (среде, экологических, геологических и градостроительных факторах, действующих на объект), о структуре и свойствах материала памятника для прогнозирования последствий взаимодействий и оценки опасности возможных повреждений памятника. Для сохранения выдающихся образцов культурного наследия нужна организованная на постоянной основе мониторинговая система исследований и формирования общих банков данных по всем памятникам архитектуры для разработки компьютерных баз данных и знаний в соответствии с современными научными требованиями.

Разработанная специалистами кафедры "Городское строительство и хозяйство" Ростовского государственного строительного университета функциональная модель эксплуатации мониторинга среды в системе представлена схемой "Среда - памятник архитектуры". Она представлена тремя подсистемами: мониторингом экологической ситуации, мониторингом опасных геологических процессов и мониторингом технического состояния памятников архитектуры. Данные, полученные из трех подсистем мониторинга, являются входными параметрами модели построения и функционирования стратегического плана управления техническим состоянием памятников архитектуры муниципального образования [2].

При организации системы экомониторинговых исследований повреждений памятников для оценки причин повреждений в принципиальную схему диагностической системы методов экомониторинга необходимо включение процедуры «экологических изысканий» на территориях размещения памятников. Для решения упомянутых задач была разработана методика мониторинга экологической среды, учитывающая следующие факторы: загрязнение воздушного бассейна, степень загрязнения почв, пылевая нагрузка на территории города, степень шумового загрязнения, уровень залегания грунтовых вод и их загрязнение.  

Использование современных информационных технологий позволяет построить  постоянно действующую имитационную модель экологической среды города. Она включает в себя анализ и оценку компонентов экологического загрязнения территории города, балльную оценку компонентов загрязнения, комплексную оценку загрязнения среды в ГИС, прогноз изменения экологической среды, постоянное обновление электронных карт города по зонам экологического риска, выбор мероприятий по управлению экологическим риском при разработке целевых программ сохранения памятников архитектуры муниципального образования. Комплексная оценка состояния окружающей среды городских территорий проводится на основе анализа отдельных факторов окружающей среды. Используя методику комплексной оценки, можно на основании полученных результатов определить приоритетные проблемы улучшения состояния окружающей среды для рассматриваемого памятника архитектуры и наметить мероприятия по нейтрализации наиболее неблагоприятных факторов.

Предлагаемая технология электронного экологического зонирования базируется на применении новейших информационных систем обработки экспериментальных данных. При экологическом зонировании с использованием ГИС-технологий на основе последовательного наложения электронных карт учитывают показатели загрязнения атмосферы, почвы, шумового загрязнения, водных объектов. Разработанная технология экологического зонирования заключается в последовательном наложении электронных карт по загрязнению атмосферы, почвы, шумового воздействия, индексу загрязнения воды и других показателей, построенных в среде ArcGIS ESRI.

Геологическая среда является динамичной системой, изменяющейся не только в геологическом масштабе времени, но и в реальном времени существования объектов города. Изменения в геологической среде приводят к нарушению устойчивости памятников архитектуры. Поэтому планирование эффективного управления сохранностью памятников необходимо вести с учетом возможных изменений геологической среды. Прогнозирование изменений геологической среды необходимо осуществлять на основе ее комплексного мониторинга.

Для решения данных задач была разработана методика ведения мониторинга геологической среды города. Она включила в себя использование современных геоинформационных технологий для построения и постоянного обновления электронных карт города, содержащих сведения об опасных геологических процессах, имеющих место на территории муниципального образования. К последним относятся лёссовые просадочные грунты, оползневые зоны, суффозии, карсты, подработки и др., оказывающие негативное влияние на техническое состояние памятников архитектуры, расположенных в таких зонах. На основе проведенных исследований разработана классификация геологического риска для территорий с преобладанием лессовых просадочных грунтов и выполнено зонирование геологического риска в среде одной из наиболее распространенных геоинформационных систем ArcGIS ESRI. Технология картирования опасных геологических процессов основана на последовательном наложении электронных карт по геологии, гидрогеологии, скорости подъема грунтовых вод. Внедренная система мониторинга геологической среды позволила разработать мероприятия по управлению геологическим риском, правила и нормы эксплуатации памятников архитектуры для различных зон риска.

Наряду с учетом экологических и геологических условий территории необходимо учитывать градостроительные положения генеральных планов городов и схем объектов культурного наследия и зон с особыми условиями использования.

В настоящее время не существует системы постоянного мониторинга технического состояния памятников архитектуры, что создает угрозу их потери. Необходимы целевые программы сохранения памятников архитектурного наследия. Нами была разработана система мониторинга технического состояния памятников архитектуры муниципального образования. Мониторинг – это наблюдение за состоянием и функционированием памятников архитектуры. Он играет важную роль в организации управления объектами для сравнения их функционального состояния с принятыми стандартами и критериями. Система мониторинга предполагает:

• • постоянное слежение за изменением технического состояния памятников архитектуры и сравнение его с нормативными показателями;

  • на основе достоверных данных о техническом состоянии памятников архитектуры разработку перспективных планов и различных оптимизационных моделей управления техническим состоянием объектов для обеспечения их надлежащего содержания и, тем самым, повышение экономической и социальной эффективности;

  • разработку целевых программ сохранения памятников архитектурного наследия;

  • постоянное слежение за изменением геологической и гидрогеологической среды города и сопоставление данных наблюдений с техническим состоянием памятников архитектуры;

  • определение эксплуатационного ресурса объектов мониторинга и сроков проведения реставрационных работ;

  • предотвращение возникновения аварийных ситуаций в памятниках архитектуры на территории города;

  • контроль за своевременным проведением мероприятий по техническому обслуживанию, ремонту и подготовке к сезонной эксплуатации;

  • объединение информационных потоков, формируемых организациями, участвующими в проведении мониторинга;

  • прогноз развития опасных инженерно-геологических и экологических процессов и разработку мероприятий по снижению их воздействия на ранней стадии зарождения.

Для решения задач комплексного управления памятниками архитектуры необходимо создать информационно-аналитическое обеспечение способное анализировать различные типы данных. Такая система должна включать:

1.  Информационную часть системы, позволяющую вести реестровые данные по объектам культурного наследия, а также осуществлять хранение в виде электронного архива все документы в течение их жизненного цикла (чертежи, трехмерные модели и т.д.)

2.  Картографическую базу данных, включающую  цифровые векторные карты и планы исторических городов с визуализацией тематической информации.

3.  Специализированное программное обеспечение, позволяющее оценивая техническое состояние и анализ экологических и геологических показателей территории  производить моделирование управления состоянием памятников архитектуры с учетом комплекса мероприятий по снижению рисков. Для оценки факторов можно воспользоваться хорошо разработанными организационными принципами и вариантами систематизации и обработки экологической информации о состоянии окружающей среды - геоинформационными системами.

Таким образом, на муниципальном уровне предлагается решение проблемы градоэкологического обеспечения сохранения памятников архитектуры на основе мониторинга среды за счет объединения в рамках единой информационно-аналитической системы различных системных средств.

Литература

1. Бабенко, Л.Л., Шумеев, П.А., Корнеева, Э.Ш. Экологические аспекты управления памятниками истории и культуры [Текст] / Л.Л. Бабенко, П.А. Шумеев, Э.Ш. Корнеева // Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2012». - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2012, с.16.

2. Архитектура. Строительство. Инженерные системы: монография / С.Г.Шеина, Е.Ю.Агеева, Л.Л.Бабенко, Л.В.Гиря, П.А.Шумеев и др. - Новосибирск: Издательство НГТУ, 2012. - 466 с.