Градостроительные методы защиты затапливаемых и подтапливаемых территорий (на примере подгорной части города Тобольска)

Автор статьи: Полонский Роман Витальевич, студент магистратуры «Градостроительство», направление «Управление развитием территории»

Введение

Согласно подсчетам специалистов, почти 65 млн россиян проживают в городах, находящихся в зоне риска с ежегодной вероятностью затопления в 10 %. А за 8 лет, с 2010 по 2018 гг., число наводнений в России выросло в полтора раза по сравнению с последним десятилетием XX в. Пять лет назад наводнение в Иркутской области почти уничтожило город Тулун, без жертв тогда, к сожалению, не обошлось. До сих пор город восстанавливается, а ущерб составил 30 млрд рублей.

В апреле 2024 г. уровень воды в реке Урал и ее притоках поднялся до 10 м, а сумма ущерба в Оренбургской области, по предварительным данным, составила 40 млрд рублей. По данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, по состоянию на конец мая в 13 населенных пунктах уровень воды превысил отметку опасного явления, а в 12 городах превышена отметка неблагоприятного явления.

Наводнение – часть гидрологического процесса, который нельзя остановить, но к которому можно адаптироваться и уменьшить масштаб его негативных последствий.

Цель настоящего исследования – выявление принципов и методов управления водой на застроенных исторически ценных территориях, подверженных риску затопления и подтопления, с учетом градостроительных, исторических и экологических особенностей на примере Подгорной части города Тобольска.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Осуществить обобщение опыта и практических рекомендаций в области развития технологий водосбережения, использования поверхностного стока и защиты от подтоплений.

2. Сформулировать принципы водного менеджмента затапливаемых урбанизированных территорий.

3. Выполнить градостроительный анализ Подгорной части города Тобольска с целью определения проблем и рисков, влияющих на качество городской среды, возникающих вследствие антропогенного воздействия негативных природных явлений на территорию.

4. Разработать концептуальные решения для территории Подгорной части на основе выявленных принципов водного менеджмента.

5. Выполнить сравнительный анализ вариантов предложенных концептуальных решений на территории Подгорной части.

Объект исследования – особенности пространственно-планировочной организации затапливаемой территории Подгорной части города Тобольска.

Предмет исследования – градостроительные методы защиты затапливаемых и подтапливаемых территории на примере Подгорной части города Тобольска, в том числе принципы водного менеджмента территории.

Международный и отечественный опыт практических рекомендаций в области развития технологий водосбережения, использования поверхностного стока и защиты от подтоплений

В последнее время в России происходит активное обсуждение вопросов городской экологии и экологического проектирования с целью решения проблем, связанных с организацией поверхностного стока в городах.

Во многих зарубежных странах проблема организации поверхностного стока успешно решена, идеи зелёной инфраструктуры и ландшафтного урбанизма получили широкое распространение, а их практический опыт начала XXI века является показательным и образцовым.

Под зеленой инфраструктурой (ЗИ) понимается сеть природных и полуприродных зон, которые планируются и поддерживаются с целью обеспечения множества выгод для города.

Внедрение зеленой инфраструктуры в мире происходит поэтапно появляются как яркие проекты, так и стратегии, экологические программы, закрепляющие терминологию и принципы, методики и руководства по внедрению, различные системы стандартизации и оценки проектных решений самые заметные приведена ниже:

Стратегическая документация и экологические программы

На уровне государства во многих странах приняты программы, направленные на реализацию водосберегающего подхода, в том числе в США (Urban Stormwater Management in the United States и др.), Австралии (Australian Guidelines for 94 urban stormwater management и др.), в Канаде (Stormwater Management Planning and Design Manual и др.) и в других странах.

Основным стратегическим документом являются цели устойчивого развития (ЦУР), которые представляют собой набор из 17 целей, разработанных всеми государствами-членами ООН, которые должны быть достигнуты к 2030 году. В рамках ЦУР разработана система индикаторов, которые являются показателями реализации целей. Зеленая инфраструктура способна помочь в их достижении.

Методическая документация и руководства по проектированию

К таким документам относятся: Green Infrastructure: A Landscape Approach, Sustainable Drainage Systems (SuDS), Low Impact Design (LID), Water Sensitive Urban Design (WSUD), Best Management Practices (BMPs), NACTO Urban Street Stormwater Guide, СП 82.13330.2016.Свод правил. Благоустройство территорий, Стандарт комплексного развития территории, Методические рекомендации «Дождевые сады» администрация Красноярского края.

Системы стандартизации и оценки проектных решений

LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), SITES (Sustainable SITES Initiative), Green Zoom, Eco Village,РУСО (Российская система сертификации экологичности зданий и сооружений).

Важно отметить, что на сегодняшний день в России нет, адаптированного к разным условиям регионов, методического руководства по внедрению зеленой инфраструктуры и управлению ливневыми водами, однако уже внедряются определения и элементы в своды правил. Появляются, достаточно, популярные системы стандартизации, делая появление такого методического руководства вопросам времени.

Водный менеджмент территории

Водный менеджмент территории– это инструмент управления водными потоками в городе, с использованием междисциплинарного подхода, для поиска наиболее эффективного решения. С использованием водного менеджмента можно выстроить комплексную и эффективную систему управления водными потоками. Его особенность заключается в использовании для решения задач защиты и преобразования территорий, подверженных затоплению ландшафтное планирование, систему озеленения города и инженерное оборудование.

К основополагающим отнесены следующие принципы:

• «воспроизведение естественных свойств ландшафтов по поддержанию водного баланса городских территорий на городском ландшафте» [Садковская];
• приоритет развития зеленой инфраструктуры;
• организация раздельного поверхностного стока с городских территорий на условно чистый и загрязнённый сток;
• целесообразность и экономическая обоснованность решений;
• междисциплинарность и комплексность решений;
• открытое обсуждение проектных решений с основными стейкхолдерами.

Самым главным инструментом водного менеджмента является комплексная планировочная модель, состоящая из двух взаимоувязанных планировочных моделей зеленой инфраструктуры и серой инфраструктуры.

Планировочная модель в частизеленой инфраструктурыскладывается из линейных и узловых объектов, которые являются экологозащитными ландшафтными комплексами. В модели определяются роли всех площадных и линейных участков территории по регулированию водного баланса городского ландшафта: абсорбирование, накопление, водопонижение и направление.

«В свою очередь экологозащитные ландшафтные комплексы должны формироваться как объекты ландшафтной архитектуры, с целью увеличения пейзажной привлекательности городской среды». К экологозащитным ландшафтным комплексам относятся:

• Урбофация – «предлагаемый в работе экологозащитный ландшафтный комплекс, внутри которого архитектурными и ландшафтными средствами организуется и восстанавливается поверхностный сток, поддерживается водный баланс городских территорий. Планировочными границами урбофации являются: водоразделы, улицы и дороги, природные комплексы, производственные и коммунальные территории, территории специального регулирования застройки и др. Структура урбофации позволяет активировать свойства городских ландшафтов, по поддержанию микроклимата и управлению гидрологическим циклом городских территорий» [Садковская].
• Экоядро – «предлагаемый в работе экологозащитный ландшафтный комплекс, далее по тексту (ЭЛК), на основе зеленых насаждений ограниченного пользования, где протекают процессы первичной очистки поверхностного стока» [Садковская]. Экоядром могут являться следующие типы объектов водного менеджмента: водно-болотные угодья, заливные луга, дождевые сады, обеспечивающие естественное восстановление загрязненных вод, может находиться внутри кварталов многоквартирной жилой застройки или на территории общего пользования.
• Экокоридор – «предлагаемый в работе линейный или разветвленный (ЭЛК) на основе зеленых насаждений общего пользования. Территория вдоль сухого русла или балки обладает дополнительными возможностями для рекреации. Экокоридор может быть эффективно интегрирован в структуру улиц, бульваров, переулков, располагаться вдоль элементов транспортной инфраструктуры (проездов, пешеходных дорог и др.), образовывать экологические волокна в структуре застройки. В связи с этим необходимо ввести применение экологических сервитутов, обеспечивающих интересы локальной экосистемы на частной территории» [Садковская]. К экокоридорам относятся: био-дренажные канавы, поймы малых рек.
• Экобарьер –предлагаемый в работе (ЭЛК) на основе зеленых насаждений специального назначения, формирующий границу природного и антропогенного ландшафтов. Благодаря экобарьеру достигается более эффективное использование территории, направленное на сохранение и защиту природного ландшафта. [Садковская] К экобарьеру относятся: биофильтрационный склон, водно-болотные угодья, пойменные территории (в случае выполнения барьерных функций) и др.

Планировочная модель в части серой инфраструктуры складывается из линейных и точечных объектов, таких как дамбы, открытые и закрытые сети ливневой канализации, дренажные сети, локальные очистные сооружения, насосные станции. Важно отметить, что перечисленные объекты размещаются в соответствии с общепринятыми сводами правил, но при этом имеют некоторое упрощение, в связи с масштабом, главная цель такой модели показать принципиальное устройство решения проблем затопления, подтопления и управления дождевыми стоками, в соответствии с планировочными решениями на территории.

Планировочная модель водного менеджмента, состоящая из двух взаимоувязанных планировочных моделей зеленой инфраструктуры и серой инфраструктуры, должна основываться на подробном анализе, учитывающем климатические, геологические, гидрологические особенности территории. Учитывать современное состояние, расположение существующей и планируемой застройки, наличие градостроительных и иных ограничений территории, расположение существующих инженерных сетей, проектную

Анализ территории и проблемы формирования комфортной городской среды, возникающие вследствие антропогенного воздействия, негативных природных явлений и иных рисков

Тобольск расположен на севере южной части Тюменской области, он является административным центром муниципального образования городской округ город Тобольск и Тобольского муниципального района, а также инфраструктурным, обслуживающим центром межрайонной системы расселения с Уватским и Вагайским муниципальными районами.

Тобольск – один из старейших городов Сибири. За свою четырехвековую историю город успел побывать столицей Сибирского царства, губернским центром, и остается важным транспортным и промышленным узлом страны.

Первые русские поселенцы проживали на горе в крепости, но уже с конца XVI в. начали селиться под горой. Там было обилие воды и прекрасные заливные луга, что немаловажно, потому как держали очень много голов домашнего скота. Однако частые наводнения от разливов реки Иртыш приносили немалый урон подгорной части города. Первое крупное наводнение случилось в 1636 году.

За 16 и 17 век сменилось семь деревянных острогов. В 1697 году указом Петра I было велено приступить к строительству каменного кремля. 18 век считается периодом расцвета города, благодаря появлению оружейных и кожевенных заводов. В XIX веке город теряет ведущие позиции в торговых цепочках и наступает период экономического упадка. Причиной послужило изменение в 30-х гг. трассировки Московско-Сибирского тракта.

Одновременно падает и административное значение Тобольска. 1807 г. из Тобольской губернии выделилась Тюменская. В 1838 г. Главное управление Западной Сибири переместилось в Томск.

Однако, именно в XIX веке в Тобольске родились и работали выдающиеся умы, которые внесли огромный вклад в развитие Российской культуры: ученый Менделеев Д.И., композитор Алябьев А.А., художник Перов В.Г., поэт Ершов П. П.

Вторым толчком для бурного роста города послужило освоение нефтеносных горизонтов и добыча газа на севере Тюменской области. В начале 1970-х гг. было решено разместить в Тобольске крупный нефтехимический комплекс. Всё это резко увеличивало градообразующую основу города и поднимало на небывало высокий уровень темпы роста Тобольска. По своему масштабу эта градостроительная акция была несоизмерима с масштабами города и, естественно, не имела аналогов в длительной истории его становления и развития. Достаточно сказать, что население города предполагалось увеличить за 25–30 лет с 50 до 250 тысяч человек. Определив старому Тобольску роль периферийного района в структуре развивающегося крупного города, авторы генерального плана тем самым отодвинули на задний план значение исторических факторов, сообщающих городу уникальность и неповторимость.

И сегодня основными градостроительными ограничениями территории являются зоны затопления и подтопления. В границах зон затопления и подтопления находятся значительные территории в южном и северном направлении, в особенности подгорная часть, благодаря чему она является подходящим примером для исследования (рис. 1)

Причинами затопления города Тобольска являются:

• Природные условия реки Иртыш. Для тобольского рейда характерно высокое и продолжительное весеннее половодье
• Состояние малых речек. Когда уровень воды в Иртыше выше 5 м, малые реки становятся в подпор и вода из Иртыша перетекает в их русла.
• Невывезенный вовремя снег. Снег, который не вывозят с придомовых территорий, может привести к подтоплению при таянии;
• Затяжные дожди. Из-за проливного дождя начинается накопительный эффект и вода встает на улицах.

Современное состояние

Подгорная часть занимает 6% территории города Тобольска, на которой, проживает 9,5 тысяч человек, а ее площадь составляет 1586 гектар. Застройка Подгорной части представлена: преимущественно состоит из индивидуальных жилых домов с населением в 5,6 тыс. человек; незначительными многоквартирными жилыми домами, расположенными в исторической части района и в микрорайоне «Южный» с численностью 2,88; а также территориями садовых участков (рис. 2). На территории подгорной части протекает 6 ручьев и 4 реки (рис. 3).

Существующая инфраструктура защиты от негативных водных явлений

Подгорная часть города защищена противопаводковой дамбой рассчитанной на уровень воды 3% обеспеченности. При этом в некоторых местах отметки гребня дамбы не достаточны для того, чтобы полностью защитить территорию от 3% и 1% затопления.

Водосбор осуществляется по открытым лоткам сбрасывается в два закрытых коллектора, один из которых проходит по левому, другой по правому берегу р. Курдюмки. В устье р. Слесарной коллекторы объединяются в один перед очистными сооружениями. После очистных сооружений вода сбрасывается в р. Иртыш.

В местах впадения малых рек в р. Иртыш в теле дамбы устраиваются водорегулирующие сооружения – проложены водопропускные трубы.

Для перекачки воды из рек за дамбу в период подтопления со стороны реки Иртыш, при закрытых затворах водорегулирующих сооружения, предусмотрено устройство насосной станций (рис. 4).

Рисунок 4 – Существующая инфраструктура защиты от негативных водных явлений

Помимо вышеперечисленного, выявлены на рассматриваемой территории выявлены следующие проблемы, влияющие на качество и комфорт проживания: производственные и коммунально-складские территории, расположенные вплотную к индивидуальной жилой застройке; объекты культурного наследия в аварийном состоянии; частично заброшенные садовые участки; несанкционированные свалки; слабая
связанность микрорайона Южного с остальным городом (рис. 5).

Рисунок5 - Проблемы территории

Планировочные решения

Для апробации подхода водного менеджмента было разработано два варианта концептуальных планировочных решений. В первом варианте сохраняется сложившаяся планировочная структура и учитываются заложенное документами территориального планирование развитие. Экобарьер формируется пойменными территориями вдоль реки Иртыш. Экокоридоры образуют русла малых рек, вдоль речки Слесарки формируется центральное общественное пространство, связывающее центральную и историческую часть с формируемым локальным центром. Общественные пространства включают в себя экоядра.

С южной стороны Подгорной части планируется сохранение и расширение существующих природных территорий, в границах которой предлагается снос существующей точечной индивидуальной застройки и территорий СНТ. Природный парк станет буфером от планируемых туристических баз и даст возможность проводить фестивали уменьшив звуковое воздействие на окружающую индивидуальную застройку, направленные избыточные грунтовые воды на предусмотренные территории позволят положительно повлияют на ландшафтное разнообразие будущего парка.

Согласно топографическим данным необходима реконструкция 4х километров существующей дамбы, а также организация переезда на пойменную территорию в районе паромной переправы (рис. 6, 7).

Во втором варианте планируется значительное сокращение используемых территорий. Таким образом вся застройка, подверженная затоплению и не имеющая историко-градостроительной ценности – рекультивируется. Территории, освобожденные от застройки, приводятся в состояние естественной среды и частично отдаются под рекреационные функции. Земли, оставшиеся за границами планируемой дамбы, образуют экобарьер. Вдоль русел малых рек формируются экокоридоры. Вдоль речки Слесарки формируется центральное общественное пространство, связывающее центральную и историческую часть с историческим парком Тобол. В восточной части формируется дисперсная структура общественных пространств с искусственными водно-болотными угодьями, образующие собой экоядра, где можно организовать дренаж грунтовых вод, тем самым осушая примыкающие участки. Планируется реконструкция 2,1 км сохраняемой части дамбы и строительство 2,9 км новой, для защиты территорий, имеющих историко-градостроительную ценность (рис. 8, 9).

Рисунок 8 – Концептуальные решения (вариант 2)

Оценка реализации предложенных решений

Для реализации первого варианта планировочной модели необходимо: расселить 25 домовладений, расформировать 95 га садовых некоммерческих товариществ, реконструировать 4 км дамбы, проложить 27 км закрытой и 92 км. открытой ливневой канализации, разместить 4 локальных очистных сооружения, 94,5 га благоустроенной зелёной инфраструктуры. Примерная стоимость реализации мероприятий составляет 5,7 млрд руб.

Для реализации второго варианта планировочной модели необходимо расселить 2910 индивидуальных домов, 150 многоквартирных домов, расформировать 171,8 га садовых некоммерческих товариществ, снести 65 км электрических, 10 км тепловых сетей, ликвидировать 36 электрических подстанций и 5 котельных, реконструировать 2,1 км и построить 2,9 км дамбы, проложить 13 км закрытой и 34 км. открытой ливневой канализации, разместить 3 локальных очистных сооружения, 112,6 га благоустроенной зелёной инфраструктуры: примерная стоимость реализации мероприятий составляет 23,8 млрд руб.

Сравнительный анализ предложенных вариантов планировочных решений показал, что стоимость компенсаций, в случае возникновения чрезвычайной ситуации, будет ниже стоимости расселения и возведению новых защитных сооружений. Реализация первого варианта может привести к размыву рекультивируемых территорий, что окажет негативное влияние на экологическую ситуацию, в случае некачественно выполненных работ. Выведение территорий из хозяйственной деятельности будет сопровождаться судебными тяжбами. Исходя из чего, более реальным выглядит «Вариант 1».

Заключение

В результате обобщения проведенного исследования отечественного и международного опыта и практических рекомендаций в области развития технологий водосбережения, использования поверхностного стока сформирована авторская методика «водного менеджмента», которая может служить инструментом управления водными потоками. Сформулированы принципы, определены объекты, составляющие модель водного менеджмента.

Основными принципами являются: приоритет развития зеленой инфраструктуры; организация раздельного поверхностного стока с городских территорий на условно чистый и загрязнённый сток; целесообразность и экономическая обоснованность решений; междисциплинарность и комплексность решений; открытое обсуждение проектных решений с основными стейкхолдерами.

Самым главным инструментом водного менеджмента является комплексная планировочная модель, состоящая из двух взаимоувязанных планировочных моделей зеленой и серой инфраструктуры. Модель состоит из линейных и узловых объектов, которые являются экологозащитными ландшафтными комплексами или инженерными сооружениями, в зависимости от типа объекта.

Объектами водного менеджмента выступают сооружения с определенными свойствами функциями, по управлению водой: дождевые сады; заливные луга, водно-болотные угодья, поймы малых рек, био-дренажные канавы, ливневая канализация открытого и закрытого типов, локальные очистные сооружения, перекачивающие станции и дренажный комплекс.

В результате выполненного градостроительного анализа Подгорной части Тобольска выявлены проблемы и риски, влияющие на качество и комфорт проживания. Проблемы в основном связаны с тем, что в границах зон затопления и подтопления находятся значительные территории в южном и северном направлении, с большим количеством проживающих там людей. Отмечена слабая связанность территории с остальным городом. К проблемам относится наличие большого количества объектов культурного наследия, находящихся в аварийном состоянии, заболоченность территорий садоводств и заброшенных домов, наличием несанкционированных свалок, локальными понижениями уровня дамбы.

Риски подтопления и затопления связаны в большей степени с локальными понижениями дамбы и недостаточным уровнем обеспеченности ливневой канализацией, невывезенным вовремя снегом, состоянием русел малых речек, продолжительным весенним половодьем.

Для апробации подхода водного менеджмента были предложенные два варианты концептуальных планировочных решений, которые можно охарактеризовать как мягкое преобразование и радикальное, когда сносу подвергаются существующие строения и садовые, и индивидуальные жилые дома. В первом варианте соблюдена преемственность, учтены решения мастер-плана и генерального плана территории. Во втором «радикальном» сохраняется только территория в границах зоны охраны памятников культурного наследия, а жители всей оставшейся территории переселяются.

Для каждого из планировочных решений были предложены планировочные модели водного менеджмента.

Сравнительный анализ вариантов показал, что первый вариант можно отнести к наиболее предпочтительному, так как он не связан со сносом и переселением жителей, что как правило сопровождается конфликтами и усложнением процесса преобразования, и затягиванием во времени. А размещаемые объекты водного менеджмента позволят комплексно справиться с высоким уровнем грунтовых вод, защитить жителей подгорной части от вероятного затопления.

Библиографический список

BBC NEWS Русская служба. Экстремальные последствия подтопления. За полвека катаклизмов стало впятеро больше, но они уносят меньше жизней. 2021. [Электронный ресурс]. URL: https://www.bbc.com/russian/news-58397040 (дата обращения: 29.01.2023).

Сиваев С.Б., Абдуллаев А.М., Смирнов О.О., Залян Э.С., Андреева Е.С., Летуновский А.В. Ливневая канализация в современном городе. От тарификации до инфильтрации: коллективная монография [Электронный ресурс] / Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики». – Москва, 2023. – 120 с.

Садковская О. Е. Принципы экореконструкции территории малоэтажной застройки (на примере малых и средних городов Ростовской области): дисс. ... канд. архитектуры. – Москва, 2020. – 205 с.

Ландшафтный урбанизм: новый взгляд на старую проблему. – Электрон. текстовые дан. – Режим доступа: https://green-city.su/landshaftnyj-urbanizm-novyjvzglyad-na-staruyu-problemu/ (дата обращения 26.04.2020).

Corner, J. Terra Fluxus / C.Waldheim // The landscape Urbanism. – New York, 2006

Shanghai Houtan Park / Turenscape. – Electronic text data. – Mode of access: https://www.archdaily.com/131747/shanghai-houtan-park-turenscape (date of accessed 19.04.2020).

Концепция развития набережных системы озер Кабан. – Режим доступа:https://maparchitects.ru/projects/kaban/ (дата обращения 25.04.2020).

Podoynitsyna D. Critical analysis of the green infrastructure concept. Architecture and Modern Information Technologies, 2016, no. 1(34), pp. 1–8. Available at:https://marhi.ru/AMIT/2016/1kvart16/pod/abstract.php

David C. Rouse, aicp, and Ignacio F. Bunster-Ossa, Green Infrastructure: A Landscape Approach, – 2013 . – 144 p

With a Green Makeover, Philadelphia Is Tackling Its Stormwater Problem. – Electronic text data. – Mode of access: https://e360.yale.edu/features/with-a-greenmakeover-philadelphia-tackles-its-stormwater-problem (date of accessed 01.10.2019). – Title from screen.

Foster J., Foster H., Lowe A., Winkelman S. The Value of Green Infrastructure for Urban Climate Adaptation.The Center for Clean Air Policy, 2011. – 47 p.

Policy G5 Urban greening. – Electronic text data. – Mode of access: https://www.london.gov.uk/what-we-do/planning/london-plan/new-london-plan/draft-newlondon-plan/chapter-8-green-infrastructure-and-natural-environment/policy-g5 (date of accessed 25.04.2020). – Title from screen.

Шишалова, Ю. Лаборатория будущего / Ю. Шишалова // Спич. – 2018. – №20. – С. 160 – 175.

Новикова О. А., Старицына И. А. Развитие зеленой инфраструктуры, обеспечивающей защиту от наводнений, на примере Санкт-Петербурга / О. А. Новикова, И. А. Старицына. — Екатеринбург: Уральский государственный аграрный университет, 2024. — 13 с.

КБ Стрелка. «ЗЕЛЕНАЯ» инфраструктура городов для защиты от наводнений [Электронный ресурс]. – Москва: ООО «КБ Стрелка», 2020. –URL: https://media.strelka-kb.com/greeninfrastructure (дата обращения: 16.11.2025).