V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Памятники материальной культуры являются важной составляющей частью культурного наследия. На физическое состояние памятника существенно влияют как природные факторы, так и человеческая деятельность.

Одним из действенных современных инструментов в области сохранения культурного наследия во всем мире сейчас признан экологический мониторинг [1]. Мониторинг включает систему наблюдений за состоянием недвижимых памятников, находящихся под воздействием естественных и антропогенных факторов окружающей среды. Основной задачей экологического мониторинга является выявление факторов экологического риска на территории окружающей среды, где расположены объекты культурного наследия, и определение воздействий этих рисковых факторов на памятники истории и культуры.

К естественным факторам экологического риска относятся землетрясения, наводнения, изменение климатических условий местности, уровень стояния грунтовых вод и т.д. К антропогенным факторам экологического риска относятся загрязнение воздушного и водного бассейна, нарушения геологической среды в результате хозяйственной деятельности, химическое загрязнение почв и грунтов, шум, вибрация, визуальное загрязнение среды и др.

Негативное воздействие факторов экологического риска отрицательно влияет на состояние древних строительных материалов. За длительный исторический период разрушение материалов памятников неизбежно, однако его скорость может многократно возрастать в результате воздействий естественных или антропогеных факторов [2]. Суммарное влияние данных факторов приводит к изменению климатических условий, уровня грунтовых вод, вследствие этого начинается развитие негативных процессов, ухудшающих состояние памятников, а именно, загрязнение и поднятие уровня грунтовых вод способствуют разрушению фундаментов, далее капиллярное поднятие влаги по стенам вызывают появление солевых отложений, разрушающих строительные материалы.

Влияние антропогенных факторов, порождающих экологический риск и изменения уровня грунтовых вод, на состояние памятника можно проследить на примере мавзолея Ходжа Ахмеда Ясави - памятника архитектуры и градостроительства, включенного в Список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Мавзолей расположен в юго-восточной части г. Туркестан Южно-Казахстанской области на территории средневекового городища. По данным предварительного экологического обследования территории охранной зоны мавзолея Ходжа Ахмеда Ясави выявлено, что основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт, энергетические котлы систем теплоснабжения микрорайонов, включая печи отопления частных домов, банных комплексов и других объектов, а также свалки золы, твердых бытовых и других отходов, выбрасываемых в западной и южной окраинах древнего городища Туркестан. Соседство свалки твердых бытовых отходов (ТБО) многолетнего и современного характера, приводит к созданию условий образования и эмиссии парниковых газов - CO₂, СО, СН₄, NO_х, аэрозолей галогенсодержащих углеводородов и других соединений, которые негативно влияют на состояние материалов памятника.

Более 50% почв охраняемой зоны деградированы, покрыты золой и отходами с высотой в некоторых участках более 1 м. В результате протекания в слоях свалок химических, биохимических и других процессов образуется биогаз, соответственно, приводящий к образованию «кислотных дождей», к пожароопасности, а также многочисленные вещества кислотного и солевого характера, которые с участием ветра в виде пыли переносятся на значительные расстояния и, достигая мавзолея, осаждаются на его внешней поверхности, подвергая разрушению строительные материалы памятников всего комплекса. Несанкционированные застройки, свалки ТБО, зольные горы и другие отходы мешают формированию полноценной исторической панорамы и искажают рельеф. В приземном слое атмосферы, где факторами загрязняющими окружающую среду являются аэрогенные выбросы и атмосферные осадки, содержащие экотоксиканты, наблюдается превышения ПДК некоторых веществ. Согласно расчетным и экспериментальным данным НИИ «Экология» МКТУ им. Х.А. Ясави ежегодно в приземной слой атмосферы Туркестана от стационарных источников поступают около 15 тыс. тонн вредных химических веществ, из них оксидов азота – 3731 тонн, сернистого ангидрида –4331 тонн, 25 тонн тяжелых металлов, в том числе железо, кадмий, кобальт, медь, марганец, свинец, хром, никель, цинк. Превалирующими являются соединения железа –21,233 т/год (84,7% от суммы выбросов тяжелых металлов). По 1,1 т/год (4,5%) поступает в атмосферу марганца и цинка, 0,380 т/год (1,5%) –меди, 0,185 т/год (0,7%) –свинца, 0,211 т/год (0,8%) –хрома.

Состояние воздушного бассейна города Туркестан ухудшается и за счет солей, доходящих путем перемещения атмосферного воздуха с Аральского моря. [3]

По климатическим характеристикам территория г. Туркестан относится к IV Г подрайону, который характеризуется жарким, с перегревными условиями летом, относительно теплой и непродолжительной зимой, дефицитом атмосферных осадков и повышенной ветровой деятельностью [4]. Город находится на предгорной равнине юго-западного склона хребта Каратау, в пределах конуса выноса р. Карашык, на первой ее надпойменной террасе. Ширина террасы в пределах города равна 16,5 км.

Основанием памятника служат четвертичные аллювиально пролювиальные суглинки общей мощностью 5-7 м, содержащие прослои и линзы лессовидных супесей. Они подстилаются водосодержащими гравийно-галечниками мощностью от 4 до 24 м. Супеси развиты преимущественно в верхней части разреза. В 500 м от памятника к северо-западу лессовидные грунты выклиниваются и галечники выходят на дневную поверхность. Ниже галечников залегают плотные глины, играющие роль регионального водоупора [5].

На территории памятника имеются как грунтовые, так и напорные воды. Грунтовый поток приурочен к лессовидным суглинкам, супесям и галечникам. Основной поток грунтовых вод приурочен к галечникам, водная масса в галечниках гидравлически связана с мягкопластичными суглинками, расположенными выше их по разрезу. При любом повышении грунтовых вод происходит насыщение вышерасположенных суглинков водой и создается местный напор. Напорные воды расположены ниже плотных глин и они не оказывают существенного влияния на памятник. Первый водоносный горизонт имел до 1963 г. установившийся уровень на глубине 5,5-6,9 м.

В 1963 году в 3,5-4 км к востоку и северо-востоку от мавзолея был проложен Арысь-Туркестанский канал с горизонтом воды 223,3 м, что 9-11 м выше территории памятника. После пуска канала к естественным факторам формирования подземных вод: притока воды из предгорий Каратау, инфильтрация атмосферных осадков добавилась и свободная фильтрация из русла Арысь-Туркестанского канала, поливных вод и потери за счет фильтрации из распределительной сети.

Арыс-Туркестанский канал (АТК) прорезает галечники, питает второй водоносный горизонт: фильтрация воды идет из канала в карьеры гравия, расположенные в черте города в 2 км (северо-восточнее памятника). В первые месяцы после пуска Арыс-Туркестанского канала наблюдался быстрый и общий подъем грунтовых вод в г. Туркестане и в районе памятника он достиг 3-4 м от поверхности земли. После устройства водоотводящих коллекторов от городских карьеров гравия подъем воды замедлился.[6] Один из водоотвоводящих коллекторов проходит в 200 м к западу от памятника.

В целом максимальные подъемы уровня грунтовых вод наблюдались в 1969 -70 гг.и 1982 г. В результате данного процесса произошло подтопление некоторых капитальных строений города, в том числе и охранной зоны исторического комплекса.

При этом первый цикл подтопления, начавшийся после ввода АТК в 1964 году и достигший максимума в 1969-70 гг., был наиболее значительным как по времени проявления, так и по амплитуде поднятия уровней (на 1-2 м более в сравнении с 1962г.). Второй относительно кратковременный цикл подъема уровней (1981-82гг.) вызвал повышение уровенной поверхности в среднем на 0,5 -1 м. На территории памятника он оказался выше критической отметки, всего 3,5-4 м от поверхности земли. В первом цикле подтопления существенных деформаций на памятнике не установлено, хотя произошло глубокое промачивание грунтов и основания фундаментов памятников комплекса. Однако в результате второго цикла подъема уровня грунтовых вод уже были обнаружены внешние деформации здания памятника. В декабре 1982 года произошло разрушение верхнего реставрационного ряда сталактитов купола Казанлыка [7].

В 1974 году вокруг памятника была устроена дренажная система, пробурены 11 вертикальных скважин, оборудованных с устья железобетонными колодцами глубиной 4 м. Скважины соединены между собой керамическими трубами диаметром 250 мм, уложенными в горизонтальной галерее на глубине 4 м от поверхности земли. Созданная дренажно-коллекторная система иглофильтрового дренажа рассчитаны на снятие местного напора в субартезианских водах посредством дренажных скважин, пробуренных на дне специальных колодцев, с последующим оттоком их по закрытым с поверхности трубам в общий водосборник. Из водосборника предусмотрен принудительный и самотечный сброс воды в магистральный водоотводный коллектор. Водосливные оголовки дренажных скважин возвышаются на 0,5 м над дном колодцев –накопителей, поэтому излив воды из таких скважин становится возможным лишь при возникновении пьезометрического напора и подъеме воды до глубины 3,5 м и менее от поверхности земли. Кроме того на всей территории г. Туркестана был выполнен интенсивный водоотбор посредством множества эксплуатационных скважин. Но эта дренажно-коллекторная система не смогла воспрепятствовать увлажнению стен памятника в 1982 г. В 1986-1988 гг. уровень грунтовых вод понизился более чем на 3 м и находился на глубине 6-6,5 м, против 2,7-3,3 м в 1982 году. Это произошло за счет сокращения поступления воды в АТК и сухих безводных сезонов.

В 1998 г. были выполнены две линии каналов для отвода поверхностных вод Первая линия на расстоянии 1,85 м от стен мавзолея, а вторая линия 8-11 м от первой линии. Водоотводящие каналы представляют собой железобетонные лотки прямоугольного сечения и покрыты сверху чугунными лотками. Между собой водоотводящие каналы соединены железобетонными лотками.

Из водосборных колодцев второго кольца вода уходит в третье кольцо старой московской дренажной системы, а из нее в открытый канал.

В 1983-1987 гг. Институтом гидрогеологии и геофизики им. У.М. Ахмедсафина АН Каз.ССР проведены комплексные гидрогеологические исследования по выяснению причин и степени воздействия грунтовых вод на сооружение и разработаны рекомендации по их нейтрализации. Учеными предложены устройства активного принудительного дренажного водозабора для всех памятников охранной зоны Древнего Туркестана. Водозабор состоял из ряда взаимодействующих скважин, расположенных с наружной юго-восточной стороны крепостных стен кокандского периода, на расстоянии не менее 200 м от здания мавзолея Ходжа Ахмеда. Пресные дренажные воды извлекаемые водозабором, должны были найти применение для целей орошения и централизованного коммунально питьевого водоснабжения.

По расчетам ученых эта система позволила бы понизить уровень грунтовых вод на территории памятника до 10 м. Это положительно отразилось бы и на других архитектурных и археологических памятников, находящихся на территории исторического ядра. Работа гидрогеологов получила высокую оценку специалистов и научно-техническим советом РГП проектно-конструкторского института «Казпроектреставрация» Министерства культуры КазССР было принято положительное решение для дальнейшей реализации проекта.

В начале 1990-х годов скважины были пробурены, установлены. Однако работа не была завершена по ряду объективных и субъективных причин, и проблема подтопления территории памятника существует и сейчас. Уровень подземной воды по данным геологических изысканий проведенных в июне-июле 2011 г. находится на глубине 8.3 – 8.4 м от поверхности.

Памятники истории и культуры – это наше национальное достояние, культурное наследие дошедшее сквозь века. В стратегии сохранения памятника и проведении реставрационных работ должны предшествовать комплексное научно-техническое обследование, в том числе инженерно-археологические, геологические, экологические изыскания памятника и среды его обитания, создание систем долголетнего мониторинга.

В Российской Федерации Институт Наследия с начала 1990-х гг. составляет аналитический отчет, в котором анализирует состояние ценных историко-культурных объектов и территорий. Эту деятельность имеющую комплексный характер, принято называть экологическим мониторингом состояний культурного наследия и она осуществляется в масштабах всей России . В ней в качестве основного взят только один аспект: влияние на них разного рода внешних факторов - факторов окружающей антропогенной и природной среды.

Таким образом, в настоящее время несомненно одной из актуальных задач является проведение научно-исследовательских работ по комплексному экологическому мониторингу, по разработке и внедрению оптимальных способов защиты памятников от природных и техногенных нагрузок с целью создания условий устойчивой их сохранности.

Литература

1. Эдинбургская Декларация по вопросам совершенствования защиты культурного и природного наследия на национальном и местном уровнях» Эдинбург, Сентябрь 2003 года.

2. Методические рекомендации по экологическому мониторингу недвижимых объектов культурного наследия. Москва: Институт Наследия – 2001

3. СНиП РК 2.04-01-2001 «Строительная климатология»

4. Отчет по научно-исследовательской работе «Мониторинг воздействий объектов окружающей среды на состояние мавзолея Х.А. Ясави» (2-3 кварталы 2011 г.). НИИ «Экология» Международного Казахско-Турецкого университета имени Х.А. Ясави –Туркестан, 2011. – 78с.

Код для цитирования: Скопировать