Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00066 016563 17796444 na godz. na dobę w sumie
Procesy geodynamiczne w przestrzeni zurbanizowanej. Uwarunkowania - zagrożenia - zapobieganie - ebook/pdf
Procesy geodynamiczne w przestrzeni zurbanizowanej. Uwarunkowania - zagrożenia - zapobieganie - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 270
Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-8142-685-5 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> edukacja >> geografia
Porównaj ceny (książka, ebook (-19%), audiobook).

Znajomość praw rządzących procesami geodynamicznymi jest potrzebna nie tylko do zrozumienia funkcjonowania środowiska, lecz także do wyznaczania kierunków racjonalnego, zrównoważonego zagospodarowania obszarów zurbanizowanych. Źle zdiagnozowane procesy przyrodnicze mogą być przyczyną wielu konfliktów przestrzennych oraz poważnych strat ekonomicznych. Celem publikacji jest analiza wybranych procesów geodynamicznych i ich wpływu na kształtowanie przestrzeni zurbanizowanych. Zbadano ich naturalne uwarunkowani a i mechanizmy, możliwości i skalę antropogenicznych modyfikacji, przebieg w przestrzeni zurbanizowanej, sposoby zapobiegania lub ograniczania ich negatywnych skutków. Ukazano też geologiczną skalę prognozowania tych procesów przez naukowców w zestawieniu z ludzką skalą planowania i odczuwania zagrożenia.

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Elżbieta Kobojek – Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych Instytut Zagospodarowania Środowiska i Polityki Przestrzennej Zakład Fizjografii i Planowania Przestrzennego, 90-142 Łódź, ul. Kopcińskiego31 RECENZENT Zbigniew Podgórski REDAKTOR INICJUJĄCY Beata Koźniewska OPRACOWANIE REDAKCYJNE Zuzanna Hejniak SKŁAD I ŁAMANIE Munda – Maciej Torz KOREKTA TECHNICZNA Leonora Gralka PROJEKT OKŁADKI Katarzyna Turkowska Zdjęcie wykorzystane na okładce: © Depositphotos.com/milla74 © Copyright by Elżbieta Kobojek, Łódź 2019 © Copyright for this edition by Uniwersytet Łódzki, Łódź 2019 Wydane przez Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego Wydanie I. W.09291.19.0.M Ark. wyd. 16,5; ark. druk. 16,875 ISBN 978-83-8142-684-8 e-ISBN 978-83-8142-685-5 Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego 90-131 Łódź, ul. Lindleya 8 www.wydawnictwo.uni.lodz.pl e-mail: ksiegarnia@uni.lodz.pl tel. (42) 665 58 63 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Trzęsienia ziemi i tsunami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Przebieg trzęsienia ziemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Skale trzęsienia ziemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Geneza trzęsienia ziemi i główne obszary sejsmiczne . . . . . . . . . . 2.4. Wstrząsy wywołane działalnością człowieka . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Skutki trzęsienia ziemi i straty w obszarach zurbanizowanych . . 2.6. Przewidywanie trzęsień ziemi i próba ograniczenia zniszczeń . . 2.6.1. Zwiastuny trzęsień ziemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.2. Działania wpływające na ograniczenie strat . . . . . . . . . . . . . 2.7. Przyczyny i skutki tsunami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Procesy wulkaniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Przebieg procesów wulkanicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Geneza i występowanie wulkanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Główne rodzaje zagrożenia wulkanicznego dla obszarów zurba- nizowanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1. Spływy piroklastyczne i lahary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2. Spływ lawy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Przewidywanie erupcji i  próby ograniczenia ich negatywnych skutków . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.1. Zabezpieczenia przed niszczącymi laharami . . . . . . . . . . . . 3.4.2. Antropogeniczne oddziaływanie na potok lawy . . . . . . . . . 3.4.3. Edukacja społeczeństwa na temat zagrożenia . . . . . . . . . . . 4. Procesy na wybrzeżu morskim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Dynamika wód morskich kształtujących wybrzeże . . . . . . . . . . . . 4.2. Wybrzeża płaskie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1. Naturalne procesy kształtujące plaże . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2. Plaża i pas wydmowy w mieście . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.3. Wyspy barierowe i formy pokrewne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.4. Zagospodarowanie wysp barierowych . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Wybrzeża wysokie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1. Rozwój klifu w warunkach naturalnych . . . . . . . . . . . . . . . . 9 15 15 19 22 25 26 31 33 34 38 45 46 49 50 53 59 61 64 66 67 69 72 75 76 78 82 85 91 91 6 Spis treści 4.3.2. Miasta na wybrzeżu klifowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Sposoby ochrony wybrzeża i ich skutki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Procesy krasowe i inne przyczyny osiadania terenu . . . . . . . . . . . . 5.1. Procesy krasowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1. Istota procesów krasowych i główne formy mające wpływ na działalność człowieka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.2. Wpływ działalności człowieka na przebieg procesów kra- sowych oraz osiadanie i zapadanie się terenów . . . . . . . . . 5.1.3. Możliwości ograniczenia strat spowodowanych osiada- niem i zapadaniem się powierzchni na obszarach kraso- wych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Osiadanie terenu jako skutek poboru wód podziemnych w ob- szarach pozakrasowych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Zapadanie i osiadanie terenów w zasięgu podziemnych kopalni 6. Procesy fluwialne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1. Elementy doliny rzecznej i istota procesów fluwialnych . . . . . . . 6.2. Historia wykorzystania rzeki i doliny w mieście . . . . . . . . . . . . . . . 6.3. Przekształcenia rzek i zlewni w miastach oraz ich wpływ na pro- cesy fluwialne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4. Duże rzeki i ich doliny w miastach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5. Mała rzeka w mieście . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6. Powódź miejska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7. Rewitalizacja rzek w mieście . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Ruchy masowe i spłukiwanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1. Mechanizmy fizyczne ruchów masowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2. Rodzaje i przebieg ruchów masowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3. Osuwiska w obszarach zurbanizowanych i ich skutki . . . . . . . . . . 7.4. Monitoring i ochrona obszarów zagrożonych osuwiskami. . . . . . 7.5. Spłukiwanie w obszarach miejskich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Wietrzenie skał i kamieni budowlanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1. Mechanizmy wietrzenia skał. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2. Destrukcyjna rola wietrzenia w budownictwie . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.1. Skutki wietrzenia mrozowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.2. Wpływ wysokich temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.3. Skutki wietrzenia solnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.4. Wpływ procesów biologicznych na kamień budowlany . . 8.3. Rola zanieczyszczenia powietrza w  przyśpieszeniu procesów wietrzeniowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 101 109 110 110 116 125 128 133 137 138 143 146 155 160 164 166 173 174 176 184 195 201 207 207 212 213 218 219 224 226 Spis treści 8.4. Tempo wietrzenia kamieni budowlanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5. Wpływ wietrzenia na zmniejszenie nośności podłoża budowla- nego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spis ilustracji i tabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 229 232 237 245 253 1. WPROWADZENIE Obecnie w miastach mieszka już 54 ludności świata, podczas gdy w 1950 r. było to tylko 30 . Zgodnie z prognozami w 2050 r. aż 66 ludności będą stano- wili mieszańcy miast (Revision of The World Urbanization Prospects 2014). Tak duży wzrost wartości wskaźnika urbanizacji łączy się ze zwiększaniem przestrze- ni zurbanizowanych i zajmowaniem pod zabudowę nowych terenów. Proces ten będzie ogromnym wyzwaniem dla zarządzających miastami w  kwestiach spo- łecznych i technicznych np. transportu, ale także przyczyną konfliktów na płasz- czyźnie zabudowa – środowisko przyrodnicze. Przewodnimi elementami prze- strzeni zurbanizowanych są struktury wprowadzone przez człowieka, np. zwarta zabudowa i  duży udział terenów zakrytych. W  wielu miejscach intensywność dokonywanych zmian jest tak duża, że sprawia wrażenie uniezależnienia się od środowiska przyrodniczego. Z analizy dokumentów planistycznych wynika, że elementy przyrodnicze są bardzo ważne w strukturze miasta, ale powinny być stabilne – niezmienne. Jednak cechą charakterystyczną przyrody jest zmienność, czasem nawet bardzo gwałtowna. W zarządzaniu współczesnym miastem pod- kreślane są także odniesienia do idei ekorozwoju i  rozwoju zrównoważonego, to znaczy w zgodzie ze środowiskiem przyrodniczym (Markowski 2008; Rogall 2010). Dotyczy to jednak głównie jakości powietrza, dostępności terenów zie- leni i „błękitnej wstęgi”, czyli rzeki (por. Lewińska 2000; Burchard-Dziubińska i Rzeńca 2010; Kosmala 2011; Nyka 2013). W początkowym okresie powstawania miast warunki geomorfologiczne na- leżały do najważniejszych elementów decydujących o ich lokalizacji i rozwoju przestrzennym. Doceniano szczególnie znaczenie rzeźby terenu, obecności wód i dobrych warunków klimatycznych (Tołwiński 1948; Czarnecki 1964; Kulesza 2001). Małe miasta były doskonale dostosowane do lokalnych warunków przy- rodniczych, a procesy geomorfologiczne zazwyczaj im nie zagrażały. Przestrzeń otoczona murami miejskimi była zakreślana odpowiednio do planowanej wiel- kości miasta, np. w średniowieczu przewidywano, że w mieście będzie mieszkało kilkanaście-kilkadziesiąt tysięcy osób. Dopiero w końcu XVIII w. miasta wykro- czyły poza swoje mury, ale do końca XIX w. zajmowały jeszcze małe powierzch- nie (Tołwiński 1948). W XX w. zachodziły już intensywne zmiany w przestrzeni miejskiej, które szczególnie nasiliły się w  latach 90. (Słodczyk 2012). Rozwój przestrzenny spowodował zajmowanie coraz to nowych terenów przyrodni- czych, wcześniej nieprzewidzianych do zabudowy. Rozwinęło się budownictwo zarówno mieszkaniowe, logistyczne, jak i biznesowe. Kierując się minimalizacją 10 1. Wprowadzenie wysiłku, człowiek zagospodarowuje chętniej tereny łatwiejsze do zabudowy, tań- sze inwestycyjnie i obiecujące wyższe profity. Z tego względu cechą charaktery- styczną dużych i szybko rozwijających się miast jest koncentracja w nich funkcji rozwojowych przy jednocześnie postępującej dekoncentracji zagospodarowa- nia. W  ten sposób powstają rozległe obszary zurbanizowane. W  licznych kra- jach udział terenów zabudowanych wzrasta nieproporcjonalnie do przyrostów ludnościowych, zmniejszając powierzchnie obszarów aktywnych przyrodniczo (Chmielewski 2012). Obszary zurbanizowane zajmują ogromną część przestrze- ni, ingerując na dużą skalę w środowisko przyrodnicze. Dodatkowo w niektórych przypadkach rozwój przestrzenny miast powoduje włączenie w ich obręb tere- nów z aktywnymi procesami geodynamicznymi, np. laharami, powodziami, osu- wiskami. Silnym przekształceniom funkcjonalnym podlegają obszary, których zagospodarowanie nigdy wcześniej nie było brane pod uwagę, o czym decydowa- ły głównie czynniki przyrodnicze, np. obecność osadów ilastych lub torfowych w  podłożu, niestabilnych wysokich stoków (Kobojek 2013). Dawniej obszary takie uważano za niebudowlane. Czasem zainteresowanie tanimi gruntami pod zabudowę jest tak duże, że nawet plany miejscowe dopuszczają sytuowanie zabu- dowy na obszarach zagrożonych występowaniem procesów geodynamicznych. Zagospodarowanie tych terenów rodzi liczne konflikty i jest przyczyną dużych strat gospodarczych. Dlatego wyznaczane są strefy zagrożeń i podejmowane pró- by ochrony. Powierzchnia Ziemi jest środowiskiem dynamicznym poddanym wpływom różnorodnych procesów geomorfologicznych, z których jedne zależą bardziej od uwarunkowań geologicznych, a inne od klimatycznych (Easterbrook 1993; Allen 2000; Burbank i Anderson 2001; Migoń 2006). Niektóre z nich mają gwałtowny przebieg, np. powodzie, a inne, jak wietrzenie, są tak powolne, że niedostrzegalne w skali ludzkiego życia. Procesami geomorfologicznymi rządzą prawa przyrody, a człowiek nie jest w stanie ich zmienić ani ustanowić nowych, ale swoją działal- nością może wpłynąć na intensywność niektórych z tych procesów, np. przyspie- szyć obieg wody i tempo erozji wodnej albo ograniczyć zasięg i tempo wystąpie- nia małego osuwiska. Ponieważ wszystkie procesy geodynamiczne w obszarach zurbanizowanych rozpatrywane są w kategorii zagrożenia, człowiek szczególnie intensywnie próbuje ograniczyć ich zasięg, zmienić tempo i charakter oddzia- ływania. Czasem wydaje się, że to antropogeniczne środowisko jest niezależne od dynamicznych procesów przyrodniczych. Jednak intensywny rozwój miast w ostatnich kilkudziesięciu latach – przy małym zainteresowaniu lub nawet po- mijaniu warunków przyrodniczych – doprowadził w wielu z nich do dużych strat. W dobie globalizacji dominuje tendencja do ujednolicania nie tylko form zarządzania, ale także zagospodarowania różnorodnych terenu. Takie ujednoli- cenia nie są jednak dobre czy pożądane w przypadku przebiegu i skutków nie- których procesów geodynamicznych. Nawet w  skali kontynentów nieco inne procesy są przyczyną zagrożeń i dużych strat. W Europie, Ameryce i Australii 1. Wprowadzenie 11 najwięcej strat w XX w. przyniosły nagłe zjawiska pogodowe, np. burze, trąby po- wietrzne czy tornada; następnie procesy geodynamiczne, czyli trzęsienia ziemi i powodzie (tab. 1.1). W Azji i Afryce dominowały straty spowodowane przez powodzie (w Afryce aż 54 ) i nagłe zjawiska atmosferyczne. Dodatkowo w Azji aż 17  strat łączone jest z oddziaływaniem tsunami. Nie zawsze przyczyny nie- szczęść wskazywane jako przeważające dla rozległych obszarów na poszczegól- nych kontynentach są dominujące w przestrzeniach zurbanizowanych. W mia- stach dodatkowym problemem jest np. osiadanie gruntów. Ważne są lokalne uwarunkowania przyrodnicze, które czasem wręcz determinują sposoby użytko- wania i zagospodarowania terenów. Szczególnie dobrze uwidaczniają się te różni- ce w przypadku użytkowania dolin rzecznych w różnych strefach klimatycznych, wykorzystania brzegów morskich w zależności od ich budowy geologicznej, jesz- cze inne trudności wynikają z zabudowy obszarów krasowych. Tabela 1.1. Przyczyny nieszczęść i strat na świecie w latach 1900–1999 Przyczyny Kontynent (udział w procentach) Europa Azja Ameryka Afryka Australia i Oceania Trzęsienia ziemi Wybuchy wulkanów Tsunami Powodzie Osuwiska Nagłe zjawiska atmosfe- ryczne, np. burze, tornada 30 3 – 27 4 36 14 3 17 35 6 25 16 3 – 30 8 43 16 2 – 54 3 25 17 3 – 27 3 49 Źródło: na podstawie Alcántara-Ayala 2002. Zagadnienia środowiska przyrodniczego w planowaniu przestrzennym ob- szarów zurbanizowanych dotyczą dwóch podstawowych grup. Pierwsza to ochro- na systemów przyrodniczych miast, w tym różnorodności biologicznej i cennych ekosystemów, zasobów wodnych i stabilności warunków hydrologicznych oraz warunków bioklimatycznych. Druga grupa obejmuje zagadnienia minimalizacji różnego rodzaju zagrożeń związanych z procesami geomorfologicznymi. Zagad- nienia z tej drugiej grupy wymagają bardzo dobrego poznania lokalnych uwa- runkowań przyrodniczych. Znajomość praw rządzących naturalnymi procesami geomorfologicznymi na Ziemi jest potrzebna nie tylko do zrozumienia funkcjo- nowania środowiska, ale także do wyznaczania kierunków racjonalnego, zrów- noważonego zagospodarowania. Źle zdiagnozowane procesy geodynamiczne w obszarach zurbanizowanych mogą być przyczyną konfliktów przestrzennych, 12 1. Wprowadzenie a przede wszystkim poważnych strat i kosztów związanych z usuwaniem nega- tywnych skutków tych procesów, a czasem odbudowy zniszczonej infrastruktury. Ważne jest dostosowanie sposobu i intensywności zagospodarowania terenu do jego naturalnych predyspozycji, walorów i odporności. Konieczne są przemyśla- ne rozwiązania planistyczne dla obszarów potencjalnego zagrożenia procesem geodynamicznym. Wiele procesów geodynamicznych zależne jest od wielkości opadów desz- czu, a większość scenariuszy globalnych zmian klimatu zakłada do 2100 r. wzrost średniej rocznej temperatury powietrza o 1–3,5°C w umiarkowanej strefie kli- matycznej (Wibig 2012). Zmianom tym ma towarzyszyć wzrost częstotliwości i intensywności opadów ulewnych, susz i powodzi. W związku z tym przewiduje się wzrost efektywności procesów o charakterze sekularnym. W wielu obszarach, np. na stokach wulkanów zbudowanych z popiołów, terenach ze skał krasowie- jących, wysokich stokach zbudowanych z podatnego materiału, przewidywany jest wzrost natężenia procesów geodynamicznych. Skutki tych procesów powin- ny być uwzględniane w planach zagospodarowania przestrzennego (Thompson i Perry 1997). Celem opracowania jest analiza wybranych procesów geodynamicznych i ich wpływu na funkcjonowanie obszarów zurbanizowanych. Niektóre z nich są zupełnie niezależne od działalności i woli człowieka, a inne zostały całkowicie przekształcone w przestrzeni miejskiej – zmieniły swoją naturę lub tempo. Nie- spodziewane trzęsienie ziemi lub erupcja wulkaniczna wyzwalają energię po- tężniejszą, niż może wytworzyć człowiek. Sporadyczne katastrofalne trzęsienia ziemi wzbudzają duże zainteresowanie, ponieważ zwykle są przyczyną wielu ofiar i strat materialnych. W obszarach wulkanicznych zagrożenie związane jest ze spływem lawy i popiołów. Dla miast na wybrzeżu niebezpieczne są sztormy, tsunami, abrazja i podnoszenie się poziomu morza. Duże znaczenie ma osiadanie gruntów w obszarach zurbanizowanych związane z rozpuszczaniem wapieni oraz nadmiernym poborem wód podziemnych. Większość miast powstała nad rzeka- mi, dlatego skala przekształceń procesów fluwialnych jest ogromna. Jedną z co- raz ważniejszych kategorii zagrożenia są ruchy masowe, takie jak spływy i osu- wiska. Występują też procesy powolne z natury, o długim czasie oddziaływania, ale szeroko rozpowszechnione, np. wietrzenie kamienia budowlanego. Zwrócono uwagę na geologiczną skalę przebiegu procesów geodynamicznych (także pro- gnozowania tych procesów) w zestawieniu z ludzką skalą planowania i odczuwa- nia zagrożenia. W rozwoju i krajobrazie miasta doceniane są stabilne elementy geomorfologiczne np. sylwetka dostojnego wulkanu przyczynia się do rozwoju turystyki, a rzeka traktowana jest jako woda potrzebna do rekreacji w mieście, ale podejmowane są prace mające na celu eliminowanie z natury dynamicznych procesów geomorfologicznych. W  przypadku każdego procesu geodynamicznego starano się przedstawić jego naturalne uwarunkowania i mechanizmy, obszary największego zagrożenia, 1. Wprowadzenie 13 skalę modyfikacji spowodowanych przez człowieka, przebieg procesu w  prze- strzeni zurbanizowanej i jego skutki, sposoby zapobiegania lub ograniczania ne- gatywnych skutków. Praca została przygotowana na podstawie materiałów zgromadzonych przez ponad dziesięć lat badań i obserwacji środowiska przyrodniczego oraz przebiegu procesów geodynamicznych w miastach w różnych częściach świata. Przeanalizo- wano położenie topograficzne, geologiczne i przebieg procesów geomorfologicz- nych dla 130 miast położonych w Europie, Ameryce Północnej i Południowej, Azji i północnej Afryce. Analizowano pozycje literatury dotyczące badanego pro- blemu oraz dokumenty planistyczne dla wybranych miast. 2. TRZĘSIENIA ZIEMI I TSUNAMI Trzęsienia ziemi należą do najgroźniejszych naturalnych zjawisk geodyna- micznych na Ziemi. Ich przebieg jest niezależny od woli człowieka, a gdy nawie- dzają obszary gęsto zamieszkałe, skutki są szczególnie dramatyczne. Szacuje się, że około 403 mln ludzi żyje w miastach, w których występuje znaczące zagroże- nie sejsmiczne (Achenbach 2010). Do miast takich należą niektóre bardzo duże metropolie np.: San Francisco, Los Angeles, Tokio, Stambuł, Teheran, Meksyk, Caracas, New Delhi. W Azji na terenach z ryzykiem wystąpienia trzęsienia zie- mi o sile 8 stopni w skali Richtera (na obszarze 100 km2) rozwinęło się 38 mi- lionowych miast (Lisowski 1997). W  strefach sejsmicznych położonych jest także bardzo wiele małych miast. Silne podwodne trzęsienia ziemi dodatkowo generują groźne tsunami, które powodują wyjątkowe duże straty na wybrzeżu. W latach 1994–2013 prawie pół miliona ludzi na całym świecie zmarło w wyniku trzęsień ziemi, ponad 118 mln zostało dotkniętych katastrofą, a 250 tys. zgonów było skutkiem tsunami (Giles 2017). Zagrożenie trzęsieniami ziemi jest ważnym elementem w planowaniu przestrzennym i powinno być brane pod uwagę przy wznoszeniu nowej zabudowy. Coraz częściej działalność człowieka generuje drgania lub wstrząsy ziemi, ale ich skala jest nieporównywalnie mniejsza w stosunku do naturalnych trzęsień zie- mi. Stwarzają one jednak duże zagrożenie, ponieważ występują najczęściej w ob- szarach zurbanizowanych położonych poza strefami sejsmicznymi. 2.1. Przebieg trzęsienia ziemi Trzęsienie ziemi jest efektem nagłego rozładowania naprężeń skumulowa- nych w litosferze, w wyniku czego wyzwala się ogromna ilości energii, która następnie rozchodzi się w  postaci fal sejsmicznych koncentrycznie od ogni- ska trzęsienia i dociera także do powierzchni terenu. Ognisko trzęsienia ziemi (hipocentrum) jest miejscem przesunięcia skał na głębokości zwykle do kil- kudziesięciu km. Punkt na powierzchni terenu, znajdujący się bezpośrednio nad ogniskiem, do którego fale docierają najwcześniej, nosi nazwę epicentrum (ryc. 2.1). Fale sprężyste (podłużne i  poprzeczne) docierające do powierzchni te- renu objawiają się jako krótkie wstrząsy i  dodatkowo wzbudzają trzeci rodzaj drgań zwanych falami powierzchniowymi, które rozchodzą się z  epicentrum. Wyróżniane są dwa rodzaje tych fal: Rayleigha (wywołujące przemieszczenia 16 w płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni terenu) i Love’a (powodujące prze- mieszczenia w płaszczyźnie równoległej do powierzchni terenu). Długość fal po- wierzchniowych dochodzi do 100 km, a amplituda wynosi ułamek milimetra, tyl- ko przy bardzo silnych trzęsieniach kilka centymetrów (np. w 1897 r. w Assam aż 35 cm, a 1906 r. w Kalifornii 10 cm). Fale powierzchniowe wywołują najsilniejszy wstrząs i powodują największe szkody. Ryc. 2.1. Elementy trzęsienia ziemi – położenie hipocentrum i epicentrum Źródło: opracowanie własne. Trzęsienie ziemi jest bardzo krótkie i  trwa zazwyczaj nie dłużej niż kilka sekund, tylko sporadycznie może osiągnąć minutę lub więcej. Trzęsienie w San Francisco w 1906 r. trwało 40 sekund, a w Anchorage na Alasce w 1964 ponad 7 minut, z tego 3 minuty ze szczególną siłą (Bryant 2005). Zwykle najpierw ma miejsce wstrząs główny, a potem występują wstrząsy potomne, które są efektem przemieszczania się skał dopasowujących się do stanu nowej równowagi. Trzęsienie nie występuje jednocześnie i z jednakową siłą na całym obszarze objętym wstrząsem. Zaczyna się od niewielkiego ośrodka kolistego lub wydłu- żonego, gdzie wstrząs jest najsilniejszy, a im dalej od niego, tym słabszy i póź- niejszy (ryc. 2.1, 2.2). Wydłużony zasięg stref objętych wstrząsem o takiej samej sile przedstawiony na ryc. 2.2 wynika z równoległego do brzegu oceanu układu struktur geologicznych w Chile. Jeżeli hipocentrum leży na uskoku, także obraz izosejst (linii łączących punkty uderzone z taką samą siłą) jest wydłużony. W epi- centrum silne trzęsienie ziemi wywołuje największą katastrofę, ponieważ domy wskutek uderzenia od dołu są podrzucane w górę, a przy spadaniu rozsypują się w gruzy. W zależności od trzęsienia ziemi obszar epicentralny (rozciągający się wokół epicentrum) może mieć różną powierzchnię. W zasięgu tego obszaru trzę- sienie ziemi jest najsilniej odczuwalne i powoduje największe skutki morfolo- giczne oraz straty materialne i społeczne. Procesy geodynamiczne w przestrzeni zurbanizowanej 2. Trzęsienia ziemi i tsunami 17 Ryc. 2.2. Zasięg wstrząsów i drgań podczas trzęsienia ziemi, przykład z Chile 2010 Źródło: na podstawie BBC News 2010. Zasięg i  skutki trzęsienia ziemi zależą od głębokości, na jakiej wystąpiło. Jeżeli było płytkie i silne, to szkody powierzchniowe mogą być większe. Ogni- ska większości trzęsień ziemi występują na głębokości do 60 km. Przykładowe głębokości ogniska trzęsień ziemi, które spowodowały wyjątkowo duża straty, wynosiły: 2–3 km w Agadirze w 1960 r. (zniszczone miasto), 10 km w Mesynie w 1908 r., 13 km w Turcji w 1939 r. (trzęsienie ziemi było przyczyną zniszczeń w wielu miastach), 18 km w Kalifornii w 1906 r., 35–40 km w Japonii w 1923 r. (Książkiewicz 1972). W  Europie ogniska położone są zwykle na głębokości 20–30 km (Radlicz-Rühlowa i Wiśniewska-Żelichowska 1988). Jedynie w Japo- nii część ognisk zalega głębiej, od 200 do 700 km, ale to jest dość często spotyka- ne zjawisko wokół Oceanu Spokojnego. Szkody na powierzchni są uzależnione także od budowy geologicznej obsza- ru. Im skała jest bardziej zwięzła i elastyczna, tym słabiej jest wstrząsana. Dlatego starsze skały reagują słabiej na wstrząsy niż młodsze. Szczególnie silne oddzia- ływanie drgań jest tam, gdzie zwarty materiał w podłożu przykrywa cienka war- stwa luźnych osadów. Drgania rozchodzą się dobrze wzdłuż uskoków lub biegu 18 warstw, znacznie trudniej w kierunku poprzecznym do ułożenia warstw, a uskoki biegnące prostopadle do kierunku rozchodzenia się drgań mogą je zatrzymać. Na powierzchni terenu trzęsienia ziemi są odbierane jako serie wstrząsów, drgań lub kołysanie powierzchni topograficznej. W zależności od siły trzęsienia podłoże może łagodnie falować (np. do 1 m) albo gwałtownie unosić się w górę lub w dół. Czasem może wystąpić poziome przesunięcie gruntu nawet o kilka metrów. Trzęsienia ziemi o znacznej intensywności mogą doprowadzić do nie- zwykle szybkich i znacznych przeobrażeń powierzchni topograficznej. Powstają wtedy liczne formy linijne o długości nawet do 10 km i wysokości od 0,5 do 10 m. Podczas wielkiego trzęsienia ziemi w 1755 r. w centrum Lizbony powstała szcze- lina o szerokości 5 metrów, a epicentrum położone było 200 km od miasta na Oceanie Atlantyckim (Lisbon Earthquake 1755). Z kolei w czasie wielkiego trzę- sienia w Japonii w 1891 r. powstała wyjątkowo długa na 112 km szczelina, a teren zapadł się o 7 m przy jednoczesnym przesunięciu poziomym o 4 m (Książkiewicz 1972). Podczas kolejnego trzęsienia ziemi w Japonii w 1923 r. grunt przesunął się horyzontalnie do 4,5 m i obniżył do 2 m (ryc. 2.3). W czasie trzęsienia ziemi na Alasce w 1964 r. niektóre partie terenu podniosły się o 20 m, a inne obniżyły o kilka metrów (Bryant 2005). Wyjątkowo silne trzęsienie ziemi o magnitudzie 8,9–9,1 w 2011 r. w Japonii w prefekturze Tōhoku spowodowało nie tylko zmia- ny w topografii terenu, ale także przesunięcie wyspy Honsiu o 2,4 m na wschód (Chang 2011). Początkowo trzęsienie ziemi spowodowało obniżenie i  zalanie wodami Pacyfiku części wybrzeża Honsiu nawet o  jeden metr, ale po około trzech latach powolnego podnoszenia wybrzeże przekroczyło nawet pierwotną wysokość. Ryc. 2.3. Rozkład uskoków i kierunku przemieszczeń gruntu podczas trzęsienia ziemi w regionie Kanto w Japonii 1 września 1923 r. Źródło: na podstawie Holmes 1965. Procesy geodynamiczne w przestrzeni zurbanizowanej
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Procesy geodynamiczne w przestrzeni zurbanizowanej. Uwarunkowania - zagrożenia - zapobieganie
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: