Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

ности играют важную роль при проектировании городской среды и формировании ее планировочной структуры [2]. Наиболее частым вопросом, связанным с рельефом, является организация поверхностного стока с городских территорий [3]. Знания об особенностях рельефа важны также с точки зрения формирования экологически безопасной городской среды при размещении производственных и жилых зон. Рельеф может как благоприятствовать выносу загрязняющих веществ в городах на возвышенности, так и препятствовать рассеиванию выбросов в атмосфере в поселениях котловинного типа.

Неоднозначно этот вопрос стоит в городах со сложным рельефом. При наличии сложного рельефа в приземном слое атмосферы возможно образование горно-долинной циркуляции [4, 5]. Термодинамическое воздействие холмистого рельефа на ветер в предвечерние

иночные часы проявляется в виде нисходящих течений, которые часто прослеживаются при антициклональной погоде с небольшими скоростями градиентного ветра. Наличие таких ветров приводит к образованию зон застоя и выхолаживания воздушных масс в понижениях и к большему различию температур воздуха между повышенными и пониженными участками [6, 7].

Всвязи с этим нами был проведен анализ влияния рельефа на формирование зон повышенного уровня загрязнения атмосферного воздуха. Исследование проводилось на примере территории города Воронежа.

Воронеж – город в Центральном Черноземье с населением более одного миллиона человек. В административном отношении территория города разделена на 6 муниципальных районов, расположенных на правом и левом берегу. На правом берегу водохранилища расположены Центральный, Ленинский, Коминтерновский и Советский районы, на левом берегу– Железнодорожный и Левобережный. В 50…80-е года 20 века Воронеж являлся крупным центром химической, авиастроительной, машиностроительной и оборонной промышленности. Промышленные предприятия размещались восновном наокраинах города, а сеть улиц и широких проспектов выполняла функцию аэродинамических коридоров, способствующих при господствующем западном ветре выносу загрязненных воздушных масс за черту города [8]. В настоящее время город активно развивается и растет, уплотняется застройка, многие пригородные районы введены в состав городского округа город Воронеж в 2004 году. В связи с этим сохранившиеся промышленные предприятияоказались в кольце жилой застройки, как например, ПАО «СИБУР Холдинг», Воронежская ТЭЦ-1, ЗАО «Воронежский шинный завод», ПАО «ВАСО», ООО УК «Рудгормаш», Воронежский механический завод и др. Многие предприятия были вынесены на территорию индустриального парка «Масловский» [9]. Последние 20-летие основным источником загрязнения атмосферы в Воронеже является автотранспорт [10, 11, 12].

Главной физико-географической особенностью является природная контрастность территории города. Согласно исследованиям некоторых авторов, ландшафтные рубежи контрастности играют важную роль в формировании градопланировочной структуры урбанизированных пространств и их окружения. Воронеж расположен близи границы степной

илесостепной зон, что объясняет неустойчивость атмосферных процессов, чередование сухих и влажных периодов и достаточную пеструю ландшафтную структуру – гармоничное сосуществование открытых степных, луговых и лесных пространств, пестроту почвенного покрова [13].

Территория находится на границе двух геоморфологических провинций – Среднерусской возвышенности и Окско-Донской низменности. Рельеф окружающей город местности равнинный, расчлененный долинами рек Дон, Воронеж, Усмань, а также многочисленными балками [8]. Воронежское водохранилище, созданное в долине реки Воронеж в 1972 году, делит город в меридиональном отношении на две неравные части. Площадь зеркала Воронежского водохранилища - 70 км2, длина водохранилища около 30 км, ширина - 2 км, средняя глубина – 2,9 м, а общий объем – 0,204 км³, высота над уровнем моря 93 м. Левобереж-

-66 -

ная часть города представляет собой выровненную поверхность 2-ой надпойменной террасы, возвышающуюся над урезом водохранилища на 10…20 м, сложенную преимущественно песчаными и песчано-глинистыми грунтами, переработанными ветром и водной эрозией. Правобережная часть – высокое холмистое суглинистое плато с абсолютными отметками высот 100-160 м (абсолютная отметка 168,2 м в южной части правобережья) и крутым, обрывающимся к водохранилищу, коренным склоном, расчлененным системой древних балок Ботаническая, Чернавская, Стрелецкая, Чижовская, Грачиная [8,11,13].

Оценка аэрационного режима, связанного с термодинамической конвекцией, заключалась в обнаружении и отображении потенциальных областей образования и скопления масс холодного воздуха. Выбор подхода к моделированию горно-долинной циркуляции основывался на допущении, что охлажденный у поверхности воздух ведет себя аналогично жидкости. Средой для моделирования выступила геоинформационная система ArcGIS, инструменты пространственного анализаобеспечены набором«Гидрология»(Hydrology) – до-

полнительного модуля «SpatialAnalyst» панели ArcToolbox.

Моделированиеосуществлялось наосновецифровой моделирельефа (ЦМР) иданных о землепользовании [14]. После предварительной обработки ЦМР, направленной на заполнение мелких отрицательных форм рельефа и сглаживания незначительных подъемов высот, рассчитано направление потока и накопление стока холодного воздуха. Результатом пространственного анализа является сеть потоков холодного воздуха, ориентированных в двумерном пространстве с учетом уклона поверхности (рис. 1).

Рис. 1. Результаты анализа фактора термодинамической конвекции: распределение расчетных потоков холодного воздуха при образовании горно-долинной циркуляции на территории города Воронеж – результат моделирования с использованием инструментов ГИС-анализа

Данный вид анализа позволяет визуально оценивать потенциальные зоны радиационного выхолаживания поверхностей и их роль в снижении перегрева поверхностей в следствие образования городского «острова тепла», а также возможные области застоя воздушных масс и их влияние на уровень атмосферного загрязнения прилегающих территорий.

- 67 -

Оценка уровня загрязнения приземного слоя воздуха в городе выполнена на основании рассчитанных значений комплексного показателя загрязнения атмосферы по формуле К.А. Буштуевой в 74 точках наблюдений за период 2009…2013 гг. [11]:

ПДКс …

центрация компонентов загрязнения …

зависит от класса опасности вещества и равна для I класса – 1, для II класса – 1,5, для III класса – 2, для IV класса – 4; – экспозиция воздействия суммы загрязнений, по повторяемости направлений ветров за год, рассчитывается по формуле: t = Р / Ро, где Р – среднегодовой процент повторяемостиштилей, %;Ро = 12,5 % (процент повторяемости направлений ветров одного румба при круговой розе ветров).

Выбор веществ, включенных в расчет с целью оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха города, осуществлялся в соответствии с Приказом № 273 от 06.06.2017 «Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе».

По результатам расчета суммарных индексов загрязнения атмосферы была сформирована геоинформационная база данных «Качество атмосферного воздуха» по 74 точкам наблюдений с адресной привязкой в ArcGIS, далее с помощью инструментов SpatialAnalyst [11, 14] была построена интерполированная поверхность методомобратно взвешенных расстояний и равномерным охватом всей исследуемой территории (рис. 2, б). Карта характеризует распределение комплексного показателя загрязнения атмосферы на территории го-

Рис. 2. Анализ влияния особенностей рельефа на формирование зон повышенного атмосферного загрязнения: а – уклон и области ночного выхолаживания;

б–распределение комплексного показателя загрязнения атмосферы Kатм

-68 -

Наибольший вклад в образование зон ночного радиационного выхолаживания подстилающей поверхности вносит крутой правобережный склон Воронежского водохранилища от ул. Ленина до участка леса на ул. Острогожская с преобладающим малоэтажным коттеджным типом застройки и высокой долей озеленения. Потоки воздуха, направленные к Воронежскому водохранилищу, способствуют выносу загрязняющих веществ, находящихся в приземном слое атмосферы центральной части города. Территория Центрального парка города Воронежа, частично микрорайон «Дубрава» и частный сектор по ул. Шишкова, территория Ботанического сада, агрополя Воронежского государственного аграрного университета также являются обширной зонойобразования более низких температур в ночное время. При этом расположение склонов и балок таково, что поток холодного воздуха, проходя под транспортной развязкой и Северным мостом, выносится непосредственно к Воронежскому водохранилищу.

Территория Воронежскойнагорнойдубравы также играет важнуюроль вобразовании прохладного и чистого воздуха в ночное время, а небольшой уклон от Московского проспекта в сторону густонаселенного жилого комплекса по ул. Ломоносова, 114 служит аэрационным коридором, благодаря которому в ночное время нагретые и загрязненные в течение дня воздушные массы замещаются прохладным и свежим воздухом с территории яблоневых садов.

В Северном микрорайоне на участке соснового леса по ул. Владимира-Невского – Ан- тонова-Овсеенко и на территории коттеджной застройки микрорайона «Подгорное» образуется еще одна зона ночного выхолаживания с условно-чистым воздухом, воздушные потоки направлены к пойме Дона.

Благоприятным с точки зрения аэрации является также частный сектор к югу от ул. Матросова и природного комплекса «Песчаный лог», в то же время на территории микрорайона«Тепличный»и «Тенистый»вблизи акватории р. Донвозможнообразование локальных зон застаивания загрязненного воздуха, который собирается с прилегающих промышленных территорий.

Система уклонов ипонижений,ведущихв сторонуЮго-Западного кладбища и Правобережных очистных сооружений, разбивается на два «рукава», один из которых начинается в районе Коминтерновского кладбища и частного сектора за Центральным автовокзалом, второй берет свое начало в районе улиц 9 Января, Пеше-Стрелецкая и Холмистая, захватывая воздушные массы не только над частным сектором, но и потенциально загрязненные с территорий промышленных объектов и крупных автомагистралей, в результате чего в районе пос. Первое Мая и возможно образование зон застоя загрязненного воздуха в ночное время.

На левом берегу ситуация складывается более неблагоприятным образом. Если выше по течению реки Воронеж в Железнодорожном районе прохладный воздух, образующийся над Отроженским сосновым лесом и частным сектором, под действием слабого уклона медленно «стекает» к Воронежскому водохранилищу, то южнее Северного моста, в районе крупной промышленной зоны в Левобережном районе города, образуется мощная зона застоя воздуха, проникающая вглубь жилой застройки вплоть до Ленинского проспекта и ул. Ленинградская, достигает своего максимума в районе Вогрэсовского моста, ул. Лебедева, Ильюшина, Менделеева и Новосибирская. Загрязняющие вещества оседают в приземном слое воздуха, что особенно усугубляется под действием летних и зимних инверсий.

Заключение.

Выполнен анализ рельефа территории города Воронеж, с помощью геоинформационных технологий определены потоки холодного воздуха, выявлены области радиационного выхолаживания и потенциальные зоны застоя воздушных масс в понижениях рельефа.

- 69 -