CC BY
82
6. Федотов, В.И. Техногенные ландшафты: теория, региональные структуры, практика / В.И. Федотов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1985.
7. Харланов, В.А. Тектоническая карта / В.А. Харланов // Атлас Волгоградской области / ГУГК при кабинете министров Украины. Киев, 1993. С. 8.
8. Экономическая энциклопедия регионов России. Волгоградская область. М.: Экономика, 2005.
9. Ясаманов, H.A. Основы геоэкологии / H.A. Ясаманов. М.: Изд. центр «Академия», 2003.
А.Ф. ШИРШОВ (Волгоград)
ЭКОЛОГО - ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА ВОЛГОГРАДА
Дан эколого-географический анализ воздействия автомобильного транспорта на природную среду Волгограда.
Волгоград представляет собой крупную урбанизированную систему регионального значения, сложившуюся к 1970-м годам.
География города обусловила ленточно-узловую территориальную структуру хозяйства, расселения и направления магистралей, большую концентрацию производительных сил в Волгограде, где сосредоточено 1044 тыс. человек (39% населения области). Ситуация сложилась так, что региональные экологические проблемы, связанные с взаимодействием общества и природы, фокусируются в г. Волгограде.
Высокая насыщенность Волгограда транспортом (51,6% от их количества в области) - сейчас основная причина его загрязнения. Доля выхлопных газов в загрязнении воздушного бассейна составляет, по нашим расчетам, 56,2% и продолжает расти. В связи с быстрым развитием автомобильного транспорта в последние годы эта проблема обостряется.
Большая интенсивность транспортных потоков в городской агломерации, достигающая 2900 - 4300 автомобилей в час и более, при несовершенстве и загруженности дорожной сети, особенно в центральных районах, определяет повышенное загрязнение последних вредными компонентами автомобильных выбросов; положение усугубляется наличием большого количества регулируемых пересечений на одном уровне, плохим состоянием дорожного полотна и использованием неэтилированного бензина.
Комплексная методика математического моделирования движения транспорта, определения параметров транспортных потоков и загазованности на магистралях города [1] позволяет оценить влияние транспорта на окружающую среду, определить допустимые пределы и пути снижения его отрицательного воздействия.
Для транспорта характерно сетевое, с выделением главных линий, распространение загрязнений. Сами транспортные средства - не статичные, не фиксированные источники с параметрами, переменными в пространстве и во времени.
Согласно модели распределения негативных воздействий на транспортных коммуникациях, наиболее загруженные дороги составляют малую часть сети. Показателями загрузки дорог транспортными средствами служат транспортная работа и интенсивность движения. Для характеристики загрузки дорог использовалась информация об автомобильном парке, расходе горючего, интенсивности движения на магистралях, пробеге автотранспорта [2].
Данные о потоках транспорта на участках сети дорог и связанное с ними распределение загрязнений хорошо коррелируются.
Зависимости рассеивания выбросов от интенсивности движения позволяют рассчитать их пространственное распределение в атмосфере.
© Ширшов А.Ф., 2007
Естественное рассеивание отработанных газов и снижение концентрации вредных веществ в воздухе зависят от степени проветриваемости участков трасс, местности. На открытых участках наиболее интенсивное уменьшение концентрации вредных веществ происходит в интервале 12 - 20 м от источников загрязнения.
Интенсивность движения на отдельных магистралях Волгограда достигла 40 тыс. автомобилей в сутки, при этом выделяется большее количество выхлопных газов, в том числе соединений тяжелых металлов. Концентрация резко возрастает у светофоров.
Отрицательным фактором является также пыль, образующаяся вследствие истирания, измельчения, выдувания, разрушения некачественного покрытия дорог. Общая протяженность дорог Волгограда составляет 1230 км, из них относительно неплохое покрытие имеют 1030 км. По данным Института экономики промышленности, за счет эффекта истирания с участка дороги длиной 1 км и шириной 10 м за год образуется почти 1 т пыли, по расчетам автора, в Волгограде 1000 т пыли в год.
Большую роль в снижении расхода топлива и, значит,уменьшении количества отработанных газов автотранспорта играет оптимальная организация движения, заключающаяся в сокращении числа остановок, холостого хода, разгонов и торможений.
В условиях уличного движения в городах двигатель автомобиля работает 30% времени на холостом ходу, 30 - 40% - с постоянной нагрузкой, 20 - 25% - в режиме разгона и 10 - 1 5% - в режиме торможения. При этом в среднем в сутки на холостом ходу автомобиль выбрасывает 5-7% окиси углерода к объему всего выхлопа, а в процессе движения с постоянной нагрузкой - 1 - 2%.
Наличие на городских дорогах большого количества регулируемых перекрестков, т. е. пересечений на одном уровне, требует частых торможений, остановок и ускорений.
В Волгограде в 2004 г. при протяженности улично-дорожной сети в 1030 км и численности автопарка 128363 автомобиля средняя загрузка в часы «пик» (при использовании 34% автопарка) составляет 42,1 машины на 1 км, что обусловливает среднюю скорость движения 23 км/час; в такой ситуации значительная часть движения транспорта приходится на 1-ю и 2-ю передачи с увеличением выбросов в 4 - 10 раз.
Газообразные выбросы автотранспорта превращаются в атмосферном воздухе в кислоты и далее полностью разлагаются за период от 19 до 100 часов. Так, в условиях Волгограда на 1-й и 2-й продольных магистралях в безветренную погоду имеет место увеличение содержания в атмосферном воздухе газообразных выбросов; при штиле, скорости ветра менее 1,5 м/сек имеет место стабилизация содержания вредных веществ.
Максимальные разовые концентрации оксидов азота в условиях слабого ветра и застоя воздуха, характерных для летних и зимних антициклонов, составляли 1,7 - 2,0 ПДК на высоте 20 м и 6 - 7 ПДК на высоте 4 м от земли, при этом резко повышается концентрация оксида углерода - до 4,5 ПДК.
Расчетные данные показывают, что при увеличении средней скорости движения автотранспорта по дорожной сети Волгограда до 35 км/час валовой выброс автотранспортом вредных веществ снижается на 33,6%, при этом выбросы оксида углерода уменьшаются на 31%, оксидов азота - на 14% и углеводородов - на 56%. При увеличении средней скорости движения транспорта до оптимальной - 40 - 60 км/ час - валовые выбросы снизятся на 51%, а при скоростном режиме движения - более 60 км/час - на 64,6%.
Наиболее актуальны транспортно-экологические проблемы для центральных частей административных районов Волгоградского промышленного узла, имеющих самый большой приток транспортных средств (от 31 до 42 тыс. авт./сутки) и самое большое количество регулируемых пересечений, находящихся на 1-й и 2-й основных продольных магистралях с их максимальным транспортным потоком. Всего же в городе 204 регулируемых пересечения.
Наибольший выброс продуктов неполного сгорания топлива наблюдается при задержке автомобилей с работающим двигателем у светофоров в ожидании зеленого света.
Северная и центральная части города наиболее перегружены автомобильным транспортом, поэтому проблему автотранспорта Волгограда рассмотрим на примере этих районов.
Наибольшие по величине потоки транспорта сконцентрированы на 1-й и 2-й продольной магистралях. Суммарная величина потока на отдельных участках колеблется от 2640 до 5496 автомобилей в час, доля легкового транспорта составляет 0,6 - 0,8 от суммарной величины, доля грузового транспорта - 0,38 - 1,13, доля общественного транспорта-0,1 -0,2.
Загрузка магистралей северных и центрального районов Волгограда составляет в среднем 3129 автомобилей в час. Необходимо отметить, что эти данные соответствуют временному периоду с 7 часов утра до 17 часов вечера. Вечером и особенно ночью интенсивность движения резко падает. Поток на 1-й продольной магистрали состоит на 94% из легковых автомобилей, 6% - общественный транспорт. Исключение составляют участки в северном районе от дамбы до конца Спартановки и у завода «Красный Октябрь», где разрешен проезд грузовому транспорту, что меняет сам транспортный поток, скорость движения, состав выхлопов. Анализ загрузки 2-й продольной магистрали показал, что она наиболее загружена от Тракторозаводского района до слияния с первой продольной магистралью на юге и пересечения с проспектом Жукова. В первом случае это объясняется выходом автотрассы из Волгограда и расположением крупнейших рынков города, обладающих большой экономически притягательной силой; во втором случае - пр. Жукова является важными транспортными «воротами» московского направления. Фактически Волгоградский промышленный узел имеет двое ворот: северные, являющиеся началом 1-й и 2-й продольных магистралей, и западные, перпендикулярные 1-й, 2-й и 3-й продольным магистралям города. Структура потока автотранспорта на 2-й продольной магистрали в среднем такова: 60% -легковые автомобили, 36% - грузовые, 4% - общественный транспорт.
Анализ интенсивности движения транспортных потоков за шесть лет в указанных районах города показал, что в 1999 г. по 1-й и 2-й продольным магистралям в Волгоград въезжало 6300 автомобилей в час против 9030 в 2004 г. Таким образом, из периферийных (западной и северной) частей города к центру стало подъезжать в 1,4 раза больше автомобилей, чем в 1999 г. Изменился состав транспортного потока: в 1,2 раза увеличилось количество легковых автомобилей и уменьшилось грузового на 20% и государственного общественного транспорта на 15%.
Анализ загрузки дорожной сети Волгограда по направлению к северным и западным воротам города в час пик в 2004 г. по сравнению с 1999 г. (авт./час) показал, что:
- уровень загрузки 1-й продольной магистрали Волгограда остается стабильно самым высоким по сезонам года, превышая уровень загрузки 2-й продольной магистрали в 1,39 раза;
- уровень загрузки на главных пересечениях города самый высокий;
- уровень загрузки северных и западных ворот города растет ежегодно на 10 - 12%;
- меняется состав транспортного потока на трассах города, т. е. увеличилось количество легковых автомобилей с 0,7 до 0,85 от суммарной величины, несколько снизилась доля грузового транспорта - с 0,19 до 0,13 и государственного - с 0,18 до 0,1 от суммарной величины транспортного потока;
- продолжает расти уровень загрузки центральных частей города, что ведет к появлению «пробок», снижению скорости, увеличению вредных выбросов.
Наличие таких крупных магистралей создает в районах города зоны с повышенным уровнем концентрации оксида углерода (от 2 до 5 ПДК). Зона повышенного загрязнения оксидом углерода в 5 ПДК возникла на перекрестках 1-я продольная - ул. Комсомольская, 2-я продольная (Рокоссовского) - ул. Невская с выбросами 190,7 г/с; 2-я продольная (Ополченская) - Дегтярева, Ополченская - Шурухина (4 ПДК, выбросы -170,1 г/с).
Ранжирование территорий г. Волгограда по экологическим условиям в результате воздействия сухопутного транспорта, 2004 г.
(по расчетам автора).
Наименование района Площадь района Длина главных ■.Iа[ |[С [ pa leií Плотность главных магистралей районов Оценка в баллах Площади дорожн. ландшафтов гл. магистралей районов Оценка в баллах Средняя интенсивность движения на основных магистралях районов Оценка в баллах Ранжирование по экологическим условиям
км2 км км/ тыс.км2 км2 % авт/час Общая сумма баллов
Т ракторозаводской 63,3 31,0 489,7 -Н2.+ 0,62 0,7 -hf 2970 fM -Ш+к-Н-Н-
Краснооктябрьский 38,9 20,0 541,1 м 0,4 0,7 3200 '/і'/. 1 у %
Центральный 14,1 23,6 1594,5 0,35 2,4 3400 YA'/ '////у:'////
Дзержинский 50,7 49,6 978,3 0,74 1,4 2900 ЦЯ
Ворошиловский 29,6 21,0 708,9 +’+ 0,31 1,04 YA'/, 2275 1 ■Ж+ЬЧ+Н"
Советский 45,4 16,4 361,2 1 0,24 0,5 l 2552 1 3
Кировский 68,4 28,4 514,2 +Л+ 0,5 0,7 bHf 2362 1 -Ж-Ж+Ж-
Красноармейский 236,3 22,6 95,6 1 0,4 0,16 1 2260 1 3
Итого: 547,3 212,6 Средняя - 644,6 3,3 0,6 Средняя - 2739 3 р-на с неблагоприятн. условиями 3 района с удовлетворит условиями 2 района с благоприятн. условиями
Ш
Показатели транспортной нагрузки
3 балла — максимальное значение показателей транспортной нагрузки
2 балла — среднее значение показателей транспортной нагрузки
1 балл — минимальное значение показателей
транспортной нагрузки
та
Ранжирование территорий по экологическим условиям в результате транспортной нагрузки 7-9 баллов - р-ны с высоким уровнем транспортной нагрузки и экологически неблагоприятными условиями в результате этого воздействия.
от 4 до 6 баллов - р-ны со средним уровнем транспортной нагрузки и удовлетворительными условиями в результате этого воздействия.
3 балла - р-ны с низким уровнем транспортной нагрузки и экологически благоприятными условиями.
Вдоль главных магистралей отмечается полоса с повышенным содержанием оксидов углерода до 1,5 ПДК в среднем, часть территории вдоль магистралей, главным образом в местах пересечений с районными дорогами, имеет более высокий уровень загрязнения, особенно в антициклональную погоду - до 4 ПДК: пересечение пр. Ленина - пр. Металлургов, пр. Ленина - ул. 7-я Гвардейская, пр. Ленина - ул. 39-я Гвардейская, пр. Ленина - ул. Порт-Саида, пр. Ленина - ул. Краснознаменская, пр. Жукова -ул. Землячки.
Концентрация оксида углерода и оксидов азота за годы обследования имела устойчивую тенденцию к росту. Суммарная концентрация оксида углерода и оксидов азота выросла с 1999-го по 2004 г. в 1,1 раза, а рост уровня формальдегида (при падении объемов промышленного производства) свидетельствует о ведущей роли автотранспорта в загрязнении атмосферного воздуха исследуемых районов Волгограда, прилегающих к главным транспортным магистралям.
Для определения эколого-географического состояния Волгограда в результате растущего воздействия сухопутного транспорта было проведено районирование территорий города по сложившимся экологическим условиям.
При выявлении транспортной нагрузки важно оценить длину и плотность размещения главных сухопутных транспортных магистралей районов города. При общей длине всех дорог Волгограда в 1030 км длина главных магистралей составляет 212,6 км (20,6%). Средняя плотность всех магистралей Волгограда составляет 531 км на 1000 км2, где Центральный район имеет самую маленькую площадь из восьми районов - 14,1 км2, или 2,5%, размещает 23,6 км (11,1% длины) главных транспортных магистралей, а самый большой по площади район Волгограда - Красноармейский (236,3 км2, или 43,17%) размещает 22,6 км (10,6%) главных транспортных магистралей. Средняя плотность размещения главных транспортных магистралей районов составляет 644,6 км на 1000 км2, варьируясь от максимального значения 1594,5 км на 1000 км2 в Центральном районе до минимального значения 95,6 км на 1000 км2 - в Красноармейском. При ранжировании полученных показателей по трехбалльной системе выделены следующие три группы районов.
Первая группа (5 балла) - Центральный и Дзержинский, составляют 11,8% площади города, самая высокая плотность главных транспортных магистралей, максимальные значения показателей транспортной нагрузки.
Вторая группа (2 балла) - Тракторозаводский, Краснооктябрьский, Ворошиловский, Кировский, составляют 36,5% площади города, средние показатели плотности главных транспортных магистралей, средняя нагрузка.
Третья груп па (1 балл) - Советский и Красноармейский, составляют 51,4% площади города, низкие показатели плотности главных магистралей, минимальная транспортная нагрузка.
Площади дорожных ландшафтов главных магистралей Волгограда составляют 3,3 км2 или 0,6% территории, изменяясь от 2,4% в Центральном районе до 0,16% - в Красноармейском.
По этому показателю также было проведено ранжирование территорий Волгограда по трехбалльной шкале. Выявлены три группы районов:
первая группа (3 балла) - Центральный, Дзержинский, Ворошиловский, высокая транспортная нагрузка, 17,2% площади Волгограда;
вторая группа (2 балла) - Тракторозаводский, Краснооктябрьский, Кировский, средняя нагрузка, 31,1% площади города;
третья группа (1 балл) - Советский и Красноармейский, низкая нагрузка, 51,4% площади города.
Средняя интенсивность на главных магистралях Волгограда, по нашим замерам, составляет 2410 автомобилей в час (с максимальным значением 3150 автомобилей в час в Центральном районе и минимальным - 2021 автомобиль в час - в Красноармейском районе).
Это позволило ранжировать территорию Волгограда по показателю средней интенсивности движения транспорта по трехбалльной шкале, с выделением трех групп районов:
первая группа (3 балла) - Краснооктябрьский и Центральный районы, составляющие 11,4% площади города, с высокими показателями интенсивности движения (3100 -4400 автомобилей в час);
вторая группа (2 балла) - Тракторозаводский и Дзержинский районы, составляющие 20,8% площади, где отмечены средние показатели интенсивности движения (2900 -3000);
третья группа (1 балл) - Ворошиловский, Советский, Кировский, Красноармейский районы, составляющие 69,3% площади города с относительно низкими показателями интенсивности движения (1800 - 2200).
Таким образом, установлено, что по совокупности воздействия всего сухопутного транспорта возможно провести ранжирование территорий по экологическим условиям. По общей сумме баллов выделены три группы районов:
первая группа - районы с высоким уровнем транспортной нагрузки (от 7 до 9 баллов) и территориями с неблагоприятными экологическими условиями в результате этого; площадь этой группы составляет 103,7 км2, или 18,9%, - это Центральный, Краснооктябрьский и Дзержинский районы;
вторая группа - районы со средним уровнем транспортной нагрузки (5-6 баллов) и территориями с удовлетворительными условиями', площадь - 161,3 км2, или 29,4% территории Волгограда;
третья группа - районы с низким уровнем транспортной нагрузки (3-4 балла) и территориями с благоприятными условиями, площадь этой группы составляет 281,7 км2, или 51,4% (см. табл на с. 78).
На территории Волгограда выделяются две зоны с различной транспортной нагрузкой и экологической ситуацией в результате воздействия транспортного комплекса.
Северная зона, к которой можно отнести районы с экологически неблагоприятными условиями в результате высокой транспортной нагрузки (6-9 баллов), включает в себя четыре района: Тракторозаводский, Краснооктябрьский, Центральный, Дзержинский. Общая площадь зоны - 167 км2, что составляет 30,5% территории города.
Южная зона более однородна, объединяет районы с экологически удовлетворительными и благоприятными условиями (3-6 баллов), включает в себя четыре района-Ворошиловский, Советский, Кировский, Красноармейский площадью 379,7 км2, т. е. 69,3% площади города.
Для снижения уровня транспортной нагрузки и улучшения экологической обстановки в Волгограде необходимо:
- продолжить сооружение 3-й продольной магистрали для вывода транзитного транспорта;
- соорудить мостовой переход на левый берег Волги для снижения транспортной нагрузки на северную зону Волгограда и особенно Центральный район;
- оптимизировать потоки автомобильного транспорта по магистралям города, особенно в центральных частях районов (безостановочное движение - зеленая волна), для увеличения средней скорости до 40 км /час, что в 2,2 раза снизит количество выхлопов отработанных газов.
Литература
1. Сидоренко, В.Ф. О расчете концентрации окиси углерода в воздухе автомагистралей и прилегающей жилой застройки /В.Ф. Сидоренко, Ю.Г. Фельдман. М.: Медицина, 1974. С. 21-28.
2. Филина, В.Н. Моделирование распределения воздействия транспорта на окружающую среду / В.Н. Филина //АН СССР. Сер. География. 1981. № 4. С. 68 - 74.
