СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ Российский патент 2010 года по МПК E01C1/02 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог с твердым покрытием, транспортных развязок и мостов для движения автотранспортных средств через водные артерии (реки, каналы, магистральные трубопроводы и др.).

Обеспечение экологической безопасности страны предполагает наряду с прочим экологизацию автомобильного транспорта. Острота проблемы растет с каждым годом. Миллионы автомобилей, которыми ведают свыше 400 тысяч субъектов транспортного рынка, динамично растущая "армия" личных автомобилей выбрасывают в атмосферу все больше загрязняющих веществ. В среднем за год объем выбросов от автотранспортных средств увеличивается на 3 процента. Величина ежегодного ущерба от негативного воздействия на окружающую среду автотранспортного комплекса составляет, по некоторым оценкам, более 3,5 млрд долларов и продолжает расти.

По данным экспертов, один автомобиль в среднем за год сжигает из атмосферы более 4 т кислорода, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. В целом, если говорить о России, от автотранспорта в атмосферу поступает ежегодно огромное количество канцерогенных веществ: около 30 тыс. т бензола, почти 20 тыс. т формальдегида, примерно 7 тыс. т бензапирена и свинца. Общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобилями, превышает в настоящее время 20 млн т. К сожалению, с точки зрения наносимого экологического ущерба, автотранспорт выступает безусловным лидером по всем "фронтам": загрязнение воздуха - 95%, шум - 49,5%, общее воздействие на климат - 68%.

Например, в сутки около 50 тыс. машин проезжает транзитом через провинциальный город Волгоград, загрязняя воздух, почву и водоемы выхлопными газами.

Известен способ создания транспортной сети жилой зоны в градообразующем поселении, включающий благоустройство жилых территорий, пешеходно-транспортной сети и автостоянок, зон детских игровых площадок и площадок для отдыха взрослых, организацию водных устройств, освещение дворовых территорий, озеленение дворовых пространств (см. учебное пособие Барсукова Г.М. Благоустройство жилой среды: учебное пособие / Волг ГАСУ. - Волгоград, 2005. - 220 с.).

К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами проблеме - снижение экологической нагрузки в градообразующих поселениях при возросшей нагрузке движения автотранспортных средств и выбросов отработанных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) - относится то, что все кварталы жилых зон примыкают непосредственно к транспортным магистралям с 4-мя, 6-ю, 8-ю, 10-ю и 12-ю полосами движения транспортной сети. Весь газовый поток от ДВС перераспределяется в жилых зонах градообразующего поселения.

В последние годы негативное воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду постоянно растет. Например, в Волгограде зарегистрировано около 160 тысяч единиц различных автотранспортных средств, а ежегодное количество автотранспортных средств в Волгограде возрастает в среднем на 40 тысяч единиц, что приводит к ежегодному увеличению выбросов вредных веществ от автотранспорта и росту загрязнения окружающей среды. Так, в 1997 г. загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками составляло 42% от валового объема, в 2000 г. - 50,0%, в 2002 г. - уже 74,5%. По результатам мониторинга атмосферного воздуха на магистралях Волгограда максимальный уровень загрязнения по диоксиду азота превышает предельно допустимую концентрацию в 2,2-11,8 раза, по пыли - в 2,1-10,6 раза, по оксиду углерода - в 3,5-8,2 раза. В атмосферном воздухе во всех жилых районах Волгограда фиксируются тяжелые металлы: свинец, марганец, никель, хром, медь, железо, цинк. В выбросах от автотранспорта содержится более 200 наименований загрязняющих веществ, более токсичных, чем в выбросах от промышленных предприятий. Значительно возрастает доля населения с хроническими формами болезней органов дыхания, что полностью коррелирует с динамикой роста численности автопарка Волгограда.

Смертность населения от увеличивающегося потока автотранспортных средств в Кировском районе г. Волгограда ежегодно увеличивается на 92 человека, в Центральном районе - на 20 человек, рядом с ЗАО Волгоградским металлургическим заводом "Красный Октябрь" - 233 человека, в Тракторозаводском районе - с 225 до 411 человек, а в северной части города с алюминиевым заводом "РУСАЛ" - до 459 человек на каждые 100000 проживающих в районе людей. Город Волгоград насчитывает 1,2 млн человек.

Известен способ прогнозирования загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами в зоне влияния автодорог номограммным методом, включающий исследования условий ландшафта участка автомобильной дороги, установление метеорологических условий: ориентация участка дороги, фиксация господствующих направлений ветра по отношению к оси участка дороги, средней скорости ветра, стоксовой скорости осаждения отработанных газов, установление фоновой концентрации свинца в почве и растительности, количественного и качественного состава транспортного потока (см. статью Канищева А.Н. Прогнозирование загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами в зоне влияния автодорог номограммным методом / Тезисы докладов 3-й Международной научно-технической конференции "Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе". - М.: Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет), 1999. - 210 c. - C.71).

К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами проблеме относится то, что номограммами решается вопрос установления количества тяжелых металлов (свинца) на конкретном участке автодороги, но не решается сама проблема - изменение экологической нагрузки в виде отработанных (выхлопных) газов транспортных средств в градообразующих поселениях.

Из-за устаревшей транспортной сети ежегодно только в городе Волгограде в результате аварий страдает более полутора тысяч человек, из которых примерно 150 погибает. Действительно, разгрузить городские улицы, по которым ежедневно проходит более 50 тысяч автомашин, можно только открыв объездные дополнительные автотранспортные магистрали, по которым пройдет весь транзит. А это почти половина всего транспорта, наводнившего улицы г. Волгограда.

На сегодняшний день главными магистралями города Волгограда продолжают оставаться Первая и Вторая Продольные магистрали, построенные более пятидесяти лет назад. Их пропускная способность практически исчерпана. Связывая магистралями в основном центральные и северные районы г. Волгограда, они не дают возможность выбора водителям альтернативного маршрута на юг России. Пуск дополнительного моста через р. Волгу еще больше усугубляет эту, и без того безвыходную, ситуацию. Дополнительные объездные магистрали смогли бы решить и ряд экологических проблем. Ведь основной загрязнитель атмосферы - выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств. Концентрация вредных для здоровья людей веществ на любом перекрестке увеличена в десятки раз. Концентрация оксида азота в 20 раз превышает допустимый уровень, оксида углерода - до 38 раз, формальдегидов - в 3 раза. Также фиксируются в воздухе соединения тяжелых металлов - марганца, свинца, хрома. Не секрет, что часть транзитного транспорта везет опасные грузы. Поэтому уличные аварии влекут за собой проблемы для города куда более серьезные.

Известна также транспортная сеть в градообразующем поселении, в которой поддерживают в технически исправном состоянии существующие дороги с твердым покрытием, транспортные развязки и мосты через водные артерии (см. статью Скачкова С.А., Суслова Е.А. Влияние автотранспортного комплекса на состояние окружающей среды города Волгограда / Поволжский экологический вестник. Выпуск №6. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 1999. - С.36-39).

К недостаткам улично-дорожной сети г. Волгограда, как и всех городов в Европейской части Российской Федерации, расположенных вдоль реки Волги, относятся:

- невозможность расширения проезжей части дорог из-за плотности жилой застройки после 1943 года;

- несоответствие ширины дороги (или количества полос на проезжей части) все возрастающим размерам транспортного потока;

- частые пересечения основной дороги с улицами жилого фонда;

- неудовлетворительное состояние дорожного покрытия из-за автотранспорта грузоподъемностью 20-50 т;

- затягивание строительства 3-й Продольной магистрали и дорожных развязок, предназначенных для иногороднего и большегрузного транспорта;

- наличие лишь 10 подземных пешеходных переходов в Волгограде при длине города более 80 км от южных до северных районов, тогда как в соответствии со СНиП их необходимо предусматривать через каждые 800 м магистральных улиц;

- частое пересечение автомобильных дорог внутри города с железнодорожными полотнами;

- недопустимо низкая средняя скорость (не более 30 км/ч), тогда как оптимальная должна быть на уровне 60 км/ч для снижения уровня выброса токсичных отработанных газов;

- интенсивная застройка транспортной сети города автозаправочными станциями;

- высокая стоимость переправки речными паромами на левый берег Волги из-за отсутствия автомобильных мостов через водную артерию в средней, северной и южной частях градообразующего поселения. Это заставляет государственный, муниципальный, индивидуальный и иногородний транспорт двигаться в объезд, через плотину Волжской ГЭС, создавая этим и без того критические нагрузки на плотину и большие скопления автотранспорта в часы пик. Это ведет к высокому уровню загазованности воздушного бассейна, акватории Волгоградского водохранилища, интенсивности шума и вибрации;

- прохождение трамвайного полотна на одном уровне с проезжей частью, многочисленные пересечения трамвайных путей с 1-ой, 2-ой, 3-ей Продольными магистралями;

- наличие большого количества светофоров в городе, не работающих в режиме "зеленая волна" для перемещения со средней скоростью транспорта 60 км/ч. Это вызывает повышенный расход топлива на каждые 100 км пути, снижает скорость потока и увеличивает объем отработанных (выхлопных) газов ДВС автотранспорта.

Описанные проблемы и недостатки присущи не только городам Волгограду и Волжскому, но и большинству городов России.

Известна оценка выбросов загрязняющих веществ от городских автомобильных маршрутов разных категорий г. Астрахани (см. статью Хунас К., Сметанина В.И. Оценка выбросов загрязняющих веществ от городских автобусных маршрутов разных категорий // Охрана атмосферного воздуха. - С.289). Копия статьи прилагается.

Экологически напряженное состояние г. Астрахани, расположенного преимущественно на левом берегу Волги, многократно хуже, чем г. Волгограда. Описанные проблемы присущи всем городам России, расположенным в бассейнах рек Москва - Волга.

Известны методы оценки воздействия транспортных нагрузок на ландшафтные комплексы Волгоградской области и в регионах разного масштаба (см. статьи Муха Т.П. Оценка воздействия транспортных нагрузок на ландшафтные комплексы Волгоградской области // Поволжский экологический вестник. Вып.5. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 1998. - С.138-141 и Шапсева Е.В., Лифиренко Н.Г. Оценка транспортной нагрузки в регионах разного масштаба.

В представленных материалах делается попытка количественной оценки ущерба от загрязнения отработанными газами ДВС автотранспортных средств. Однако здесь не приводятся технические или иные решения указанной выше проблемы.

Известен способ создания транспортной сети в градообразующих поселениях, включающий поддержание в технически исправном состоянии существующих дорог с твердым покрытием, транспортных развязок и мостов через водные артерии (см. например, Лобачева Г.К., Гучанова И.Ж., Гучанова А.И. Экология и автотранспорт: Учебно-методическое пособие / Под общ. ред. д-ра хим. наук, проф. Г. К. Лобачевой, ВолГУ, МААНОИ. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2004. - 500 с.).

К недостаткам описанного способа создания транспортной сети в градообразующих поселениях применительно к решаемой проблеме - снижение экологической нагрузки в градообразующих поселениях при возросшей нагрузке движения автотранспортных средств - относится то, что только поддержание в технически исправном состоянии существующих дорог в градообразующих поселениях не решает указанную проблему. В описанном способе незначительно уменьшается количество отработанных газов в атмосферном воздухе.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - снижение экологической нагрузки в градообразующих поселениях при возросшей нагрузке движения автотранспортных средств.

Технический результат - снижение выбросов отработанных газов двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств в градообразующих поселениях.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе создания транспортной сети в градообразующих поселениях, включающем поддержание в технически исправном состоянии существующих дорог с твердым покрытием протяженностью 80-100 км с ориентацией с севера на юг вдоль водной артерии, согласно изобретению строят в направлении с севера на юг дополнительные обводные транспортные магистрали на левом и правом берегах водной артерии, дополнительные обводные транспортные магистрали в северной, средней и южной частях градообразующего поселения соединяют мостами через водную артерию, поток транспортных средств по существующим дорогам в направлении "север-юг" и обратно, по дополнительным обводным транспортным магистралям на левом и правом берегах водной артерии в указательных направлениях устанавливают с учетом направления и скоростей приземного ветра, температуры и относительной влажности воздуха, а поток транспортных средств по дополнительной обводной транспортной магистрали на левом берегу, по существующим дорогам в градообразующем поселении, по дополнительной обводной транспортной магистрали на правом берегу ориентируют по величинам рассчитанных коэффициентов А и В:

здесь V_вo и V_вф - оптимальная и фактическая скорости приземного ветра, м/с;

N_во и N_вф - оптимальное и фактическое направления потоков приземного ветра, румбы;

W_ввo и W_ввф - оптимальная и фактическая относительные влажности воздуха в приземном слое, %;

Т_во и Т_вф - оптимальная и фактическая температуры воздуха, °С,

при суммарной величине коэффициентов А и В меньше 0,5 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали на левом берегу водной артерии, при суммарной величине коэффициентов А и В от 0,5 до 1,0 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали на правом берегу водной артерии, при суммарной величине коэффициентов А и В больше 1,0 - по всем дорогам в равных долях.

Изобретение иллюстрируется картой, в частности г. Волгограда, в которой представлены существующие дороги с твердым покрытием протяженностью 80-100 км с ориентацией с севера на юг вдоль водной артерии, транспортные развязки, мосты через водные артерии, дополнительные обводные транспортные магистрали на левом и правом берегах водной артерии, соединенные существующими и новыми дорогами и мостами в северной, средней и южной частях градообразующего поселения (фиг.1).

На фиг.2 показана диаграмма розы ветров по данным метеостанции г. Волгограда, 2006 год.

На фиг.3 - то же, по метеоданным 2007 года.

На фиг.4 - то же, по метеоданным 2008 года.

На фиг.5 представлена динамика усредненной скорости ветров в теплый период по данным метеостанций г. Волгограда, 2006 год.

На фиг.6 - то же, по метеоданным 2007 года.

На фиг.7 в полярных координатах изображена диаграмма скоростей ветров в теплый период года (по данным метеостанций г. Волгограда): а) в утренние часы; б) в вечернее время; в) средние значения по данным 2008 года.

На фиг.8 диаграммами показан суммарный выброс твердых, жидких и газообразных веществ в атмосферу г. Волгограда за 2001-2005 гг.

На фиг.9 показана карта прогноза погоды на 16 июня 2009 г.

На фиг.10 показана карта Волгоградской области с графическим изображением средней годовой температуры воздуха, количества осадков и повторяемости направления ветра за год, %.

На фиг.11 показана схема отбора почвенных образцов в северной части градообразующего поселения вдоль 1-й Продольной транспортной магистрали, расположенной вдоль водной артерии (р. Волги).

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Способ создания транспортной сети в градообразующих поселениях включает поддержание в технически исправном состоянии дорог 1 с твердым покрытием протяженностью 80-100 км с ориентацией с севера на юг вдоль водной артерии 2, транспортных развязок 3 и мостов 4 через водные артерии 2.

Существующие дороги 1 расположены вдоль водной артерии 2 и образуют транспортные многополосовые движения по 1-й Продольной магистрали 5, по 2-й Продольной магистрали 6, по 3-й Продольной магистрали 7, где ежедневный поток транспортных средств колеблется от 16 до 46 тысяч автотранспортных средств, соединяющие Южный федеральный округ с Республиками Казахстан и Калмыкия, городами Российской Федерации - Астрахань, Ростов, Краснодар, Донецк Республики Украины, Калач-на-Дону, Ростов-на-Дону, Воронеж, Липецк, Тамбов, Саратов, Самара, Энгельс и другие крупные города, сопряженные с территорией Волгоградской области.

Для изменения экологической напряженности от выбросов отработанных (выхлопных) газов транспортных средств (легковых и грузовых автомобилей, автотранспортных тягачей и специальной техники) в градообразующих поселениях строят в направлении с севера на юг дополнительные обводные транспортные магистрали 8, 9, 10, 11 на левом берегу водной артерии 2. Дополнительные обводные транспортные магистрали 8, 9, 10, 11 на левом берегу и магистраль 12 на правом берегу водной артерии 2 в северной, средней и южной частях градообразующего поселения соединяют мостами 4, 13, 14 и 15 через водную артерию 2 и ее рукава.

Поток транспортных средств по существующим дорогам 1 в направлении "север-юг" и обратно, по дополнительным обводным транспортным магистралям 8-11 и 12 на левом и правом берегах водной артерии 2 в указанных направлениях устанавливают с учетом основных направлений и скоростей приземного ветра, температуры и относительной влажности воздуха. Поток транспортных средств по дополнительной обводной транспортной магистрали 8-11 на левом берегу водной артерии 2, по существующим дорогам 1 в градообразующем поселении, по дополнительной обводной транспортной магистрали 12 на правом берегу водной артерии 2 ориентируют (направляют) на постах дорожно-патрульной службы (ДПС) по величинам рассчитанных коэффициентов А и В:

здесь V_во и V_вф - оптимальная и фактическая скорости приземного ветра, м/с;

N_во и N_вф - оптимальное и фактическое направления потоков приземного ветра, румбы;

W_ввo и W_ввф - оптимальная и фактическая относительные влажности воздуха в приземном слое, %;

Т_во и Т_вф - оптимальная и фактическая температуры воздуха, °С.

За оптимальную величину скорости приземного ветра нами принята скорость воздушного потока V_вo=5 м/с на высоте 2,5 м над полотном дороги 1. При фактической скорости ветра V_вф=0 самые тяжелые условия для работы водителей, инспекторов государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД) и населения, проживающего в непосредственной близости к дорогам 1 и транспортным магистралям 8-12 в градообразующем поселении.

Направления перемещения воздушных масс разбиты на 48 румбов. Каждый румб соответствует 7,5° угловой величины. От 0 до 12 румбов ветер изменяет свое направление с севера на восток, от 12 до 24 румбов - с востока на юг, от 24 до 36 румбов - с юга на запад, а больше 36 румбов - с запада на север.

За оптимальную величину нами принято направление движения воздушных масс с востока, т.е. N_во=12 румбов.

За величину оптимальной влажности воздуха принята влажность W_во=75%. При такой влажности воздуха отработанные (выхлопные) газы наиболее быстро оседают на придорожную полосу и не развеиваются на окружающую территорию.

За величину оптимальной температуры воздуха принята температура Т_во=+15°С. В этом случае все компоненты отработанных газов не переходят в другие, худшие, состояния.

При суммарной величине коэффициентов А и В меньше 0,5 автотранспортный поток отправляют по дополнительной обводной магистрали 8-11 на левом берегу водной артерии 2.

При суммарной величине коэффициентов А и В от 0,5 до 1,0 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали 12 на правом берегу водной артерии 2.

При суммарной величине коэффициентов А и В больше 1,0 - по всем дорогам 1 и магистралям 8-12 в равных долях.

Значения коэффициентов А и В определялись на основе полученных результатов реальных замеров концентраций выбросов отработанных газов (ОГ) двигателями внутреннего сгорания (ДВС) автотранспортных средств (АТС) на въездах в город Волгоград в его северной, средней и южной частях, транспортного шума на дорогах 1 в градообразующем поселении с использованием как стационарных постов, так и передвижных мобильных лабораторий, а также результатов верификации наиболее распространенных методик оценки пробеговых выбросов АТС, программы расчета концентраций выбросов ОГ.

В полном объеме суточный эксперимент с замером характеристик потока АТС и загрязненности им атмосферного воздуха вредными веществами (СО, NO_x, СО₂) и шумом осуществлялся в полосах в обе стороны в течение суток (с 9.00 17.06.2009 г. по 18.06.2009 г.).

Измерялись:

- интенсивность и состав транспортного потока в обоих направлениях. Количественный и видовой состав АТС и скорости перемещения АТС фиксировались видеокамерой (кинокамерой СКС-1М-16);

- концентрации СО, NO₂, NO в воздухе на высоте 2,5 м и расстоянии 7,5 м от кромки проезжей части транспортной магистрали портативной газоаналитической аппаратурой (МГЛ-19-СО, ЕТ-909-NO_x) с автоматическим отбором проб в течение суток каждую минуту, а также концентрации СO₂ и O₂ прибором TESTO-TEPM-33 (производство Германии) с ручным отбором проб (погрешности измерения: СО - 15%, NO_x - 25%, СO₂ и O₂ - 2%);

- шумовое загрязнение в контрольной точке программируемым микропроцессорным измерителем звукового давления NA-29 (производство Японии);

- скорость и направление ветра анерумбометром - М63-М1;

- температуру воздуха прибором ИРТВ-52-15;

- влажность (относительная) воздуха - прибором ИПТВ-0,56.

Погрешности измерения направления ветра ±5 градусов при величине румба 7,5°. Ошибка в измерении скорости приземного слоя воздуха в диапазоне ±1,5 м/с.

Воздействие транспорта и обеспечивающей его функционирование инфраструктуры сопровождается значительным загрязнением окружающей среды. Основные виды воздействия - загрязнение атмосферного воздуха токсичными компонентами отработавших газов транспортных двигателей, выбросы в атмосферный воздух от стационарных источников, загрязнение водных объектов, образование производственных отходов и воздействие транспортного шума.

Транспортный комплекс является крупнейшим источником загрязнения атмосферного воздуха.

Оценка выбросов загрязняющих веществ в атмосферу транспортного комплекса (автомобильный, водный, воздушный и железнодорожный транспорт, дорожное хозяйство), по данным Минтранса России, проводилась для передвижных (транспортные средства) и стационарных источников (доки, ремонтные заводы, терминалы, котельные и др.). Оценивались выбросы семи наиболее массовых вредных веществ: оксид углерода, углеводороды, диоксид азота, сажа, диоксид серы, соединения свинца и твердые вещества.

Общее количество загрязняющих веществ, поступивших в атмосферу от передвижных источников, составило 11563 тыс. т, в том числе от автотранспорта - 95% (10955 тыс. т), воздушного транспорта - 2,5% (287 тыс. т), морского, речного транспорта и дорожных машин - 2,8% (321 тыс. т).

Валовой выброс вредных веществ в атмосферу от стационарных источников по данным Минтранса России составил в 1995 г. 840 тыс. т (в том числе твердые частицы (пыль) - 409,4 тыс. т и диоксид серы - 233 тыс. т).

Таким образом, сумма выбросов вредных веществ от передвижных и стационарных источников в 1995 г. составила 12,4 млн т.

Большинство отходов, образующихся на предприятиях транспортного комплекса, представляют собой вторичное сырье, а также отработанные нефтепродукты, отходы красок и шлаки.

Автотранспорт относится к основным источникам загрязнения окружающей среды в большинстве крупных городов, при этом на 90% воздействие на атмосферу связано с работой автотранспортных средств на линии, остальной вклад вносят стационарные источники (цеха, участки, станции технического обслуживания, стоянки и т.д.).

В крупных городах России доля выбросов от автотранспорта соизмерима с выбросами от промышленных предприятий (Москва и Московская обл., Санкт-Петербург, Краснодар, Екатеринбург, Уфа, Омск и др.). В городах с менее развитой промышленностью вклад автотранспорта в суммарное загрязнение атмосферного воздуха возрастает и в отдельных случаях достигает 80 - 90% (Нальчик, Якутск, Махачкала, Армавир, Элиста, Горно-Алтайск и др.).

Отработавшие газы автомобильных двигателей содержат около двухсот веществ, большинство из которых токсичны. В выбросах карбюраторных двигателей основная доля вредных продуктов приходится на оксид углерода, углеводороды и оксиды азота, а в дизельных - на оксиды азота и сажу.

Главной причиной неблагоприятного воздействия автотранспорта на окружающую природную среду остается низкий технический уровень эксплуатируемого подвижного состава, отсутствие эффективной транспортной сети и систем нейтрализации отработавших газов.

Волгоградская область является промышленно развитым регионом, имеющим на своей территории крупные предприятия. В структуре многоотраслевого промышленного комплекса области наибольший удельный вес занимают топливная промышленность (17,2%), черная металлургия (15,4%), химическая и нефтехимическая промышленность (15,2%), машиностроение и металлообработка (15,4%), электроэнергетика (11,7%), производство стройматериалов (4,6%), цветная металлургия (3,4%).

В области развита транспортная инфраструктура, по территории проходит сеть магистралей, газо- и нефтепроводов, которые наравне с промышленностью оказывают значительное негативное воздействие на состояние окружающей среды.

В 1999-2001 гг. после экономического спада наблюдается оживление промышленного производства области. По сравнению с 2002 г. объем промышленного производства увеличился на 1,2%.

Выбросы загрязняющих веществ, получаемые в процессе производственной деятельности, образование токсичных отходов производства и потребления, сброс загрязненных сточных вод в природные водоемы создают значительную антропогенную нагрузку на окружающую среду.

В атмосферный воздух выбрасываются разнообразные загрязняющие вещества, связанные с производственной деятельностью человека. В области наиболее распространенными среди газообразных и жидких выбросов являются углеводороды (представленные в основном метаном), оксиды азота, углерода, диоксид серы, а также твердые вещества.

В 1999-2001 гг. в области наблюдается устойчивая тенденция роста объема выбросов вредных веществ в атмосферу. Увеличение объема выбросов было связано как с выявлением неучтенных источников выбросов, так и с ростом выбросов вредных веществ отдельными предприятиями.

В 2002 г. в области было учтено 28552 источника выбросов загрязняющих веществ, в том числе 23625 - организованных. В перечень наблюдаемых объектов было включено 341 предприятие, из них 171 - промышленных, 11 - сельскохозяйственных, 75 - предприятий транспорта, 41 - жилищно-коммунального хозяйства, 43 - предприятия прочих отраслей. Из наблюдаемых предприятий 92 увеличили по сравнению с 2000 г. объем выбросов вредных веществ в атмосферу.

Удельный вес организованных источников выбросов вредных веществ в области остается на одном уровне, в 2002 г. он составил 82,7% (2001 г. - 83%). Известно, что неорганизованные источники выбросов ограничивают возможность применения очистки, что приводит к увеличению выброса вредных веществ.

Всеми стационарными источниками в процессе производственной деятельности за год выброшено 625 тыс. т вредных веществ, из них в атмосферу, минуя очистку, поступило 213,7 тыс. т. Из поступивших на очистные сооружения 411,6 тыс. т было уловлено 399,1 тыс. т, 12,0 тыс. т стали источником загрязнения атмосферы.

В суммарном выражении от стационарных источников в атмосферу в 2001 г. поступило 357,8 тыс. т. По сравнению с 2001 г. выбросы снизились на 40,8% (на 149 тыс. т). Снижение произошло за счет длительного простоя оборудования и изменения методики распределения и расчета неорганизованных выбросов по предприятиям трубопроводного транспорта.

Объем выбросов загрязняющих веществ промышленностью в целом в 2002 г. по сравнению с 2001 г. снизился в подотраслях промышленности: электроэнергетики, топливной, машиностроения, транспорта, и вырос в нефтедобывающей, черной и цветной металлурги, химической и нефтехимической. Среди отраслей промышленности по-прежнему наибольший вред окружающей среде приносят автотранспортные средства.

С вводом дополнительных обводных транспортных магистралей 8, 9, 10, 11 на левом берегу водной артерии 2, дополнительной обводной транспортной магистрали 12 на правом берегу, мостов 4, 13, 14, 15 в северной, средней и южной частях градообразующего поселения, в частности г. Волгограда, транспортные потоки кратчайшими путями, минимально используя существующие дороги 1, а также транспортные развязки, грузопотоки и АТС распределяются следующим образом:

1) с юга на север - из Астрахани (дорога №5) по дополнительной магистрали 8 (Заканальная, Татьянка, Щучий, Клетский), используя мосты 14 и 15 через р. Волгу в южной части г. Волгограда, по дополнительной магистрали 9 (Клетский - Песчанка - Краснослободск), через мост 13 в средней части Волгограда, через транспортную развязку 3 на 2-й продольной магистрали 6, а далее на московскую трассу (М 6) в направлении городов Воронеж, Тамбов, Липецк и др.;

2) из г. Астрахани по дополнительным транспортным магистралям 8, 10, 11 по мосту через рукав Волги - Ахтуба на г. Волжский, через мост 4 в северной части г. Волгограда (по плотине Волжской ГЕС) по дороге М 8 в Саратов, Самару, Уфу, Оренбург и др. города в Азиатской части Российской Федерации;

3) из Южного федерального округа: города Астрахань, Элиста, Краснодар, Ставрополь, Ростов по мостам 14 и 15 в южной части г. Волгограда, по магистралям 8, 10 и 11 в Энгельс и г. Уральск Республики Казахстан;

4) из Элисты, Ростова, Краснодара через мост, пересекающий Волго-Донской судоходный канал им. В.И.Ленина в южной части г. Волгограда, по дополнительной транспортной магистрали 12, минуя градообразующее поселение с полуторамиллионным населением, обеспечиваются безопасные проезды в г. Донецк Республики Украина, г. Калач-на-Дону, в Ростов, в города Воронеж, Тамбов, Липецк, Саратов, Самара, Оренбург, Уфа и др.

Описанные дополнительные транспортные магистрали 8-11 на левом берегу водной артерии 2, мосты 14, 15 в южной части, мост 13 в средней части (Волгоград - Краснослободск), мост 4 в северной части градообразующего поселения, дополнительная транспортная магистраль 12 на правом берегу водной артерии 2 позволяют кратчайшим путем направить транспортные грузы в обход г. Волгограда.

Однако для снижения экологической нагрузки в градообразующем поселении не учитывается климатическая обстановка Нижнего Поволжья.

Климатические условия в любом районе Земли формируются под воздействием потока солнечной радиации, характера подстилающей поверхности, преобладающего переноса воздушных масс или циркуляции атмосферы. Из этих трех причин климатообразования решающее влияние на особенности климата оказывает интенсивность солнечной радиации.

Общая продолжительность солнечного сияния на территории Волгоградской области составляет 2100 ч в году в северной ее части и увеличивается до 2300 ч в Волго-Ахтубинской пойме и Заволжье. Наибольшая продолжительность солнечного сияния приходится на летние месяцы с сухой и малооблачной погодой (табл.1).

Зимой в результате преобладания пасмурной погоды и короткого дня продолжительность солнечного освещения резко сокращается и наименьшего значения достигает в декабре. В зимнее время заметно возрастает число дней, когда солнце бывает полностью закрыто облаками. В целом ход этого явления на территории области является обратным изменению продолжительности солнечного сияния (табл.2).

Условия освещенности определяют характер поступления солнечной радиации на подстилающую поверхность и ее интенсивность. Разность между приходом солнечной радиации и ее расходом составляет радиационный баланс. На территории Волгоградской области его величина равна 45-50 ккал/см² в год. В течение 10 месяцев радиационный баланс положительный, что свидетельствует о хорошей обеспеченности теплом. Только в декабре-январе, в некоторых районах в ноябре и феврале, баланс энергии солнца отрицательный (расходуется тепла больше, чем поступает).

Равнинность и открытость территории Нижнего Поволжья также оказывает климатообразующее влияние. В зимнее время сюда свободно проникают холодные воздушные массы как с севера, так и с востока, из центральных районов Казахстана и Сибири. Летом в Нижнее Поволжье часто поступает теплый сухой и запыленный воздух из Средней Азии, а нередко распространяется тропический воздух с Ближнего Востока. В таких условиях погоды бывает очень жарко и сухо. Температура воздуха повышается до 34-38°С, а относительная влажность понижается до 10-12%.

Воздушные массы переносятся в системах вихревых образований, которые называются циклонами и антициклонами. Эти барические системы простираются до высоты 5-7 км, достигают 2-3 тыс. км в поперечнике и перемещаются со скоростью 30-40 км/ч. Циклоны - это области пониженного атмосферного давления с минимальным его значением в центре (фиг.9). В этих барических образованиях погода очень изменчивая. С прохождением теплого фронта выпадают спокойные обложные осадки. На холодном фронте они бывают кратковременного ливневого характера, ветер усиливается и меняет направление с юго-западного на западный и северо-западный. В летнее время циклоны приносят незначительное похолодание, а зимой - потепление.

В район Нижнего Поволжья в зимнее время в течение каждого месяца может выходить 2-3 южных циклона, в которых происходит адвективный вынос теплого воздуха Средиземного моря. Такие циклоны приносят потепление, температура в середине и конце декабря может повышаться до +5…+10°С (табл.3).

В отдельные годы в середине мая - начале июня на Волгоградскую область наступают циклоны, зарождающиеся над Черным и Каспийским морями. Они обусловливают выпадение значительного количества осадков. В последнее время выходы этих циклонов отмечались в 1988, 1989, 1990, 1992, 1993 гг.

В тылу циклона на северной и северо-западной его периферии переносится холодный воздух. В Волгоградской области 30 декабря 1978 г. повсеместно температура воздуха была положительной, а в южных районах поднималась до 8-10°С тепла. Во второй половине дня после прохождения фронта резко похолодало. В Заволжье за 12 часов температура понизилась на 21-23°С и к концу дня она опустилась до 23-25°С мороза.

В холодном однородном по свойствам воздухе с небольшим содержанием водяных паров формируется антициклон с наиболее высоким атмосферным давлением в центре образования, в котором плотный и тяжелый воздух опускается в более низкие слои, температура повышается. При таких условиях не образуются облака, поэтому в антициклоне погода сухая и ясная. В зимнее время подстилающая поверхность и воздух в процессе излучения сильно выхолаживаются, в условиях антициклональной погоды стоят морозы с температурой до -20…-30°С. Летом, напротив, воздух сильно прогревается, бывает очень жарко и сухо.

Характерным примером погоды антициклонального типа может служить первая половина 1984 г. В 20-х числах января на территорию области распространился холодный воздух. После длительного теплого периода (в ноябре, декабре и двух декадах этого месяца) произошло резкое понижение температуры до -20…-26°С. Установилась типично антициклональная погода, которая сохранялась с небольшими перерывами до середины июля. За эти пять месяцев в заволжских и южных районах выпало всего 30-50 мм осадков.

Длительные аномальные погодные условия, свойственные сезону или целому ряду лет, определяются устойчивыми атмосферными процессами. Этот фактор образования климата определяет теплые или холодные зимы, сухие и жаркие или прохладные и влажные летние периоды. При преобладании зонального процесса теплый воздух Атлантического океана распространяется на всю европейскую территорию России, и зимы бывают очень теплыми. Этот процесс был характерен для последних 15-20 лет. В теплые зимы декабрьские и январские температуры бывают выше нормы на 5-6°С.

При меридиональном процессе над центральными районами Азии формируется мощный и устойчивый антициклон. Гребень повышенного атмосферного давления распространяется по южной половине умеренных широт до Нижней Волги и Восточной Украины. В тылу редких циклонов сюда перемещается холодный воздух Арктики и удерживается длительное время. Такая синоптическая обстановка определяет очень холодные зимы. Характерным примером явилась зима 1968-69 г. Среднемесячная температура в январе и феврале оказалась ниже климатической нормы для этого времени на 5,6-7,6°С. Удаленность территории Нижнего Поволжья от океана и особенности циркуляции атмосферы определяют преобладание в течение года континентальных воздушных масс умеренного пояса и погод антициклонального типа. По данным Волгоградской гидрометобсерватории, повторяемость дней с антициклонами составляет 70%, с циклонами - 30%. Эти данные свидетельствуют о том, что основным климатообразующим процессом для территории области являются антициклогенез и трансформация воздушных масс.

Климатические условия Волгоградской области характеризуются значительной континентальностью, нарастающей от северо-западных районов к юго-восточной части территории. Лето продолжительное, жаркое и сухое, зима холодная и малоснежная, с частыми оттепелями в первой половине. Климатические условия ухудшаются активным ветровым режимом, частыми суховеями, что усиливает испарение и резко снижает запасы продуктивной влаги в почве.

Основные многолетние показатели климата приведены на фиг.10 и в табл.4.

Температура воздуха. Среднегодовая температура воздуха на территории области изменяется в пределах от 5,2-5,5°С в северных районах (Елань, Рудня) до 8,0-8,3°С в южных районах (Котельниково, Красный Яр). Летом наиболее теплыми являются юго-восточные районы, а зимой - юго-западные. Самые низкие температуры в летнее время отмечаются в северо-западных районах, а в зимнее - в северо-восточных.

Самым жарким месяцем является июль: в Заволжье и на Прикаспийской низменности среднемесячная температура составляет +24,5°…+25,0°С. В северо-западных районах она понижается до +21,0…+22,0°С. Абсолютный максимум наибольших значений достигает в Заволжье. В Эльтоне и Быкове температура повышалась до +45°С, а в центральных и северных районах области - до +40…+42°С (табл.5, 6, 8 и 9). Вынос теплого воздуха с южными циклонами даже в зимние месяцы приводит к росту температуры до+7…+15°С, поэтому на всей территории области самая высокая температура в течение года - величина положительная.

Наиболее холодным месяцем является январь. Самые низкие температуры характерны для северо-восточных районов. В Камышине среднемесячная температура равна -11,0°С, в Палласовке она опускается до -1,8°С. В юго-западном направлении температура повышается и в Котельниково составляет -7,2°С.

Для абсолютного минимума температуры не отмечается строгая пространственная закономерность. Самая низкая за последние 100 лет опускалась до -36…-40°С (табл.5). В отдельные годы она может повсеместно опускаться до отрицательной в мае и сентябре, а в некоторых районах и в июне. Вероятность этого явления - один-два раза за сто лет. В июле и августе не бывает резких похолоданий, когда температура опускается ниже 0.

Влажность воздуха. Наиболее важной характеристикой влагосодержания воздуха является относительная влажность. Среднегодовая ее величина на территории области составляет 66-75%, в Заволжье и на Прикаспийской низменности она ниже на 5-7% по сравнению с западными и северными районами. Относительная влажность имеет хорошо выраженный годовой ход, особенно в зонах с большим дефицитом влаги. В зимнее время вследствие низких температур воздуха она достигает максимального значения и составляет 82-86%, а в течение двух месяцев весны (марта и апреля), в связи с заметным увеличением температуры, быстро понижается и в мае устанавливается ее летний режим. Самая низкая относительная влажность в степной зоне на северо-западе области приходится на начало лета, а в южных районах сухой степи период минимума растягивается на все лето с самой низкой влажностью в июле. Большой практический интерес представляет анализ повторяемости низкой (<30%) и высокой (>80%) относительной влажности. В дни с низкой относительной влажностью погода характеризуется засушливо-суховейными признаками. В отдельные дни относительная влажность понижается в дневные часы до 6-10%. Это наблюдается при вторжении в Нижнее Поволжье континентального тропического воздуха в системе Азорского антициклона из районов Северной Африки и Ближнего Востока.

Наиболее значительное число дней с низкой относительной влажность наблюдается в мае, июне, июле и августе. В северных районах таких дней бывает 7-11 в каждом месяце, в южных районах увеличивается до 13-16. В отдельные годы продолжительность засушливого периода может резко возрастать.

В зимнее время резко увеличивается число дней с высокой влажностью - до 12-22 в декабре, январе и феврале. В летние месяцы влажная погода бывает очень редко - не более 1-8 дней в мае, июне, июле и августе.

Ветер. Характерной особенностью климата степей Нижнего Поволжья является активный ветровой режим в течение всего года. Среднегодовая скорость ветра изменяется от 3,3 м/с (Михайловка) до 6,3 м/с (Волгоград - Гумрак) и зависит от места расположения метеостанции, степени закрытости флюгера, характера рельефа. На возвышенностях скорость ветра заметно возрастает, например в районе метеостанций Волгоград - Гумрак, Камышин.

Для западных и южных районов области характерны более высокие скорости ветра и лучше выраженный годовой ход. Наибольшие скорости наблюдаются в зимне-весенний период (максимум приходится на февраль), наименьшие скорости отмечаются в конце лета - начале осени. В Заволжье средняя скорость ветра уменьшается, а изменение ее от зимы к лету происходит менее заметно. Эти особенности ветрового режима связаны с характером атмосферной циркуляции. В западной и северо-западной частях территории области более активны циклоны, с прохождением атмосферных фронтов скорость ветра увеличивается. В восточных районах области и на Прикаспийской низменности преобладают малоподвижные антициклоны с малоконтрастным полем давления и пониженными скоростями ветра.

Характер атмосферной циркуляции определяет не только скорость, но и направление ветра. Вторжение на территорию области южных циклонов и стационирование азиатского антициклона в зимнее время определяют преобладание широтного переноса воздушных масс, почти одинаковую вероятность западных и восточных ветров. В летнее время циркуляция воздушных масс ослаблена, и на большей части территории преобладают ветры западных и северо-западных румбов. Но и летом ветры восточных румбов имеют значительную повторяемость и обычно обусловливают жаркую и засушливую погоду.

В переходные сезоны года ветровой режим характеризуется определенным своеобразием. Характерной особенностью является наиболее высокая повторяемость ветров восточного направления в ранневесенний и весенний периоды и западных-северо-западных ветров - осенью.

Для многих практических задач, связанных с учетом ветроэнергетических ресурсов, определением динамических нагрузок на различные сооружения, защитой почвы от ветровой эрозии, важно учитывать вероятность сильных ветров различной обеспеченности. Критерием сильного ветра принято считать увеличение скорости до 15 м/с и более.

На большей части территории Волгоградской области в течение года число дней с сильным ветром изменяется в пределах 15-25. В районе метеостанций, расположенных на возвышенных открытых территориях, повторяемость дней с сильным ветром заметно возрастает (Камышин - 43, Волгоград - Гумрак - 60). В Заволжских районах с низменным равнинным рельефом и преобладанием погод антициклонального типа число дней с сильным ветром резко снижается (Палласовка - 15, Быково - 20). В западных районах области с более пересеченным рельефом, где наблюдается динамическое поджатие потоков и чаще повторяются фронтальные погоды, отмечается увеличение числа дней с сильным ветром.

В годовом выражении больше всего дней с сильным ветром наблюдается в зимнее время. В феврале-марте их может быть 2-7, тогда как в августе-сентябре всего 1-2.

Осадки. Сведения об осадках являются одной из важных характеристик климата. Среднегодовое количество осадков изменяется в широтном интервале - от 280-300 мм на Прикаспийской низменности до 400-500 мм в западных и северных районах области (табл.7). Вместе с тем ресурсы тепла обеспечивают в течение года испарение в открытой водной поверхности (реки, водохранилища, пруды) 800-850 мм влаги, т.е. в 2,0-2,5 раза больше, чем выпадает с осадками. Это соотношение свидетельствует о том, что климатические условия характеризуются резким недостатком осадков, сильной засушливостью, особенно в весенне-летний период.

Для комплексной оценки ресурсов тепла и влаги или влагообеспеченности территории используется гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова (ГТК), который рассчитывается как отношение суммы осадков к сумме температур за вегетационный период и увеличивается в 10 раз, чтобы иметь более удобное выражение:

где Σr - сумма осадков за вегетационный период, мм;

Σt - сумма температур за тот же период, градус.

В лесной зоне с хорошим увлажнением величина коэффициента равна 1,4-1,6. В лесостепи с недостаточным увлажнением он уменьшается до 1,0-1,3, в степной засушливой зоне - до 0,7-1,0, а в сухой степи с очень засушливыми погодными условиями - до 0,4-0,7.

На территории Волгоградской области гидротермический коэффициент уменьшается с 0,8 в западных и северных районах до 0,4 в восточных и юго-восточных районах, т.е. она полностью находится в засушливой и очень засушливой зонах.

Одним из существенных недостатков режима увлажнения является резкое колебание суммы осадков по отдельным годам. Так, на всей территории области при норме 368 мм за последние 100 лет в самом сухом 1949 г. выпало всего 208 мм, а в самом влажном 1915 г. - 633 мм. В последнее время очень сухими были 1972 г. - 234 мм, 1975 г. - 242 мм, 1984 г. - 273 мм. Напротив, очень много осадков выпадало в конце 80-х и в начале 90-х годов - до 454-579 мм ежегодно (за исключением 1991 г. - 316 мм).

Наиболее характерной особенностью годового режима осадков является преобладание их в летний период. В наиболее увлажненных северных и западных районах максимум осадков приходится на июнь, что связано с особенностями циркуляции атмосферы, некоторой активизацией холодных фронтов атлантических циклонов летом. В менее увлажненных заволжских районах годовой ход осадков несколько сглаживается, и максимальное количество их смещается на середину и конец лета. К началу осени сумма осадков несколько снижается, в конце осени и зимой увеличивается, а меньше всего их выпадает весной - в марте и апреле.

Около 20-30% осадков выпадает в твердом виде, особенно в северной зоне области. При средней плотности 0,25 г/см³ слой снега в 1 см накапливает на каждом гектаре 25 м³ воды. К концу зимы запасы воды в нем составляют 40-60 мм в северных районах области и 20-30 мм в южных и в Заволжье.

Снежный покров устанавливается с наступлением отрицательных среднесуточных температур воздуха.

В начале зимы снег часто сходит во время оттепелей, что наиболее характерно для юго-запада территории области.

Устойчивый снежный покров формируется на севере области в конце первой, а на юге - второй декады декабря. Снег удерживается в течение 80-120 дней и полностью сходит в конце марта - начале апреля. В отдельные зимы устойчивый снежный покров не устанавливается. В районе Котельниково вероятность этого явления составляет 20%, или одна зима из пяти, в районе Волгограда, Калача-на-Дону, Суровикино - 10%. Севернее линии Слащевская - Фролово - Быково снежный покров устанавливается практически каждую зиму.

Высота снежного покрова достигает максимальной величины в третьей декаде января и мало меняется до конца первой декады марта. В южных районах области и на Прикаспийской низменности высота слоя снега не превышает 6-8 см, а в северных районах увеличивается до 12-20 см. В отдельные зимы с большим количеством осадков высота снежного покрова может достигать 30-40 см и более. За последние 30 лет были две такие зимы - 1966-1967 и 1985-1986 гг. Вероятность этого явления составляет около 10%. Такие многоснежные зимы бывают обусловлены значительным смещением к югу полярного фронта и частым выходом на Нижнее Поволжье средиземноморских циклонов. (Климатические ресурсы с.109-123; Природные условия и ресурсы Волгоградской области / Под. ред. проф. В.А.Брылева. - Волгоград: Перемена, 1995. - 264 с.: ил.)

Числовые значения коэффициентов для ориентации потоков автотранспорта

и

нами установлены на основе приведенных ниже данных.

В таблице 8 приведены данные по скоростям приземного ветра на высоте 2,5 м над поверхностью земли в 2006, 2007 и 2008 годах в месяцы: май, июнь, июль, август, сентябрь, наиболее напряженные по количеству движущихся АТС в направлении "север-юг" и обратно. Данные приведены по данным метеостанции ФГОУ ВПО "Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия".

Данные таблицы 4 позволяют нам принять обоснованность установления величины V_вo=5 м/с за оптимальную величину, т.к. при этой величине скорости воздушной массы отработанные газы ДВС АТС выносятся из селитебной зоны градообразующего поселения.

Значения первой части А′ коэффициента А на основе данных таблиц 4 и 8 приведены в таблице 9. Значения скоростей приземного ветра V_вф по данным мая, июня, июля, августа и сентября 2006, 2007 и 2008 гг. показаны графиками в полярных координатах на фиг.5, 6 и 7.

Для установления числовых (численных) значений второй части А′′ слагаемого коэффициента A воспользуемся данными таблицы 10 и графиками "розы ветров" на фиг.2, 3 и 4:

здесь П - повторяемость румбов в году;

Т - количество дней в году.

Значения коэффициентов А′′ сведены в таблицу 11.

Данные таблиц 9 и 11 позволяют устанавливать прогнозные данные коэффициентов как на каждый день, так и на декаду любого месяца.

Скорость ветра и его направление влияют на рассеивание веществ и отработанных газов ДВС АТС. Величины коэффициентов, определяющих условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосферу, приведены в таблице 12.

В таблице 4 представлены сведения температуры приземного слоя воздуха на основе многолетних данных в г. Волгограде. В таблице 13 приведены данные температуры воздуха с 01.04 по 30.09 2006, 2007 и 2008 годов. Наименьший вред отработанные газы ДВС АТС в окружающую среду наносят при +15°С.

Первая слагающая В′ коэффициента В по месяцам календарного года нами приведена в таблице 14 по данным метеостанции ФГОУ ВПО "Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия" за 2006-2008 годы (табл.13) и многолетним характеристикам климата г. Волгограда (табл.4).

Вторая слагающая В′′ коэффициента В по месяцам приведена числовыми данными в таблице 15. Величина коэффициента А варьирует в пределах: в 2006 году - от 0,04 до 1,1334; в 2007 году - от 0,02 до 1,2161; в 2008 году - от 0 до 0,8334. Величина коэффициента В изменяется в следующих диапазонах: в 2006 г. - от 0,173 до 2,335; в 2007 г. - от 0,26 до 2,432; в 2008 году - от 0,046 до 2,264; по среднемноголетним данным - от 0,0933 до 1,98.

Для решения экологической проблемы от загазованности в градообразующих поселениях, расположенных вдоль водной артерии (Волги), как в г. Волгограде и Волжском, так и в других городах Европейской части Российской Федерации, принимались и принимаются ряд комплексных экологических программ. Одна из них представлена в таблице 16.

Однако это не решило проблему как создания экологически безопасной транспортной сети, так и снижения выбросов отработанных газов ДВС АТС в селитебных зонах градообразующего поселения.

Для оценки состояния загазованных спальных районов г. Волгограда проводится экологический мониторинг.

Осуществление государственного экологического мониторинга, формирование и обеспечение функционирования территориальной системы наблюдения за состоянием окружающей среды на территории области реализуется Комитетом на основании действующего законодательства (ФЗ «Об охране окружающей среды», Постановления Правительства РФ от 31.03.2003 г. №177 «Об организации и осуществлении государственного экологического мониторинга»). При этом получаемая информация используется для разработки прогноза социально-экономического развития области, программ и мероприятий в сфере охраны окружающей среды, осуществления государственного экологического контроля и подготовки данных к ежегодному докладу о состоянии окружающей среды.

Например, мониторинг загрязнения атмосферного воздуха в 2005 году осуществлялся на 4-х стационарных постах наблюдения за загрязнением атмосферы (ПНЗ) г. Волгограда и на 2-х ПНЗ г. Волжского. В течение года на постах проводились измерения концентраций 13-ти вредных примесей, а также наблюдения за содержанием тяжелых металлов (8 наименований) и бенз(а)пирена. Всего за год отобрано и проанализировано 17602 пробы, в том числе 9120 (52%) специфических примесей.

Г. Волгоград. В атмосферном воздухе жилых районов Волгограда в 2005 году отмечалось повышенное содержание среднемесячных концентраций по формальдегиду (5,7 ПДК), диоксиду азота (1,5 ПДК), оксиду азота (1,5 ПДК), фенолу (1,3 ПДК).

Максимальные концентрации достигали: хлорида водорода - 3,4 ПДК, диоксида азота - 2,7 ПДК, фторида водорода - 1,7 ПДК, фенола - 1,4 ПДК, пыли - 1,2 ПДК, формальдегида - 1,2 ПДК.

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха наблюдается хлоридом водорода, сероводородом, аммиаком, фенолом в южной части Волгограда, где расположены предприятия химической и нефтехимической промышленности, а также пруды накопители-испарители, фторидом водорода, формальдегидом в северных районах, диоксидом азота во всех районах города.

Наибольший комплексный индекс загрязнения воздуха по 5-ти примесям - 15,8 (высокий уровень загрязнения) отмечен в северной промзоне города (ПНЗ 3).

За последние 5 лет незначительно повысился уровень загрязнения формальдегидом, фторидом водорода.

Г. Волжский. В атмосферном воздухе г. Волжского в 2005 году отмечалось повышенное содержание среднемесячных концентраций по формальдегиду (7,6 ПДК), оксиду азота (3 ПДК), диоксиду азота (2 ПДК), пыли (1,3 ПДК).

Максимальные концентрации достигали: пыли - 2,6 ПДК, формальдегида - 1,5 ПДК, диоксида азота - 1,4 ПДК.

Комплексный индекс загрязнения (КИЗА₅) по г. Волжскому в 2005 г. составил 20,0 (очень высокий). Основной вклад в очень высокий уровень загрязнения г. Волжского вносит загрязнение формальдегидом (KИЗA₅ - 14,2).

Города Волгоград и Волжский входят в список городов России (из 220), где по показателю КИЗА₅ можно ожидать значительное неблагоприятное воздействие загрязнения на здоровье населения.

Характеристики загрязнения атмосферного воздуха в гг. Волгограде и Волжском в 2005 году представлены в таблице 17.

Крупные промышленные предприятия сосредоточены в основном в г. Волгограде и г. Волжском. Выбросы этих промышленных предприятий характеризуются тем, что большинство их проходит через очистные сооружения. Основные показатели выбросов по г. Волгограду (данные по г. Волгограду взяты по 2004 году с учетом изменения объема выбросов основных вкладчиков города) и г. Волжскому представлены в таблице 18.

Динамика изменения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников на территории Волгоградской области показана в табл.19 и 20.

Суммарные выбросы за 2001-2005 гг. наглядно представлены на фиг.8.

В области развита транспортная инфраструктура, по территории проходит сеть магистральных газо- и нефтепроводов, которые наравне с промышленностью оказывают значительное негативное воздействие на состояние окружающей среды (Жирновский, Калачевский, Камышинский, Котовский, Фроловский, Палласовский, Урюпинский и Алексеевский районы).

Среди отраслей экономики транспортный комплекс (автомобильный, речной, железнодорожный транспорт, дорожное хозяйство) является одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды.

Оценки выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от транспортных средств в целом по городу в 2003 году приведены в таблице 21, а от стационарных источников транспортного комплекса - в таблице 22.

По данным Волгоградского центра гидрометеорологии, за последние 10 лет изменились среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в поверхностных водах (см. табл.23).

На фиг.11 приведены места отбора почвенных проб вдоль 1-й Продольной транспортной магистрали. В таблице 24 приведены результаты количественного химического анализа подвижных форм металлов в почве вдоль транспортной сети. Содержание ингредиентов в исследуемой почве в местах отбора проб почвы (фиг.11) приведено в таблицах 25 и 26. Эти данные характеризуют северную часть г. Волгограда. В таблице 27 приведена характеристика почвы вдоль 2-й Продольной транспортной магистрали в южной части г. Волгограда.

Нефтепродукты во всех контролируемых точках отбора содержатся в почве на допустимом уровне (<1000,0 мг/кг). В результате исследований установлено, что водорастворимых фторидов в отобранных пробах почвы содержится в основном от 3,48 мг/кг до 21,6 мг/кг (ПДК=10,0 мг/кг). Превышение нормы в 2,2 раза наблюдается в почве на территории ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь» (между ЭСПЦ-2 и цехом отделки металлопроката), в 1,4 раза - в юго-восточном углу предприятия школы №20, в 1,6 раза - в парке у «Волгопромбанка».

Проведенный аналитический контроль почвы на содержание ртути, токсическое воздействие которой особенно опасно для человека, показал его незначительные количества от 0,012 до 0,093 мг/кг (ПДК=2,1 мг/кг).

Формальдегид содержится в почве выше предельно допустимой концентрации: в санитарно-защитной зоне предприятия, в 30 м на юго-восток от здания гостиницы «Турист» (пр. 102-1) - 12 ПДК; на границе санитарно-зашитной зоны и селитебной: в юго-восточном углу территории школы №20 (пр. 129-1) - 1,8 ПДК; в санитарно-защитной зоне предприятия, в 30 м на юго-восток от здания; в 50 м на юго-запад от пл. Возрождения (пр. 130-1) - 1,8 ПДК; в парке у «Волгопромбанка» (пр. 128-1) - 2,3 ПДК; в селитебной зоне: в парке в районе домов №49 и №51 по ул. Кузнецова (пр. 128-2) - 2,2 ПДК; в районе домов №74 и №71 по ул. Кубинской (пр. 130-2) - 1,9 ПДК.

Фенолы находятся в почве выше допустимого уровня в 1,6 раза на территории предприятия с северной стороны участка термической обработки металла и восточной стороны травильного отделения (пр. 98-3) и в санитарно-защитной зоне в 2,7 раза на верхней террасе р. Волга, в 30 м на юго-восток от здания гостиницы «Турист» (пр. 102-1).

На территории предприятия почва загрязнена тяжелыми металлами (подв. форма): цинком - 2,5 ПДК, свинцом - 7,2 ПДК, хромом - 1,2 ПДК на границе между ЭСПЦ-2 и цехом отделки металлопроката (пр. 98-2); медью - 1,6 ПДК с северной стороны участка термической обработки металла и восточной стороны травильного отделения (пр~ 98-3). В санитарно-защитной зоне: хромом - 1,5 ПДК на верхней террасе р. Волги, в 30 м на юго-восток от здания гостиницы «Турист» (пр. 102-1); в селитебной зоне: свинцом - 3,4 ПДК в районе дома №74 по ул. Варшавская (пр.129-2).

Ежегодный аналитический контроль почвы позволяет собирать информацию о состоянии и изменении ее свойств и на основе материалов мониторинга обеспечивать своевременное принятие мер по предупреждению и устранению негативных последствий.

Сравнение полученных результатов контроля почвы проводилось на основании «Обобщенных перечней предельно допустимых концентраций вредных веществ в почве».

Приведенные данные свидетельствуют в пользу заявленного способа создания транспортной сети в градообразующих поселениях. При общей экологически напряженной части РФ описанный способ создания автотранспортных магистралей снизит выбросы ОГ ДВС АТС в селитебных зонах.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог с твердым покрытием, транспортных развязок и мостов для движения автотранспортных средств через водные артерии. Технический результат - снижение экологической напряженности от воздействия автотранспортных средств в градообразующем поселении. Способ создания транспортной сети в градообразующих поселениях включает поддержание в технически исправном состоянии существующих дорог с твердым покрытием протяженностью 80-100 км с ориентацией с севера на юг вдоль водной артерии, транспортных развязок и мостов через водные артерии. Строят в направлении с севера на юг дополнительные обводные транспортные магистрали на левом и правом берегах водной артерии. Дополнительные обводные транспортные магистрали в северной, средней и южной частях градообразующего поселения соединяют мостами через водную артерию. Поток транспортных средств по существующим дорогам в направлении "север-юг" и обратно, по дополнительным обводным транспортным магистралям на левом и правом берегах водной артерии в указанных направлениях устанавливают с учетом скоростей приземного ветра, температуры и относительной влажности воздуха. Поток транспортных средств по дополнительной обводной транспортной магистрали на левом берегу, по существующим дорогам в градообразующем поселении, по дополнительной обводной транспортной магистрали на правом берегу ориентируют по величинам рассчитанных коэффициентов А и В. Величину коэффициентов А и В рассчитывают по формулам. При суммарной величине коэффициентов А и В меньше 0,5 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали на левом берегу водной артерии. При суммарной величине коэффициентов А и В от 0,5 до 1,0 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали на правом берегу водной артерии. При суммарной величине коэффициентов А и В больше 1,0 - по всем дорогам в равных долях. 11 ил., 27 табл.

Способ создания транспортной сети в градообразующих поселениях, включающий поддержание в технически исправном состоянии существующие дороги с твердым покрытием протяженностью 80-100 км с ориентацией с севера на юг вдоль водной артерии, транспортных развязок и мостов через водные артерии, отличающийся тем, что строят в направлении с севера на юг дополнительные обводные транспортные магистрали на левом и правом берегах водной артерии, дополнительные обводные транспортные магистрали в северной, средней и южной частях градообразующего поселения соединяют мостами через водную артерию, поток транспортных средств по существующим дорогам в направлении "север-юг" и обратно, по дополнительным обводным транспортным магистралям на левом и правом берегах водной артерии в указанных направлениях устанавливают с учетом основных направлений скоростей приземного ветра, температуры и относительной влажности воздуха, а поток транспортных средств по дополнительной обводной транспортной магистрали на левом берегу, по существующим дорогам в градообразующем поселении, по дополнительной обводной транспортной магистрали на правом берегу ориентируют по величинам рассчитанных коэффициентов А и В:
;
;
здесь V_во и V_вф - оптимальная и фактическая скорости приземного ветра, м/с;
N_во и N_вф - оптимальное и фактическое направления потоков приземного ветра, румбы;
W_вво и W_ввф - оптимальная и фактическая относительные влажности воздуха воздуха в приземном слое, %;
Т_во и Т_вф - оптимальная и фактическая температуры воздуха, °С,
при суммарной величине коэффициентов А и В меньше 0,5 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали на левом берегу водной артерии, при суммарной величине коэффициентов А и В от 0,5 до 1,0 автотранспортный поток направляют по дополнительной обводной магистрали на правом берегу водной артерии, при суммарной величине коэффициентов А и В больше 1,0 - по всем дорогам в равных долях.