Геоэкологический анализ и картографирование шумового загрязнения урбанизированных территорий (на примере г. Симферополь)

Геополитика и экогеодинамика регионов.

Том 8 (18). Вып. 4. 2022 г. С. 121–131.

УДК 504.06

Т. В. Бобра¹

М. Ю. Каменева²

^1,2ФГАУ ВО Крымский федеральный университет

им. В. И. Вернадского, г. Симферополь, Республика Крым, Российская Федерация

e-mail: tvbobra@mail.ru¹, m.yurjevnaa@yandex.ru²

Аннотация. В работе представлены основные результаты комплексного геоэкологического анализа, оценки и картографирования шумового загрязнения г. Симферополь. Раскрыты сущность геоэкологического анализа, определены его методы и структура при рассмотрении шумового загрязнения. Представлены подходы к картографическому моделированию геофизического состояния городской среды по уровню шумового загрязнения с целью разработки методического обеспечения геоэкологического анализа городских ландшафтов. Приведены результаты геоэкологического анализа и картографирования шумового загрязнения для территории г. Симферополь на основании полевых исследований 2019-2021 гг.

Ключевые слова: шумовое загрязнение, урбанизированные территории,

геоинформационные технологии, картографическое моделирование, геоэкологический анализ.

Введение

Комфортность и безопасность городской среды является одним из актуальных направлений проектирования и обустройства городов. При этом выявление и анализ химического и физического загрязнения городской среды является необходимым условием для городского планирования, адекватного менеджмента и принятия управленческих решений по оздоровлению городов.

Актуальность исследования обусловлена весомым вкладом геофизических воздействий в формирование качества и комфортности городской среды для человека и геоэкологического состояния городских ландшафтов. Важное значение имеет разработка теоретических, методических, прикладных основ исследований

их апробация для решения конкретных задач в натурных условиях изучаемого городского объекта.
- современных крупных городах одним из наиболее распространенных видов геофизического загрязнения окружающей среды, постоянно действующим и неблагоприятно сказывающимся на жизнедеятельности человека, является шум.

Также актуальность данной работы заключается в необходимости исследования территории города Симферополя в целях геоэкологического анализа шумового загрязнения на данной территории. Шумовое загрязнение городской среды является одним из основных факторов вредного влияния на здоровье жителей города Симферополя. Выявление и моделирование пространственной дифференциации уровня шумового загрязнения в Симферополе является

121

Бобра Т. В., Каменева М. Ю.

практически пионерной работой, выполняемой для всей городской территории в рамках научно обоснованной системы точек мониторинга.

Цель исследования состоит в комплексном геоэкологическом анализе шумового загрязнения городской среды Симферополя, выявленного в результате натурных измерений показателей шума.

Объектом исследования является территория города Симферополя. Предметом выступает шумовое загрязнение городской среды и его

пространственная дифференциация.

Задачи исследования:

раскрыть сущность геоэкологического анализа шумового загрязнения, определить его методы;
изучить теоретический и практический опыт геоэкологических исследований шумового загрязнения урбанизированных территорий;
разработать подходы к картографическому моделированию геофизического состояния городской среды по уровню шумового загрязнения с целью разработки методического обеспечения геоэкологического анализа городских ландшафтов;
провести апробацию разработанных подходов по результатам практических измерений и геоэкологического анализа шумовых полей в г. Симферополь.

Важное значение имеет то, что осуществление геоэкологического анализа и

выявление закономерностей природно-антропогенной обусловленности формирования геоэкологического состояния городской среды позволит

разработать рекомендации по осуществлению экодиагностики городской среды. Исследование опиралось на актуальные законодательно-правовые и

нормативные документы, отечественный и зарубежный опыт подобных исследований, изложенный в научных статьях и фондовых материалах.

Полученные результаты анализа могут являться основой для принятия управленческих решений по оптимизации пространственной организации городской среды, для формирования транспортной логистики с целью минимизации шумового загрязнения в городе.

Материалы и методы

Геоэкологический анализ состояния урбанизированных территорий по уровню шумового загрязнения основывается на следующих группах методов:

Полевые натурные измерения и наблюдения, позволяющие выявлять конкретные условия формирования геофизических полей шума;
Геоинформационное моделирование и картографирование полей геофизических параметров шумового загрязнения.
Аналитические методы для изучения пространственно-временных характеристик шума, позволяющие выявить причинно-следственные связи по результатам геоэкологического анализа.

Конкретно для города Симферополь в наших исследованиях в рамках каждой из групп применены следующие методы:

Геоинформационное моделирование было реализовано в специализированной программе QGIS 3.10. В данной Гис-оболочке был создан комплексный проект с использованием слоев городской застройки, системы улиц

122

Геоэкологический анализ и картографирование шумового загрязнения урбанизированных территорий (на примере г. Симферополь)

автодорог, водных объектов. Данные векторные слои получены в открытом доступе на ГИС-ресурсе OpenStreet Map. Использована стандартная параметрическая система wgs 84 зона 36 N для унификации проекций с имеющимися картографическими материалами.

Далее стандартным инструментом интерполяции QGIS 3.10 были получены растровые слои данных интерполяции полей геофизического загрязнения за каждый из рассматриваемых периодов.

Данные слои визуализированы на картах. При этом инструмент растрового калькулятора QGIS 3.10 позволяет произвести пространственное сравнение слоев с целью выявления тенденции в изменении уровня шума в каждой точке за различные периоды.

Для проведения натурных измерений использовался универсальный прибор FLUS ET-965, который оснащен датчиками шума, влажности, освещенности, температуры и скорости потока воздуха.

Измерения проводились в 132 точках, расположение которых выбрано на основании рассмотрения ландшафтных особенностей территории и современных особенностей планировки города, его транспортной инфраструктуры, расположения основных источников потенциального шумового воздействия [3, 4].

Правовая база нормирования и измерений шумового загрязнения в условиях городов является четко сформированной, что позволяет однозначно определять и оценивать уровни шумового воздействия [5-9].

Исследования являются продолжением исследований шумового загрязнения городской среды Симферополя, начатых в 2018 г. [3, 4], и охватывают период 2019-2021 гг.

Исследования шумового загрязнения городской среды Симферополя являются частью комплексных научных исследований, реализуемых коллективом кафедры геоэкологии Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского в рамках НИТ «Выявление, оценка, моделирование и прогноз геоэкологических ситуаций на основе мониторинговых исследований и применения геоинформационных технологий для решения задач оптимизации природопользования, территориального планирования и управления с целью обеспечения устойчивого и экологически безопасного развития крымского региона» (АААА-А21-121011990104-7).

Результаты и обсуждение

Анализ экологического состояния урбанизированных территорий Симферополя по уровню шумового загрязнения основан на базе эмпирических данных, полученных в рамках натурных наблюдений и измерений (система точек наблюдений приведена на рис. 1). Следующим этапом исследований может быть проведение интегральной оценки экологического состояния городской среды и районирование города по степени благоприятности/неблагоприятности экологического состояния (по уровню шумового загрязнения и другим геофизическим параметрам) с целью оптимизации муниципального планирования и управления.

Изучение опыта современных исследований в области шумового загрязнения городской среды Симферополя [1-4] и аналогичные исследования

123

Бобра Т. В., Каменева М. Ю.

авторов в 2019-2021 гг. позволили сформировать базу данных, привязанную к научно обоснованной сети мониторинга за уровнем шума на территории г. Симферополь.

Анализ и визуализация показателей базы данных нашли отражение в построении интегральной картографической модели пространственной дифференциации полей шума на территории Симферополя. Разработанная картографическая модель демонстрирует пространственную неоднородность величин шума в городе, а также позволяет определить, в каких местах наблюдаются превышения нормативного уровня шума и выявить причины.

Наибольший вклад в шумовое загрязнение г. Симферополя вносит автомобильный транспорт, поэтому большая часть из 132 точек мониторинга были расположены на автодорогах с разной интенсивностью движения и составом транспортных потоков, на транспортных перекрестках и развязках, а также в промышленных и жилых районах города.

Точки мониторинга располагались вблизи основных автомобильных дорог с учетом их категорий (федеральные, региональные, районные, местные) и с учетом результатов натурных исследований интенсивности транспортных потоков на автодорогах города, а также с учетом функционального зонирования города Симферополя, в котором имеются промышленные зоны с локальными источниками шумового воздействия. Сеть точек мониторинга уровня шумового воздействия на территории г. Симферополь приведена на рис. 1.

Кроме того, отметим, что выбор размещения точек наблюдений имеет и определенные ландшафтные основы. Точки должны быть расположены в различных формах рельефа в достаточном количестве, что обеспечивает возможность выбора их расположения с учетом понижений рельефа, затенения рельефом, расположения на открытых пространствах, обеспечивающих свободное распространение звуковых волн.

- одной стороны, территория города Симферополя имеет существенные различия по характеру рельефа, а с другой стороны имеет существенные отличия
характере городской застройки и плотности автодорог различной категории. Кроме того, большое значение имеет количество и расположение зеленых насаждений в городе, которые чаше всего выполняют шумозащитную функцию.

Проведенный геоэкологический анализ показал, что формирование полей шумового загрязнения на территории города Симферополя носит комплексный, сложный характер, который взаимообусловлен сочетанием природных и антропогенных факторов.

Моделирование полей шумового загрязнения имеет несколько уровней формализации и основывается на учете различных факторов. Так, современные компьютерные технологии и программное обеспечение позволяют учесть такие факторы как влияние рельефа, городской застройки, озеленения на затухание, переотражение или суммацию потоков шума.

124

Рис. 1. Система точек мониторинга уровня шумового воздействия на территории г. Симферополь

Cоставлено авторами

На рис 2. приведена интегральная картографическая модель интерполированных значений уровня шума в г. Симферополе по данным мониторинговых измерений 2019, 2020, 2021 гг., построенная с использованием возможностей QGIS 3.10.

125

Бобра Т. В., Каменева М. Ю.

Рис. 2. Шумовое загрязнение городской среды Симферополя

(Интегральная картографическая модель интерполированных значений уровня

шума в г. Симферополе по данным измерений 2019, 2020, 2021 гг.)

Cоставлено авторами

126

По результатам измерений 2018 года [3, 4] отмечается, что максимальные значения были зафиксированы в промышленной зоне города на отрезках улиц Героев Сталинграда, Маршала Жукова, Узловая, Евпаторийское шоссе; на объездных дорогах и основных магистральных дорогах: ул. Киевская, Ялтинское шоссе, ул. Севастопольская, пр-т Кирова, пр-т Победы.

2019-2021 годах общая картина пространственной дифференциации уровней шума в основном сохраняется, но определяется тенденция к увеличению фактических показателей шума в выделенных зонах наибольшей транспортной нагрузки.

Ожидаемо максимальная шумовая нагрузка наблюдается в районе основных автомагистралей и промышленных зон города. Так, максимальные и сверхнормативные для города значения шума 70-75 дБ и выше отмечены в районе железнодорожного вокзала, промышленных зон по ул. Маршала Жукова и ул. Генерала Васильева.

Зафиксирован локальный максимум шумовой нагрузки в промышленной зоне у поселка Давыдовка и в районе объездной автодороги.

Кроме того, высокие значения от 70 до 73 дБ были выявлены в районе объездной автодороги у поворота на с. Строгоновка, а, так же в районе перекрестка пр. Вернадского и ул. Гончарова вблизи Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского.

Несколько меньшие, однако находящиеся в диапазоне интенсивной шумовой нагрузки, значения в 65-70 дБ присущи многим районам, которые занимают около 1/3 территории города. К местам, где проведенные в исследуемый период времени измерения показали уровень шума более 65 дБ, относится перекрёсток ул. Ялтинская и ул. Объездная, перекрёсток ул. Чехова и ул. 8 Марта, перекрёсток Проспект Победы и ул. 51 Армии, перекрёсток ул. Гоголя и ул. Толстого, радиорынок, ул. Объездная, перекрёсток ул. 60 лет Октября и ул. Гавена, перекрёсток ул. Севастопольской и ул. Залесской, перекрёсток ул. 60 лет Октября и Первой конной армии.

Сопоставление мест расположения районов, в которых диапазон шума был 60-65 дБ, со схемой и интенсивностью движения автотранспорта в городе, показывает, что повышение в них значений уровня шума связано с возникновением на соответствующих участках дорог автомобильных пробок и заторов в «часы пик».

Наименьшие уровни шума в черте города Симферополь наблюдаются на южной, юго-восточной и северо-восточной окраинах города в районе Симферопольского водохранилища и в пределах селитебной застройки на более высоких местоположениях куэст. Наименьшие значения шума были зафиксированы в точке № 99 – сосновый бор (напротив Битакского останца). Также невысокие значения шума на уровне 35- 40 дБ и 40-45 дБ выявлены на территории садового товарищества Горняк; Петровские скалы 1-я Лунная улица; на перекрёстке по ул. Голубца и ул. Симферопольская; по ул. Луговая (мечеть); на перекрёстке ул. Сельской и Колосковой; на перекрёстке ул. Мемета Аппазова и Проспекта Победы (Каменка). Именно в последних двух точках формируется локальный минимум шумовых полей.

Опираясь на мониторинговые исследования последних 4-х лет, можно сделать вывод о том, что довольно обширная зона с тенденцией к снижению

127

Бобра Т. В., Каменева М. Ю.

звуковых нагрузок на 6-12 дБ, сформировалась в районе одноэтажной застройки с. Каменка.

Некоторое снижение уровней шума выявлено в районе западной объездной автодороги, например, в точках № 63, 64, 64, 72 (Перекрёсток ул. Узловая и пер. Ровный, Кольцо ул. Героев Сталинграда/ Объездная Мирное-Дубки, перекрёсток ул. Леси Украинки и Альпинистской). Здесь уровень шума снизился (в сравнении

2018 годом) в среднем на 3-5 дБ, что позволяет данные зоны перевести на уровень значений высоких, но не критичных звуковых нагрузок, не превышающих 70 дБ.

Повышение уровня шума отмечено в центральной части города в районе перекрёстков по ул. Объездная и ул. Севастопольская, Проспект Кирова Парк им. Тренева, перекрёсток ул. Чехова и ул. Севастопольская, перекрёсток пр. Кирова и ул. Козлова, перекрёсток ул. Петровская и ул. Скифская. Здесь уровень шума стал выше на 6 -11 дБ в сравнении с 2018 годом, что переводит район центра города в диапазон дискомфортных шумовых воздействий на уровне 60-65 дБ. Вероятнее всего, повышение уровня шума обусловлено интенсификаций транспортного движения по центральным и примыкающим боковым улицам города.

Единичный случай превышения уровня шума выше 75 дБ был зафиксирован у моста на объездной автодороге в районе ул. Куйбышева.

Максимальное повышение уровня шума на 24 дБ в 2019 году в сравнении с

2018 было отмечено в районе активного строительства Мечети (ул. Ялтинская) и многоэтажного комплекса зданий по ул. Беспалова.

- целом анализ различий в уровнях шума по годам за период исследований (2018-2021 гг.) показывает тенденцию к увеличению уровня шумового воздействия на городскую среду Симферополя. Однако, диапазон прироста значений шумового воздействия находится в пределах 6-12 дБ, что существенно не меняет общей картины шумовых полей.

Пространственная дифференциация полей шумового загрязнения в г. Симферополь, выявленная по результатам наблюдений в 2018, 2019, 2020 и 2021 гг., имеет весьма «пеструю» картину. При этом четко выделяются зоны с наибольшей шумовой нагрузкой, приуроченные к основным автомагистралям города Симферополя.

Выявлены случаи значительного локального повышения значений уровня шума в тех или иных районах города, которые чаще всего носят временный характер (например, по причине площадного строительства, нарушения транспортной логистики, дорожных работ, заторов в «часы пик» и т.п.).

Таким образом, пространственная дифференциация полей шумовой нагрузки в г. Симферополь довольно сложна и требует дальнейшего исследования на основе оперативного мониторинга с целью выявления устойчивых временных трендов шумовой нагрузки, областей с высокими показателями шума, а также выявления новых источников шума. Это в свою очередь позволит обосновать систему эффективных мероприятий по уменьшению шумового загрязнения и оздоровлению городской среды Симферополя в целом.

128

Выводы

Выявление источников шумового воздействия, интенсивности шума и пространственной дифференциации полей шумового загрязнения городской среды представляет важное направление геоэкологических исследований.

Результаты геоэкологического анализа заключаются в выявлении закономерностей природно-антропогенной обусловленности формирования геоэкологического состояния городской среды по уровню шумового загрязнения, что позволяет обосновать и разработать рекомендации по осуществлению экодиагностики городской среды.

Пример исследования шумового загрязнения территории г. Симферополь раскрывает возможности применения методических подходов к анализу и картографированию урбанизированных территорий на основе комплекса

теоретических положений, полевых наблюдений и измерений, геоинформационного моделирования.

Диапазон выявленных (измеренных) в Симферополе уровней шума имеет достаточно широкие пределы. Так, уровни шума изменяются в диапазоне от 35 до 75 дБ, при этом возможны единичные случаи с уровнем шумового загрязнения ниже 35 дБ и выше 75 дБ. Отметим, что значения выше 75 дБ в период наблюдений фиксировались довольно редко. Поэтому можно говорить о том, что,

целом уровень шумового загрязнения городской среды Симферополя соответствует санитарным нормам по верхнему допустимому пределу.

Практическая значимость представленных исследований заключается в том, что они являются составной частью комплексного геоэкологического мониторинга состояния урболандшафтов Симферополя, позволившего выявить пространственную дифференциацию шумового загрязнения города, сложившуюся за период 2018-2021 гг.

Представленные картографические модели позволяют произвести районирование территории города по уровню шума, выделить зоны с превышением нормативных показателей и более благоприятные зоны.

Представленные в данной статье результаты анализа и картографического моделирования шумового загрязнения городской среды Симферополя могут служить основой для принятия управленческих решений по оптимизации городского пространства, для формирования транспортной логистики и инфраструктуры, проведения шумозащитных мероприятий, озеленения и т.п.

Литература

Бобра Т. В., Свербилова А. А. Мониторинг и анализ загрязнения атмосферного воздуха территории г. Симферополя // Учёные записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. Том 6 (72). № 1. 2020 г. С. 156–167.
Отчет по научно-исследовательской работе «Анализ экологического состояния атмосферного воздуха в г. Симферополе на основе мониторинговых исследований», 2018 г., (научный руководитель: Бобра Т.В.). Программа развития КФУ имени В.И. Вернадского до 2024 г.

129

Бобра Т. В., Каменева М. Ю.

Бобра Т. В., Свербилова А. А. Мониторинг и анализ транспортной нагрузки в пределах городского округа Симферополь // Геополитика и экогеодинамика регионов. Том 6 (16). Вып. 2. 2020 г. С. 232–243.
Бобра Т. В., Свербилова А. А. Мониторинг шумового загрязнения территории г. Симферополя // Учёные записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. Том 6 (72). № 2. 2020 г. С.

180–190.

ГОСТ 20444-85 «Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики».
ГОСТ Р 53188.1-2008 (МЭК 61672-1:2002) Шумомеры. Часть 1. Технические требования.
СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. М., Минздрав России, 1996. – 8 с.
СНиП 23-03-2003 Защита от шума. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.complexdoc.ru/ntd/551515.
СП 42.13330.2011. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. М., 2010. 114 с.

T. V. Bobra¹

M. Yu. Kameneva²

Geoecological analysis and mapping of noise pollution in urban areas (on the example of Simferopol)

^1,2V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Taurida Academy, Simferopol, Republic of Crimea, Russian Federation

e-mail: tvbobra@mail.ru¹, m.yurjevnaa@yandex.ru²

Abstract. The paper presents the main results of a comprehensive geoecological analysis, assessment and mapping of noise pollution in Simferopol. The essence of geoecological analysis is revealed, its methods and structure are determined when considering noise pollution. Approaches to cartographic modeling of the geophysical state of the urban environment by the level of noise pollution are presented in order to develop methodological support for geoecological analysis of urban landscapes. The results of geoecological analysis and mapping of noise pollution for the territory of Simferopol on the basis of field studies 2019-2021 are presented.

Keywords: noise pollution, geo-ecological analysis, urbanized territories, geoinformation technologies, cartographic modeling.

References

Bobra T. V., Sverbilova A. A. Monitoring i analiz zagryazneniya atmosfernogo vozduha territorii g. Simferopolya // Uchyonye zapiski Krymskogo federal’nogo universiteta imeni V. I. Vernadskogo. Geografiya. Geologiya. Tom 6 (72). № 1.

2020 g. S. 156–167. (in Russian)

130

Otchet po nauchno-issledovatel’skoj rabote «Analiz ekologicheskogo sostoyaniya atmosfernogo vozduha v g. Simferopole na osnove monitoringovyh issledovanij»,

2018 g., (nauchnyj rukovoditel’: Bobra T.V.). Programma razvitiya KFU imeni V.I. Vernadskogo do 2024 g. (in Russian)

Bobra T. V., Sverbilova A. A. Monitoring i analiz transportnoj nagruzki v predelah gorodskogo okruga Simferopol’ // Geopolitika i ekogeodinamika regionov. Tom 6 (16). Vyp. 2. 2020 g. S. 232–243. (in Russian)
Bobra T. V., Sverbilova A. A. Monitoring shumovogo zagryazneniya territorii g. Simferopolya // Uchyonye zapiski Krymskogo federal’nogo universiteta imeni V. I.

Vernadskogo. Geografiya. Geologiya. Tom 6 (72). № 2. 2020 g. S. 180–190 (in Russian)

5.GOST 20444-85 «SHum. Transportnye potoki. Metody izmereniya shumovoj harakteristiki» (in Russian)
GOST R 53188.1-2008 (MEK 61672-1:2002) SHumomery. CHast’ 1. Tekhnicheskie trebovaniya. (in Russian)
SN 2.2.4/2.1.8.562-96. SHum na rabochih mestah, v pomeshcheniyah zhilyh, obshchestvennyh zdanij i na territorii zhiloj zastrojki. M., Minzdrav Rossii, 1996. – 8 s.
SNiP 23-03-2003 Zashchita ot shuma. URL: http://www.complexdoc.ru/ntd/551515 (in Russian).
SP 42.13330.2011. Gradostroitel’stvo. Planirovka i zastrojka gorodskih i sel’skih poselenij. M., 2010. 114 s. (in Russian)

Поступила в редкцию 15.11.2022 г.

131

Геоэкологический анализ и картографирование шумового загрязнения урбанизированных территорий (на примере г. Симферополь)

Language switcher

Журнал