Методическое пособие 742

осуществляется путем пространственного интерполирования значений индексов экологической опасности промышленных и автотранспортных вкладчиков методом изолиний. Карты создаются стандартными средствами ГИС MapInfo методом IDW-интерполирования и построения изолиний при помощи модуля «Поверхность».

Структура применяемого программного обеспечения, таким образом, включает следующие программные комплексы: MapInfo Professional: для задач геоинофрмационного картографирования и автоматизации расчета рисков здоровью; MS EXCEL 2013: для формирования входных баз данных по результатам экспериментально-аналитических и статистических исследований и статистического анализа медико-экологических данных; STADIA 8.0: для многомерного статистического анализа медико-экологических данных (корреляционного, регрессионного, кластерного, факторного). На все программные средства имеются соответствующие лицензии.

Проведенные по данной методологии экспериментальные и геоинформационноаналитические исследования на территории города Воронежа позволили сформулировать следующие основные выводы: 1) техногенное загрязнение городской среды формируется за счет природно-экологического фактора, в частности, сезонности и стратификации атмосферы, а также особенностей функционально-планировочной инфраструктуры и промышленнотранспортного комплекса; 2) критерии качества атмосферы и почвы дают более сильный ответный «отклик» на промышленно-транспортное воздействие, снег же является геохимическим индикатором значительно меньшего эффекта, причем ведущим индикационным фактором экологического риска служит аэротехногеннное загрязнение; 3) вблизи промышленных объектов левобережного сектора города достоверно ухудшаются условия существования древесных растений, что проявляется в отклонении показателя стабильности развития от фона для видов-индикаторов: березы повислой и тополя пирамидального; 4) статистически подтверждено увеличение частоты заболеваний детей врожденными аномалиями, новообразованиями, болезнями эндокринной и мочеполовой сферы в районах, более техногенно нагруженных; приоритетные факторы риска здоровью - коэффициент эмиссионной нагрузки выбросов химических канцерогенов в атмосферу и уровень автотранспортной загруженности; 5) на территории г. Воронежа промышленная зона «лидирует» по суммарному загрязнению воздуха, а транспортная - по суммарному загрязнению почвы тяжелыми металлами и нефтепродуктами; 6) созданный и апробированный с применением геоинформационных технологий инструмент медико-экологического картографирования показал, что зоны риска для здоровья населения в городе Воронеже, связанные с геохимическим фоном городской среды, имеют мелкоочаговый характер и приурочены к районам повышенной автотранспортной загруженности (линейные участки: от исторического центра города вдоль улицы 20-летия Октября к водохранилищу, по ул. 9 Января и по ул. Ворошилова – в Юго-Западный район, а также микрорайоны вблизи заводов ОАО «Воронежсинтезкаучук» и микрорайон ВАИ), причем, в последние годы зоной риска становится территория Северного микрорайона вблизи Авторынка и на отрезке «Авторынок - ул. 9 Января» (рисунок).

Обобщение материалов исследования позволило разработать схему экологического мониторинга с применением геоинформационных технологий как необходимый составной блок городской экологической политики. Еѐ основными принципами должны быть следующие:

- соответствие единой государственной системе экологического мониторинга (ЕГ-

СЭМ);

-системность организации информации, характеризующей состояние окружающей среды, биоты и здоровья населения (к числу приоритетных контролируемых сред должны относиться атмосфера, снежный покров, почва, биота (параметры жизнедеятельности растений) и критерии общественного здоровья, в первую очередь, детского населения);

-равномерный и полный охват территории города сетью постов экологического мониторинга;

41

-унификация критериев экологического мониторинга, связанных с системой экологического нормирования (в ряде случаев соблюдение нормативов не является гарантией безопасного воздействия неблагоприятных факторов на биоту; так, древесные растения по ряду токсикантов - оксидам азота, серы, свинцу - являются более чувствительными к их воздействию; неблагоприятные эффекты в их жизнедеятельности отмечаются при концентрациях веществ в атмосферном воздухе на уровне ниже ПДК);

-синхронизация систем наблюдения различными природоохранными ведомствами (целесообразно создать единое информационное поле экологического мониторинга на базе объединения информационных потоков различных природоохранных служб, а также статистики областного здравоохранения: локальные базы данных и средства по созданию и ведению информационного обеспечения; единые подходы к расчету рисков для здоровья населения);

-расширение и углубление аналитического блока мониторинга окружающей среды на базе ГИС-технологий; создание картографической базы данных для задач экологического мониторинга;

-верификация данных инструментальных и расчетных методов с оценкой их эффективности (схема анализа данных должна включать последовательные этапы: сбор информации - оценка риска - сравнение данных инструментальных замеров и модельных расчетов – корректировка системы слежения и экологического контроля).

Интегральная оценка экологического риска для здоровья населения города Воронежа

42

Среди мероприятий, направленных на снижение экологического риска на территории города Воронежа, приоритетными являются три задачи, направленные на минимизацию содержания в атмосфере (как основной депонирующей среде, формирующей зоны экологического риска) загрязняющих веществ - производных технологического прессинга города:

-модернизация транспортных сетей города с увеличением их пропускной способности, качества дорожного покрытия, средней скорости движения транспортных средств, в перспективе - создание линий «легкого метро» по образцу крупных европейских городов;

-модернизация технологических процессов, сокращение выбросов в атмосферу предприятий теплоэнергетики, вынос за границу городской черты ряда промышленных объектов повышенной опасности загрязнения воздушного бассейна;

-развитие и реконструкция систем внутригородского и внешнего пригородного озеленения с созданием экологического каркаса.

Эти меры в сочетании с описанным комплексом планировочных и инженернотехнических средств и методов позволят обеспечить снижение уровней экологического риска и повышение комфортности городской среды для проживания населения.

Публикация осуществлена при финансовой поддержке Всероссийской общественной организации «Русское географическое общество» (проект РГО-РФФИ №17-05-41072)

Литература

1.Интегральная экологическая оценка состояния городской среды / С.А. Куролап, О.В. Клепиков, П.М. Виноградов и др. - Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2015. - 232 с.

2.Куролап С.А. Медицинская география на современном этапе развития / С.А. Куролап //Вестник Воронежского госуниверситета. Серия География. Геоэкология. - Воронеж: Изд-во «ВГУ», 2017. - №1. - С. 13-20.

3.Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Под ред. Ю.А. Рахманина, Г.Г. Онищенко. - Москва: Изд-во «НИИ ЭЧ и ГОС». - 2002. - 408 с.

4.Ревич Б.А. Экологическая эпидемиология / Б.А. Ревич, С.Л. Авалиани, Г.И. Тихонова. - Москва: Изд. центр «Академия», 2004. - 384 с.

5.Регионы и города России: интегральная оценка экологического состояния / Под ред. Н.С. Касимова. М.: Изд-во «ИП Филимонов М.В.», 2014. - 560 с.

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

2Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области

S.A. Kurolap1, O.V. Klepikov2, T.I. Prozhhorina1, P.M. Vinogradov1

MONITORING OF ENVIRONMENTAL STATE OF URBAN ENVIRONMENT WITH APPLICATION OF GEOINFORMATION TECHNOLOGIES

The results of the practical implementation of the scientific and methodological approach, allowing to form the basis of medical and environmental data for the territory of an industrial city, to assess the health risks associated with the state of the habitat and carry out geoinformation mapping of environmental situations, are described. On the example of the city of Voronezh it is shown that the zones of ecological risk are determined by the factors of technogenic pollution of the atmosphere and the industrial and transport infrastructure

Key words: urbanized territory, ecological state, health risk, technogenic pollution

1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Voronezh State University»

2 Centers for Hygiene and Epidemiology in the Voronezh Region

43

УДК 556. 535:556.18

В.А. Дмитриева1, А.И. Сушков2

СОВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА РЕЧНЫХ ВОД ПОДОНЬЯ И ХОЗЯЙСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Рассмотрены современные условия формирования фаз водного режима рек Донского бассейна, показаны особенности генезиса максимумов половодья и межени, определена роль природных факторов в динамике вод, указаны хозяйственные и экологические риски водопользования при сезонном дефиците воды

Ключевые слова: речные воды, половодье, межень, динамика вод, экологический риск

Воды поверхностной гидросферы земной оболочкииспользуются для удовлетворения разнообразных потребностей человека. Речные воды из всех наземных вод наиболее доступны для водопользования в разнообразных сферах человеческой деятельности и наименее защищены от внешних воздействий. Донской бассейн занимает 422 000 квадратных километров площади Восточно-Европейской равнины с протяженностью главной реки 1870 километров, относится к густонаселенным, промышленно освоенным, водозатратным и частично, особенно в южной части, вододефицитным и водонапряженным территориям. В бассейне Дона располагаются 15 административных субъектов Российской Федерации, 10 из которых относятся к Верхнему Дону. Антропогенная нагрузка на речные воды исключительно велика, что проявляется в динамике количества протекающей воды и качественном состоянии речной воды, образующихся на фоне изменчивых природных процессов в речном водосборе. Современные изменения в водном режиме и водных ресурсах Верхнего Дона во многом определяют гидрографию, морфометрию, гидроэкологию и возможности безопасного водопользования всего нижерасположенного Подонья, поскольку Верхний Дон занимает около одной трети площади бассейна (143 000 км2), а протяженность реки Дон в пределах верхней части бассейна немного меньше половины полной длины (около 800 км).

Наиболее ярко динамические аспекты речных вод проявляются в формировании характерных фаз водного режима (весеннем половодье, летне-осенней и зимней межени), генезисе экстремальной водности (максимальных и минимальных расходах воды), ледообразовании разрушении ледяного покрова, термическом режиме вод и русловых деформациях( образовании наносов и русловых отложений различных форм). Гидрологические речные процессы существуют и совершаются не обособленно, а во взаимосвязи с прибрежными ландшафтами, водной и околоводной биотой, являются частью закономерных природных процессов, протекающих в речном водосборе. Поверхностные воды, генетически связанные с атмосферой и подземной гидросферой, в большей или меньшей степени являются и отражением, и причиной изменений, происходящих в геосфере. Все природные процессы представляют единое целое, связанное едиными закономерностями развития географической оболочки. Современными ускорителями гидрологических процессов выступают изменения в приземной атмосфере, в первую очередь, в притоке тепла и влаги к дневной поверхности.

Глобальное потепление, охватившее все северное полушарие, закономерно проявляет себя на региональном уровне, в том числе, на территории Донского бассейна. Самая общая черта состояния атмосферы - последовательное увеличение температуры приземного воздуха. Годовая температура воздуха в Верходонье только в первом десятилетии текущего века увеличилась на 0,7-1,0 °С. Наиболее заметны подвижки в температурном режиме холодного полугодия и зимнего сезона. На территории Воронежской области увеличение среднесезонной температуры воздуха составило 2,0-3,0 °С. Наибольшее приращение температуры отмечается на востоке региона. В бассейне реки Хопер температура воздуха зимы увеличилась на 3 °С за период мониторинга (рис. 1).

44

экологическую безопасность, но притупляет бдительность населения, поэтому зачастую «сухая» пойма, активно застраивается. При этом забывается, что природные процессы цикличны, и на смену малой воде рано или поздно придет большая вода, что повлечет возрастание эколого-хозяйственного риска.

Уменьшение объемов половодья ведет к снижению ассимилирующей функции водотока, снижению скоростей течения и объемов разбавляющей воды, что негативно для водопользования. В данных условиях необходимы дополнительные средства для обезвреживания воды после приема загрязненных сточных вод, утилизаторами которых являются водотоки. Отрицательным следствием снижения стока половодья является риск незаполнения многочисленных прудов и других искусственных водоемов Донского бассейна весной из-за недостатка приточной воды. Особенно чревата ситуация для прудов рыбохозяйственного назначения, которые эпизодически освобождаются осенью от воды для ее замены свежей водой весной. Подобные факты имели место в 2011 и 2014 годах в областях Черноземья. Увеличение стока межени, напротив, снижает эколого-хозяйственные риски водопользования. Более равномерная водность в течение года способствует улучшению качества воды за счет возрастания разбавляющих объемов воды в межень, а увеличение водности стабилизирует водопользование. Таким образом, климатические изменения текущего столетия, главным образом, температурного режима, формируют современные особенности динамики речного стока. В зависимости от тенденций в категориях речного стока могут возникать экологоводохозяйственные риски различной глубины и длительности.

Литература

1.Дмитриева В.А. Гидрологический отклик на региональные климатические изменения / В.А. Дмитриева // Региональные эффекты глобальных изменений климата (причины, последствия, прогнозы): материалы междунар. науч. конф. 26-27 июня 2012 г., г. Воронеж. – Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2012. - С. 219-223.

2.Дмитриева В.А. Водные ресурсы Воронежской области в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности / В.А. Дмитриева. - Воронеж: Изд. дом «ВГУ», 2015. - 192 с.

3.Дмитриева В.А. Генезис максимумов водности рек и изменчивость водного режима

всовременный климатический период / В.А. Дмитриева, С.В. Бучик // Водное хозяйство России, 2016. - №5. - С. 50-62.

4.Дмитриева В.А. и др. Гидрологические последствия чрезвычайно жаркого лета 2010 года / В.А. Дмитриева, Н.С. Давыдова, А.И. Сушков // Жара 2010 года в Центральном Черноземье: последствия, причины, прогнозы. - Воронеж: Центр.-Чернозем. кн. изд-во, 2011. - С.

28-40.

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

2Воронежский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

V.A. Dmitrieva1, A.I. Sushkov2

MODERN DYNAMICS OF RIVER WATERS IN THE UPPER DON CATCHMENT AREA AND ECONOMICAL AND ECOLOGICAL RISKS OF WATER USE

Modern conditions of water regime formation in rivers of Upper Don catchment area are considered. Special features of genesis of maximum discharge during high water and low water are shown. Probable economical and ecological risks of water use due seasonal water scarcity are revealed

Key words: river waters, high water, low water, water dynamics, ecological risk

1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State University»

2Voronezh Center of Hydrometeorology and Environmental Monitoring

47

УДК 551.507.362

В.В. Дорофеев, В.И. Ковалев, А.Ш. Шихахмедов

ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АВИАЦИИ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НОЧЬЮ

В работе показано, что критерием обосновывающим правильность принятия решения на применение авиации ночью для решения проблем по поиску и спасению потерпевших бедствие при ликвидации чрезвычайных ситуаций в зависимости от ее возможностей, является информация о дальности видимости с применением приборов ночного видения. В работе предложен способ оценки возможности применения авиации, приспособленной к полетам ночью и оборудованной приборами ночного видения ночью, в зависимости от метеорологических условий

Ключевые слова: дальность видимости, прибор ночного видения, метеорологические условия, ночь

При ликвидации последствий чрезвычайных ситуациях возникает необходимость выполнения поисково-спасательных работ потерпевших бедствия объектов и людей. При этом часто для поиска используется вертолетная и легкомоторная авиация, а полеты производятся на малых и предельно-малых высотах по правилам визуальных полетов в темное время суток (ТВС).

Согласно «Федеральным правилам производства полетов государственной авиации Российской Федерации» (ФАППП–2004 г.) метеорологические минимумы для выполнения таких полетов определяются значениями высоты нижней границы облаков (ВНГО) и наклонной полетной дальностью видимостью (НПДВ). Под НПДВ понимается наклонная дальность видимости наземных объектов из кабины воздушного судна (ВС) в полете [1-3].

Выполнение полетов ночью обусловливает широкое применение приборов ночного видения (ПНВ). При применении ПНВ возникает противоречие между значениями дальности видимости (ДВ) объектов, заявленных в тактико-технических характеристиках ПНДВ, метеорологическая дальность видимости (МДВ) и дальность видимости (ДВ) при применении ПНВ в реальных метеорологических условиях (МУ). Это противоречие требует решения научной задачи по оценке влияния МУ на ДВ объектов с ПНВ. Это обусловлено еще и тем, что в ТВС МДВ, определяемая метеорологическими подразделениями как горизонтальная ДВ световых ориентиров, не позволяет оценивать руководящему и летному составу видимость несамосветящихся объектов с применением ПНВ по данным наземных метеорологических наблюдений.

Поддержка принятия решений на применение авиации в ТВС основана на оценке обстановки. Под оценкой обстановки, принято понимать, всестороннее изучение условий, в которых будут применяться авиация и которые затруднят, исключат или будут способствовать выполнению задач [2, 3].

Исходя из этого, целью работы является повышение эффективности метеорологического обеспечения путем учета влияния метеорологических условий на возможности авиации ночью, на основе оценки влияния метеорологических условий на ДВ с применением ПНВ при поиске и спасении при ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Проведенные исследования литературных источников показали, что отсутствует точное определение ДВ с применением ПНВ [1]. Поэтому в работе предлагается принять за дальность видимости с применением приборов ночного видения предельное расстояние, на котором объект белого цвета с площадью в 1 м2 к углу зрения наблюдателя на фоне абсолютно черного неба, будет обнаружен и опознан в ТВС с применением ПНВ.

Под реальной дальностью видимости с применением ПНВ понимается предельное расстояние, на котором объект реальных размеров и реального контраста, создаваемого им на местности, будет обнаружен и опознан в ТВС с применением ПНВ. Из определения следует, что от ДВ с применением ПНВ можно перейти к реальной ДВ с применением ПНВ объекта, умножив ее на специальный коэффициент скрытности, характеризующий габариты объекта и контрастность на фоне местности.

Под наклонной полетной дальностью видимости с применением ПНВ понимается предельное расстояние, на котором объект реальных размеров и реального контраста, созда-

48

ваемого им на местности, будет обнаружен и опознан с борта воздушного судна в ТВС с применением ПНВ [1, 2].

Из определения следует, что от реальной ДВ с применением ПНВ можно перейти к наклонной ДВ с применением ПНВ объекта по специальной методике, учитывающей скорость и высоту полета ВС [1, 3]. Исходя из этого, основной величиной, необходимой для исследования и разработки методики для ее определения, является ДВ с применением ПНВ. Существующие методики применения ПНВ, используемые в авиации позволяют определять временной период возможного применения ПНВ по данным авиационных астрономических ежегодников и определения критических значений естественной освещенности.

Площадь поиска назначается с учетом многих факторов, связанных с характером объекта и условиями его обнаружения (ДВ и ВНГО) и опознавания, высотой и скоростью полета, продолжительностью поиска и заданной вероятностью обнаружения.

При поиске объекта в заданном районе на площади (S) возможность его обнаружения (Робн) определяется по формуле [1]:

где tп - время поиска на площади (S), сек; n - количество воздушных судов; К - коэффициент использования местности, показывающий какую часть местности можно использовать для размещения объектов поиска (для равниной местности 0,8; холмистая 0,5; горная 0,2); f - площадь, просматриваемая в единицу времени, м2, которая определяется по формуле:

где Sпнв - ДВ с применением ПНВ, м; Н - высота полета, м; V - скорость полета, м/с; tоп - время опознавания объекта, с (5 сек); ά - угол визирования, град (14 град). Исходя из этого

формула примет вид:

где l - видимый размер цели, м; γ - угловой размер цели, м.

Исходя из этого вероятность обнаружения цели (Робн) вычисляется по формуле:

Эффективность применения вертолетов детально исследовались в ряде работ, но выполнялись применительно к дневным условиям [1, 2, 3]. Как показали, выше проведенные исследования, возникает необходимость в оценке возможностей применения ВС в ТВС с применением ПНВ.

Анализ возможных вариантов применения ВС в ТВС показывает на необходимость решения двух задач:

49

1.Оценка влияния МУ на ориентирование с применением ПНВ в ТВС при полете по маршруту;

2.Оценка влияния МУ на поиск объектов в заданном районе.

Исходя из этого, в работе было определено изменение возможностей, относительно пилотирования в светлое время суток, при ориентировании с применением ПНВ в ТВС при полете по маршруту (высота полета 100-200 м скорость 150 км/ч, равнинная местность). Рассчитанные возможности по пилотированию ВС представлены в табл. 1. Они показывают, с какой вероятностью будет обнаружен ориентир в поворотной точке на линии визирования или рядом с ней для введения поправки в ориентировку.

Таблица 1 Вероятность обнаружения вертолета, в зависимости от метеорологических условий

Из представленной табл. 1 видно, что эффективность по пилотированию ВС с ухудшением МУ резко падает во всех условиях, что подтверждается опытом летной эксплуатации ночью. Это говорит о достоверности проведенных исследований.

На основе формул 4, 5, 8 были произведены расчеты изменения возможностей по поиску объектов ночью в районе 4 на 4 км (высота полета 100-200 м скорость 150 км/ч, равнинная местность), в качестве примера, представленные на рисунке. Как показали исследования, при изменении ДВ с применением ПНВ в ТВС резко падают и возможности выполнения ими задач, связанных с изменением ДВ (с ее уменьшением).

Анализ рисунка позволяет сделать вывод, что применение ВС эффективно по поиску объектов в заданном районе в ТВС, только при ДВ более 4 км и ЕО от 0,1 до 0,001Лк. Часто возникает задача по определению необходимого наряда сил по заранее данной вероятности обнаружения объекта. Данный наряд сил подразделений авиации для 95 % обнаружения объекта на территории 40 на 40 км в течение 30 мин. (высота полета 100-200 м скорость 150 км/ч, равнинная местность) представлен в табл. 2. Из данных табл. 2 видно, что в зависимости от МУ, потребный наряд сил может быть увеличен практически в 3 раза. Таким образом, используя слабые стороны по применению авиации, в зависимости от МУ в ТВС, можно производить оценку возможностей ВС по выполнению поставленных задач. Данные расчеты позволят выбрать наилучшие маршруты и параметры воздушной навигации для решения поставленных задач. Это ляжет в основу выбора оптимального варианта при принятии решения на производство поисково-спасательных работ.

50