11059

отложений реки Волги // Мелиорация и водоное хозяйство. 2000. №3. С. 40-44.

А.Д. Романов1, Е.А. Романова1, В.В. Мыльников2, Н.А. Рябов2

1 ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»

2 ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПОДЛЕДНОЙ ОБСТАНОВКИ В АРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ

Активные исследования Арктики начались более века назад, на сегодняшний день она остается одним из малоизученных участков нашей планеты. Для науки, как и для практики, необходимы многолетние круглогодичные наблюдения в одних и тех же районах арктического бассейна и морей. Сегодняшние реалии таковы, что требуется такое количество информации об океане, которого никак не могут дать ни отдельные корабли, даже если бы их было на порядки больше, чем сейчас, ни отдельные дрейфующие станции, так как для создания эффективной системы океанологических наблюдений стоимость такой системы оказывается неподъёмно высокой.

Несмотря на относительно малые размеры Северного Ледовитого океана они оказывают сильное влияние на состояние климата Земли, являясь индикатором глобальных климатических изменений. Хотя величина наблюдаемых трендов изменялась в пределах определенного региона и для некоторых регионов наблюдалось похолодание, общий тренд для Арктики за последние несколько десятилетий демонстрирует потепление, превышающее средний глобальный рост температуры на планете. В частности, в Арктике зафиксировано сокращение площади ледяного покрова, выразившееся в ее рекордно низких значениях в сентябре 2007 и 2012 гг. (рис 1).

Рис 1. Карты сплоченности ледяного Рис. 2. Положение дрейфующих буев

750

Кроме того, важным фактором является проникновение относительно «теплых» и соленых вод из Атлантики. Так информацию о состоянии Северного Ледовитого океана дают различные спутниковые системы, в основном ориентированные на измерение площади льда. Для мониторинга существует постоянно пополняемая сеть буев, объединенная в рамках Международной Арктической программы буев IABP – International Arctic Buoy Program (рис 2). Возможность применения полных моделей циркуляции океана стала реальностью благодаря развитию региональных моделей Северного Ледовитого океана [1-3]. Однако буи типа Argo могут использоваться только в районах свободных ото льда, поэтому в основном используются буи, закрепленные на льду. Однако, если такой буй выносится в область таяния льда – он теряется.

Внастоящее время актуальной задачей становится разработка новой методологии исследований, а вместе с ней современных высокотехнологичных технических средств исследований в арктическом бассейне, которые были бы способны не только осуществлять плавание и проводить работы в прикромочной зоне и среди разреженных льдов, но также и проникать в массивы сплоченных льдов или в припайные льды, при этом обеспечивать возможность ведения наблюдений в нужных районах с большой продолжительностью во времени и разрешаемостью в пространстве.

Впервые концепция подводного глайдера была практически продемонстрирована компанией General Dynamics в конце 60-х гг. В настоящее время работы по созданию подводных глайдеров активно проводятся во многих странах [4, 5].

Целью работы является создания комплекса мониторинга подледной обстановки на основе подводных аппаратов с большей продолжительностью подводного хода обеспечивающий возможность получения результатов исследования для решения практических задач.

Задачами работы являются разработка концепции применения и выбора оборудования для подводного аппарата обладающего значительной подводной автономностью оснащенный малогабаритной воздухонезависимой энергетической установки с различными вариантами преобразователей (термоэлектрические преобразователи, паротурбинная установка замкнутого цикла, двигатель с внешним подводом тепла) и выявление возможных границ применимости системы и накладываемые ограничения.

Входе предварительных работ [5, 6] были решены следующие

задачи

751

-разработана проектная документация и создан многофункциональный экспериментальный стенд комплексного исследования горения массива топлива с получением тепловой энергии;

-теоретически обоснована и экспериментально подтверждена безопасность применения данной ВНЭУ с указанием оценок риска развития аварийных ситуаций, включая запроектные аварии;

-разработаны технические решения, позволяющие минимизировать последствия аварии;

-проведена оценка стоимости реализации различных технологических решений и оценка технико-экономической эффективности внедрения данной технологии.

На рис. 3 приведена принципиальная схема преобразования тепловой энергии горения высокометаллизированного топлива.

Рис. 3. Схема преобразования тепловой энергии

При этом большая часть тепловой энергии без преобразования поступает в механизм изменения плавучести, на основе изменения агрегатного состояния рабочего тела. Что позволяет значительно увеличить дальность и/или скорость движения подводного аппарата.

Литература

1.Некипелов, А. Д. Перспективы фундаментальных научных исследований в Арктике / А. Д. Некипелов, А. А. Макоско // Арктика:

экология и экономика. – 2011. – № 4(4). – С. 014-021. – EDN PXCZNL.

2.Яковлев, Н. Г. Современное состояние и проблемы моделирования циркуляции в Арктических морях / Н. Г. Яковлев // Труды Государственного океанографического института. – 2015. – № 216. – С. 6-

23.– EDN YPDEHB.

3.Моделирование обратных связей климатообразующих процессов в Северном Ледовитом океане / А. С. Саркисян, С. Н. Мошонкин, Н. А. Дианский [и др.] // Арктика: экология и экономика. – 2013. – № 1(9). – С. 012-023. – EDN PYCHOR.

752

4.Борис Гайкович Подводные глайдеры-роботы для исследования и мониторинга арктических акваторий // Корабел. 2015. №4 (30). С.126-130

5.Подводные глайдеры: эффект "рыбьего пузыря" / И. В. Кожемякин, Ю. П. Потехин, К. В. Рождественский [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. – 2012. – № 4(18). – С. 3-9. – EDN PNGOBF.

6.Чернышов, Е. А. Разработка тепловыделяющего элемента на основе высокометаллизированного безгазового топлива / Е. А. Чернышов, А. Д. Романов, Е. А. Романова // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2015. – № 6(105). – С. 74-81. – EDN VKEBSF.

7.Чернышов, Е. А. Развитие воздухонезависимых энергетических установок подводных лодок / Е. А. Чернышов, Е. А. Романова, А. Д. Романов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. – 2015. – № 5(33).

–С. 140-152. – DOI 10.21821/2309-5180-2015-7-5-140-152. – EDN ULWVGJ.

Н.А. Скачкова, М.А. Рубайлов, А.В.Иванов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НИЖЕГОРОДСКОГО ПОЧАИНЬЯ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЗОН ТЕРМИЧЕСКОГО СТРЕССА

Трендом последнего десятилетия стало особое внимание к показателям комфортности городской среды, перечень которых нашел отражение в международном стандарте ГОСТ Р ИСО 37120-2020 Устойчивое развитие сообщества, действующем в РФ [1].

Приказ Минрегиона России от 09.09.2013 N 371 «Об утверждении методики оценки качества городской среды проживания» конкретизирует и дополняет положения вышеуказанного стандарта [2]. Этот документ является российским аналогом европейских индексов комфортности городской среды, European Green Capital Award, European Green City Index [3,4]. Природно-экологическая ситуация как существенная часть качества среды данной Методики включает:

-экологические риски ЧС;

-выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу;

753

- температуру воздуха.

Таким образом, для территории применима оценка благоприятности окружающей среды как жилых, так и административно-деловых и рекреационных зон. Следует отметить, что до настоящего времени ни в этой, ни в иных зонах Нижнего Новгорода не проводились комплексные исследования комфортности городской среды в соответствии с современными градостроительными документами, включая ГОСТ Р ИСО 37120-2020 «Устойчивое развитие сообщества. Показатели городских услуг и качества жизни», а также Приказ Минрегиона России от 09.09.2013 N 371 «Об утверждении методики оценки качества городской среды проживания».

Для данной работы актуально проведение исследования экологических рисков термического стресса, связанных с отклонением от диапазона комфортности 18…24°С в летние жаркие дни на отдельных жилых и рекреационных микротерриториях.

Общий характер климата Нижнего Новгорода умеренно- континентальный [5]. Средняя годовая температура воздуха 3,6 °С. В годовом ходе средняя месячная температура изменяется от +18,4 °С в июле до -11,8 °С в январе. Осадков за год выпадает от 550 до 600 миллиметров, из них около 70% приходится на теплый период года. Большую роль для конкретных территорий играет скорость и направление ветра. По многолетним данным в Нижнем Новгороде преобладают западные, юго- западные и южные ветры. Однако в черте городской застройки комфортность среды определяется местным направлением ветра, которое зависит от характера застройки полога древесной и кустарниковой растительности.

В рамках работы было выполнено исследование скорости ветра, температуры, влажности и давления. Исследования проводились с помощью термоанемометра с выносным измерителем скорости потока Мегеон 11005, рисунок 1. Прибор поверен предприятием-изготовителем. Использовались также приборы, входящие в созданный авторами измерительный комплекс беспроводного экологического мониторинга, осуществляемого в режиме реального времени [6, 7].

754

Рис. 1. Измерения температуры и скорости ветра с помощью анемометра Мегеон 11005

Было выполнено 14 серий измерений для 10 точек, в которых ранее происходил отбор проб снега. 7 серий были выполненные в июне, и 7 серий в начале августа. Порядок расположения точек измерения представлен на рисунке 2. Измерения выполнялись на высоте 1,5 м, что обеспечивалось использованием штатива с фиксированной высотой.

755

Рис. 2. Расположение десяти точек наблюдения за метеорологическими характеристиками микротерриторий в Нижегородском Почаинье

В результате можно сделать вывод о том, что внутри оврага формируется особый микроклимат, характеризующийся заметным снижением скорости ветра и снижением температуры на 3…4 C°, как видно на рисунке 3. Исследования в условиях экстремальной жары, когда температура в отдельных точках достигала 34 C°, показали, что под пологом древесной растительности формируется зона экологического комфорта с температурой не выше 24 C°. Это придает Нижегородскому Почаинью особую рекреационную ценность в летних условиях.

Исследования выполнены в процессе разработки проекта террасного парка в Нижегородском Почаинье для обоснования значимости сохранения полога древесной растительности.

756

25,00

20,00 19,12

15,00

10,00

5,00

0,00

Рис.3. Среднее значение эквивалентной эффективной температуры по 7 измерениям в 10 точках

Литература

1.Национальный стандарт российской федерации ГОСТ Р ИСО 37120-2020 Устойчивое развитие сообщества.

2.Об утверждении методики оценки качества городской среды проживания. Приказ Минрегиона России от 09.09.2013 № 371.

3.European Green Capital Award - Applying for EU Green Capital. 14 February 2022. Режим доступа. https://ec.europa.eu/environment/european- green-capital-award/applying-eu-green-capital_en .

4.European Green City Index. Assessing the environmental impact of Europe’s major cities. Publisher: Siemens AG Editorial office. München. Germany 51 p.

5.Строительная климатология для пунктов нижегородской области

(ТСН 31-301-96 НН) ТСН 23-301-97. - Режим доступа: http://hronos.km.ru/proekty/mgsu.

6.Малышев Д.М. Создание мобильного комплекса экологического мониторинга городской среды. Малышев Д.М., Иванов А.В., Краев И.М., Останина И.М., Малькова В.М., Скачкова Н.А. В сборнике: IX Всероссийский фестиваль науки. сборник докладов в 2-х томах. 2020. С. 363-367.

7.Ivanov A. Online monitoring of urban environment. Ivanov A., Platov

A.Yu., Stepanov D.V., Ostanina I. В сборнике: 18th International

757

Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018. Conference proceedings. 2018. С. 339-346.

С.С. Гречкина, М.А. Патова

ННГАСУ «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИТОЦЕНОЗОВ В ПРОЦЕССЕ РЕКРЕАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

В данной работе были исследованы и проанализированы фитоценозы 7-ми лесных массивов, 4-х из которых являются лесными массивами искусственного происхождения – искусственно посаженными и 3 – естественные лесные массивы. В качестве модельных объектов были выбраны территория парка «Швейцария», территории памятников природы «Стригинский бор» и «Берёзовая роща» г. Нижнего Новгорода.

Было заложено 26 площадок 10х10 м, в 7 лесных массивах на разном расстоянии от дороги. Каждая точка характеризовалась ландшафтным и растительным единством на всей территории [1], составлялось её полное геоботаническое описание. В процессе камеральной обработки вычислялась доля участия сорных и лесных видов, оценивались закономерности изменений показателей состояния фитоценозов.

Была зафиксирована зависимость изменения доли участия сорных видов (в процентах) в зависимости от расстояния от дороги. Была определена зависимость вида у=kx+b, где k показывал скорость возникновения изменений в структуре фитоценоза, в лесных массивах естественного происхождения коэффициент k составляет 0,24, а в лесных массивах искусственного происхождения зависимость не выявлена. Было установлено, что величина буфера от опушки лесного массива до пробных площадей с характеристиками близким к нативным (доля участия сорных видов не более 10%) составляет 90 м. Что касается лесных массивов искусственного происхождения, тут сокращение встречаемости сорных видов, при движении вглубь, крайне низкое, изменения очень незначительные. Это связано, как правило, с отсутствием в таких лесах подроста, подлеска и кустарникового яруса, либо он развит крайне слабо, они в свою очередь, как барьер защищают весь фитоценоз от рекреационного воздействия.

758

Рис. 1,2 Зависимость доли участия сорных видов от расстояния от дороги в естественных лесных массивах; Зависимость доли участия сорных видов от расстояния от дороги в лесных массивах искусственного происхождения

При анализе зависимость доли участия сорных видов от стадии дигрессии в естественных лесных массивах было установлено, что коэффициент аппроксимации (R2) составляет 0,44. Значит структура сообщества зависит не столько от расстояния от дороги, сколько от рекреационной нагрузки. В лесных массивах искусственного происхождения такой зависимости не выявлено, вероятно это связано с отсутствие сформированных защитных механизмов фитоценоза [2].

Рис. 3 Зависимость доли участия сорных видов от стадии дигрессии в естественных лесных массивах

Скорость изменения доли участия сорных видов в процессе рекреационной дигрессии по коэффициенту k более высокая в лесных массивах искусственного происхождения, она составляет 16,44, а в естественных 15,49, это значит, что они чуть менее устойчивы к

759