WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

Pages:   || 2 |

«ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕХНОГЕОСИСТЕМ НА ТЕРРИТОРИИ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ ...»

-- [ Страница 1 ] --

. НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СМОЛЕНСКИЙ

ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Бышевская Анастасия Владимировна

ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕХНОГЕОСИСТЕМ

НА ТЕРРИТОРИИ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 25.00.36 – геоэкология (Науки о Земле)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: Шкаликов Виктор Андреевич доктор географических наук, профессор

Научный консультант: Краснов Евгений Васильевич доктор геолого-минералогических наук, профессор Смоленск – 2014 Введение……………………………………………………………………….......... 3 Глава I. Теоретико-методологические основания и методика исследования ………………………………………………………... 8

1.1. Концептуальный подход…………………………………………. 8

1.2. Методика исследования………………………………………….. 12

1.3.Обзор исследований по проблеме……………………………….. 18 Глава II. Природные условия и историко-культурные предпосылки развития придорожных техногеосистем…………………………. 28

2.1.Природные условия региона……………………………………... 28

2.2.Историко-культурные предпосылки развития ………………………………………………………………………….. 40 Глава III. Трансформация придорожных техногеосистем…………………. 49

3.1.Деформации литогенной основы (рельефа и почвогрунтов)…. 49

3.2.Гидрохимические и гидроэкологические процессы……………. 57

3.3.Геохимическая трансформация почвогрунтов………………….. 62

3.4.Трансформация растительного покрова………………………… 72

3.5.Изменения среды обитания животных………………………….. 79 Глава IV. Основные геоэкологические проблемы и пути оптимизации придорожных техногеосистем……………………………………… 86

4.1.Загрязнение атмосферного воздуха и заболеваемость населения……………………………………………………………….

4.2. Дорожно-транспортные происшествия и аварийные ситуации

4.3.Придорожные свалки твердых бытовых и промышленных

–  –  –

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Рост количества и интенсивности движения транспортных средств по дорогам России сопровождается увеличением выбросов поллютантов в атмосферный воздух, гидросферу и почвы придорожных земель. В результате происходит трансформация экосистем – нарушаются естественный обмен веществ, энергетика и информационные связи их компонентов, возрастает опасность (риск) деградации и даже полного исчезновения придорожных сообществ. В свою очередь, транспортные системы испытывают воздействие и трансформируются под влиянием природных факторов. Поэтому исследования динамики, факторов и выявление пространственно-временных закономерностей развития опасных природных и техноприродных процессов в придорожных техногеосистемах Смоленской области (с ее развитой автотранспортной сетью) безусловно актуальны, как и для многих других регионов Европейской России.

Степень разработанности проблемы. Наиболее ранняя информация (с XVI в.) о дорогах Смоленщины содержится в архивных документах канцелярии губернатора региона. История формирования, современное состояние и проблемы дорожной сети подробно освещены Э.И. Яшкевичем (2004). Геоэкологические аспекты проектирования, строительства и эксплуатации дорог Смоленской области многие годы исследует В.А.

Шкаликов (2000-2013). Т.А. Ватлина и А.В.Бышевская (2011) выявили пространственные связи между плотностью автодорог и детской заболеваемостью органов дыхания.

На сопредельной территории Республики Беларусь установлено, что придорожные леса на отдельных участках трассы МинскМосква находятся в стадии дигрессии, в них появились адвентивные и агрессивные рудеральные виды (Вознячук, Пугачевский, Судник, 2006).

Сезонная гибель земноводных на путях миграции (через дороги) за пять лет наблюдений возросла на 20% (Новицкий, 2004, 2007). А.Ф. Мирончик (2007) определил диапазон радиоактивного загрязнения придорожных почв изотопами – 90Sr и 137Cs,указав на реальную возможность их концентрирования в кормах животных, а в дальнейшем и в пищевых продуктах.

Автором, начиная с 2006 г. под руководством проф. В.А. Шкаликова комплексные исследования прямых и обратных связей в системе «автотранспорт – окружающая среда». На ландшафтной основе составлена серия карт, отражающих не только влияние природных условий на состояние автодорог Смоленской области, но и трансформацию природных геосистем под воздействием АТК.

Объект исследования: придорожные техногеосистемы на территории Смоленской области.

Предмет исследования: трансформация придорожных техногеосистем, способы минимизации и предотвращения негативных геоэкологических последствий.

Цель работы: выявить пространственно-временные закономерности трансформации придорожных техногеосистем на территории Смоленской области.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Обоснование методологии, терминологии и методики исследования.

2. Обобщение результатов предшествующих разработок проблемы трансформации придорожных техногеосистем.

3. Обзор природных факторов и историко-культурных предпосылок формирования автотранспортной сети на территории Смоленской области.

4. Комплексная оценка и сравнительный анализ трансформационных процессов в придорожных техногеосистемах на ключевых участках.

5. Разработка практических рекомендаций по повышению экологической безопасности автотранспорта и оптимизации функционирования в придорожных техногеосистемах.

Материалы, методология и методы. В основу исследования положены многолетние фактические данные, собранные автором в 2006-2012 г.г. во время полевых и камеральных работ на пяти ключевых придорожных участках. Наряду с результатами собственных исследований в диссертации использованы данные ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Смоленской области», проанализированы сведения из многочисленных опубликованных и фондовых источников.

Методология исследования базируется на геосистемном подходе по В.В. Докучаеву, В.И. Вернадскому, Л.С. Бергу, В.Б. Сочаве и др., согласно которому любой природный либо антропогенный объект/процесс следует рассматривать не изолированно, а во взаимных связях и отношениях.

Системность выдерживалась в той или иной степени в зависимости от полноты данных. Наиболее интегрирующий метод –картографирование геоситуаций на ландшафтной (геосистемной) основе. Определенные перспективы связываются также с моделированием и интегральной оценкой информационной энтропии, вызываемой в придорожных геосистемах поллютантами.

На ключевых участках изучалась степень загрязнения почвогрунтов тяжелыми металлами. С использованием стандартных методик на атомном спектрофотометре С115-М1 в лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии Смоленской области» определяли содержание валовых и подвижных форм металлов (1100 элементоопределений). Воспроизводимость результатов в среднем составила 7,5%, коэффициенты вариации содержания поллютантов -30%.

Биоиндикацию состояния атмосферного воздуха проводили по изменениям морфологических признаков растений. Образцы растений отбирали на расстоянии 1-50 м от бровки дорожного полотна. В каждой точке на одинаковой высоте выбирали листья 15-20 растений массовых видов (свыше 1000 проб). На листовых пластинках отмечались следы некроза, нарушения симметрии, появление галлов и других новообразований, свидетельствующих об ухудшении условий среды обитания.

Научная новизна работы. Впервые на геосистемном уровне, осуществлена комплексная оценка трансформации придорожных техногеосистем Смоленской области, выявлены их прямые и обратные связи, установлена направленность техногенных изменений в почвеннорастительном покрове, водных объектах, миграционных путях животных, состоянии здоровья населения. Составлена серия карт, отражающих усиление опасных процессов ослабляющих устойчивость придорожных техногеосистем.

Основные защищаемые положения Придорожные техногеосистемы Смоленской области – 1.

исторически сложившаяся совокупность пространственно сопряженных (взаимодействующих между собой) природных геосистем (ландшафтов) и автотранспортной сети с ее инженерными коммуникациями и сервисной (АЗС и др.) инфраструктурой, подверженных возрастающей трансформации.

Направленность трансформационных процессов в 2.

исследованных придорожных геосистемах определяется распространением протяженных и локальных экогеохимических аномалий в воздушной среде, поверхностных водных объектах и почвогрунтах, сокращении разнообразия местной фауны и флоры, увеличении количества миграционных барьеров для животных, адвентивных и рудеральных видов растений, усилении общей геоэкологической напряженности на федеральных и региональных автотрассах Смоленской области.

Автотранспортный комплекс по мере своего распространения и 3.

разветвления по территории Смоленской области предстает в виде системы с возрастающим количеством неопределенностей (в виде пучения грунта, оползней, эрозии почв, подтопления, заболачивания и др.), обусловленных мелкоячеистой структурой ландшафтов и деформацией их литогенной основы под воздействием обводнения.

Основные социально-экономические последствия 4.

трансформации придорожных техногеосистем связаны с ростом дорожнотранспортных происшествий, сопровождающихся гибелью людей и животных, увеличением заболеваемости верхних дыхательных путей у детей, расширением площадей и объемов несанкционированных свалок бытовых и промышленных отходов.

Оптимизация придорожных техногеосистем –комплексная 5.

проблема, решение которой возможно на путях государственно-частного партнерства и интеграции научных, образовательных и производственных организаций, проведения систематического мониторинга состояния автотрасс и придорожных ландшафтов.

Практическое значение. Результаты и выводы диссертации представляют интерес для эколого-геохимического прогнозирования и нормирования нагрузок, связанных с движением автотранспорта и концентрированием токсичных соединений (прежде всего свинца, цинка и кадмия) в придорожных почвогрунтах. Программный продукт «Мониторинг бытовых и промышленных отходов» внедрен в работу Управления Росприднадзора по Смоленской области и образовательных учреждений, используется в ходе мониторинга придорожных свалок и в процессе освоения студентами практических навыков работы с ГИС (акты внедрения).

Достоверность и апробация результатов. Достоверность выводов обеспечена использованием современного геоэкологического подхода и совокупностью независимых методов исследования, обобщением и систематизацией обширных полевых материалов, эмпирико-статистической обработкой экспериментальных данных с 5% уровнем значимости (критерий Стъюдента t= 1,98), соответствующим обеспеченности 95%, а главное, картографической визуализацией и синтезом всей полученной информации.

Публикации. Основные результаты и выводы диссертации опубликованы в 18 статьях, включая 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Личный вклад автора определен его непосредственным участием в полевых и камеральных работах (2006-2012 г.г.), сборе, систематизации и обобщении результатов экогеохимических, биоморфологических, биоценотических анализов, а также в разработке программного продукта «Мониторинг бытовых и промышленных отходов» Смоленской области.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения,4-х глав и заключения. Список литературы включает 179 наименований, включая 23 на иностранных языках. Общий объем работы – 132 стр, в ней 30 рисунков, 14 таблиц, 5 приложений.

За постоянную помощь в поддержку автор благодарен своему научному руководителю – професору В.А. Шкаликову, научному консультанту – профессору Е.В. Краснову, а также своим родителям – О.М. и В.В. Бузыкиным.

Базовые понятия, используемые в работе

Придорожная техногеосистема – целостная совокупность пространственно-сопряженных природных геосистем с управляемыми автотранспортной сетью, инженерными коммуникациями и сервисной инфраструктурой.

Защитная полоса – территория вдоль а/д (до 300 м) на которой концентрации вредных веществ могут превысить ПДК.

Трансформация техногеосистемы – негативные изменения автотранспортной системы и природной геосистемы в результате их взаимодействия.

Устойчивость техногеосистемы – её способность восстанавливать или сохранять структуру и другие свойства при резком изменении внешних воздействий Восстанавливаемость техногеосистемы – её способность возвращаться в исходное состояние после внешнего воздействия.

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ И

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Проблема взаимоотношений автотранспортной системы (АТС) с природными геосистемами (ПГС) берет начало в XIII-XV веках, когда на территории нынешней Смоленской области начала формироваться развернутая сеть сухопутных транспортных путей и с этого времени длительная и масштабная техногенная трансформация придорожных геосистем лишь усиливалась. Особенно остро проблемы взаимовлияния её компонентов проявлялись в периоды военных кампаний (1812 г., 1941 г.), а 70-80 годы XX в. они оказались связанными с увеличением площадей отчуждения земель под объекты автотранспорта, резким ростом количества и интенсивности его движения по международным и федеральным трассам.

До середины XX в. природные факторы (рельеф, грунты и др.) оказывали ключевое влияние на состояние АТС, определяли саму возможность строительства дорог. Изменения погодно-климатических условий влияли на пропускную способность и скорость движения на автомагистралях. Во второй половине XX в. подъем уровня развития науки и техники позволил уменьшить влияние природной составляющей в системе взаимосвязей АТС – ПГС, что стимулировало ее прогрессивное развитие, однако при этом увеличилась техногенная нагрузка на все компоненты придорожных техногеосистем (Прил. 1,2).

Концептуальный подход 1.1.

Автомобильные трассы (полотно, инженерная инфраструктура) неразрывно связаны с природно–территориальными комплексами (ландшафтами, геосистемами), поэтому в процессе мониторинга приходится оценивать не только прямые, но и обратные связи между компонентами техногеосистем (рис. 1). Д.Н. Кавтарадзе (1997) предложил использование для их интегральной оценки конструктивно-экологический подход.

Рисунок 1 – Основные взаимосвязи в системе АТС – ПГС (по Д.Н.

Кавтарадзе, 1999; с дополнениями автора) Концептуально близок к тому принятый в настоящей работе геосистемный подход (рис.2), а критерии оценки состояния придорожных техногеосистем и допустимых нагрузок на них к ранее предложенным Т.И.

Моисеенко и др. (2006), В.Н. Башкиным и Н.С. Касимовым (2004) подходам идентификации негативных воздействий, выявления пространственной и временной динамики процессов воздействия и их направленности, частоты и значимости воздействующих факторов для биотических (наиболее уязвимых) компонентов, разработке оптимизационного алгоритма, рекомендаций по экологизации управления техногеосистемами (табл.1).

При этом учитывались такие свойства геосистем (ландшафтов) как их целостность, способность к саморегуляции, многокомпонентность и др.

Степень воздействия АТС на ПГС исследовалась в диапазоне от минимальных (не нарушающих равновесие в системе) до критических, кризисных и катастрофических. Общий характер техногенного воздействия определялся по составу, интенсивности и токсичности воздействующих факторов.

–  –  –

Рассматривая систему АТС–ПГС как целостность, обладающую определенным набором качественных и количественных функциональных параметров, прямыми и обратными связями, эмержентными свойствами, необходимо при их анализе учитывать также концепцию технопедогенеза М.А. Глазовского (1997).

Трансформация ТГС ведет к появлению множества негативных последствий как для почвенно-растительных систем, так и для АТС.

Наибольшее воздействие автотранспорт оказывает на биоту (растительность, животный мир), загрязняя атмосферный воздух и почвенный покров аэрозолями тяжелых металлов, углеводородами выхлопных газов и др. С другой стороны, водная и ветровая эрозия почв, заболачивание земель, морозное пучение грунтов, оползневые процессы наиболее опасны для устойчивости автотрасс.

Таким образом, общее состояние техногеосистем зависит от множества взаимодействующих факторов: уклонов рельефа, состояния растительности, почвенного покрова, состава грунтов, структуры и интенсивности транспортных потоков. Анализ исторического развития автотранспортных систем приводит к осознанию постоянно расширяющегося спектра параметров, определяющих суммарное количество и химический состав токсикантов поступающих в геосистему.

В связи с этим для характеристики геоэкологических обстановок использовались геохимические и биологические показатели состояния придорожных геосистем.

Геосистемный подход к изучению взаимодействий в системе «природа – техника – социум» разработан благодаря классическим исследованиям Л.С.

Берга, В.В. Докучаева, В.И. Вернадского, Ф.Н. Милькова, а применительно к автодорожным техногеосистемам – Д.Н. Кавтарадзе (1997, 1999), Е.И.

Павловой (2006) и др.

Не менее важен для нашего исследования геоситуационный подход, разработанный Б.И. Кочуровым (1997), А.М. Трофимовым, В.А. Рубцовым, О.П. Ермолаевым (2009) и др., который имеет более широкие возможности и может применяться к исследованию как системных так и несистемных геообразований.

Динамика геосистем характеризуется изменениями в ряду:

ситуация – состояние – события. При этом её состояние может быть определено как оптимальное, критическое или катастрофическое (Widacki, 1986).

Используя фактический материал о влиянии одних компонентов системы на другие, становится возможным создание моделей, иллюстрирующих прямые и обратные реакции на различные воздействия, что позволяет планировать дальнейшие исследования, акцентировать внимание на наиболее важных факторах и особенностях исследуемой системы.

1.2. Методика исследования Исследование выполнялось в летние месяцы (июнь-июль) с 2006 г. по 2012 г. Для этого в различных по интенсивности движения автотранспорта районах Смоленской области были выделены пять наиболее типичных (ключевых) участков (у д. Комиссарово (Краснинский район), в районе г.

Демидов, г. Ярцево и г. Гнездово, в 2-х км от п. Холм-Жирковский) у г.

Гагарин), на которых закладывались почвенные разрезы, осуществлялся отбор почвогрунтов на геохимический анализ, характерных видов травянистых растений, велись наблюдения за переходами животных, за изменениями состояния автодорожного полотна под воздействием подъема уровня грунтовых вод, пучения грунта и др. (рис. 3).

В ходе полевых и камеральных работ использовались: описательный историко-географический, сравнительно-аналитический методы, осуществлялись картографирование и районирование территории по ряду показателей, характеризующих степень техногенной трансформации природоохранных геосистем. Основные аналитические методы исследования

– атомно-абсорбционный и биоиндикационный. Сопряженность разнообразных, зачастую независимых один от другого методов исследования позволила выявить и охарактеризовать пространственную специфику техногенной трансформации придорожных техногеосистем Смоленской области не только традиционно-картографическим методом, но также с учетом результатов эмпирико-статистических моделей, биоморфологических показателей и параметров биоразнообразия, придорожной растительности (рис.4).

Рисунок 3 – Зоны максимального воздействия автомобильных дорог на придорожные геосистемы Рисунок 4 – Методический алгоритм исследования В ходе анализа сточных вод придорожных автозаправочных станций оценивались параметры: цветность, запах, прозрачность, водородный показатель рН, бихроматная окисляемость, нефтепродукты, сухой остаток (мг/дм3) (по данным, полученным с 15.03.2011 по 5.06.2012 «Центром лабораторного анализа и технических измерений по ЦФО» ). Всего были проанализированы результаты 135 проб сточной воды.

Пробные площадки закладывали в придорожной полосе наиболее типичных транспортных перегонов с учетом рельефа, метеорологических, гидрологических условий местности. Площадки располагали в местах подсчета интенсивности движения автотранспорта, приблизительно в середине изучаемого перегона.

Отбор образцов почвогрунта производился на всех ключевых участках с обеих сторон от дороги на расстоянии 1м, 10м, 50м, 100м, 150м от ее полотна. Одна смешанная проба составлялась из 5 точечных, отобранных с глубины 0 – 50 см общим весом 400гр. Всего было собрано 90 образцов (рис.

5). В качестве фоновых анализировались образцы почвы, отобранные в роще д. Лонница Краснинского района.

Определение показателей содержания тяжелых металлов в почве производилось атомно-абсорбционным методом (РД 52.18.289-90) в соответствии с методикой измерений массовой доли подвижных форм металлов. Пробы почвы обрабатывались 5М – раствором азотной кислоты (р=1.42 г/см3) и в полученном растворе методом атомно-абсорбционной спектрометрии определилось содержание металлов. Обработка проб производилась в лаборатории «Центр гигиены и эпидемиологии в Смоленской области». Аттестат аккредитации №ГСЭН 025/1 2006 г.

В полевых и камеральных условиях изучались морфологические изменения в состоянии листьев растений под воздействием выбросов автотранспорта. С этой целью отбирали пробы растений, у дороги Москва – Минск вблизи г. Смоленска. Отбор проб растительного материала был произведен непосредственно у обочины дорожного полотна и на удалении от него на 50 м, 100 м, 150 м в количестве не менее 50 образцов растений каждого вида. В каждой точке выбирали листья 15–20 растений массовых видов на одинаковой высоте. Всего было исследовано 1000 образцов. На всех листовых пластинах травянистых и древесных растений отмечались наличие или отсутствие некроза, нарушения симметрии, появление галлов и других признаков, свидетельствующих об ухудшении условий среды обитания.

При проведении полевых обследований автомагистралей применялись не только методы опробования, но и визуальной оценки придорожных техногеосистем, их структурных составляющих (почвенные разрезы и профили), фотографирование, видеосъемка, а в камеральных условиях – лабораторные анализы отобранных вблизи трассы почвенных проб и образцов растений. Кроме того фиксировались свалки твердых отходов производственного и бытового происхождения, лесные пожары и палы травы, отмечались места гибели животных и др.

Для определения геохимического состава верхнего слоя почвогрунтов придорожной зоны образцы отбирали согласно ГОСТ 17.4.4.02-84. Места отбора устанавливали согласно Методическим указаниям 2.1.7.730-99.

–  –  –

Определение содержания валовых форм ТМ проводили по стандартным методикам на атомно-бсорбционном спектрофотометре С-115-М1.

Подвижную форму ТМ извлекали из почвогрунта аммонийно-ацетатным буферным раствором с рН 4,8, ее количественное определение осуществляли в лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии по Смоленской области» (аттестат аккредитации №ГСЭН 025/1 от 7 июня 2006 г.). Значение pH определяли с помощью иономера ЭВ-74.

Геохимические данные о концентрировании в почвах металлов на различных участках автомагистралей «Москва – Минск» и «Москва – Брянск» были статистически обработаны методом наименьших квадратов с использованием программных пакетов Mathcad 2003 и Excel.

Расчет коэффициента концентрации (Кк) микроэлементов в придорожных геосистемах производился по общепринятой формуле: Кк = Сi/Cф, где Сi – содержание микроэлемента в конкретной пробе, Сф – фоновое содержание (табл.2). Коэффициент показывает во сколько раз содержание микроэлемента на исследуемом участке выше или ниже его фонового значения. Суммарный показатель концентрации микроэлементов Zc рассчитывался по формуле Zc=Кк-(n-1), где, n – число микроэлементов, для которых Кк превысил 2 (табл. 3).

Рисунок 5 – Почвенно-литологические разрезы участков трассы Москва-Минск Суммарный показатель концентрации отражает совокупность нагрузки на территорию, обусловленную влиянием всех химических элементов с аномально высокими концентрациями. Кроме того, проводилось сравнение концентраций тяжелых металлов с нормативными показателями (ПДК).

Картографические объекты создавались в векторном графическом редакторе Corel DRAW, с учетом основных принципов геоэкологического картографирования: тематической полноты содержания, комплексности и избирательности. Для создания блок-диаграмм использовалась программа Microsoft Visio.

Использование традиционных методов в совокупности с новыми информационными и логико-математическими технологиями было направлено на осуществление в перспективе многофакторного системного анализа с позиции теории информации. Информационная энтропия как мера отклонений равномерного распределения долей поллютантов, при котором энтрапия максимальна, рассчитывалась по известной формуле К. Шеннона с учетом коэффициентов концентрации тяжелых металлов и ионов водорода (рН) в почвогрунтах придорожных геосистем, как сумма (со знаком минус) всех произведений долей каждого поллютанта на трех исследованных участках автотрасс, умноженных на их двоичные логарифмы.

1.3. Обзор исследований по проблеме

В большинстве публикаций прошлых лет функционирование АТС исследуется во взаимоувязке с природными факторами: климатом, гидрологическими условиями, рельефом, почвогрунтами. В отечественной науке наиболее изучены влияние климата на функционирование АТС, способы и технологии создания лесных снегозащитных насаждений, проявления гололедных процессов морозного пучения грунтов (Бялобжеский 1981; Евгеньев, Каримов 1997; Зубрев 2004 и др.). Наибольшее влияние климатических условий на состояние АТС наблюдается в Нечерноземной зоне, в т.ч. Смоленской области, с резкими колебаниями температурного режима, высокой влажностью, большим количеством осадков. Образование гололеда, снежного наката, инея приводят к уменьшению коэффициента сцепления, возрастанию расхода топлива, увеличению сопротивления движению, возникновению аварийных ситуаций, вызываемых пучинистостью грунта (Аржанухина 2008, Привалова, 2008 и др.).

Детально изучены процессы перераспределения влаги и образования ледяных прослоек, в замерзшем земляном полотне возникают, которые весной вызывают переувлажнение грунта и снижение прочности дорожной одежды, вследствие чего возникают продольные и поперечные трещины и бугры пучения (Батурин 2003, Бегма, Кисляков 1969).

Погодно-климатические условия влияют на транспортноэксплуатационные характеристики дорог, их режим и безопасность движения. Это убедительно показано в работе А.В. Васильева с соавторами (2003), в которой выделены характерные изменения обочин в зависимости от периодов года, определены параметры их состояния, приведены методики расчета степени пучинистости грунтов, показаны зависимости степени деформации пучения от влажности грунта, глубины его промерзания, прочности дорожной одежды.

Негативные последствия в функционировании АТС возникают в результате стихийных природных явлений. Доказано, что около 30% разрушений, приносимых оползнями, касается автодорог и придорожной инфраструктуры (Бялобжеский 1981). Ликвидация их последствий приводит к экономическим потерям и ограничению движения транспорта.

Сопряженность дороги с ландшафтом основывается на учете закономерностей сочетания всех его элементов. Особое значение имеет учёт литогенных условий (Шкаликов, Бышевская, 2012). В зависимости от литогенных условий по-разному проявляются деформации дорожного покрытия: пучинистость, образование трещин и т.п. Не обходят авторы вниманием и взаимовлияние АТС, рельефа, литогенных условий, водопритоков и их химизма (Алексеенко, 1989; Лихачева, Тимофеев, 2002;

Немчинов, 2007). Устойчивость в системе АТС – ПГС зависит от взаимного расположения элементов рельефа, сглаживания их в соответствии с требованиями пространственной плавности трассы, ее расположению относительно водотоков (Луканин, Трофименко, 2001; Федотова 2007).

Природные ландшафты воспринимались большинством исследователей как совокупность его компонентов – рельефа, почвенно-растительного покрова с подстилающим литогенным субстатом, погодно-климатических условий и т.д., воздействующих прямо или косвенно на состояние дорожного полотна, без учета взаимосвязей (прямых и обратных), иерархии, уровней и направленности сопряженного развития. Недостаточность такого подхода была осознана в первой половине ХХ в. с распространением интереса исследователей к изучению геокомплексов, а несколько позже к исследованию геосистем, направленных на выявление связей и отношений между элементами (компонентами) с целью оптимизации территориальной организации хозяйственной деятельности. Под геосистемой (в отличие от природных ландшафтов) стали понимать целостные образования взаимодействующих природных и антропогенных компонентов (Сочава, 1978, стр. 292).

Наибольшее количество работ посвящено воздействию выбросов автотранспорта на отдельные природные компоненты. Более 80% экотоксикантов от всех видов транспорта приходится на автомобильный, их концентрация неразрывно связана с местными природно–климатическими и погодными условиями (Павлова 2000; Потапов, Хватов, 2006).

Почвогрунты исследуются как комплексная система, равновесие между компонентами которой достигается в течение длительного периода времени.

Посредствам почвогрунтов осуществляется перенос химических веществ в атмосферу, биоту, гидросферу и обратно (Добровольский, Никитин, 1986).

Тяжелые металлы влияют на состояние почвенного покрова и биоты (Подольский 1999; Мирончик 2008; Привалова 2008). Вблизи оживленных автомагистралей заметно возрастают концентрации тяжёлых металлов. Так, данные проведенных в различных районах страны исследований показывают, что содержание свинца в воздухе и почве вблизи таких магистралей превышают ПДК, в среднем на 0,2-0,5 % (Васильев 2002;

Кавтарадзе 1999).

Одна из самых острых проблем – зимнее содержание дорог. В связи с этим исследуется возможность снижения негативного воздействия на окружающую среду при организации работ по зимнему содержанию дорог (Подольский, Самодурова 2000). Теоретическое обобщение процессов транспортного загрязнения придорожных территорий, прогнозирование их состояния методами математического моделирования, оценки влияния технологий зимнего содержания автодорог на экологическую ситуацию в придорожной полосе на высоком научном уровне были даны Е.И. Павловой (2006).

Весьма существенно влияние автотранспорта на живые организмы.

Воздействие на неё оказывают не только вредные вещества, поступающие от автотранспорта, но вещества, используемые для борьбы со скользкостью дорог. Попадая в почву, содержащие хлор противогололедные материалы, накапливаются в ней. Влияние хлоридов на ихтиофауну и птиц изучено пока недостаточно, однако описаны случаи их гибели от отравления солями (Платонов 1997, Подольский 2003).

Пути выхода из сложившейся ситуации:

замена токсичных противогололедных материалов нетоксичными;

использование гидрофобизаторов для покрытий дорог, например, грикола (разработан ГипродорНИИ), понижающего сцепление льда с покрытием в 3раза и предотвращающего повторное льдообразование. Радикальные экономические и социальные перемены в России неизбежно диктуют необходимость ускоренного развития дорожно-транспортной инфраструктуры, которая включает в себя автомобильные дороги и сооружения на них, транспортные средства. Каждая составляющая оказывает присущее ей локальное негативное воздействие на окружающую среду, однако в целом влияние инфраструктуры носит не только региональный, но и глобальный характер (Подольский, Артюхов, Турбин, Канищев, 1999).

Автомобильная дорога как инженерное сооружение нарушает природные ландшафты, изменяет режим стока поверхностных и грунтовых вод (Шкаликов, Бышевская, 2007; 2013). При пересечении речных долин на подходах к искусственным сооружениям нарушается средняя скорость преобладающих ветров, что приводит к изменению микроклимата и взаимосвязанных с ним явлений во флоре и фауне (Бышевская, 2010). Дорога может нарушить традиционные сезонные пути миграции животных и насекомых.

Существенно ухудшают экологическую обстановку вблизи автодорог функционирование систем водоотвода и очистных сооружений на автомобильных дорогах (Перевозников, 1982). Закладка дренажа и его эффективная работа в системе поверхностного водоотвода с автомобильных дорог влияет на сохранение устойчивости придорожных геосистем (Ильина, 2004).

К оценке и оптимизация негативного воздействия автодорог на природные объекты всё шире привлекают математические модели (Jaeger, Fahrig, 2001); нейросетевые комплексы и программные комплексы (Дулесов и др., 2010). Количество научных публикаций по проблемам геоэкологии транспорта увеличивается каждый год. Значительная часть их посвящена оптимизации геоэкологических ситуаций. Отечественные и зарубежные разработки по экологизации АТК, минимизации его негативных влияний на природную среду включают в себя не только ресурсосберегающие технологии и разработки качественно новых дорожно-строительных материалов, но также внедрение биологических и геохимических методов мониторинга автотранспортного загрязнения, разработки концепций увеличения долговечности дорожных конструкций, совершенствование нормативной базы и др. (Смирнов 1995; Самодурова 2003; Трофименко 2001;

Батурин 2003).

Экологически безопасный транспорт – неотъемлемая часть реализации концепции устойчивого развития. Под экологической безопасностью АТК, понимается не только переход на новые виды топлива, но и повышение качества дорожно-строительных и ремонтных работ. Принципиальная основа экологизации заключается в системном подходе с дифференцированным анализом всех существенных воздействий сооружения на среду, прогнозом их последствий и интегральной оценкой уровня экологической безопасности (Евгеньев1997; 1999; Каримов 1997).

При разработке проекта "Экологически безопасные дороги" рассматриваются системы более высокого ранга, нежели техникоэкономическая и административная, т.е. региональные экосистемы. В качестве основополагающего предлагается использовать конструктивноэкологический подход (Кавтарадзе 1997; 1999). Комплексному анализу геоситуаций может способствовать прикладное экологическое картографирование, использование экологических карт. (Стурман 2003).

Автодорожные предприятия имеют возможность уменьшить ущерб, наносимый окружающей среде и здоровью людей, используя предлагаемые современные технологии сбора отработанных масел, утилизации нефтепродуктов и т.д. (Хотунцев 2004).

Всё больше исследуются вопросы взаимодействия комплекса «автомобильная дорога – окружающая среда». Среди многих публикаций, посвящённых этой проблеме, значительный интерес представляет работа, в которой детально проработаны вопросы методологии и практики обеспечения экологической безопасности эксплуатации автомобильного транспорта (Подольский, Артюхов, Турбин, Канищев 1999 и др.). В ней представлены результаты имитационного моделирования загрязняющих веществ от транспортного потока, а также дано детальное описание влияния транспортных потоков на накопление загрязняющих веществ в почвах придорожных ландшафтов.

Во многих работах рассматриваются механизмы образования токсичных выбросов двигателями автомобилей и их влияние на состояние здоровья человека (Тагаев 1999; Бышевская, Ватлина 2012 и др.). Значительное внимание уделено классификации видов воздействия автомобильной дороги на окружающую среду и население. (Глухов, Медведев 2003; Гурьев, Тутыгин, Филимонкова 1999; Ильина 2004). Авторы этих работ отмечают, что наиболее чувствительны при строительстве и эксплуатации автодорог рельеф, ландшафт, плодородный слой почвы, поверхностные воды, животный мир.

На страницах специализированного журнала «Автомобильные дороги»

публикуются статьи о влиянии климатических факторов на состояние автодорожного комплекса, о проблемах гибели животных, деформации откосов земляного полотна, содержания полос отвода автомобильных дорог (Немчинов, 2007; Немчинов, Рудакова, 2008).

В Республике Беларусь обобщены результаты комплексных исследований придорожных экосистем вдоль магистрали Москва – Минск (Вознячук Пугачевский 2006; Новицкий, 2004, 2006). В них детально проработаны вопросы влияния АТС на объекты растительного и животного мира. Выявлена зависимость состояния древесных насаждений и характер пространственного изменения фитоценотической структуры придорожных лесных сообществ от категории дороги и ее экспозиции, относительно прилегающих территорий (насыпь, дорога в нуле, выемка). Установлено, что вдоль дорог, интенсивность движения автотранспорта которых не превышает 10 000 авт/сут, происходящие процессы в лесных сообществах напоминают ход естественных природных сукцессий, характерных для данных условий произрастания.

Убедительно доказано, что вдоль наиболее нагруженных дорог современная фитоценотическая структура лесов вошла в стадию дигрессивных преобразований, выражающихся в распространении и натурализации адвентивных и рудеральных видов растений, способствуя их переходу из нарушенных мест в культурные сообщества и дестабилизации естественного растительного покрова. Полученные результаты отображают современное состояние экосистем в приделах зоны влияние АТС. Уровень смертности промысловых и иных животных различных видов на автодороге за последние пять лет увеличился на 20%, тем не менее, достаточно длительное время численность поддерживается на относительно высоком уровне за счет мигрантов (Новицкий 2004, 2007).

Среднее расстояние между участками автотрассы Москва-Минск, на которых проходят миграции животных, составляет 9,4±3,6 км. В результате постоянной сезонной гибели земноводных на путях миграций вдоль наиболее оживленных автодорог проявляется эффект "белой зоны" исчезновения локальных популяций, чьи сезонные миграционные пути пересекали автодороги.

Исследование территорий, прилегающих к автомобильным дорогам (Минск – Могилев, Санкт-Петербург – Одесса, Подольск – Кричев Ивацевичи), позволило выявить диапазон загрязнения 137 Cs, который колеблется от 55кБк/м2 до 1221 кБк/м2. Содержание 90 Sr находится в пределах 15,1-107 мг/кг (Мирончик, 2007). Автор утверждает, что на дерново-подзолистых почвах при определенной плотности загрязнения, эти элементы оказывают влияние на переход радиоактивных веществ из почвы в травостой и использование кормов с придорожных пастбищ даже при относительно невысоких плотностях загрязнения почв приведет к превышению допустимых уровней радиоцезия в продуктах сельхозпроизводства. Корма, заготавливаемые вблизи автомобильных дорог, могут содержать также соединения тяжелых металлов. Работы Белорусских коллег открывают возможность сравнения результатов, полученных в ходе исследований, проведенных на российском участке этой же магистрали Минск-Москва.

Изучению геоэкологических проблем строительства и эксплуатации автомагистралей значительное внимание уделяют за рубежом. Значение придорожных растений в снижении уровня загрязнения атмосферного воздуха изучают американские экологи (Ortega, Capen, 1999; Forman 2000).

Проведен анализ данных о снижении уровня концентрации углеводородов в зависимости от состава и структуры придорожных растений, дана оценка гибели животных на автодорогах. Выявлены закономерности увеличения гибели животных в зависимости от сезонов, связанные с фрагментацией местообитаний (Staffer, 1994; Langton 1989). В скандинавских странах успешно решаются проблемы водоотвода и создания экологически чистых методов борьбы с зимней скользкостью. (Бернтсен, Сааренкето 2005).

Смоленщина имеет особое географическое положение, предопределившее прохождение по её территории во все времена важных транзитных путей сообщения. Наиболее ранняя информация о состоянии ее дорожной сети содержится в документах канцелярии Смоленского губернатора, датируемая XVI-IX веками. Представление о состоянии и проблемах дорог того времени дают многочисленные письма, жалобы, карты и другие документы, сохранившиеся в областном архиве. Во второй главе диссертации историко-культурным предпосылкам развития придорожных техно-геосистем посвящен самостоятельный раздел.

Монография Э.И. Яшкевича (2004) – первая комплексная работа, характеризующая все этапы формирования, современное состояние и проблемы автодорог Смоленской области, историю развития транспортной сети с IX в. до наших дней. Подробно описаны события 30-х годов прошлого столетия, обозначившие особый (советский) этап в формировании и развитии дорожной сети, связанный с появлением автомобильного транспорта и ростом его численности. В целях снижения расхода автотоплива и сокращения времени на перевозку грузов в то время началась реконструкция автодорог, в том числе спрямления многих старых дорог с наибольшей интенсивностью движения. Спрямлялись на отдельных участках старая Смоленская дорога, трассы Смоленск – Рославль, Смоленск – Рудня – Витебск, Вязьма – Сычёвка, Смоленск – Монастырщина и др. Автор также раскрывает проблемы функционирования дорожной сети в нелегкие военные и послевоенные годы. Отдельная глава посвящена главной транспортной артерии области – федеральной автомобильной дороги М-1, более известной как трасса «Москва – Минск». Завершает этот труд обзор современного состояния и проблем в дорожно-транспортном комплексе Смоленской области.

В работах В.А. Шкаликова, В.Т. Ватлиной и А.В. Бышевской (2011впервые к изучению геоэкологических проблем автотранспорта на территории Смоленской области применены ландшафтный, геоэкологический (геосистемный и геоситуационный) подходы с картографической и эмпирико-статистической оценкой региональной геоситуации. Подводя итог, следует подчеркнуть, что, несмотря на кажущееся обилие разработок, посвященных проблемам развития и функционирования придорожных техногеосистем комплексных работ, содержащих практически значимые результаты о региональной специфике их трансформации всё еще недостаточно, что и послужило основным поводом для выполнения данного диссертационного исследования.

Наиболее обсуждаемые проблемы – влияние на АТС погодноклиматических условий, опасности, связанные с гололедицей и пучинистостью грунтов, а также рекомендации по проектированию, строительству и содержанию автодорог (Беер, 1966; Бегма, Кисляков, 1969; Бялобжеский, 1981, 1986; Смирнов, 1995; Евгеньев, Каримов, 1997; Васильев, Ушакова, 2003;

Привалова и др., 2008; Немчинов и др., 2005, 2008). К наиболее перспективным способам защиты АТС от воздействия опасных природных факторов относят придорожные лесопарки (Юхимчук, 1964; Якубовский, 1979; Harper-Lori, 1990;

Самодурова, 2003).

В самом конце ХХ в. были выполнены более комплексные исследования связей автодорог с пересекаемыми ими водотоками, рельефом и литогенной основой (Артюхов и др., 1999; Wemple и др., 2001). Экологические аспекты функционирования АТС привлекли внимание в связи с гибелью людей и животных в автодорожных ДТП (Staffer, Jaterbock. 1994, Vos, Chardom, 1998;

Новицкий, 2004, 2007, и др.), отравлениями солями противогололедных реагентов (Николаева и др., 1998; Rosenberry et al., 1999; Подольский и др., 2000). К самым острым геоэкологическим проблемам относятся негативные последствия выбросов токсичных выхлопных газов автотранспорта (Артюхов и др., 1999; Батурин, 2003; Бумарсков, Гусакова, 2005; Аргучинцева и др., 2009).

Установлено, что техногенная трансформация придорожных ландшафтов, экотоксикация воздушной сферы вдоль автотрасс и в локальных очагах вблизи населенных пунктов приводят не только к региональным, но и к глобальным изменениям биосферы (Jager, Fahrig, 2001; Ильина, 2004; Моисеенко и др., 2006; Мирончик, 2007; Wemple et al., 2005; Немчинов и др., 2005). Особенно тревожно ухудшение геоэкологической ситуации в узлах пересечения автомагистралей с интенсивным движением транспортных средств (Кавтарадзе, 1999; Atkinson, 2000; Привалова и др., 2008).

Развиваются экодиагностика и биоиндикация придорожных ландшафтов (Allen, 1990; Ortega, Capen, 1999; Forman, 2000; Вознячук и др., 2006). Всё более осознаётся необходимость экологизации автотранспорта (Евгеньев, 1997;

Tsunokawa, Holen, 1997), разработку методов и моделей оценки состояния придорожных полос и прогнозирования (Павлова, 2000; Хотунцев, 2004;

Абрамов и др., 2005). К этой группе работ примыкают исследования по классификации видов воздействия на придорожные экосистемы и техногеосистемы (Кавтарадзе, 1999; Гурьев и др., 1999; Klein, 2000;

Артамонова, Петрищев, 2010). Экологическую безопасность и устойчивое развитие на транспорте всё больше увязывают с «наилучшей практикой управления» (Евгеньев, Каримов, 1997; Kavtaradze, 2000; Keller, Sherar, 2002;

Ryan, Turton, 2007; Данилов-Данильян и др., 2007; Kliucinininkas, 2012).

Вместе с тем в ряде работ отмечается, что интегральные оценки состояния придорожных земель возможны лишь на основе конструктивно-экологического (системного) подхода и геоэкологического картографирования (Фадеев, Шлихтер, 1987; Прохорова, Шлихтер, 1991; Кавтарадзе, 1999; Стурман, 2003;

Прохорова, 2004; Кочуров и др., 2012).

Несмотря на обилие проанализированных автором источников, выяснилась острая потребность в проведении комплексных исследований системы АТС – ПГС с учетом геолого-геоморфологических особенностей и транзитного местоположения Смоленского региона России, исторически связавшего транзитные потоки от античных времен «из варяг в греки» до современности.

В качестве исходной концепции в данной работе использован конструктивно-экологический (системный) подход, разработанный Д.Н.

Кавтарадзе (1999) в сочетании с геэкологическими принципами оценки воздействия автодорог на окружающую среду и обратных влияний природных условий на автодороги.

ГЛАВА II. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ИСТОРИКО-КУЛЬТУРНЫЕ

ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕХНОГЕОСИСТЕМ

–  –  –

Геолого-геоморфологические особенности. Смоленская область располагается в западной части Российской Федерации, в центре ВосточноЕвропейской равнины, на Смоленско-Московской возвышенности. Площадь ее составляет 49786 км2. Протяженность области с запада на восток - 250 км. На большей части территории преобладает моренно-эрозионный рельеф, преимущественно равнинный, отличается живописностью и удивительным разнообразием. Северо-запад области отличает частое чередование мореных холмов и ледниковых равнин, озовых гряд и озерных котловин, это делает его контрастным, мелкоконтурным, пересеченным, подверженным опасным для дорог эрозионным процессам, оползням и т.п.

Здесь сосредоточилось большое количество впечатляющх красотой ледниковых озер. Повсеместно распространены слабоволнистые и холмистые мореные равнины, сильно расчлененные оврагами и речными долинами (Кремень, 1977). Главным образом по равнинным ландшафтам проходит международная автотрасса М-1 (Москва-Минск), тогда как поперечная к ней дорога Велиж-Рославль пересекает зандровые, аллювиально-зандровые и моренно-зандровые комплексы.

Смоленская возвышенность (высоты до 319 м) на северо-востоке переходит в Клинско-Дмитровскую гряду, которая сложена палеозойскими известняками, глинами, песчаниками, перекрытыми четвертичными ледниковыми отложениями. В западной части она дренируется многочисленными притоками Десны и Днепра. На востоке возвышенность постепенно переходит в Московскую, а на севере сливаясь с Валдайской, образует базис главного в Европейской России водораздела между реками бассейнов Балтийского, Чёрного, Каспийского морей (Маймусов, 1990).

В западной части Смоленская возвышенность сложена, преимущественно доломитами и известняками девонского периода, восточнее Смоленска – известняками, глинами мергелями карбона.

Геологическое строение территории определяется залеганием под комплексом рыхлых четвертичных и верхнемеловых отложений, повсеместно распространенных на юге области и фрагментарно, на севере, где они залегают на нижнекаменноугольных и верхнедевонских породах.

Четвертичные отложения распространены повсеместно (Шкаликов, 2001). Их структура и мощность в значительной степени зависят от специфики рельефа подстилающей поверхности, сформированной в течение длительного этапа континентального развития и трансформированной затем ледниковыми процессами. Для дочетвертичной поверхности характерно наличие протяженных ложбин. Они имеют меридиональное направление и частично совпадают с древней речной сетью.

Мощность четвертичных ледниковых и межледниковых отложений увеличивается в направлении с востока на запад. Максимальные мощности (у города Рославль) приурочены к ледниковым ложбинам, а также к районам развития краевых мореных образований. Наименьшая их мощность (1 - 10 м) установлена на водоразделе Оки и Десны. В условиях слабой дренированности мореных суглинков на равнинах увеличивается риск подтопления дорог, особенно во время паводков и деформаций дорожного полотна.

Гидрогеологические условия. Регион расположен в области с достаточным увлажнением: среднегодовое количество осадков 500 - 650 мм, величина испарения 300 - 420 мм. Основные водные артерии, пополняющие естественные ресурсы подземных вод, принадлежат бассейнам Балтийского (система Западной Двины), Черного (система Днепра) морей. Густота гидрографической сети 0,3 - 0,7 км/км2, глубина вреза достигает десятков метров (Евдокимов, 1997).

На территории Смоленской области расположены верхние участки водоразделов трёх крупнейших рек Европы – Волги, Днепра и Зап. Двины.

Основная часть её (57%) входит в бассейн р. Днепра (собственно Днепра и двух его крупных притоков Сожа и Десны), восточная и юго-восточная (26%) – в бассейн Волги (её притока первого порядка – Вазузы и второго порядка – Угры), северо-западная (17%) – Зап. Двины (её притока первого порядка – Каспли и второго порядка – Ельши). Водораздельное положение области обуславливает преобладание на её территории малых рек. В её пределах насчитывается 1149 водотоков с постоянным течением. Из них всего четыре реки имеют длину свыше 200 км (Днепр – 503 км, Угра – 257 км, Остёр – 227 км, Сож – 213 км). Одиннадцать рек имеют длину от 100 до 200 км, а 55 рек с протяжённостью от 25 до 100 км.

Средний многолетний модуль поверхностного речного стока 3,8 – 10 л/(с км2). Основное инфильтрационное питание происходит в пределах внутренних областей – Среднерусской и Смоленско-Московской возвышенностей, максимальные отметки которых достигают 280 - 340 м.

Модуль подземного стока 0,5 - 5,5 л/км2.

Выделяются три гидродинамические зоны по характеру и интенсивности процессов водообмена. Зона интенсивного водообмена включает в себя водоносные горизонты и комплексы, находящиеся под активным дренирующим воздействием гидрографической сети, испытывающие влияние современных климатических условий и рельефа и содержащие преимущественно пресные воды. Мощность зоны 200 - 400 м (Бобров, 2006).

Питание основной части водоносных комплексов, залегающих на глубинах до 200 – 400 м и расположенных в зоне свободного водообмена, осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетекания из выше- и нижележащих водоносных горизонтов. Они состоят из грунтовых и напорных вод. Четвертичную толщу составляют в основном ледниковые образования, для которых характерно чередование моренных и межморенных толщ. Первые представлены валунными супесями, суглинками, песками. Водоносные горизонты, гидравлически связаны между собой и составляют единый комплекс мощностью от 5 - 15 до 80 - 100 м и более. Коэффициенты фильтрации пород находятся в пределах от тысячных долей до 36 - 37 м/сут. Глубина залегания грунтовых вод до 10 - 12, реже 25 м. В низинах участках они выходят на поверхность (рис.6).

Рисунок 6 – Заболоченные участки придорожных территорий (Ершичский р-он, а/д Рославль - Ершичи) Речная сеть густая и разветвленная (значительно выше, чем в среднем по России), ее густота составляет 450 м на 1 км2. В области протекает 1149 рек суммарной протяженностью 16,7 тыс. км. Помимо рек насчитывается более 700 водных объектов, из них 150 крупных и малых озер, общей площадью 70 тыс. га, площадь искусственных водоемов и прудов – 3556 га (Бобров, 2006). В долинах рек и озерных котловинах с малыми уклонами бортов достаточно высока опасность эрозии почв и сплывов грунта в период паводков и ливневых дождей.

Максимальный месячный сток рек наблюдается в весений период в апреле, на малых реках и ручьях (с площадью водосбора 20 кв. км и менее) – в марте. Минимальный сток обычно отечается в феврале. Годовой режим стока характеризуется высоким весенним половодьем, относительно низкой летней меженью, периодическими летними и осенними паводками.

Спад весеннего половодья длится в среднем 30 - 40 дней, на реках с заболоченными и значительно залесенными водосборами – до 60 дней. После окончания половодья на реках устанавливается межень, ее продолжительность в среднем – 105 - 110 дней.

С июля по октябрь обычно наблюдаются минимальные уровни.

Пересыхания даже малых рек в особо засушливые и холодные годы не отмечалось, в связи с существенной долей грунтового питания в стоке.

Паводки фиксируются ежегодно в различное время на протяжении летнего периода. В наиболее дождливые годы почти на всех реках проходит от 4-х до 9-ти паводков.

Климатические условия. Умеренно-континентальный климат, характеризуется относительно теплым, влажным летом, умеренно-холодной зимой с устойчивым снежным покровом и четко выраженными переходными периодами. Две трети годовой суммы осадков (500-650 мм) выпадает в виде дождя, одна треть – в виде снега.

Период с положительной среднесуточной температурой воздуха продолжается в среднем 213–243 дня. Многолетняя средняя продолжительность безморозного периода 125 –145 дней. Среднемесячная температура самого теплого месяца (июль) 17 – 18°С, самого холодного (январь) – от - 8°С до -10°С (Шкаликов, 2001).

Ежегодно фиксируются существенные отклонения от средних климатических характеристик. Во второй декаде марта, как правило, устанавливается теплая туманная и дождливая погода, которая способствует интенсивному таянию снега. Завершение снеготаяния происходит в конце марта – начале апреля (Прил. 3).

Вяземский Кардымовский

–  –  –

Велижский р-н Рисунок 7 – Среднегодовое количество снега на автомобильных дорогах Смоленской области, 2009-2011 г.г., мм Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через +5°С происходит в первой половине апреля, через +10°С – в начале мая.

С мая по сентябрь в области преобладают западные ветра, а в холодный период – юго-западные и южные. Средняя скорость ветра – от 2,0 до 3,3 м/с, а максимальная – 25,0-30,0 м/с (Велиж, Вязьма).

Снежные заносы имеют наибольшие масштабы в Демидовском и Велижском районах, здесь высота снега на автомобильных дорогах достигает до 250 мм (рис. 7). Напротив, в Ершичском, Кардымовском, Духовщинском и Починковском районах в последние годы показатели снегозаносимости снизились. Это связано, прежде всего, с обустройством лесных полос вдоль дорог. Однако в целом при протяженности снегозаносимых участков на дорогах Смоленской области свыше 2100 км лесополосы устроены лишь на участках с общей протяженностью всего 306,3 км (рис. 8,9).

–  –  –

Рисунок 9 – Протяженность снегозаносимых участков на автомобильных дорогах Смоленской области, 2009-2011 гг., км.

Ежегодно на автотрассах фиксируется (с октября по апрель) от 45 до 75 случаев гололедицы, некоторое увеличение (в среднем на 2%) их числа в последние годы связано с частым переходом температуры через 0° С. В среднем за год фиксируется от 17 до 25 гололедных дней, наиболее опасны для транспортных средств декабрьские и январские дни (Прил. 4).

Погодно-климатические факторы оказывают как прямое, так и косвенное влияние на состояние дорог. Погодные условия часто ограничивают продолжительность строительного сезона или требуют применения специальных способов производства работ, удорожающих и осложняющих их выполнение.

По характеру и интенсивности проявления изменения в состоянии дорог разнообразны в виду значительной переменчивости погодных условий. Эти изменения могут быть необратимыми, требующими восстановления полотна дороги (деформация покрытия, размывы, сплывы грунта и др.) и обратимыми (наличие корки льда, снега, влаги). Наиболее важны в оценке состояния дорог отдельные показатели температуры воздуха и осадков.

На состояние дорог влияют суточные колебания температуры воздуха, и её сезонные изменения. При ясной и малооблачной погоде в летний период на асфальтированных дорогах по сравнению с окружающей территорией обычно заметно увеличивается величина радиационного баланса. За счёт уменьшения отражённой радиации, имеющего тёмный цвет асфальтового покрытия, может достигать в полдень 8-10% и более. Температура поверхности асфальтового покрытия при высокой интенсивности солнечной радиации может достигать, как показали проведенные нами наблюдения, 45С и более.

При наличии в асфальте гальки, гравия в процессе выветривания можно наблюдать их удаление с поверхности. В результате этого на поверхности асфальта появляются многочисленные углубления, которые постепенно увеличиваются в размерах, образуя ямы. Типичный пример таких изменений в составе дорожного полотна – участок асфальтированной дороги вблизи с.

Бакланово (национальный парк «Смоленское Поозерье»), на котором ремонтные работы не проводили в течение многих лет (рис.10).

Рисунок 10 – Примеры деформаций дорожного покрытия, вызванных температурными колебаниями (Вяземский р-н, трасса М-1) Вероятность значительного нагревания дорожного покрытия связана с количеством ясных дней в летний период (облачность 0-2 балла).

Количество таких дней изменяется по области в среднем за месяцы с наиболее высокой температурой воздуха (май – август) от 20 до 23%.

Повторяемость дней с ясной и переменной облачностью в области в эти месяцы близка или несколько превышает 40%.

Снизить негативное воздействие температурного выветривания на дорожное покрытие можно, увеличивая его альбедо. Осуществить это можно лишь меняя цвет поверхности. Обследование дорог с твёрдым покрытием показывает, что асфальт и асфальтобетон светлых тонов находится в целом в лучшем состоянии по сравнению с покрытиями тёмного цвета.

Деформация и даже разрушение дорожного покрытия происходит в результате морозного выветривания и пучения грунта. При смене положительных температур воздуха на отрицательные происходит замерзание попадающей в трещины дорожного полотна воды, в результате чего размеры трещин увеличиваются. Способствует этому попадание в трещины тонких частиц грунта, способных удерживать влагу. По степени пучинистости грунта (согласно ГОСТ 25100-82) территория области в основном отнесена к III-IV категориям (средне- и сильно пучинистые грунты). Пылеватые и суглинистые грунты моренных равнин потенциально наиболее опасны для дорожного строительства (Прил.5).

Кроме того, развитие пучения грунта на дорогах зависит от глубины его промерзания, которая определяется совокупным воздействием комплекса факторов, из которых основными являются: сумма отрицательных температур воздуха, накапливающаяся за холодный период года; высота снежного покрова; глубина залегания грунтовых вод, определяющая содержание влаги в толще покровных отложений.

Следует отметить, что при значительном увеличении количества автотранспорта в регионе, повышении его роли в решении социальноэкономических вопросов, снижению негативных последствий, связанных с действием климатического и литогенетических факторов, необходимо уделять серьёзное внимание. О недооценке их свидетельствуют увеличение количества аварий на дорогах, происходящих при изменении погодных и гидрогеологических ситуаций. Важно учитывать также возможные экономические и экологические последствия недооценки взаимодействия природных и техногенных факторов при использовании транспортных средств, и строительстве новых дорог.

Почвенный покров. Смоленская область находится в подзоне дерновоподзолистых почв южной тайги (Добровольский, Урусевская, 2004). В составе почвообразующих пород, представленных четвертичными отложениями различного происхождения и состава, преобладают покровные суглинки, карбонатные лессовидные суглинки, моренные отложения.

Покровные суглинки встречаются не часто и представляют собой пылеватые безвалунные сортированные поверхностные отложения желтобурого и бурого цвета, призмовидной структуры, преимущественно тяжелосуглинистые, встречаются и средне-, и легкосуглинистые разновидности. Их характерной особенностью является преобладание крупнопылеватой (0,01 - 0,05 мм) фракции (иногда более 50 %). Большая доля (до 30 %) в мелкоземе этих суглинков приходится на илистую фракцию.

Содержание песчаной фракции не превышает, как правило, 10 %. Для этих пород характерна кислая реакция среды, насыщенность основаниями – около 80 %.

Карбонатные лессовидные суглинки занимают лидирующее положение в составе почвообразующих пород территории (Шкаликов, 2001). Эти отложения содержат (с глубины 100-120 см) карбонаты. Новообразования карбонатов в пределах почвенного профиля, представлены в виде карбонатных стяжений (журавчиков), а также сплошной карбонатной пропиткой или псевдомицелиями. Карбонатные покровные суглинки характеризуются нейтральной или слабощелочной реакцией, очень высокой насыщенностью основаниями и достаточно высокой емкостью поглощения.

Моренные отложения, зачастую почвообразующие, представляет собой скопление несортированных обломков горных пород, перенесенных ледником и затем оставленных на месте снеготаяния. В составе этих отложений преобладают несортированные валунные суглинки, часто с прослойками и линзами песка. Они имеют красноватый или коричневатобурый цвет.

На лесовидных суглинках можно встретить почти все типы почв, но преобладают дерново-подзолистые. Более 30% всей территории занимают дерново-среднеподзолистые, в том числе кратковременно переувлажненные почвы. Они распространены на склонах, хорошо дренированных поверхностях местных водоразделов. Слабоподзолистые чаще всего располагаются на ровных слабо дренированных междуречьях, и в ряде небольших западин.

В области выделено (Добровольский, Урусевская, 2004) три почвенных округа: северо-западный, центральный и южный. Северо-западный включает территорию, формирование которой связано с деятельностью валдайского ледника и его талых вод. Разнообразие форм рельефа, состав и строение почвообразующих пород, связанны с различиями в увлажнении и обуславливают значительную пестроту почвенного покрова территории. В ее почвенном покрове особенно выделяется мелкоконтурность, основанная на преобладании небольших форм рельефа.

Центральный округ занимает большую часть области за исключением крайнего юга. Практически вся территория этого округа находится на Смоленско-Московской возвышенности, где преобладают крупные положительные формы рельефа, перекрытые лессовидными суглинками.

Пестрота почвенного покрова гораздо меньше, чем в первом округе и обусловлена изменениями рельефа связанными с перераспределением стока поверхностных вод. В округе преобладают дерново-подзолистые почвы.

Южный округ – аллювиально-зандровая равнина, основой почвенного покрова являются преимущественно пески и супеси, местами близко к поверхности подстилаемые мореной. Наряду с дерново-подзолистыми почвами нормального увлажнения здесь присутствуют дерново-подзолистые глееватые и глеевые. Их образованию способствуют равнинный рельеф, наличие плотного железистого слоя в иллювиальном горизонте (на глубине 50-100 см) или же морены (Добровольский, Урусевская, 2004).

Растительность. Лесной фонд Смоленской области составляет 896,59 тыс. га, в том числе покрытые лесной растительностью – 827,4 тыс.га.

Распределение лесов по районам области неравномерное. Средняя лесистость по области составляет 36%, в северной части – более 50% (Евдокимов, 1997). Придорожные лесополосы испытывают значительный антропогенный пресс (рис.11).

Мягколиственные насаждения составляют 60%, хвойные – 40 %.

Преобладают средневозрастные насаждения – 38%. На долю молодняков приходится – 19%, приспевающих – 21%, спелых и перестойных насаждений

– 22%. Средний возраст насаждений 46 лет. Луга занимают около 18 – 20% всей территории области (Алексеев, 1949).

Сложные ельники характеризуются наличием в составе широколиственных пород (могут иметь два древесных яруса), присутствием яруса кустарников (преимущественно лещины) и преобладанием в травяном покрове неморальных видов (сныть, медуница, звездчатка ланцетовидная, зеленчук и др.). Моховой ярус не образует сплошного мохового ковра.

Видом эдификатором является ель европейская. Ельники произрастают на хорошо дренированных, богатых почвах, нередко в местах выхода на поверхность известняков, доломитов и других пород, содержащих кальций.

Сложные сосняки отличаются от других типов сосняков присутствием в их составе широколиственных пород (липы, дуба, лещины). Моховой покров развит слабо. Видом эдификатором является сосна обыкновенная. Леса этого типа приурочены чаще всего к обширным равнинам с супесчаными и песчаными почвами, обычно подстилаемыми водоупорными породами, а также к боровым террасам крупных рек (Евдокимова, 2001).

Рисуно 11 – Результаты антропогенного воздействия на придорожные лесные полосы (Смоленский р-он, п. Гнездово).

Мелколиственные леса представлены березой, осиной и ольхой серой.

Основными лесообразующими породами являются: хвойные – ель, сосна;

твердолиственные – дуб, клен, ясень; мягколиственные – береза, осина, ольха. Состав леса в значительной степени изменен человеком. На значительных площадях образовались редколесья, мелколесья.

В поймах рек встречаются разнотравно-злаковые, злаковые луга с преобладанием лисохвоста лугового, с примесью щучки, полевицы белой, мятлика, тимофеевки, осоки, клевера розового, мышиного горошка, а также осоковые луга, водно-болотное высокотравье, черноольшатники и фрагменты дубрав. На многих участках в верхнем ярусе произрастает бекмания, а ещё чуть выше сплошной покров мышиного горошка.

Встречаются щучковые луга с примесью полевицы белой. В тех местах, где полевица преобладает, урожай трав высокий.

Среди трав наиболее ценные: ежа сборная, тимофеевка, лисохвост луговой, бекмания, овсяница луговая. Также можно встретить полевицу побегообразующую, она при затоплении образует плавающие в воде побеги, клевер розовый гибридный, люцерну серповидную, язвенник многолистый, донник белый – как кормовые бобовые растения. Встречаются на лугах и ядовитые травянистые растения, такие как вех ядовитый, поручейник широколистный, лютик едкий (Евдокимова, 2001).

Доминируют среди травянистых сосудистых растений: пушица влагалищная, росянка круглолистная, шейхцерия болотная, очеретник белый, осока топяная, росянка длиннолистная. Доминантами в моховом ярусе являются сфагновые мхи: Sfagnum fuscum - на грядах и S. Balticum, S. majus S cuspidatum.

Животный мир. На территории Смоленской области встречается в период гнездования, весенне-осенних перелетов, зимовки и случайных залетов около 270 видов птиц, относящихся к 17 отрядам (Шкаликов, 2001).

Во всех районах можно встретить зайца-русака. В лесах встречается садовая соня. Она напоминает белку, но значительно мельче (длина тела около 5 см, хвост – 9,5 см).

Бобры на территории области раньше заселяли почти все водоемы, однако из-за ценного меха к началу ХХ века почти полностью были истреблены. В 30-е годы началось восстановление популяции бобров, в реках Шумячского, Ершичского, Рославльского районов, а после войны и по всей области. В лесных массивах обитает бурый медведь. Там же можно встретить и лесную куницу.

Повсеместно встречаются хорек, горностай, ласка, барсук, а также норка и выдра. Два последних вида связаны с водоемами, т.к. их пищей являются рыба, лягушки, раки, моллюски, иногда они нападают и на водоплавающих птиц (Евдокимов, 1997).

Волк и лиса типичные представители лесной фауны. На берегах водоемов распространена енотовидная собака. Из кошек в крупных лесных массивах области встречается только рысь.

Парнокопытные представлены кабаном, лосем, косулей, благородным европейским и пятнистым оленями. Они, как правило, обитают у лесных опушек. Первые два вида обычны везде, косуля встречается значительно реже, а благородный и пятнистый олени, встречаются только в Гагаринском, Вяземском, Темкинском и Рославльском районах.

Совокупность природно-климатических факторов играет выжнейшую роль в процессе трансформации придорожных техногеосистем. Снегопады и метели, резкие колебания температуры, образование снежного наката и гололедицы, нередко прерывают движение транспортных средств.

Уклоны рельефа, выемки и высокие насыпи предопределяют возможность или невозможность прокладки дорог, затраты на их строительство, показатели аварийности и т.д. Лесные массивы задерживают экотаксиканты поступающие в придорожные почвы и воздух. Вырубка лесных массивов вдоль придорожной полосы способствуют ее осушению, более глубокому промерзанию грунта зимой и более быстрому оттаиванию весной, что ведет не только к сокращению биоразнообразия на придорожных территориях, но и разрушению техногенных сооружений – структурных элементов автотранспортной системы (АТС).

2.2. Историко - культурные предпосылки развития

История развития сети автодорог на территории Смоленской области продолжалось в течение длительного времени и под воздействием множества факторов. В результате их анализа выделено четыре основных этапа развития АТС, отличающиеся его воздействием на природные комплексы области (табл. 4).

Географическое положение Смоленщины во все времена предопределяло прохождение по её территории важных транзитных путей сообщения. Здесь находился наиболее сложный участок пути «из варяг в греки», который пересекал водоразделы между Днепром и Западной Двиной и Западной Двиной и Ловатью. Наиболее удобными были переходы из Днепра в Западную Двину на участке между Смоленском и Оршей и Витебском и Суражем, где расстояние между Днепром и Западной Двиной доходит до 80 км, а притоки этих рек подходят друг к другу местами до 7-15 км, что делало возможным переправлять суда и грузы волоком в разное время года на расстояние в 10-25 км.

–  –  –

Во все времена на формирование дорожной сети области заметное влияние оказывали не только природные факторы, но и особенности ее социально-экономического развития. При этом влияние природных условий на формирование дорожной сети в большей мере проявилось в доиндустриальные периоды развития региона, а позже – более заметное значение имели экономические факторы и его военно-стратегическое положение.

Сеть дорог на рассматриваемой территории исторически формировалась в зависимости от размещения населённых пунктов. В первоначальном размещении поселений заметно прослеживается приуроченность большей части их к водным объектам. Обусловлено это было тем, что на ранних этапах развития данной территории реки были основными путями сообщения. Можно полагать, что и сухопутное сообщение между населёнными пунктами осуществлялись в те далёкие времена по дорогам, проходившим вдоль рек, так как приречные территории были лучше дренированы, в большей степени освоены, менее залесены.

Многие участки приречных дорог того периода сохранились до настоящего времени. Сохранились они вдоль наиболее крупных рек области (отдельные участки старой Смоленской дороги вдоль Днепра). В XVI веке была проложена ямская гоньба (Москва – Тверь) через Смоленские земли.

В 1481 г. на Смоленщине впервые была введена должность ямского пристава, отвечающего за состояние почтовых станций и дорог. Зоны его ответственности – Ямы располагались на расстоянии 30-50 верст одна от другой. Старая Смоленская дорога была построена в XVIII веке по проекту инженера Ивана Соловьёва. Изначально дорога была грунтовой, затем получила щебёночное покрытие, чуть позже у деревни Соловьёво было построено два плавучих моста через Днепр, и по дороге стало возможным круглогодичное движение. На некоторых участках дорога привязана к руслу реки Днепр и имеет менее рассечённый рельеф (технологическое преимущество), нежели современная трасса Москва – Минск.

Практически не претерпели изменений в расположении дороги, проложенные в условиях значительной пестроты геологогеоморфологических условий, особенно в пределах краевых ледниковых образований и значительной заболоченности местности. Не могла, например, менять ориентацию дорога Пржевальское – Рибшево, проходящая по единственно пригодным для её устройства в условиях сложного рельефа природным комплексам – песчаным буграм, озовым грядам, незаболоченным участкам местных водоразделов.

Помимо постоянно используемых для сообщения дорог, приуроченных в основном к долинам рек, придолинным территориям и водоразделам, вплоть до середины XX века (до окончания использования конной тяги), часто использовали, особенно вблизи крупных населённых пунктов, временные транспортные пути – зимники. Санные трассы прокладывали обычно, выбирая наиболее короткие пути от отдельных деревень к городам.

Такие дороги проходили не только по наиболее хорошо дренированным участкам, но и по низинам, и даже по торфяникам.

С давних времен в России осознавали важность учета природных условий при строительстве и эксплуатации дорог. Так, в документах канцелярии Смоленской губернии сохранилось письмо Мстиславского уездного предводителя XII в. своему губернатору, в котором говорится о том, что дорога от деревни Фролово до деревни Починок в районе деревни Цыгановка каждый год во время половодья бывает затоплена и ее приходится объезжать за две версты (причина затопления – ручей Проток, находившийся в непосредственной близости от дороги). Автор письма предлагал проложить дорогу в более благоприятном месте.

В 30-е годы XX в. на Смоленщине обозначился новый этап в формировании дорожной сети, что было вызвано появлением автомобильного транспорта и ростом его численности. В целях снижения расхода топлива, сокращения времени на перевозку грузов возникла необходимость реконструкции, в том числе и спрямления многих старых дорог с наибольшей интенсивностью движения. Спрямляются на отдельных участках старая Смоленская дорога, дороги Смоленск – Рославль, Смоленск

– Рудня – Витебск, Вязьма – Сычёвка, Смоленск – Монастырщина и др.

Начавшееся в 60-е годы XX в. быстрое развитие экономики области, возросшая техническая оснащенность организаций, занимавшихся строительством дорог, появление новых более совершенных технологий их строительства позволили за период немногим более двух десятков лет создать на рассматриваемой территории относительно густую сеть дорог с твёрдым покрытием. Основу их составляли дороги: Смоленск – Демидов – Велиж, Демидов – Рудня, Демидов – Пржевальское. Но все построенные дороги этой территории имеют лишь областное значение. Транзитные перевозки в небольших объёмах осуществляются только по дороге Смоленск

– Велиж, имеющей продолжение за пределами области.

Повышался и совершенствовался уровень научно-технического обеспечения дорожного строительства, в том числе и касающийся устройства дорог в различных условиях природной среды.

История дороги «Смоленск – Вязьма – Зубцов» («Старая Смоленская дорога») насчитывает многие десятилетия. В XVIII в. бывшая грунтовая сезонная дорога получила щебёночное покрытые, чуть позже жителями окрёстных деревень построено два плавучих моста через Днепр, и по дороге стало возможным круглогодичное сообщение между Смоленском и

Москвой. В настоящее время она проходит через города и посёлки:

Смоленск, Кардымово, Дорогобуж, Вязьма, Сычёвка, Зубцов. Крупные мостовые переходы: река Днепр около деревни Соловьёво, построен в 1970 г.

и Вазузское водохранилище около города Сычёвка, а также через Вазузское водохранилище в деревне Хлепень. Долгое время по части маршрута дороги от Вязьмы до Смоленска проходило основное Европейское дорожное направление от Москвы.

Первая, наиболее крупная магистраль, проложенная с учётом современных требований к дорожному строительству, дорога Москва – Минск, построенная в ХХ в. накануне начала Великой Отечественной войны на месте существовавшего ранее Смоленского тракта.

От него началась и федеральная трасса М-1 «Беларусь», более известная как «Москва – Минск», которая проходит через Можайск, Гжатск (Гагарин), Вязьму, Дорогобуж, Ярцево, Смоленск, до Брестской крепости.

Анализ современного состояния транспортной сети области свидетельствует о необходимости улучшения состояния автодорог, их реконструкции с более детальным учётом особенностей природных условий и современных достижений в дорожном строительстве. Если в 1994 г. общая протяженность дорожной сети составляла 7747 км (рис.12), то на начало 2012 г. протяженность автомобильных дорог общего пользования регионального и межмуниципального значения Смоленской области достигла 10117 км. Регион занимает 32–е место по обеспеченности автодорогами среди субъектов РФ. Коэффициент сцепления с дорогой колеблется на трассах области от 0 до 68. Общее количество дорог – 1028 (Прил.1). В составе сети более 350 мостов протяженностью 20 км; 200 км ограждений; 1500 автобусных остановок и 1000 автопавильонов; 19 тысяч дорожных знаков и указателей. Количество лесополос недостаточное, составляет 56% от потребности. Практически все местные дороги повторяют профиль рельефа, что приводит к сокращению затрат на их строительство, однако они плохо снивелированы, что увеличивает вероятность пучения грунта.

8295 8303 8306 8313,3 8304,6 8307,1 5806 5802 5798,2 5754 5760,3 5761,6

–  –  –

Рисунок 12 – Динамика общей протяженности автодорог Смоленской области, 1994-2010 г.г. (по данным ОАО «Смолавтодор») Основу транспортного каркаса в настоящее время составляет международный транспортный коридор РЕ-2 (М-1 «Москва – Минск»).

Проходя через всю территорию Смоленской области параллельно Старой Смоленской дороге, он создает предпосылки для развития в этой зоне международного комплекса экономического, культурного и туристического обслуживания с учетом культурно-исторического потенциала области.

Протяжённость магистральной федеральной автомобильной дороги М-1 «Москва-Минск» около 1050 км, по области 440 км. Магистральная трасса М-1 – основная автодорожная артерия, соединяющая Россию с Западной Европой. В России дорога проходит по территории Московской и Смоленской областей. Трасса имеет подъезды к: г. Вязьма (2 км), г.

Смоленск (8 км), г. Гагарин (5 км), г. Можайск (5 км), а также объезды г.

Смоленск: с юга (44 км), с севера (31 км). Ширина проезжей части на основном протяжении 11-12 м с асфальтобетонным покрытием. Дорога проходит в условиях равнинной лесистой местности. Крутые спуски и подъемы на трассе практически отсутствуют. Максимальные уклоны не превышают 8-10%. В некоторых местах обращает внимание отсутствие ландшафтного планирования. Так, от г. Ярцево до д. Михейково жилые постройки подтягиваются к трассе, существуют и другие подобные примеры.

Дорога пересекает реку Днепр у населенного пункта Старое Истомино.

Пункты питания расположены по трассе в среднем через 40-45 км, их количество увеличивается с каждым годом. По дороге круглогодично осуществляются интенсивные грузовые и пассажирские перевозки.

Пунктами оказания медицинской помощи дорога не обеспечена, несмотря на то что на всем протяжении расположено 26 постов ГАИ.

Дорога имеет высокие геоморфологические (геометрические) показатели: значительные уклоны на спусках и подъемах, большие углы на поворотах. За исключением отдельных участков, минимальный радиус кривых в плане составляет 1000 м, уклон полотна не превышает 4 градусов, эти показатели отвечают требованиям европейских стандартов, в связи с чем работы по спрямлению дороги и увеличению высоты насыпи не намечаются.

Будет осуществлено спрямление дороги лишь вблизи г. Ярцево. В границах области предусмотрена модернизация дороги М-1 «Москва – Минск» с расширением ее проезжей части до 6 полос движения к 2020 году.

Расширение дороги было начато в 2008 г., на границе с Московской областью.

Загрязнение почв и атмосферного воздуха распространяются до 100 м, а в отдельные периоды и на более значительное расстояние от трассы.

Ухудшается вблизи дороги и качество поверхностных вод. Автомагистраль – труднопреодолимое препятствие для многих животных. Нередки случаи гибели животных, особенно земноводных и пресмыкающихся.

Повышение ровности дорожного покрытия, более равномерная скорость автомобилей без частой смены режима движения, уменьшение разгонов и торможений будут способствовать снижению выбросов вредных веществ автотранспортом. Но при увеличении интенсивности движения большегрузных автомобилей не следует ожидать уменьшения общего количества выбросов. По этой же причине ожидается повышение уровня шума вблизи дороги. При значительном увеличении скорости автомобилей вероятность аварийных ситуаций остается высокой, несмотря на предусмотренный ряд мер, обеспечивающих безопасность движения.

Перемены должны коснуться и других федеральных дорог А-101 Москва – Малоярославец – Рославль – Бобруйск и А-141 Брянск – Смоленск

– Витебск. Настоящим проектным решением предлагается в проект модернизации дороги А-141 включить строительство дублера дороги на подходе к Рославлю длиной около 35 км, что позволит ликвидировать два существующих переезда через железную дорогу.

Дороги с твердым покрытием составляют почти 99% областной сети.

Действующая сеть дорог общего пользования не в полной мере удовлетворяет по качественному состоянию и условиям безопасности движения требованиям действующих нормативных документов.

Учитывая пограничное положение Смоленской области «Концепцией создания и развития дорог в Российской Федерации» предусматривалось создание федерального направления автотрасс вдоль границы России, соединяющего города-центры приграничных областей по маршруту СанктПетербург – Псков – Смоленск – Брянск – Ростов-на-Дону. Это потребует реконструкции существующей дороги Смоленск – Велиж – Невель длиной более 100 км в границах области до I-II технической категории и строительства обхода Смоленска с западной стороны. В случае реализации, в зону влияния федеральных дорог попадут еще два района – Демидовский и Велижский.

Различия в облике и состоянии придорожных территорий области определяются как отдельными особенностями природных условий, так и значимостью транспортных артерий, особенностями географического положения, уровнем промышленного и сельскохозяйственного освоения территории.

В завершение главы подчеркнем исключительно важное значение учета комплекса природных условий на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации автотранспортных магистралей, учитывая уязвимость существующей к изменениям рельефа местности, погодноклиматическим, гидрогеологическим и иным природным катаклизмам.

Исторически сложившаяся АТС в наши дни оказывает все возрастающее воздействие на придорожные земли, растительность, животный мир и население. Как прямые, так и обратные воздействия в системе АТС-ПГС требуют всестороннего изучения.

Глава III. ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИДОРОЖНЫХ

ТЕХНОГЕОСИСТЕМ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

3.1. Деформации литогенной основы (рельефа и почвогрунтов) Рельеф местности при проектировании, строительстве и эксплуатации дорог обусловливает выбор продольных уклонов, обходов по склонам заболоченных и затапливаемых мест. От рельефа местности во многом зависит гидрологическая ситуация придорожных полос. Водный и температурный режимы земляного дорожного полотна в сильно пересеченной местности зависят от экспозиции склонов, по которым проложена дорога.

Условия рельефа в процессе эксплуатации дороги отражаются на безопасности автомобильных перевозок, количестве используемого топлива и соответственно количестве выхлопных газов, попадающих в атмосферный воздух. Крутые подъемы могут вызывать необходимость снижения нагрузок на транспортные средства и повышенный расход топлива. Движение по участкам дорог с большими уклонами опасно при скользком покрытии, особенно при гололедице (Евгеньев, 1997).

Рисунок 13 – Картографическая оценка риска водно-эрозионных процессов с учетом уклонов рельефа местности Наименее устойчивые формы рельефа – песчаные холмы, сланцевые обнажения, крутые грунтовые склоны, на которых уничтожен растительный покров, – настолько подвержены процессам эрозии, что они подлежат учету при проектировании дорог.

Формы рельефа, подвергшиеся техногенной трансформации, автором исследовались на отдельных ключевых участках крупнейшей по площади и концентрации транспортного потока магистрали международного значения «Москва – Минск». На основе ландшафтной карты В.А.Шкаликова (2002) автором была выполнена картографическая оценка риска водно-эрозионных процессов территории области по уклонам рельефа с учетом особенностей автотранспортной сети.

Минимальный риск эрозии почвогрунтов присущ долинным комплексам и озерным котловинам, а максимальный характерен для сильнорасчлененных моренных и мореннозандровых равнин. Степень риска водно-эрозионных процессов прямо связана уклонами рельефа (рис. 13) Недооценка взаимосвязей рельефа и гидрологической сети в ряде мест области привела к негативным последствиям, ухудшению состояния системы АТС – ПГС и ежегодным финансовым потерям в связи с ростом затрат на ее восстановление.

Большей деформацией и чувствительностью к сезонным изменениям отличаются суглинки мореных равнин, особенно в условиях слабой дренированности. В весеннюю распутицу и при выпадении осадков на низких участках этих равнин, где происходит скопление поверхностных в од или выходят на поверхность грунтовые воды, дороги, проложенные на суглинистых грунтах, становятся непроезжими. Насыщенные влагой суглинки легко выдавливаются колёсами автомобилей, в результате чего в таких местах образуются колеи и ямы. В течение длительного времени они остаются заполненными водой, а грунт в них – в состоянии полного насыщения влагой.

Высокая влагоёмкость лессовидных суглинков, низкая их водопроницаемость являются причиной плохого состояния дорог не только в понижениях рельефа, но на относительно выровненных повышенных участках, где затруднён отток поверхностных вод. И лишь на склонах, где нет застоя воды, и грунт при отсутствии дождей быстро высыхает, состояние дороги может быть удовлетворительным. Значительно лучшим состоянием при любой погоде выделяются дороги, расположенные на ровной поверхности вершин озовых гряд, сложенных песками и супесями.

При проектировании дорожных одежд наряду с соблюдением общих нормативных положений следует учитывать местные особенности литогенной основы. Свойства горных пород и почвогрунтов, такие как просадочность, удельное сопротивление, влагонасыщаемость негативно влияют на состояние придорожных техногеосистем, провоцируют (особенно зимой) образование продольных и поперечных трещин и пучения грунта. Все эти деформации дорожного покрытия по-разному проявляются в зависимости от литогенных условий, уклонов местности, степени обводненности и т.п. (Шкаликов, 2008).

Наиболее благоприятны для автодорог песчаные грунты зандровых и озерно-ледниковых равнин, которые при увлажнении не разбухают и быстро высыхают. Пески и пылеватые супеси обладают достаточно высокой несущей способностью, но в сухом состоянии почти без связности, сыпучи и передвижение колесного транспорта по ним сопровождается формированием глубокой колеи.

Состав подстилающих грунтов влияет на состояние всех элементов автотрасс. Однако сильнее всего это сказывается на откосах земляного полотна (Немчинов, Рудакова, 2008). На территории Смоленской области преобладают песчаные и песчано-гравийные откосы. В разной степени все они подвержены деформациям. Под воздействием снегопадов, метелей, ливней на таких откосах в отдельных местах заметны следы эрозии, оплывины, а иногда и оползни (рис. 14). Опытным путем в дорожном научно-исследовательском институте ОАО «СоюздорНИИ» были установлены оптимальные характеристики для песка, используемого для сооружения откоса в центральной Европейской части РФ. Оптимальная плотность песка должна составлять 1,89 г/см3, оптимальная влажность – 10,9%. Анализы проб грунта на откосах автотрассы Москва – Минск, отобранных автором 10.06.2008г., показали, что плотность его во всех случаях в целом соответствует норме, влажность – во всех точках превышает оптимальный показатель (табл. 5).

Рисунок 14 – Схематические профили ключевых (типичных) участков исследованных придорожных техногеосистем

–  –  –

От грунта, слагающего земляное полотно и его основание, зависит во многом устойчивость придорожных техногеосистем.

В дорожной конструкции (дорожная одежда + подстилающая поверхность – земляное полотно) ежегодно от сезона к сезону происходят сложные процессы:

нагревание, промерзание, оттаивание, испарение, конденсация, сублимация.

Протекают эти процессы неодинаково в разных грунтах, определяя во многом интенсивность проявления такого весьма распространённого негативного явления на дорогах как пучение. Пучинами называют деформации дорожных одежд и земляного полотна, обочин, проявляющиеся зимой во взбугривании и потере ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей – в проломах одежды, вызванных снижением прочности переувлажнённых грунтов. В общих чертах механизм пучения дорожного полотна сводится к тому, что неблагоприятные грунты за теплое время года набирают влагу, которая в зимнее время замерзает, превращаясь в лед, и увеличивается в объеме в среднем на 9%. При этом расширение грунта происходит по пути наименьшего сопротивления – в сторону дорожного покрытия (Бабков, 1980).

Пучение грунта зависит от содержания в нём влаги, наличие которой определяется не только условиями, обуславливающими поступление её в грунт под дорожное покрытие, но и от гранулометрического состава пород.

В практике проектирования автодорог принято разделять грунты по степени пучинистости на 5 категорий (Прил. 5). По относительному превышению пучинистых участков (по сравнению с зоной равномерного пучения) их делят на: бугры, впадины, перепады. Бугром называют вспученный локальный участок, впадиной – локальный участок с меньшим по сравнению с равномерным или нулевым поднятием, а границу между двумя зонами равномерного пучения с разной высотой поднятия – перепадом. Наиболее пучиноопасными являются насыпи и выемки в пылеватых грунтах.

В зависимости от глубины промерзания пучение грунта может составлять от 3 до 15 см. На дорожном покрытии при этом образуются трещины, которые, постепенно увеличиваясь, приводят к разрушению дороги. По многолетним статистическим данным, покрытие дорог, расположенных в зоне пучинистых грунтов, служит в 3–4 раза меньше, чем построенное на грунтах непучинистых.

Неблагоприятные изменения АТС возникают нередко в результате просадок грунта. К просадочным грунтам относены лессы, лессовидные супеси, суглинки и глины, некоторые виды покровных суглинков и супесей, а в отдельных случаях мелкие и пылеватые пески с повышенной структурной прочностью.

Автором выявлены некоторые закономерности в появлении повреждений дорожного покрытия в зависимости от литогенных условий местности на автотрассе Москва – Минск, для которой характерно интенсивное движение транспорта, в том числе и большегрузного, постоянное проведении ремонтных работ на участках появления повреждений дорожного покрытия (Бышевская, Шкаликов, 2012).

Проведенные в весенние периоды 2008 - 2012гг. обследования состояния этой трассы выявили отчетливую приуроченность разрушений дорожного покрытия к мореным равнинам, сложенным лессовидными суглинками, на участках Вяземской (к западу от поворота на г. Вязьму) и СмоленскоКраснинской (от развилки на г. Смоленск до д. Смогири) возвышенностей. В лучшем состоянии покрытие дороги от г. Ярцево до г. Сафоново, где поверхностные четвертичные отложения представлены на большей части песками и супесями.

Подобная закономерность проявляется и в других районах области. На дороге Смоленск – Рославль в лучшем состоянии участки в пределах зандровой равнины (к северу и югу от д. Плоское). На участках пересечения зандровых равнин меньше повреждений дорожного покрытия и на дороге Смоленск – Витебск. Различия в состоянии асфальтового покрытия в пределах зандровой и моренной равнин особенно хорошо выражены на дорогах местного значения, где ремонтные работы не проводили в течение многих десятилетий. Наглядный пример этому дорога от д. Волоковая до пос. Гранки, где ремонтные работы не проводили в течение более 20 лет. На участке Лелеквинской зандровой равнины (от д. Волоковая до д. Замошье) на этой дороге множество трещин, но количество выбоин не велико. В пределах же моренной равнины (от д. Замошье до пос. Гранки) дорога сильно разбита с множеством разных размеров ям; глубина некоторых из них более 0,3 м.

Деформации техногеосистем в результате пучения грунта возникают на участках неглубокой отсыпки полотна песчано-гравийной смесью, в местах выхода грунтовых или скопления поверхностных вод.

Локальные места с более заметными повреждениями нередко можно наблюдать на хорошо выраженных участках вогнутого рельефа, где нагрузка на полотно автотрассы, особенно при большой скорости движения, существенно возрастает. Обычно это участки на пересечениях балок, оврагов, небольших, но глубоких долин рек. По трассе Москва – Минск таких участков больше в пределах Смоленской и Вяземской возвышенностей (возле д. Смогири в пределах пойм рек Вязьма, Новосёлки и др.). В таких местах песчано-гравийная отсыпка и слой асфальтобетонного покрытия должны иметь большую мощность.

Обычно больше повреждений полотна (в основном небольших выбоин) к середине дороги. Обусловлено это худшими условиями дренажа полотна по центру дороги, и в связи с этим более выраженным в этой её части пучением грунта. Такие повреждения лучше выражены на дорогах значительной ширины, и особенно на отдельных участках автотрассы Москва – Минск, приуроченных преимущественно к мореным равнинам.

Характерны они и для многих других дорог (Смоленск – Рославль, Смоленск

– Витебск, Вязьма – Сычёвка, Красный – Гусино и др.).

Разрушения твёрдого покрытия дороги приурочены нередко к участкам выемки грунта на положительных формах рельефа. Чаще их появление отмечается в пределах крупных форм рельефа на участках значительной протяжённости и большой глубины вреза дорог. Типичный пример такого участка – крупный мореный холм на окружной дороге к западу от г.

Смоленска перед спуском к долине Днепра. В таких местах кюветы должны быть более глубокими и иметь уклоны, не допускающие застой в них поверхностных или грунтовых вод.

Нередки повреждения твёрдого покрытия дорог на длинных склонах с выходом на них (обычно в средней или нижней частях) грунтовых вод. Чаще это можно наблюдать на коренных склонах долин рек, склонах положительных форм рельефа с большой площадью местного водораздела.

Повреждения выражены в таких местах преимущественно на участках с невысокой насыпью полотна дороги. К таким местам можно отнести участки автомагистрали Москва – Минск по левому склону долины р. Вязьма, по склону долины ручья возле д. Коробово. Имеются они на крутом склоне Таборной горы возле г. Смоленска (на дороге Смоленск – Кардымово).

Разрушения дорожного покрытия обычно намного заметнее выражено на дорогах в местах пересечения ими населённых пунктов, в том числе и небольших по размерам. В основном это происходит в тех населённых пунктах, где незначительна высота дорожной насыпи. Характерно это больше для старых дорог в местах близкого размещения к проезжей части строений.

Повреждения дорожного покрытия, вызванные пучением, обусловлены нередко недостаточной высотой насыпи. Наиболее заметно это проявляется в пределах мореных равнин на участках с застоем поверхностных вод, или близким к поверхности залеганием грунтовых вод. Но и на повышенных участках мореных равнин, где нет избыточного увлажнения почв, нередки повреждения полотна дороги при небольшой высоте насыпи. Это особенно характерно для выположенных участков местных водоразделов. Такие участки обычны, например, на дороге Ельня – Дорогобуж. На этой дороге в понижениях рельефа при высоте насыпи более 1,5-2,0 м повреждения полотна встречаются реже, чем на пологих участках положительных форм рельефа при незначительной её высоте. В таких местах необходимо не только регулировать поверхностный сток вод, глубже оканавливать дороги, но и предусматривать отсыпку насыпи обломочными породами крупного гранулометрического состава.

К одним из наиболее частых причин значительных различий в состоянии дорожного покрытия рядом расположенных участков – разные сроки укладки асфальтобетона, проведение ремонтных работ в периоды, существенно отличающиеся по погодным условиям, использование в качестве дорожного покрытия неодинакового качества материалов.

Водная и ветровая эрозия наиболее характерны для Вяземского, Демидовского, Духовщинского и Хиславичского районов, расположенных в зонах расчлененного холмистого рельефа.

Водная эрозия почв и сплывы часты на придорожных склонах, образовавшихся в результате выемки грунта при крутизне склонов от 2° и более. С ростом крутизны склонов смыв почвогрунтов значительно увеличивается. В отдельных местах этот процесс можно наблюдать ежегодно, например, в пределах краевых образований ледника на дороге Смоленск – Самолюбово. Периодически эти процессы проявляются на придорожных склонах дороги Москва – Минск, на окружной дороге к юговостоку от Смоленска, на старой дороге вблизи Смоленска и др. отдельных участках. Проявления ветровой эрозии типичны для Духовщинского района, в котором распространены торфяники (осушенные в 70-х г.г. ХХ в.).

Подверженные эрозии почв участки придорожных полос составляют 4% от их общей площади (Бышевская, Шкаликов, 2012).

3.2. Гидрохимические и гидроэкологические процессы

Различные по химическому составу частицы протекторов шин, продукты истирания дорожных одежд, фрагменты нефтепродуктов потоками дождевой воды или в результате таяния снега, а также во время уборки автодорог, попадают в придорожные водотоки и водоемы. Наряду с этим, загрязняющие вещества поступают в воду придорожных прудов, ручьев и рек, путем оседания выхлопных газов из атмосферного воздуха. Частицы нефтепродуктов (бензина и масел) смешиваются с пылью на поверхности дорожного покрытия и смываются в придорожные водотоки и водоемы, образуя тонкую углеводородную пленку. Таким образом, затрудняется доступ кислорода и ультрафиолетовых лучей в толщу воды.

Недостаток кислорода и солнечного света приводит к снижению процесса фотосинтеза водными растениями. Изменяется химический состав растений, аккумулируя тяжелые металлы, они передают их дальше по пищевым цепям. Появляется аномальное количество мутаций, провоцирующих различные заболевания. В результате происходят необратимые изменение в популяциях: изменяется их численность и видовой состав (Немчинов, 2008).

Химический состав и качество воды в бассейнах крупнейших рек Смоленской области – Днепра, Западной Двины и Волги в 2009 - 2011 гг.

дают наглядное представление о загрязнении их сульфатами, медью, нитритами, магнием, нефтепродуктами, фенолами, рядом пестицидов.

Среднегодовые концентрации поллютантов здесь превышают ПДК от 1,09 до 13,1 раза. Это в первую очередь обусловлено сбросом промышленных и хозяйственно-бытовых стоков городов и населенных пунктов, а также смывом с автодорог.

По данным ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии по Смоленской области» смыв от автодорог составляет 20% от общего объема сточных вод, сбрасываемых в речные бассейны. Такие металлы, как титан, хром, марганец, цинк распределены в речных водах крайне неравномерно, что указывает на их участие в различных процессах системы «вода – донные отложения – биота». Проявляется отчетливая тенденция к увеличению концентрации тяжелых металлов вниз по течению реки.

Индекс загрязнения воды (ИЗВ) в местах пересечения автодорог и водных объектов по данным областного Департамента природных ресурсов Смоленской области варьирует в пределах от 1,01 до 2,95, а средний – 2,06 и относится к 3 классу, вода «умеренно-загрязненная». Превышения ПДК на всех участках (табл. 6) пересечения рек автодорогами варьируют в диапазоне от 1, 1 (по хрому) до 4,4 (по никелю). Подобные показатели указывают на относительно слабое загрязнение речной воды, но даже оно может вызвать негативные изменения в водных геосистемах.

Таблица 6 – Превышения предельно-допустимой концентрации тяжелых металлов в реках Смоленской области

–  –  –

В 2011 - 2012 г автором была выполнена геохимическая оценка состояния природных и сточных вод (по 135 пробам), подвергающихся воздействию АТС. Бихроматная окисляемость (ХПК) превышала ПДК повсеместно в 2 – 2,5 раза и составляла 45 – 52 мг О2/дм3. Содержание нефтепродуктов во всех исследованных пробах превышало ПДК в 1,5 – 10 раз. Максимальное превышение по нефтепродуктам наблюдалось в пробах на АЗС при въезде в г. Смоленск и г. Ярцево. Сухой остаток в 100% проб был меньше ПДК в 4 - 5 раз, а водородный показатель (рН) был близок к верхнему пределу ПДК.

Строительство дорог ведет к появлению целого ряда негативных гидроэкологических последствий, в том числе подтопления и заболачивания прилегающих к полотну дороги земель. Основными причинами неудовлетворительного состояния придорожных геосистем являются отсутствие должного ухода и контроля за гидротехническими сооружениями, нарушения при их сооружении и ремонте (Прил.7).

В свою очередь водные объекты влияют на функционирование АТС.

Так, во время весеннего половодья ежегодно затапливаются автодороги, находящиеся в непосредственной близости от крупных лесных массивов (рис. 15).

Анализ состояния придорожных водных объектов Смоленской области выявил следующее: наиболее безопасная геоситуация сложилась в Вяземском районе, все придорожные водоемы находятся в удовлетворительном состоянии, на ГТС своевременно проведена реконструкция, ежегодно проводятся профилактические мероприятия.

Сходная ситуация в 2009-2011 г. была и в Духовщинском районе, в котором 90% прудов имеют необходимые ГТС, проводятся мероприятия по очистке берегов от мусора. В остальных районах области Ершическом, Ярцевском, Кардымовском, Краснинском, Угранском практически нет ни одного придорожного водного объекта с исправными ГТС, берега прудов захламлены.

Ненадлежащее содержание водных объектов зачастую влечет за собой критические, и даже катастрофические последствия. Так, в 2007 г. в Сафоновском районе из-за неисправности ГТС придорожного пруда на р.

Дыма размыло дорогу.

В Монастырщинском районе на придорожном пруду, расположенном на р. Железняк плотина находится в аварийном состоянии, существует угроза прорыва, в этом случае 50 домов (в которых проживает около 150 человек), стоящих в непосредственной близости от пруда, смоет вместе со всеми хозяйственными постройками.

В Краснинском районе в д. Варечки на придорожном пруду в 2008г.

произошло раскрытие стыков труб, наряду с этим плотина пруда построена со слишком крутыми откосами, что тоже нарушает ее нормальное функционирование. В этом же районе аварийное состояние придорожного пруда угрожает д. Николаевка затоплением, из-за разрушения входной и выходной частей водоотводной трубы.

У д. Ново-Яковлевичи Глинковского района небольшой пруд (площадь зеркала 1,4 га) зарастает, наполовину разрушено водосбросное сооружение, откосы плотины размываются. Рядом существует пруд побольше (площадь зеркала 2,2 га), но состояние его также неудовлетворительно, вода размывает плотину поверху над трубой, входное крепление трубы разрушено.

В Починковском районе у д. Дивинка придорожный пруд зарастает, заиляется, на откосе имеется карстовая воронка, негермитичны стыки труб, имеются промоины. Подобная ситуация наблюдается и в д. Чанцово этого же района. Здесь на придорожном пруду откосы плотины не закреплены, оползают в трех местах, происходит выклинивание грунтовых вод в нижнем бьефе у основания плотины, вследствие чего она плохо справляется с пропуском паводка. Глинковский район лидирует по числу ЧС на придорожных прудах, так в июле 2008г. на пруду р. Поповка у д. Слободка после дождя плотина была размыта, пруд сорван.

Неподалеку у урочища Логиново примерно в это же время была прорвана плотина на придорожном пруду в связи с полным разрушением выходной трубы.

Одна из наиболее распространенных причин заболачивания – заиление водосбросных труб под автодорогами. Возможно также, что заболачивание ландшафтов происходит вследствие возведения земляного полотна и насыпей на участках с поперечным (по отношению к трассе) движением воды, что существенно затрудняет сток поверхностных к грунтовых вод, создает опасность подтопления и заболачивания природных комплексов.

Иногда заболачивание дорожных обочин происходит не только из-за недостаточного водоотвода, но иногда и из-за ошибок расчета уклонов при проектировании. На участке автотрассы М-1, Смоленск – Вязьма, в долине р.

Хлопец и в других местах наблюдались оплывины вдоль опорной стенки (рис. 15).

Рисунок 15 – Оценки изменений состояния придорожных техногеосистем в баллах (0,0-1,0), при разном гидрологическом режиме (Шкаликов, Бышевская, 2013) Часто подтопление связано с завышением уровня установки труб, укладываемых под полотно дороги, реже с их малым диаметром. Так, из-за неправильного сооружения ГТС при строительстве дороги Демидов – Пржевальское установился более высокий уровень грунтовых вод в одном из уникальных водоемов области – озере Чистик (национальный парк «Смоленское Поозерье»). В результате были затоплены значительные площади прибрежных земель. С подтоплением связано и заболачивание участков леса площадью 100 га в Сычевском, Духовщинском, Смоленском районах.

Около 70% ГТС нуждаются в капитальном ремонте, 38% в частичном и только 2% не требуют ремонтных работ. В худшем состоянии водопропускные сооружения на автотрассах местного значения, в большинстве случаев здесь происходит заиление водопропускных труб, что способствует заболачиванию земель. Чаще всего это наблюдалось в тех случаях, когда полотно дороги проходит по слабо сточным понижениям. В таких понижениях заболачивание связано с затруднением стока поверхностных вод, создаваемым полотном дороги.

Просадки грунта обычны на участках дорог в низинах, долинах рек, особенно в местах укладки труб. В большей степени они характерны в местах устройства насыпи из местных, обладающих высокой просадочностью грунтов. Из-за просадки грунта не редки «пороги» небольшие перепады высот на стыках бетонных плит мостовых сооружений с примыкающими к ним насыпями дорог.

На дорогах местного значения встречаются провалы насыпи (участок местной дороги между дд. Лоино и Новоселье, Смоленский район, 2008 г.).

Обычно они возникают там, где в результате некачественного строительства грунт вымывается водой возле уложенных под дорогами труб. Промывы или размывы дорог возникают в результате того, что трубы оказываются полностью забитыми мусором и приносимыми водой твёрдыми частицами грунта.

Нередки на автодорогах размывы откосов насыпи, сплывы грунта, реже встречаются его обрушения. Размывы откосов возникают в основном в нижней части длинных и крутых склонов, при концентрации потока воды со всего полотна дороги, проходящего по склону, или с большей его части.

Поперечный профиль дороги на склоне в таких случаях недостаточно выпуклый, в результате чего не происходит её сброс в кюветы.

Значительных размеров промоины наблюдались на откосах дороги на Рославль возле моста через р. Ясенная (окраина Смоленска), возле трубы под дорогой Смоленск – Красный у д. Жорновка и д. Мерлино. В результате размыва и сплыва грунта здесь деформировались бетонные плиты на откосах и сместились бетонные кольца водопропусков. Нередки также случаи размыва склонов придорожных кюветов особенно на стадии строительства автодорог.

3.3. Геохимическая трансформация почвогрунтов

Негативное воздействие автотранспорта на почвогрунты придорожных геосистем трех ключевых участков определялось по концентрации в почвах разнообразных химических веществ (Бышевская, 2006; 2007; 2013). Особое значение имела оценка загрязнения особенно токсичными тяжелыми металлами. Как известно их избыточная концентрация в почвогрунтах напрямую обусловлена осаждением продуктов сгорания углеводородного топлива на земную поверхность (Pb, Cu, Ni), истиранием автомобильных покрышек (Zn), эрозией оцинкованных поверхностей и деталей автомобилей (Cu, Ni, Zn), износом лакокрасочных покрытий (Сd). Аэрозоли тяжелых металлов из воздушной среды постоянно поступают в гумусовые горизонты почв и, затем удаляются из них корневыми частями растений, а также в процессе водной эрозии почвенного покрова. Общий размах аккумуляции валовых форм тяжелых металлов в придорожных почвогрунтах Смоленской области составил: по свинцу – от 24 до 180 мг/кг, по цинку – от 27 до 120 мг/кг, по меди – от 10 до 177 мг/кг, а по кадмию –от 0,23 до 1,9 мг/кг (Бышевская, 2007).

На ключевых участках максимальными значениями содержаний свинца (до 50,0 мг/кг), меди (до 12,0 мг/кг) и кадмия (1,9 мг/кг) выделяется 453-й км автотрассы М-1 у д. Комиссарово, а по цинку (52,6 мг/кг) -350-й км – у г.

Ярцево. На автотрассе А-141 (Брянск-Смоленск) наивысшее содержание цинка в придорожных почвогрунтах определено вблизи пос. Гнездово (359-й км) - 50,0 мг/кг. По отношению к ПДК максимальные содержания свинца выше в 1,6 раза у Комиссарово, по цинку в 2,1 раза вблизи г. Ярцево по меди в 4,0 раза, а по кадмию – в 3,8 раза – вблизи д. Комиссарово на правой стороне от дороги (табл. 7).

Таблица 7–Максимальные и минимальные содержания тяжелых металлов в почвогрунтах на ключевых придорожных участках

–  –  –

Глинистые и суглинистые почвы по сравнению с песчаными разностями и супесями отличаются повышенной аккумулирующей способностью, и это еще раз подтвердило выполненное нами исследование.

Минимальные (фоновые) содержания тяжелых металлов на всех исследованных участках отличаются незначительно:

–  –  –

Даже вблизи АЗС содержание подвижных форм свинца не превышает 42 мг/кг (г. Ярцево), а на 453-м км трассы М-1 (у д. Комиссарово) снижается до 41,0 мг/кг, тогда как содержание валового свинца достигает 50,0 мг/кг.

По содержанию цинка таких различий не выявлено, оно практически одинаково для валовых и подвижных форм. Также не обнаружено существенных различий между концентрированием валовых и подвижных форм кадмия и никеля. Однако максимальное содержание подвижных форм меди вблизи г. Смоленска (384-й км автотрассы М-1) вдвое ниже (6,0 мг/кг), чем содержание валовых форм.

На всем протяжении автотрассы М-1 между 155-м км (г. Гагарин) и 359м километрами (пос. Гнездово) вблизи АЗС правая придорожная полоса загрязнена свинцом и цинком значительно сильнее, чем левая полоса. Вдвое ниже уровень загрязнения и между 384-м и 453-м километрами. Однако вблизи российско-белорусской границы у д. Комиссарово этот уровень вновь повышается до предельно высших значений у г. Ярцево и г. Гагарин (табл.

8). Сходная геоситуация обозначена уровнем загрязнения углеводородами нефтяного ряда. У г.Гагарина оно достигает 133,6 мг/кг, у г. Ярцево снижается до 101,7 мг/кг, а на 453-м километре автотрассы М-1 вновь повышается до 130,1 мг/кг.

Придорожные почвогрунты на 155-м, 335-м и 384-м километрах этой трассы более щелочные (рН достигает 8,05-8,2 мг/кг), чем вблизи российскобелорусской границы на 453-м километре (рН 7,2-7,6 мг/кг). На участках с максимальной инетнсивностью движения pH возрастала до 9,2, но большая часть исследованных образцов (92%) варьировала в диапозоне от 6,8 до 8,7.

Фоновые значения pH не привысила 6,3 (д. Лонница) Таблица 8 – Изменчивость содержания подвижных форм тяжелых металлов в придорожных почвогрунтах на автотрассе М-1 вблизи АЗС, мг/кг

–  –  –

Анализ данных, приведенных в таблице 8, указывает на значительные превышения предельно допустимых содержаний металлов по свинцу, цинку, кадмию в 2-4 раза.

Отчетливо выражены сезонные различия уровня загрязнения придорожных почвогрунтов: весной (март-апрель), он возрастает после таяния снега, в летние месяцы снижается в результате биоконцентрирования поллютантов растительностью, а осенью вновь возрастает, вследствие листопада.

Анализ средних значений концентрирования тяжелых металлов в придорожных почвогрунтах выявил превышения ПДК в 1,5-2,3 раза по цинку и в 1,1 -1,2 раза по кадмию, а по свинцу в 1,1-1,3 раза на ключевых участках Ярцево и Гнездово. Средние содержания свинца, цинка и никеля на правой стороне автодорог М-1 и А-141 почти всегда выше, чем на противоположной левой стороне. Среднее содержание ртути (в отличие от остальных металлов) варьирует в почвогрунтах незначительно, в диапазоне 0,4-0,5 мг/кг (табл. 9).

По мере удаления от бровки дороги на 50 м и 100 м содержание тяжелых металлов на исследованных участках снижается до фоновых значений и далее, как правило, остается неизменным. Не выявлено значимых различий аккумуляции металлов в почво-грунтах по глубине (0-50 м).

Из трех ключевых участков, судя по таблице 9, наиболее загрязнен участок автомагистрали М-1 (Ярцево).

Максимальные концентрации тяжелых металлов обнаруживали в весенний период, после таяния снега. Летом они снижаются, что обусловлено активным поглощением растениями. К осени концентрации снова возрастают вследствие загрязнения гумусового слоя почв металлами, содержащимися в лиственном опаде.

Содержания свинца, кадмия и цинка в почвогрунтах снижается по мере удаления от бровки дороги, на расстоянии 50 и 100 м, а в дальнейшем остается неизменным (Бышевская, 2007). Отсутствуют значимые различия концентрирования металлов по глубине почвенных разрезов (0-20 см).

Таблица 9 – Средние концентрации тяжелых металлов в почвогрунтах придорожных зон федеральных автодорог, мг/кг

–  –  –

p где j -доля j-ой ключевой проблемы (в данном случае рассчитанная по отношению долей концентрации поллютанта к сумме коэффициентов концентраций всех остальных поллютантов) в формировании проблемной ситуации (загрязнения почвогрунта). Полученные результаты расчетов информационной энтропии как меры разнообразия откликов геосистем на загрязнение тяжелыми металлами и pH приведены в таблицах 10 и 11.

Данные по энтропии затем сравнивались с эмпирико-статистическими моделями изменений содержания поллютантов на трёх ключевых участках автотрассы Москва – Минск (Комиссарово), Москва – Минск (Ярцево), Брянск Смоленск (Гнездово), в частности, был исследован характер функциональной зависимости содержания свинца в почвогрунтах (в мг/кг) от расстояния до бровки автотрассы (с правой и левой стороны), и в целом выявлено снижение (уменьшение) количества поллютанта по мере удаления от дороги, хотя в ряде случаев эта зависимость нарушалась (см. рис. 16,17)

–  –  –

Из таблицы 10 видно, что энтропия по свинцу, никелю, кадмию и цинку на правой стороне автодороги выше граничного уровня (1,5), тогда как на левой стороне только по свинцу энтропия превысила этот уровень. К максимально возможному расчетному значению 1,585 вплотную приблизилось лишь энтропия по свинцу на правой стороне исследованных участков.

–  –  –

По результатам расчета, приведенным в таблице 11, видно. что энтропия по pH, в отличие от расчитанной по тяжелым металлам, оказалась выше на левой стороне автотрасс. Это возможно связано с принципиально различной природой поллютантов и характером последующей трансформации взаимосвязей в почвенно-растительной экосистеме.

Концентрация ионов водорода определяется кислотно-щелочным балансом почв, тогда как тяжелые металлы, попавшие в почву, концентрируются в придорожных растениях. Правосторонние максимумы энтропии по тяжелым металлам, вероятнее всего, обусловлены преобладающими ветровыми потоками и особенностями движения автотранспорта, совокупно влияющими на концентрирование свинца, цинка и кадмия в придорожных почвогрунтах.

–  –  –

Рис. 16 Распределение долей свинца, на ключевых участках автотрасс Смоленской области (правая сторона) Приняв вслед за рядом авторов (Дулесов, 2009; Леус, 2003) за граничный уровень (допустимый без необратимых последствий для геосистемы) значение информационной энтропии, равное 1,5, определили: по правой стороне магистрали Москва – Минск энтропия превышает этот уровень по свинцу, цинку, кадмию и никелю, а по рН она ниже 1,5. По левой стороне автотрассы энтропия превысила граничное значение лишь по свинцу и рН.

–  –  –

Рис. 17 – Распределение долей свинца на ключевых участках автотрасс Смоленской области (левая сторона) Максимальные значения энтропии по свинцу (1,582-1,558) ближе всего к предельному 1,585, а минимальные значения по цинку, меди и кадмию совпали (1,056) и характеризуют меньший уровень трансформации приграничных геосистем на левой строне автодорог.

На основании анализа распределений долей поллютантов (рис. 16,17) выявлено, что они не всегда имеют линейный характер. В некоторых случаях на удалении от дороги концентрации тяжелых металлов даже возрастают и для них приближение с использованием квадратической функции более предпочтительно. Основная тенденция – снижение концентрации металлов по мере удаления от бровки дороги вплоть до фоновых значений, выдержана на всех исследованных участках автотрасс Смоленской области.

Концентрация тяжелых металлов в почвогрунтах придорожных земель меняется от сезона к сезону. Максимальные содержания приурочены к весенним и осенним месяцам и коррелируют с интенсивностью движения автотранспорта. Зимой они заметно снижаются, но судя по средним занчениям превышают фоновые по свинцу, кадмию и никелю в 2-4 раза, по меди в 4-5 раз, по цинку в 8-12 раз.

Ежегодно в Смоленской области возрастают масштабы использования противогололедных реагентов (рис.18). По данным «Смоленскавтодор»

объемы хлоридов кальция и натрия, израсходованных с 2006 по 2010 гг. на противогололедную обработку дорог, выросли в четыре раза и достигли 68,0 тыс. т.

9% 9% 38% 10% 34%

–  –  –

Рисунок 18 – Количество противогололедных реагентов, израсходованных на автодорогах Смоленской области в 2006 - 2010 гг.

В непосредственной близости от придорожных АЗС на международной автотрассе М-1 Москва-Минск (384 – й км, 453 – й км, 335 – й км, 155 – й км) в придорожной зоне были обнаружены превышения ПДК по содержанию предельных углеводородов (С1-С5, С6-С10, С12-С19, бензапирена, бензола, толуола, ксилола). Среди этих показателей загрязнения суглинистых и глинистых почв углеводородами особую значимость имеет бензапирен, обладающий ярко выраженным канцерогенным действием. Это вещество маркер того, что в почве присутствуют другие представители широкой группы полициклических углеводородов. Вблизи дорог областного и районного значения сверхнормативно загрязненные нефтепродуктами почвы встречаются очень редко. Однако в почвах и приземном воздухе вдоль автотрасс, лидирующих по интенсивности движения (федеральных и международного значения), нормы загрязнения повсеместно превышены.

В связи с тем, что не существует единого норматива загрязнения почв нефтяными углеводородами в ходе исследования осуществлялось сравнение выявленных концентраций нефтепродуктов с фоновыми и ориентировочно допустимыми значениями (ПДК/ОДК). На исследованных придорожных участках за фоновые значения нефтепродуктов в почве принимали диапазон 95,2 104,5 мг/кг, фиксируемый контуром границ полосы отвода. В непосредственной близости от дорожного полотна содержания нефтяных углеводородов на всех участках федеральной трассы М-1 повсеместно превышали фон, достигая максимальных значений вблизи АЗС на 335-м, 155-м, 384-м и 453-м. Самый загрязненный углеводородами участок ГагаринЯрцево, на котором их концентрация достигает 133,6 мг/кг, на суглинистых и глинистых грунтах и уменьшается до 126,1 мг/кг на песчаных грунтах.

3.4. Трансформация растительного покрова

Наибольшее негативное воздействие АТС на придорожную растительность оказывают вырубки лесов под отводы дорожного строительства, загрязнение почвенно-растительного покрова, гибель растительных сообществ от заболачивания, вызванного строительством дорог, от палов травы по вине водителей. В результате строительства и эксплуатации автодорог всех категорий происходит коренная перестройка растительного покрова и образуются производные группировки из видов растений, нехарактерных для коренного фитоценоза (Кавтарадзе, 1999).

Изменения в растительном покрове наиболее заметны непосредственно возле дорог, где происходит трансформация растительных группировок, появление новых ассоциаций отличающихся по видовому составу от прежде существовавших. Новые группировки формируются не только из видов, произраставших ранее в растительных сообществах, свойственных природным ландшафтам, но и новых видов, не типичных для прежних фитоценозов.

Придорожные зоны влияния имеют вид полос, ширина которых варьирует в различных техногеосистемах в соответствии с особенностями их природных условий и интенсивностью антропогенного воздействия. Зависит она, например, от конкретных условий стока вод: при параллельном направлению автотрассы стоке она меньше чем при профиле, перпендикулярном направлению стока. При отсутствии подпора воды ширина зоны воздействия дороги может быть весьма различной при пересечении ложбин, лощин, балок. Шире всего полоса трансформации растительного покрова в тех местах, где для возведения полотна дороги сгребают грунт, уничтожая при этом гумусовый горизонт.

Отчетливы техногенно обусловленные изменения в видовом составе растений. Менее значительны они в зонах с сохранившимся гумусовым горизонтом и стабильным водным режимом почв. По нашим данным при уничтожении гумусового слоя более всего заметны изменения в видовом составе растений на песчаных грунтах. Смена фитоценозов происходит на участках подпора воды полотном дороги.

Во всех придорожных геосистемах наблюдается уменьшение количества видов растений. На обследованных нами придорожных участках трассы Москва – Минск (Смоленский район) на расстоянии 15-20 м от полотна общее число видов дикорастущих травянистых цветковых растений, включая редкие виды, колебалось от 41 до 18. По мере приближения к полотну дороги, где почва уплотнена и структура её нарушена, количество видов уменьшалось, более чем в два раза.

Виды растений, типичные для исходного биотопа, замещаются в придорожных геосистемах на характерные для нарушенных мест обитания.

Многие сорные виды – рудералы, изначально приспособлены к выживанию в неблагоприятных условиях. Наиболее часто встречаются в придорожных геосистемах сложноцветные, розоцветные, гречишные и злаки. Обычный здесь подорожник большой (Plantago major), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago forfara), марь белая (Chenopodium album), лапчатка гусиная (Potentilla anserine), горец птичий (Polygonum aviculare), вейник наземный (Calamagrostis epigeios), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris), бодяк полевой (Cirsium arvense).

Из злаков чаще встречаются пырей ползучий (Elytrigia repens), мятлики (Poa sp.), ежа сборная (Dastylis glomeruta), полевицы (Agrostis sp.) щучка дернистая (Deschampsia caespitosa). Постоянные доминантоы в придорожных полосах отсутствуют. Но в одних и тех же типах урочищ на открытых участках у давно эксплуатируемых дорог сохраняется относительная стабильность видового разнообразия и отсутствует видимая связь этого показателя с транспортной нагрузкой.

Вдоль дорог на отдельных участках можно встретить и адвентивные виды –пришельцы, разным путём попадающие на придорожные полосы.

Типичный адвентивный элемент – борщевик Сосновского (его коренные местообитания известны на Кавказе). На участке трассы д. Ольша – г. Велиж (северо-запад Смоленской области), на протяжении 80 км нами было выявлено 12 биотопов этого вида на придорожных полосах, по-видимому, Борщевик был случайно занесен сюда транспортным средством, подобно тому как это происходит в национальном парке «Куршская коса» в Калининградской области (Губарева и др., 2005).

Эффект дороги как фактора трансформации видового разнообразия растительных сообществ начал проявляться с первых после строительства лет, когда уничтожался гумусовый горизонт придорожных полос. Такие ситуации распространены почти повсеместно возле дорог регионального значения. Нередко полоса нарушенного грунта не выровнена, в небольших по площади западинах, а иногда и в более выраженных замкнутых понижениях происходит застой воды. В таких местах появляется влаголюбивая растительность – осоки, ситник развесистый, вейник наземный, тростник обыкновенный, камыш лесной и др (табл.12).

Близость автомагистрали с интенсивным движением приводит к разнообразным изменениям не только в составе, но и в состоянии растительности. Загрязняющие вещества (тяжелые металлы, углеводороды нефтяного ряда и др.) и их комбинации, вызывают морфофизиологические и генетические изменения в процессе онтогенеза растений: мутации, хлорозы листьев, некрозы, что свидетельствует о нарушении синтеза хлорофилла. Это приводит к снижению устойчивости популяций растений, влекущей за собой сокращение численного и видового состава. Затем по пищевой цепи экотоксиканты передаются животным и человеку, вызывая различные негативные изменения фенотипа отдельных особей и генотипа популяций в целом. О степени негативного воздейсвия судят по изменению численности, видового разнообразия и биомассы (Снакин, 1996).

Таблица 12–Видовой состав двудольных травянистых растений и их встречаемость на придорожных землях Смоленской области

–  –  –

Автотранспортное загрязнение вызывает разнообразные реакции растений (на уровне физиолого-биохимических процессов и морфофункциональные, прослеживаемые в виде трансформации листовых пластинок, стеблей, репродуктивных органов, тканей), вплоть до появления карликовых форм. Реакции отдельных форм органов и тканей исключительно разнообразны, что затрудняет проведение экологофизиологических исследований и экологических экспертиз на уровне фитоценозов в зонах прямого воздействия АТС.

Растения – индикаторы избирательно чувствительны к действию отдельных токсикантов. Так, на газообразные составляющие автотранспортных выбросов универсальным индикатором служат лишайники и грибы, которые широко используются для экспонирования в особых камерах вдоль автотрасс для мониторинга за состоянием городской среды (Кавтарадзе 1998). Близость автомобильных дорог способствует повышению количества семян с внешними аномалиями (щуплых, недоразвитых и т.д.) и отставанием развития.

Среди высших древесных растений чрезвычайно чувствительна к химическому загрязнению сосна, удобная для проведения мониторинга по массе и жизнеспособности пыльцы. Сосна Веймутова при фитотоксикозе озоном и диоксидом серы обнаруживает симптомы хлороза и карликовости.

У лиственицы при повышенном поступлении кобальта резко стимулируется семеношение.

В зависимости от удаленности растений от полотна автомобильной дороги в зернах пшеницы изменяется содержание свинца, кадмия и никеля, а у ячменя – хрома (Мирончик, 1999). В зерне придорожных растений обеих культур в повышенных количествах был обнаружен цинк, и во всех без исключения пробах – высокое содержание меди, железа и марганца. Таким образом, различный характер биологической реакции пшеницы и ячменя на воздействие автотранспортной нагрузки связан с повышенным содержанием различных металлов в зерновках. У овса значительно больше кадмия и меньше свинца по сравнению с зерновками пшеницы; но содержание этих металлов в зерне придорожных и удаленных от дороги растений одинаково, что не позволяет рассматривать овес в качестве растения – индикатора автотранспортного загрязнения.

У многих видов травянистых растений вблизи автомобильных дорог снижается содержание протеина, и повышаются количества свинца, кадмия и никеля. При скармливании сена сельскохозяйственным животным тяжелые металлы переходят в мясо и молоко, что очевидно указывает на недопустимость подобной практики и необходимость нормативного ее запрещения.

Техногеосистемы автомагистрали М-1 (п. Велино, д. Липово, подъезд к г. Сафоново, г. Ярцево, граница с Республикой Беларусь и др.), помимо высокой нагрузки от выхлопных газов автотранспорта, испытывают еще и интенсивный рекреационный пресс (туристские тропы, места отдыха водителей и др.). Это приводит к радикальному сокращению в прилегающих лесах количества коренных видов (ежи сборной, овсяницы луговой, щучки дернистой, тысячелистника и др.) и увеличению доминирования в напочвенном покрове злаков – мятликов (Poa sp.), пырея ползучего (Elytrigia repens), вейников (Calamagrostis sp.), полевиц (Agrostis sp.) и др; усилению роли нитрофильных видов – крапивы двудомной (Urtica dioica), иван-чая узколистного (Chamaenerion angustifolium), малины (Rubus idaeus), чистотела большого (Chelidonium majus), гравилата городского (Geum urbanum);

травянистых растений сорно-рудерального комплекса – бодяка полевого (Cirsium arvense), пикульника красивого (Galeopsis speciosa), одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale), подорожника большого (Plantago major), горца птичьего (Polygonum aviculare), люпина многолистного (Lupinus polyphyllus), щавеля малого (Rumex acetosella), и др.

У всех отобранных образцов наблюдалось уменьшение площади листа по сравнению с площадью листьев в условиях контроля. У вейника и овсяницы данный показатель составляет 11 %, у лозы – 14 %. Для василька лугового, тысячелистника и севца лугового было отмечено меньшее количество листьев на побеге на 10–15 %, по сравнению с растениями на контрольном участке. У единичных растений был отмечен некроз листьев.

У древесной растительности – липы сердцевидной (Tilia cordata), березы повислой (Betula pendula Roth), клена остролистного (Acer platanoides) и тополя бальзамического (Populus наблюдали: появление balsamiferal) ослабленных деревьев и сухостоев; уменьшение длины, ширины и площади листовых пластинок, количества жилок первого порядка (у березы и тополя) (в среднем на 5%, по сравнению с эталонной площадкой); замедление прироста по высоте и диаметру деревьев; возрастание повреждений деревьев паразитическими грибами и насекомыми (в среднем на 8-9%, по сравнению с фоновой площадкой). При этом наибольший эффект воздействия газопылевых выбросов в пределах придорожных геосистем проявляется на листьях клена, наименьший – на листьях березы. Именно эти виды – липа, береза и клен рекомендованы дорожными службами для создания санитарнозащитных зон и озеленения придорожных территорий. Эти виды древесных растений отличаются минимальными последствиями влияния поллютантов и максимальной пылезадерживающей способностью.

Наиболее вероятные причины трансформации растительного покрова связаны с дефицитом кислорода в приземном слое воздуха, повышенной концентрацией аэрозолей тяжелых металлов, оксидов азота переуплотнением и засолением почв. Все эти основные факторы обусловленны не только автотранспортным загрязнением, но и деятельностью дорожных служб, в частности, использованием противогололедных реагентов (хлоридов натрия и кальция) в зимнее время.

3.5. Изменения среды обитания животных

Интенсивное движение транспортных средств по автомагистралям, проходящим через лесные массивы западных районов Смоленщины, нарушают среду обитания многих видов диких животных. Негативное воздействие АТС проявляется в изменении условий обитания и гибели млекопитающих, в нарушении путей миграции и мест гнездования птиц, гибели беспозвоночных в результате дорожно-транспортных происшествий.

Однако наиболее велик риск для обитателей небольших лесов Краснинского, Монастырщинского и Кардымовского районов, пересекаемых трассой с интенсивным движением транспорта.

В непосредственной близости от автодороги между городами Починок и Славичи формируются особые примыкающие к земляному полотну зоны шириной от 10 до 30-50 метров, в которых наиболее значителен эффект негативного воздействия автотранспорта на экологичексое состояние особо охраняемых видов – лося, оленя, кабана, косулю, медведя, водно-болотную дичь, глухаря, тетерева. Все эти виды специально воспроизводят в условиях Починковского, Ярцевского и Соловьевского комплексных заказников областного уровня (Поздеев и др., 2000).

В местах пересечения автомагистралей с путями миграции животных нередко возникают аварийные ситуации в результате столкновения легковых автомобилей с крупными животными. Встречи на дорогах с лосями и кабанами происходят ежегодно, особенно часто в марте-мае. За весенний период 2004 - 2011 г.г. на территории области зафиксировано более 1000 случаев ДТП с участием животных, ежегодно их количество увеличивается на 1-2%.

Через восемь районов Смоленской области, расположенных в ее северозападной, центральной и юго-западной частях, проходит 120 выявленных нами коридоров миграции промысловых животных –лосей, кабанов, оленей.

Это связано с сосредоточением здесь лесных массивов, в том числе комплекса старовозрастных елово-широколиственных заповедных особо охраняемых лесов в национальном парке «Смоленское Поозерье» на территории Демидовского и Духовщинского районов (Поздеев и др., 2000).

Анализ проектов строительства автодорог в Смоленской области показывает, что безопасных переходов для диких животных проектировщики не предусматривают. Отсутствуют они даже на магистрали международного значения Москва – Минск, хотя на белорусской части этой автотрассы такие переходы установлены. Поэтому представляется целесообразным безотлагательно провести эколого-географическое зонирование территории области с учетом анализа конфликтных геоситуаций, связанных с гибелью промысловых и особо охраняемых животных на автодорогах Смоленской области.

В придорожной зоне, как правило, обитает большое количество беспозвоночных животных, которых также затрагивают трансформационные изменения, происходящие в придорожных экосистемах: их биоценозы перестраиваются, увеличивается численность фитофагов, уменьшается численность хищников и сапрофагов. В итоге замедляется обмен веществ и энергии в экосистемах, снижаются их общая устойчивость и первичная продуктивность биогеоценозов (Кавтарадзе, 1997). Комплексное воздействие АТС на природные ландшафты приводит их к фрагментации и возникновению барьеров для естественной миграции животных.

В придорожной полосе обитает большое количество земноводных, насекомых и птиц и многие из них погибают на переходах дорог.

Исследования В.А. Шкаликова (2000) подтверждают, что среди них некоторые виды избегают зон прямого воздействия автомобильных дорог (мышь, сойка, хохлатая синица и др.), но другие виды предпочитают эту зону в качестве места обитания (еж, черная крыса, сорока, белая трясогузка и др.).

С целью определения масштабов гибели животных с 2008 по 2012 гг.

нами велись наблюдения и сбор информации на двух участках основных магистралей области. Обследование проводилось непосредственно на автотрассах, а также путем сбора информации среди сотрудников охотничьих хозяйств и работников дорожных служб. В июне 2009 г. был обследован участок автомагистрали Москва – Минск, протяженностью 80 км (от г. Смоленска до границы с Республикой Беларусь) и участок Смоленск – Русилово – Монастырщина, протяженностью 49 км. На первом участке обнаружились мертвых особей, из которых 78% составили млекопитающие (5 видов), 13% –птицы (2 вида), 9% пресмыкающиеся и земноводные (3 вида). На втором участке насчитали 28 погибших животных.

По численности преобладали птицы 55% (4 вида), земноводные и пресмыкающиеся – 26% (2 вида), млекопитающие – 19% (2 вида).

Наибольшее количество земноводных и птиц гибнет в летние месяцы (июль-август), а минимальное – в декабре и январе. По данным наших наблюдений в национальном парке «Смоленское Поозерье», на небольшом участке грунтовой дороги Петроково – Гуки (с интенсивностью при интенсивности движения до 50 авт./час) за 6 дней погибло 40 змей, тогда как на других участках этой дороги змеи встречаются редко. Этот пример свидетельствует о необходимости выявления подобных участков на прежде всего автодорогах, прилегающих через особо охраняемые природные территории (заповедники, заказники, национальные парки) и специальном их обустройстве, в целях предотвращения гибели редких и исчезающих видов животного мира.

Существует острая необходимость защиты промысловых видов животных от гибели на автомагистралях Смоленской области. Наиболее эффективные меры – систематический учет их численности и уточнение путей миграции. В настоящее время наибольшее количество лосей, лесных кабанов и оленей сосредоточено в восточных и западных районах – Гагаринском, Ершичском, Краснинском (рис. 19).

Риск возникновения ДТП с участием животных наиболее велик в вечерние часы. Эту особенность следует учитывать при оценке риска в лесистых и сельских местностях.

Количественный анализ степени риска важен для последующего нормирования численности животных, возможностей их отстрела и иной деятельности, включая охрану и воспроизводство редких и исчезающих видов, обитающих в особо охраняемых природных территориях, в том числе в условиях национального парка «Смоленское Поозерье», расположенного в северо-западном Демидовском районе Смоленской области.

Рисунок 19 – Миграционные коридоры охотничьих и особо охраняемых животных (лось, олень, кабан) на территории Смоленской области По данным проведенного нами опроса водителей, наиболее часто риск ДТП при встрече с крупными животными (лоси, кабаны) возникает на участках дорог Москва-Минск (от с. Издешково до границы с Республикой Беларусь), Демидов-Пржевальское, Духовщина-Нелидово.

–  –  –

Рисунок 20 – Процентное соотношение видов животных, погибших на дорогах Смоленской области, средние значения за 2009 -2010 г.г.

В последние годы, чаще всего под колесами автомобилей погибали не только лоси – 25%, но также лягушки – 18%, ужи – 17 - % (рис.20).

количество ДТП

–  –  –

Рисунок 21 – Динамика ДТП с гибелью животных на автодорогах Смоленской области с 2004 по 2010 г.г.

Наибольшее количество ДТП с гибелью животных на автодорогах области зафиксировано в июле 2004 г. (рис. 21), хотя и в настоящее время оно остается достаточно высоким (15-20 случаев в год). Позитивный опыт минимизации ДТП с участием животных существует в скандинавских странах Европы. Так, в Швеции, Норвегии и Финляндии автомагистрали в местах активной миграции оснащаются временными знаками на период брачного сезона у лосей и других крупных животных. Во многих странах обустроены подземные переходы для земноводных. В российском своде ПДД предусмотрены дорожные знаки, информирующие об опасности столкновения транспортных средств с животными: «Перегон скота», «Дикие животные». Однако, при установке подобных знаков не всегда проводится необходимый мониторинг и не учитываются реальные пути миграции животных. Водители должны соответствующим образом на них реагировать и, прежде всего, ограничить скорость. Для предотвращения наезда на животных применяются изгороди из колючих кустарников и сетчатые ограждения (рис. 22).



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«2013 Географический вестник 2(25) Социальная и экономическая география 28. Стрелецкий В.Н. Культурная география в странах Запада и России: пути формирования и современная самоидентификация // Теория социально-экономической географии: современное состояние и перспективы развития: материалы...»

«Научный журнал КубГАУ, №105(01), 2015 года 1 УДК 582.711.26:[631.535:631.81.98] UDC 582.711.26:[631.535:631.81.98] 03.00.00 Биологические науки 03.00.00 Biological Sciences EFFECTS OF GR...»

«ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ОТДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ НАУК №1 (185), 2014 г. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ УДК 633.11.581.1(575.3) А.РУСТАМОВ, А.ЭРГАШЕВ, А.АБДУЛЛАЕВ ВОДООБМЕН МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПОЧВЕННОЙ З...»

«Бессмертный полк ЮРГПУ(НПИ) № п/п ФИО Годы жизни, звание Абросимов Иван Петрович 1. 16.06.1892-06.06.1975гг. Абросимов Михаил Иванович 05.06.1973-июнь 1945гг. 2. Абросимов Яков Иванович 30.10.1925 г.-04.01.2009 г., 3. Гвардии старшина 237 стрелкового полка Авдеев Дин Тихонович 4. Авдеев Евгений Степанович 5. 1914-2006 Рядовой Ажинов Тимофей Я...»

«Учреждение образования "Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина"ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИИ Программа дополнительного вступительного экзамена для специальности II ступени высшего образования (магистратуры) 1-31 80 01 Биология 2016 г.СОСТАВИТЕЛЬ: С.М. Ленивко, доцент кафедры зоологии и генетики Учреждения о...»

«Биокарта Bufo gargarizans ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ ЖАБА Bufo gargarizans Asiatic Toad, Miyako Toad, Zhoushan Toad Составили: Нуникян Е.Ф. Дата последнего обновления: 29.10.11 1. Биология и полевые данные 1.1 Таксономия Отряд Бесхвостые Anura Семейство Настоящие жабы Bufonidae Род Жабы Bufo Русское название (ес...»

«Научный журнал КубГАУ, №96(02), 2014 года 1 УДК 631.452:631.582 UDC 631.452:631.582 АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ AGROECOLOGICAL EFFICIENCY OF ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА APPLICATION OF MICROELEMENTS IN ПОСЕВАХ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ WINTER WHEAT SOWINGS Шеуджен Асхад Хазретович Sheudzhen Askhad Hazretovich д.б.н,...»

«МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ИНТЕРАКТИВНЫЕ РЕСУРСЫ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ: РЕАЛИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ* Феликс Освальдович Каспаринский, руководитель Лаборатории мультимедийных технологий Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (MasterMultimedia@mail.ru +7(916)656-690...»

«Труды Никитского ботанического сада. 2010. Том 132 СОРТА НЕКТАРИНА И ПОДВОИ КОСТОЧКОВЫХ В НИКИТСКОМ БОТАНИЧЕСКОМ САДУ Е.П. ШОФЕРИСТОВ, доктор биологических наук Никитский ботанический сад – Национальный научный центр В...»

«CBD Distr. GENERAL КОНВЕНЦИЯ О БИОЛОГИЧЕСКОМ UNEP/CBD/WG-ABS/2/2 16 September 2003 РАЗНООБРАЗИИ RUSSIAN ORIGINAL: ENGLISH СПЕЦИАЛЬНАЯ РАБОЧАЯ ГРУППА ОТКРЫТОГО СОСТАВА ПО ДОСТУПУ К ГЕНЕТИЧЕСКИМ РЕСУРСАМ И СОВМЕСТНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЫГОД Второе совещание Монреаль, 1-5 декабря 2003 года Пункты 3, 4, 5, 6 и 7 предварительной повестки дня* ДА...»

«Гукалов Владимир Николаевич ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ГРУППЫ СТЕПНОЙ ПОЧВЕННОБИОКЛИМАТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ В СИСТЕМЕ АГРОЛАНДШАФТА Специальность: 03.02.13 – почвоведение Авторефер...»

«Зарегистрировано в Минюсте России 6 июня 2013 г. N 28702 МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 12 апреля 2013 г. N 139 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ АДМИНИСТРАТИВНОГО РЕГЛАМЕНТА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ФЕДЕРАЛЬНЫМ АГЕНТСТВОМ ПО НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЙ УСЛУГИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОЕКТОВ ГЕОЛОГИЧЕС...»

«СТЕПИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ Атлас фотоальбом “Степи Самарской области” подготовлен и издан по заказу Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Самарской области на средства областного цел...»

«СПОРЫ ГРИБОВ: ПОКОЙ, ПРОРАСТАНИЕ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ БИОТЕХНОЛОГИИ (ОБЗОР) © 2012 г. Е. П. Феофилова*, А. А. Ивашечкин**, А. И. Алёхин***, Я. Э. Сергеева* *Институт микробиологии им. С.И. Виноградского РАН, Москва, 117312 e-mail: biologl@migmail.ru *...»

«Труды Никитского ботанического сада. 2011. Том 133 ВЛИЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПИТАНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ, ПИГМЕНТНЫЙ СОСТАВ ЛИСТЬЕВ И ВЫХОД ЭФИРНОГО МАСЛА NEPETA CATARIA VAR. CITRIODORA BECK. И.Н. ПАЛИЙ; О.А. ИЛЬНИЦКИЙ, доктор...»

«ТЕРЕЩЕНКО Наталья Николаевна ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И МЕХАНИЗМЫ РЕМЕДИАЦИИ АНТРОПОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ПОЧВ Специальность 03.00.16 – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Томск 2007 Работа выполнена...»

«Труды Никитского ботанического сада. 2005. Том 125 99 CРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ФИТОМОНИТОРИНГА ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ ПЛОДОВЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ КУЛЬТУР О.А. ИЛЬНИЦКИЙ, доктор биологических наук; Т.И. БЫСТРОВА, И.Н. ПАЛИЙ При изучении...»

«Научно – производственный журнал "Зернобобовые и крупяные культуры", №2(10)2014 г. Abstract: Results of researches on use of various varieties of vetch as a part of mixed fodders for chickens-broilers. It is established that vetch incorporation in structure of mixed fodders pro...»

«ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 145 БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2012. Вып. 1 Социально-экономические исследования УДК 911.3 Н.К. Габдрахманов, В.А. Рубцов ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН: АНАЛИЗ, ОЦЕНКА, ТЕРР...»

«1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Биологический факультет РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ИММУНИТЕТ РАСТЕНИЙ Кафедра физиологии растений и теории эволюции биологического факультета Образовательная програм...»

«ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" УТВЕРЖДАЮ Зам. директора ЮТИ ТПУ В.Л. Бибик "" _ 2010 г. РАБОЧАЯ ПР...»

«Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2012. Вып. 105 91 ДИНАМИКА ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛИСТЬЕВ ГИБРИДОВ PRUNUS BRIGANTIACA VILL. ARMENIACA VULGARIS LAM. В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ВЛАГИ Р.А. ПИЛЬКЕВИЧ, кандидат биологических наук...»

«ISSN 2410-3225 Ежеквартальный рецензируемый, реферируемый научный журнал "Вестник АГУ". Выпуск 4(171) 2015 УДК 582.477 (470.621) ББК 28.592 (2Рос.Ады) Ч 49 Чернявская И.В. Кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники факультета естествознания Адыгейского государственног...»

«Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия "Биология, химия". Том 25 (64). 2012. № 2. С. 60-65. УДК 615.851.82:616.8-009.11-053.2-036.8 ПРИМЕНЕНИЕ АРТ-ТЕРАПИИ И ФИТОТЕР...»

«ФСО ПГУ 7.18.1/02 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра генетики и биотехнологии ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИН ДЛЯ СТУДЕНТОВ Физиология растений Павлодар Ф СО ПГУ 7.18.1/14 УТВЕРЖДАЮ Декан БХФ Базарбеков К.У. "_"_2007г. Составитель: кандидат биологически...»









 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.