Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Изученность проблемы 10
1.1. О содержании категории «формирование города» 10
1.2. Влияние рельефа равнин на формирование городов 11
1.2.1. Выбор места заложения города 11
1.2.2. Расширение границ и развитие функционально-планировочной структуры 13
1.2.3. Опасные геоморфологические процессы и их роль в формировании городов 17
1.3. Рельеф и комфортность жизни горожан 18
1.3.1. Экологическая роль городского рельефа 18
1.3.2. Рельеф в «топонимизации» и вернакулярной дифференциации города 25
ГЛАВА 2. Методика исследований 31
2.1. Методологические основы исследования 31
2.2. Методика полевых исследований 32
2.3. Методика геоинформационного анализа и картографирования 34
2.4. Использование исторических картографических и текстовых документов 39
2.5. Методические подходы к оценке роли городского рельефа как фактор комфортности проживания 40
2.6. Методики оценки геоморфологической обусловленности городской топонимики и ментального пространства жизни горожан 45
ГЛАВА 3. Рельеф городов черноземья 49
3.1. Факторы рельефообразования на ключевых городских территориях 49
3.1.1. Геологическое строение 49
3.1.2. Региональные черты климата и микроклимат ключевых городов 55
3.1.3. Гидрография и гидрология 60
3.1.4. Почвенно-растительный покров и животный мир 66
3.1.5. Антропогенный фактор рельефообразования 69
3.1.6. Геоморфологическое строение как фактор рельефообразования 72
3.2. Морфометрия и орография ключевых территорий, их хроно-генетическая предопределенность 77
3.2.1. Курск 78
3.2.2. Белгород 81
3.2.3. Тамбов 83
3.2.4. Липецк 86
3.2.5. Воронеж 88
3.3. Природная и антропогенная морфодинамика рельефа 92
ГЛАВА 4. Рельеф как фактор формирования и функционирования городов черноземья 98
4.1. Геоморфологический фактор возникновения и развития городов Черноземья 98
4.1.1. Геоморфологическое положение городов Черноземья на первых этапах их развития 98
4.1.2. Аспекты взаимодействия рельефа и городов Черноземья (по материалам исторических документов) 103
4.1.3. Градостроительная экспансия городов в 18-20 веках и ее связь с рельефом территории 109
4.2. Геоморфологическая обусловленность современной застройки 118
4.2.1. Морфометрическая обусловленность размещения застройки 119
4.2.2. Рельеф и метрические параметры застройки 123
4.2.3. Ориентировка строений в связи с рельефом 129
4.3. Геоморфологическое строение и функциональное зонирование территорий городов (на примере г. Курска и г. Тамбова) 135
Глава 5. Городской рельеф как фактор комфортности проживания 142
5.1. Геоморфологические опасности в городах 144
5.2. Рельеф и инсоляционные условия застройки 146
5.3. Влияние рельефа на «проветриваемость» городских территорий 148
5.4. Некоторые иные аспекты воздействия рельефа на комфортность проживания 151
5.4.1. Шум 152
5.4.2. Поверхностный сток 153
5.4.3. Экологический каркас 155
5.5. Влияние рельефа на восприятие городского пространства 157
5.6. Геоморфологическая составляющая экологического потенциала городских ландшафтов 167
Заключение 171
Литература:
- Влияние рельефа равнин на формирование городов
- Использование исторических картографических и текстовых документов
- Региональные черты климата и микроклимат ключевых городов
- Аспекты взаимодействия рельефа и городов Черноземья (по материалам исторических документов)
Влияние рельефа равнин на формирование городов
Города представляют собой уникальное по сложности социальное явление. При любом анализе обусловленности явлений внешними факторами сначала необходимо определиться с подходом к количеству и типам анализируемых параметров. Здесь принимаем, что все изменения городов носят либо кумулятивный, либо ритмичный характер. Любые условно необратимые или долговременные изменения понимаем как аспекты формирования и эволюции города. На противоположной стороне – функционирование города, что отражается целой серией регулярных, кратковременных изменений в повседневной жизни города. Однако, прежде всего, нужно определиться с используемым понятием «города», ведь само это слово имеет множество толкований. Все это даст возможность отсеять неспецифические только для города проявления рельефа как экологического фактора.
Г. А. Малоян отмечал, что «понятие “город” кажется ясным, однако критерии, которыми пользуются при его определении, далеко не одинаковы» [112, с. 21]. Он указывает, что различия в понимании этого термина зависят от ряда факторов, зачастую от специализации и компетенций исследователя, дающего определение. Многочисленны и географические различия в понимании категории «город». В России на статус города претендует любое населенное место, численность населения которого превышает 12 тыс. человек и более 85% его трудоспособной части занята несельскохозяйственной деятельностью [180]. В общемировой практике часто употребляют лишь одно граничное условие: минимальный порог численности населения более 20 тыс. человек. Однако, например, в некоторых странах Северной Европы по числу преобладают города (населенные пункты со статусом «город») с населением менее 1000 человек. Известный эколог Н. Ф. Реймерс писал, что «город – это населенный пункт, обычно крупный (как правило, не менее 2-3 тыс., но иногда и несколько сот человек)» [158, с. 103]. В противовес этим определениям, Ф. В. Стольберг в книге «Экология города» пишет, что «город – это место компактного поселения людей, отгороженного крепостной стеной или условной границей от «внешнего» по отношению к нему пространства» [184, с. 9]. Далее он приводит и общепринятое определение (см. выше [180]), но в качестве вспомогательного.
Очевидно, что понимание категории «город» менялось с эволюцией самих городов, современные города – существенно иные, нежели города средневековья или города античности. Подробный разбор явления города и его отличительных признаков дается в фундаментальной работе французских географов-урбанистов Жаклин Божё-Гарнье и Жоржа Шабо «Очерки по географии городов» [10, с. 36-43], однако и они приходят к выводу, что города столь разнообразны, что самые успешные попытки дать определение города обычно сводились к отрицанию типично сельских признаков. Другой французский географ П. Мерлен, отвечая на поставленный вопрос «Что такое город?», определяет его «прежде всего как центр связей, сообщений» [115, c. 18]. Однако оценивать неочевидное влияние рельефа на невещественные связи, сообщения – довольно сложно. Это еще один пример того, как влияет специализация ученого на трактовку, казалось бы, общеизвестных понятий.
В соответствии с имеющимися толкованиями, можно попытаться выделить основные специфические черты городов: 1) существенные количество и доля многоквартирной застройки (при относительно значительном количестве проживающих – по крайней мере, первые тысячи человек); 2) развитая, топологически сложная планировочная структура; 3) высокая доля площадей, занятых под выполнение несельскохозяйственных и нежилых функций (как и высокая доля функционирующего на них населения); 4) развитый общественный транспорт и система транспортных магистралей.
Ко всему этому можно присовокупить и не специфические только для городов, но характерные для населенных пунктов вообще, процессы, такие как топонимизация территории и формирование ментальных ее образов или, например, техногенные изменения на постоянной основе ключевых физических параметров городской среды.
Собственно «формирование городов» включает в себя их основание (процедура выбора и начало освоения местоположения в связи с рельефом, выгодность или невыгодность выбора), первые этапы развития (когда городу приходится приспосабливаться к прежде «внешним» геоморфологическим условиям), индустриальный рывок развития (город перестраивает рельеф), постиндустриальный этап (научно-организованный город с тонким учетом ландшафтных условий). Не все поселения проходят этапы от первого до последнего. Более того, последний этап сегодня, в основном, только намечается в виде градостроительных экспериментов в небольших городках Европы, Японии и т.д.
Градостроители любого исторического периода всегда крайне трепетно подходили к определению места для будущего города. «Места, избираемые для строительства городов, представляют “отрадное исключение” среди окружающих ландшафтов как территории, наиболее пригодные для выполнения своих социальных функций (город-крепость, столица, порт и т.д.) и для жизни людей, обеспечивая их необходимыми ресурсами (в частности, питьевой водой). Важную роль при этом играют геоморфологические особенности местности (положение в речном бассейне, расчлененность, экспозиция, абсолютная и относительная высота, а также проходимость, эстетичность, устойчивость геоморфологического ландшафта)» [43, с. 10]. Исследования и доказательства геоморфологической обусловленности выбора места для различных городов приводятся в работах геоморфологов Э. А. Лихачевой, А. И. Евиной, Н. В. Осинцевой, О. А. Борсука [16, 17], С. Н. Ковалева и целого ряда других специалистов. Рассмотрим подробнее некоторые работы.
Н. В. Осинцева акцентировала внимание на городах Сибири и, в особенности, городе Томске [139 - 142]. Геоморфологические условия возникновения и развития системы древних русских городов в бассейне верхней и средней Оки изучала А. И. Евина [55 - 57].
Интерес представляет работа М. П. Жидкова, А. Г. Макаренко, В. В. Бронгулеева «Геоморфологические условия городов Европейской России и выбор их местоположений во времени (IX-XX в.)» [61], в которой авторы отмечают, что для городов наиболее оптимально «сочетание контрастных типов рельефа (пограничное положение), нередко с неглубоким залеганием карбонатных пород, а также с не слишком малыми контрастами высот, обеспечивающими безопасность от наводнений и способствующими лучшему дренажу, но вызывающими в ряде случаев оползневую активность». Первый признак подтверждается другой работой М. П. Жидкова, в которой автор указывает на высокую приуроченность в размещении городов к границам морфоструктурных единиц и соответствующих этим границам активным разломам в земной коре [60]. Это далеко не первая работа, указывающая на тектоническую предопределенность в структуре сети городов. Известна, например, монография «Морфоструктурные узлы – места экстремальных природных явлений» [155], авторы которой показывают, что, несмотря на активность геологических и геоморфологических процессов, расположение городов в морфоструктурных узлах с соответствующими им условиями и ресурсами всегда было предпочтительным.
Интересен подход, примененный в работе А. В. Кадетовой «Инженерно-геодинамическая эволюция урбанизированных территорий» [73], где на примере г. Иркутска автор показывает сначала роль города в изменении геологической среды и эволюцию этой роли за период его существования с середины 17 века, а потом описывает противоположный процесс влияния изменяющейся специфики экзогенных процессов на развитие города.
Большую важность для геоморфологов представляют и работы ряда архитекторов и градостроителей. Например, В. П. Буркин в 2000 году в своей диссертационной работе [19] дал характеристику влияния плановой морфологии речных пойм и структуры речных систем вообще в локальном масштабе на основание и последующее развитие поселений на примере г. Владимир. Подходил он к этому эколого-геоморфологическому вопросу с целью оптимизации функционирования городских территорий. Вообще в отечественном градостроительстве сформировался целый пласт специалистов, относящихся к градостроительному планированию как процессу, направленному, прежде всего, на ландшафтную оптимизацию и улучшение параметров городской среды.
Большое внимание первичному выбору места под поселение уделяли историки и археологи. Известно, что первейший фактор выбора геоморфологически удобного места для средневекового города – естественные фортификационные свойства этого места. В 1969 году издан прекрасно иллюстрированный альбом-монография В. В. Косточкина «Крепостное зодчество Древней Руси» [88]. Автор приводит множество примеров учета рельефа и речной сети в средневековой фортификации – Кирилло-Белозерский монастырь (г. Кириллов), Борисоглебский монастырь (г. Борисоглебы), Псково-Печерский монастырь (г. Печеры), а также Коломенский кремль, кремль Ивангорода, крепости Копорье, Ям и другие объекты. В эту же группу можно отнести книгу А. И. Осятинского «Строительство городов на Волге» [144], описывающую историю становления сети крупных на сегодняшний день городов Нижнего и Среднего Поволжья. Внимание уделено и локальным физико-географическим условиям их возникновения. Большой вклад в теорию изучения локальных условий возникновения городских поселений внесла работа историка Л. М. Тверского «Русское градостроительство до конца XVII века» [187]. Разработанная им классификация городов по их орогидрографическому положению до сих пор является наиболее употребляемой.
Использование исторических картографических и текстовых документов
В исследуемых городах от 20 до 40% территории можно относить к слабо измененным ландшафтам. Такие площади занимают те участки, где почвенно-растительный покров и животный мир почти не испытали непосредственного воздействия человека. Это городские леса и лесопарки. Именно здесь проявляет себя биота как фактор формирования биогенного микро- и нанорельефа. Биогенный рельеф этих малоизмененных «островков» носит, преимущественно, зональные черты. В данном разделе дается краткая характеристика зональных черт почвенно-растительного покрова и животного мира и имеющихся азональных особенностей.
В структуре почвенного покрова преобладают черноземные почвы. Сформированы они на карбонатных лессовидных суглинках. Распространенные здесь черноземы принято подразделять на оподзоленные, выщелоченные, типичные (обыкновенные) и типичные тучные (мощные). Помимо черноземных почв, встречаются и серые-лесные почвы, реже – дерново-подзолистые. По долинам распространены аллювиальные почвы.
Изучаемые города расположены на стыках геоморфологически отличных участков (подробнее - в п.3.1.6). Отличия в рельефе сопровождаются различными литологическими характеристиками материнских для почв пород. Это приводит, во-первых, к разному гранулометрическому составу почв, а, во-вторых, через отличия в растительном покрове, – и к формированию другого типа почв.
На территории Курска распространены серые лесные почвы, черноземы выщелоченные и аллювиальные почвы. Ареал первых четко приурочен к элювиальным поверхностям междуречий рр. Тускари, Кура и Моквы. Ареал вторых – к средненеоплейстоценовым террасам левого борта р. Тускарь. Почвенный покров остальной части города – аллювиальные почвы долин р. Сейм и р. Тускарь. В Белгороде на левом берегу р. Северский Донец и отчасти на правом высоком берегу (на «меловых горах») почвы представлены серыми и темно-серыми лесными почвами. На правом берегу Донца – большая часть площади города – занята покровом черноземов. Это выщелоченные и типичные черноземы, которые в «более северном» Курске еще не отмечаются. В Воронеже на песках донского флювиогляциального вала на междуречье р. Дон и р. Воронеж сформировались серые лесные почвы, они же занимают немалые площади вдоль левого берега р. Воронеж, однако преобладают там все же дерново-подзолистые. По днищам долин распространены аллювиальные почвы, на междуречных пространствах в южной части города – тучные черноземы. В Липецке схема почвенного покрова - еще проще. Почти вся территория правобережья р. Воронеж – типичные черноземы. На левобережье распространены дерново-подзолистые почвы. В днищах долины р. Воронеж и в низовьях притоков – относительно большие ареалы аллювиальных почв. г. Тамбов в отношении почв весьма схож с Липецком. Западная, большая часть города, – черноземы типичные. Залесенная и заболоченная восточная часть города – дерново-подзолистые почвы. Центральная осевая часть вдоль реки Цна – аллювиальные почвы. Естественно, на городских территориях почвы сильно изменены или вовсе уничтожены. Почвы городов в почвоведении получили общее название – «урбаноземы».
Современная естественная растительность сохранилась на крайне незначительной площади изучаемых городов. Зональный тип растительности – степной. Но именно участки со степной ковыльно-типчаковой растительностью в наибольшей мере видоизменены – заняты сельхозугодьями или инфраструктурными объектами. Оставшиеся слабо измененными участки – это массивы лесов. Соответственно, по площади распространения в изучаемых городах преобладает все же древесная растительность.
Учитывая, что этот тип растительности не зонален и приурочен, как правило, к сильно расчлененным участкам либо днищам и склонам отдельных крупных эрозионных форм, можно констатировать косвенную геоморфологическую обусловленность размещения лесных участков и, соответственно, фитогенного рельефа. По днищам балок сохранились, как правило, байрачные дубовые леса (рис.21). На речных террасах преобладают боры. На поймах встречаются оба вида лесов. Суффозионно-карстовые западины на территории Тамбова поросли ивовыми и осиновыми рощицами.
Растительность затопляемых лугов (также во многом не освоенных ни с/х угодьями, ни застройкой) - богаче. На пойме р. Воронеж главную роль играют костровые ассоциации. Это - травянистый покров из костра безостого, пырея ползучего, мятлика лугового и других кормовых злаков. К западу отсюда – на реках Среднерусской возвышенности - в составе травостоя лугов появляется много северных видов. Восточнее – к Тамбову – увеличивается примесь степных и солончаковых видов. Растительности поймы р.Цна посвятил отдельное исследование великий геоботаник В. В. Алехин [3].
Кроме того, в городах - большое количество интродуцированных видов, не характерных для естественной растительности региона. Изучением флор исследуемых нами городов занимались разные специалисты (Л. А. Агафонова в Белгороде [2], А. В. Полуянов в Курске [149, 150], А. Я. Григорьевская в Воронеже [47, 48]). Не найдены работы по территориям г. Липецка и г. Тамбова.
Животный мир городских территорий в исследуемых городах также отличен от зонального. Хотя по некоторым городам и проводились побробные исследования фауны (в России - это чаще всего г. Москва), детальных исследований фауны городов Черноземья нет. В животном мире этих городов почти отсутствуют крупные дикие млекопитающие. Вместе с этим, роющие животные встречаются довольно часто – в границах лесопарков. На территориях с активной технической деятельностью людей они встречаются реже, так как плохо переносят физические (вибрации, шум) и химические загрязнения. Из роющих стоит отметить кротов, сурков, землероек. Среди зоогенных форм относительно широко распространены еще и муравейники.
В ряде городов хорошо изучена орнитофауна, по орнитофауне Воронежского водохранилища защищено, как минимум, две диссертации [25, 96] Резюме: биотический компонент ландшафта оказывает некоторое воздействие на процессы рельефообразования в городах Черноземья. Однако, деятельность живых организмов в них сильно ограничена сокращением ареалов. В основном, единичные проявления фитогенного и зоогенного рельефа можно увидеть лишь на территориях лесов и лесопарков, которые занимают далеко не основную часть площади городов. Что касается почвенного покрова, то на слабо-переработанных участках он в целом носит зональные черты, однако многие физико-химические свойства городских почв кардинально изменены, а на большой площади почвенный покров полностью сведен.
Как убедительно показал В. И. Вернадский, человек стал великой геологической силой. Самые существенные преобразования литосферы (после горнопромышленных) характерны для городов. Не исключение – и города Черноземья.
Известно, что глубина антропогенного воздействия на грунты при строительстве капитальных зданий обычно никак не меньше, чем высота строящегося здания. При этом воздействие до такой глубины - не только прямое (изъятие пород из котлована, внедрение искусственных техногенных материалов и пр.), но и косвенное – уплотнение грунта и др. Так, в Белгороде самое высокое здание достигает в высоту 60 метров. Это жилой комплекс "Славянский", расположенный в центре города, на пересечении проспекта Богдана Хмельницкого и Свято-Троицкого бульвара. В Воронеже высочайшее здание – торгово-развлекательный комплекс «Центр Галереи Чижова» – имеет высоту 100 метров. Аналогичную высоту (99 метров) имеет и самое высокое строение Тамбова – колокольня Казанского Богородичного мужского монастыря. Высоты самых высоких зданий в Курске и Липецке доподлинно определить не удалось. Для Курска это, по всей видимости, здание курского филиала РГСУ по улице Карла Маркса. А в Липецке самое высокое здание – недавно достроенный гостиничный комплекс из 23 этажей. Естественно, что объемы выемок пород для постройки этих, да и других, меньших, зданий – весьма значительны.
Имеет место в городах и горнопромышленная активность. В северо-западной части Белгорода находится карьер по добыче мела (рис.22). В некоторых местах его днища оголенная поверхность мела начала подвергаться карсту. Длина карьера с запада на восток – чуть меньше двух километров, с севера на юг – больше километра. Глубина – около 80 метров (отметка бровки в северной части – 206 метров, отметки днища – 125 метров).
Региональные черты климата и микроклимат ключевых городов
Крепость на левом берегу Северского Донца просуществовала 37 лет – с 1613 по 1650 гг. В 1650 году белгородский острог по приказу царя Алексея Михайловича был перенесен на левый берег р. Везелки. И только с этого времени ведет отсчет своей истории современный г. Белгород.
Наиболее существенные отличия состоят, пожалуй, в том, что город вырос на север вдоль Северского Донца (приречный тренд освоения) и еще больше - вдоль водораздела (притрактовый тренд). Появился и ряд слобод – на пойме Везелки по правому борту ее долины и на пойме Северского Донца – слободы Супруновка, Пушкарная, Пески. Последнее наименование, по всей видимости, обусловлено литологическими особенностями места размещения слободы – аллювиальные пески и супеси должны были быть примечательной особенностью места, раз уж закрепились даже в названии поселения.
За два года немецко-фашистской оккупации Белгород был разрушен, за несколько послевоенных лет отстроен практически заново. Однако довоенная планировочная структура была восстановлена и здесь – в Белгороде (рис.52)
Во многом сходные тенденции демонстрируют и два другие города – Липецк и Тамбов. На рис.53. изображена центральная часть г. Липецка в трех временных срезах. Первый - на врезке справа вверху (Липецк - пока еще небольшой рабочий поселок металлургов) - характеризует состояние развития планировочной структуры будущего города в начале 18 в. уездного города) иллюстрируют планы генерального межевания от 1785 года – нижняя врезка. Третий срез (основная карта) показывает современную планировочную структуру исторического центра города. В его планировке с самого основания и до настоящего времени ясно прослеживаются две структуры: 1) продольно-поперечная планировка с лучами З-В и С-Ю ориентировки; 2) единичный крупный луч-радиус, уходящий на северо-восток – нынешняя ул. Ленина.
Устойчивость планировочной структуры г. Липецка (начало XVIII века – конец XVIII века – начало XXI века) Так же, как и г. Воронеж, этот город долгое время расширялся в сторону полигенетического междуречья, осваивая и долины малых рек, но не перебираясь на противоположный берег основной реки – р. Воронеж. И лишь в советское время, для строительства цехов крупных предприятий (включая и мощный Новолипецкий металлургический комбинат), город был вынужден перебраться на обширные пологие площадки широких террас левого берега реки.
Тамбов был основан в 1630 году у впадения р. Студенец в р. Цну у бровки высокой второй НПТ долины этой реки. Две наиболее крупные планировочные оси – ул. Карла Маркса и ул. Советская – протянулись с севера на юг вдоль реки. В этом отношении Тамбов – типичный образец города, планировка которого существенно зависит от конфигурации реки. Рисунок ниже (рис.54), как и в случае с Липецком, отражает почти не изменившуюся за 250 лет планировку исторического центра, несмотря на все исторические форс-мажоры. Долгое время – почти до середины XX века - Тамбов был вписан полностью в долину р. Цны и только в средней и последней третях прошлого века освоил моренную и флювиогляциальную равнину междуречного пространства. Явных векторов освоения было два – западный (к Липецку) и северо-западный (к Москве).
Резюме: как видим, довольно отчетливо проявляются основные тренды развития планировочной структуры городов и расширения их границ, в т.ч. – в соотношении с основными морфологическими и генетическими элементами рельефа. Общими для всех городов являются типы векторов развития на первых этапах – приречный и междуречный. В результате – прежде всего, осваиваются пригодные участки в долинах и, еще больше, на поверхностях междуречий разного генезиса (эрозионно-денудационные в Курске и Белгороде, флювиогляциальные и моренные в Воронеже, Липецке и Тамбове). Интересна высокая степень устойчивости, «косности» планировки всех(!) исследованных городов при активном обновлении застройки, включая и послевоенное время.
Геоморфологическая обусловленность современной застройки В данной главе даются результаты статистического анализа современной застройки и топографического устройства территорий городов. Естественно, говоря о причинах какого-либо конкретного плана размещения строений, их параметров и ориентировки, понимаем, что эти характеристики – компромисс между группой разных лимитов (от инженерных до эстетических) и нуждами населения города. В длинный перечень лимитов попадает и строение рельефа, и его динамика. Они являются крайне важными факторами, хотя приоритет, конечно, принадлежит именно общественной целесообразности. Тем не менее, характеризуя в работе степень влияния рельефа на формирование пяти городов Черноземья, нельзя не остановиться на организующем застройку его влиянии. Морфометрическая обусловленность размещения застройки (МОР).
Методика расчетов описана в пункте 2.3. Напомним, в данном разделе приведены результаты анализа размещения зданий по морфометрическим выделам – участкам территории с одинаковыми величинами пар значений (высота-крутизна; высота-экспозиция, крутизна-высота).
На рис.55 – пример распределения застройки по морфологическим выделам абсолютной высоты и углов наклона для Воронежа и Липецка:
Уже беглый взгляд на диаграммы приводит к некоторым выводам. Четко прослеживается распределение застройки по высотным уровням (ярусам), для разных городов выделяется разное количество уровней концентрации строений. Наиболее бросается в глаза двухуровневая система именно Воронежа и Липецка. При этом для Воронежа основным является нижний уровень – 95-115м, против вдвое меньшего объема застройки верхнего (145-165м) уровня. Нижний обеспечивает 47,7% всего количества строений, оба уровня дают 77,4% всей застройки, занимая лишь 41% гипсографического «спектра». Верхний уровень концентрации застройки Липецка (155-180м) составляет 53,8% всех строений на 24% гипсографического «спектра». Нижний – 23,9% строений на 19% амплитуды высот. В Липецке соотношение двух ярусов концентрации застройки менее равновесно, чем в Воронеже. Нижние ярусы характеризуются в обоих городах, в среднем, отметками 105м, тогда как верхний - в Липецке на 10-15 метров выше.
Воронеж. Все строения приурочены к поверхностям с отметками от 85 до 175м и крутизной не более 11. Четко прослеживаются два яруса концентрации застройки на высотах 95-115 и 150-165м. Выражены они преимущественно на субгоризонтальных поверхностях. На пологих склонах (2-4о) некая ярусность также прослеживается. При этом высотные отметки ярусов при увеличении крутизны снижаются. При углах наклона свыше 7о застройка располагается лишь на высотах 95-120 и 140-155м. Разложение выделенных ярусов по критерию ориентации поверхности показывает их экспозиционную неоднородность. Верхний ярус относительно однороден, застройка нижнего яруса приурочена преимущественно к западно-ориентированным поверхностям, в гораздо меньшей степени – к восточно-ориентированным. Резко выделяется малочисленность застройки в интервалах 330-360(0)-30о), азимута. Застройка в нижних высотных интервалах приурочена исключительно к поверхностям с ориентацией ЮЗ-З.
До углов наклона 4 градуса имеется застройка на склонах всех экспозиций. На большей крутизне исчезает застройка на склонах северной экспозиции. Максимальные значения крутизны склонов под застройкой приурочены к склонам В-СВ экспозиции.
Липецк. Здания в Липецке находятся в гипсометрическом интервале от 100 до 195м, до крутизны 11. Как и в Воронеже, здесь четко прослеживаются два яруса застройки. Верхний ярус (155-175м), являющийся основным, падает с каждым градусом увеличения крутизны на 5 метров. Застройка на склонах крутизной до 11 приурочена лишь к абсолютным высотам 130-135м. Наблюдается неоднородность в ориентировке застроенных участков. Отмечается концентрация застройки и на высотах ниже основного яруса в секторе 60-210 азимутального круга. Нижний ярус (105-125м) характеризуется малочисленностью застройки на склонах северной и северо-восточной экспозиций.
Основное количество строений приурочено к субгоризонтальным поверхностям. Преимущественно это поверхности южной (при крутизне менее 1) и юго-восточной (при 1-2) экспозиции. Этот юго-восточно-ориентированный «сгусток» прослеживается и на склонах и, в конце концов, вырастает в пик графика. У склонов, ориентированных по азимутам 120-150, застройка отмечается до крутизны 9. Второй пик графика обеспечивается редкой застройкой З-ЮЗ экспозиции на склонах до 11 крутизны, однако субгоризонтальные поверхности данной ориентировки не характеризуются увеличением концентрации застройки.
Курск. Застройка приурочена к высотам 150-255м до крутизны 14 (рис.56). В явной форме прослеживается один «нижний» уровень концентрации застройки. В неявной – разобщенный по склонам разной ориентировки верхний. Интервал нижнего уровня – 150-175м. Некоторая неоднородность заключается в снижении количества строений на северно-ориентированных поверхностях. При экспозиции 300-330 концентрация застройки приурочена к несколько более высокому уровню (160-185м).
Аспекты взаимодействия рельефа и городов Черноземья (по материалам исторических документов)
Вариативность плотности застройки для участка Курска колеблется в пределах от -4,6% до 6%. Аналогичный показатель для второго участка: от -4,2% до 4%. Уже визуальная оценка схем повзоляет различить более контрастные условия инсоляции центра Курска в их связи с контрастностью рельефа. Даже допущенные различия в территориальном охвате (и соответствующих ему морфометрических параметров форм рельефа) не привели к тому, чтобы участок Тамбова получил более широкий диапазон отклонений от идеальной ситуации. Более того, на большей части площади первого участка параметр l изменяется в пределах от от -2% до 1%.
Если учесть, что, в среднем, уклоны по ряду азимутов на произвольном участке незначительно разнятся, рельеф наибольшую роль в трансформации условий инсоляции играет в вечернее и утреннее время, когда показатели крутизны по азимуту Солнца сопоставимы с угловой высотой светила. Так, для первого участка при азимуте Солнца 260 параметр l колеблется от -27% до 14%, а при азимуте 180 – от -2,5% до 2% от значения l . Для второго участка при азимуте 260 l изменяется от -30% до 19%, а в полдень – от -2,9% до 3% от значения l . То есть в полдень угол наклона земной поверхности малосущественен в сравнении с угловой высотой Солнца. Связано это с тем, что типичные для городской застройки углы наклона земной поверхности при максимальной высоте Солнца несколько десятков градусов в полдень меняют площади затенения лишь на порядок первых процентов, а в часы низкого стояния Солнца геоморфологические и астрономические условия обеспечения затенения (градусы) сопоставимы.
Резюме: помимо традиционных представлений о геоморфологическом факторе организации городского пространства через инженерно-геоморфологические ограничения, рельеф влияет и на условия инсоляции застройки, изменяя каркас еще более жестких солярных градостроительных ограничений. Значение возможной плотности застройки колеблется в зависимости от условий конкретного участка. Предлагается оценивать влияние рельефа на условия инсоляции проектной застройки по показателю отклонения максимально допустимой ее плотности в условиях реального рельефа от максимальной плотности на плоской поверхности.
Результирующие данные представлены картограммами коэффициента вариативности (отклонения от условий плоской поверхности) площадей затенения. Наложение картограммы на генплан участка позволяет точно оценить возможность уплотнения или необходимость разуплотнения проектной застройки с учетом соблюдения минимальной необходимой продолжительности освещения.
Для условий низменного и возвышенного расчлененного рельефа городов Тамбов и Курск эти отклонения не превышают 6% и зависят от конкретных черт геоморфологической обстановки территории. При этом значение 6% – верхний потолок «организующего давления» рельефа на застройку через нормы инсоляции. Так как разнокачественные планировочные ограничения часто пространственно накладываются, то, скорее всего, реальная цифра несколько меньше. Тем не менее, для крупных городов, в условиях дефицита площадей, и эта величина – весьма значима.
По методикам, описанным в п.2.5., построены «розы орографии» и «розы застройки» на территории изучаемых городов, вычислены показатели барьерности рельефа и строений. На рис.65. отображены также построенные нами розы повторяемости и скорости ветров для территории г.Курск.
Четко выделяется преобладание западных ветров в весенне-осенний период. В другие сезоны это проявляется гораздо слабее, в январе, например, повторяемость южных ветров - в 2-3 раза больше, чем западных. Роза скоростей имеет в целом более плавный ход, исключение составляет лишь пик скоростей для ветров З-ЮЗ направления в летний период. Аналогичные массивы данных и их графические аналоги были сделаны и для других городов.
Показатель барьерности рельефа и застройки есть функция от повторяемости ветров по данному румбу, их средней скорости и суммарной длины барьерообразующих поверхностей соответственно:
Барьерные функции застройки и рельефа г.Курска по отношению к преобладающим ветрам. Выражены в условных единицах.
Наибольшее сопротивление движению воздушных потоков городской рельеф Курска оказывает в осенне-весенний период, что связано с большой повторяемостью ветров западного направления в связи с западным циклоническим переносом, характерным для умеренного климатического пояса. Преобладающему направлению переноса соответствует характер барьерности орографического строения территории – в условиях наиболее расчлененного рельефа Центрального округа, долины р.Тускарь, Кур и Моква и водораздельные холмы ориентированы субмеридионально. Преобладающее направление простирания линейных форм – ССЗ-ЮЮВ, соответственно - наибольший барьерный эффект создается по направлению воздушного переноса ЗЮЗ-ВЮВ, что и отражено на рис.66. При этом барьерный эффект по направлению простирания форм заметно снижен, несмотря даже на большую частоту южных ветров в январе и северных ветров в начале осени. Для застройки смягчения барьерного эффекта не наблюдается.
Барьерные функции застройки и рельефа г.Воронежа по отношению к преобладающим ветрам. Выражены в условных единицах.
Барьерность рельефа территории города Воронежа (рис.67) характеризуется меньшей монотонностью. Во-первых, это связано с большим орографическим разнообразием городской территории, чем для условий Курска. Воронеж, занявший всю ширину субмеридионального водораздельного холма р.Дон и впадающей в него, давшей название городу р.Воронеж, описывается более изометричной розой орографии. В целом наибольшая орографическая барьерность приурочена к направлению ВЮВ-ЗСЗ. Это направление нормально по отношению к простиранию правого, западного борта долины р.Воронеж, частично затопленного Воронежским водохранилищем.
Несмотря на относительную общность орографического строения территории г.Тамбов с предыдущими городами – возвышенная западная часть, низменная восточная, субмеридиональная ориентировка крупных форм, – этот город характеризуется значительными отличиями в барьерных функциях местности. Отличия обусловлены почти исключительно режимом ветров, в значительно меньшей степени – небольшими субширотными колебаниями показателя абсолютной высоты. Вообще, глубина расчленения территории г. Тамбова – почти в 2 раза меньше аналогичного показателя для городов Курска и Воронежа. Это определило преобладание ветрового «сигнала» в графике барьерности, а не геоморфологического.
Важной особенностью геоморфологического вклада в формирование ветрового микроклимата городской среды является его изменчивость по сезонам в противофазе с изменением противоположного «сигнала» – метеорологического. То есть, когда усиливается геоморфологический фактор – ослабевает метеорологический, и наоборот.
Аналогичное прослеживается и для других параметров. Например, Воронцов П.А. [по 104] отмечает изменчивость параметра шероховатости по сезонам. Он утверждает, что показатель высоты z0 увеличивается в течение летнего времени, достигая пикового значения в начале осени.
Как уже упоминалось выше, анализу общей проницаемости (или, напротив, барьерности) среды сопутствует анализ пространственной дифференциации отдельных морфометрических показателей, оказывающих определяющее воздействие на отношение воздушного потока с подстилающей поверхностью. Среди таких показателей: абсолютная высота, амплитуда высот, крутизна и кривизна поверхности. Однако анализ и картографирование данных параметров не выходят за рамки классической морфометрии, подробно описаны в фундаментальных работах [174] и не требуют дополнительных пояснений.
