Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоморфологический фактор формирования городов Черноземья

ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Геоморфологический фактор формирования городов Черноземья"

На правах рукописи

ХАРЧЕНКО Сергей Владимирович

ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ ГОРОДОВ ЧЕРНОЗЕМЬЯ

Специальность 25.00.25 — геоморфология и эволюционная география

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

6 НОЯ 2014

Москва-2014

005554184

005554184

Работа выполнена на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»

Научный руководитель:

Болысов Сергей Ивапович — профессор, доктор географических наук, профессор кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ

Официальные оппоненты:

Кривцов Вячеслав Андреевич — профессор, доктор географических наук, профессор кафедры физической географии, экологии и методики их преподавания Рязанского государственного университета имени С. А. Есенина

Иксанова Елена Анверовпа — кандидат географических наук, главный геолог отдела инженерно-геологических изысканий ГУЛ «Мосгоргеотрест»

Ведущая организация:

Лаборатория геоморфологии Института географии РАН Защита состоится 18 декабря 2014 г. в 15 часов на заседании

диссертационного совета по геоморфологии и эволюционной географии, гляциологии и криологии Земли, картографии (Д-501.001.61) в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ имени М. В. Ломоносова, Географический факультет, 21 этаж, аудитория 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотеки Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ломоносовский проспект, д. 27, А8 и на сайте географического факультета Московского государственного университета - имени М.В. Ломоносова (http://www.geogr.msu.ru1.

Автореферат разослан tf^rJopt 2014 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы 1, МГУ, географический ф-т, ученому секретарю диссертационного совета Д-501.001.61 Факс (495) 932-88-36, E-mail: roalvn2006@vandex.ru

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук, доцент У

jry •''

/ . .

А.Л. Шныпарков

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Площади, занимаемые городами, сейчас составляют около 3% площади суши. Доля городского населения среди всего населения планеты в начале века перевалила рубеж в 50%. Такая концентрация людей (и, следовательно, концентрация инфраструктуры и уровень антропогенного пресса) приводит к возникновению разнообразных неблагоприятных и опасных процессов и явлений. Это определяет актуальность всей «городской» географической тематики, в частности и геоморфологической.

Функционирование городов «на рельефе», их взаимовлияние представляется крайне сложной проблемой, решение которой послужило бы оптимизации градостроительных технологий в самом широком смысле. Градостроительство в условиях сложного рельефа гористых и горных территорий - тема насущная, злободневная и не теряющая к себе интереса. Однако на контрасте сильно расчлененных территорий гор и в целом весьма благоприятных для строительства равнин покоятся корни пренебрежения геоморфологами (и в еще большей степени — градостроителями) проблемами геоморфологии равнинных внутриконтинентальных городов. Влияние рельефа в них на городскую среду в целом менее выражено, менее очевидно и, вместе с этим, более неравновесно, что и делает данную тему актуальной.

Степень разработанности темы исследования. Основы изучения специфики рельефа городских территорий и его экологической роли были заложены рядом работ. За рубежом первый пик исследований пришелся на 70-е гг. XX века. С ним связаны публикации Р. Кука (статья «Urban Geomorphology», монография «Urban Geomorphology in Drylands»), Д. Коатса (выпуск «Geological Society of America Special Paper» под заглавием «Urban Geomorphology»), P. Леггета (монография «Города и геология»).

Однако еще в 1954г. Ю. Г. Симоновым была защищена кандидатская диссертация по теме «Оценка рельефа территории Иркутско-Черемховского промышленного района на стадии районной планировки» и в изданной в 1970г. «Прикладной геоморфологии» Т. В. Звонкова посвятила проблеме отдельный параграф. Позже многие разработки из диссертации Ю. Г. Симонова легли в основу учебного пособия (с В. И. Кружалиным) по «Инженерной геоморфологии» (1989 г.). В это же время Э. А. Лихачевой в ИГ РАН создается концепция геоморфологии городских территорий (и защищается докторская диссертация). Ее перу (и перу ее коллег) принадлежит ряд монографий и сборников статей, посвященных этой проблеме - «О семи холмах Москвы» (1992), «Город-экосистема» (1997), «Рельеф среды жизни человека (экологическая геоморфология). Том 2» (2002), «Очерки по геоморфологии урбосферы» (2009). Отдельно необходимо назвать труды

архитектора Крогиуса В.Р., которые в среде специалистов технической направленности явно выделяются инженерно-геоморфологическим уклоном.

Данная тематика рассматривается также в сравнительно недавних работах В. И. Осипова, И. М. Сенющенковой, С. Н. Ковалева, Н. В. Осинцевой, Т. А. Тереховой, К. С. Мокринца и др. Вместе с тем, есть целая плеяда авторов из смежных с «географией городов» дисциплин - истории, градостроительства, инженерной экологии, технических наук. В диссертации делается попытка рассмотреть некоторые новые аспекты, которые представляются актуальными — на них в работе сделан акцент.

Объектом исследования является рельеф городских территорий Черноземья.

Предмет исследования — функциональные связи городов Черноземья и рельефа территорий их месторасположений, динамика этих связей на протяжении развития ключевых городов, влияние рельефа на формирование конкретных особенностей города и среды жизни горожан.

Цель работы — оценить роль геоморфологического фактора в формировании и развитии крупнейших городов Черноземья в инженерном, экологическом и, отчасти, социальном аспектах.

Задачи исследования:

1. Охарактеризовать изученность проблемы соотношения городов и рельефа; обобщить теоретические представления по тематике исследования; выявить перспективные направления в геоморфологии городских территорий.

2. Подобрать и/или разработать методы исследований; проанализировать взаимосвязи рельефа и городов по данным дистанционного зондирования; провести полевые наблюдения на территории ключевых городов и использовать эти наблюдения для верификации выводов, основанных на дистанционных данных.

3. Описать факторы развития рельефа на изучаемой территории; дать характеристику ее геоморфологического строения и современных рельефообразующих процессов, включая антропогенные.

4. Описать различия локального геоморфологического положения детинцев исследуемых городов, влияние этого положения на ресурс расширения города; охарактеризовать воздействие рельефа на размещение, «метрику» современной застройки и ориентировку зданий, на функциональное зонирование городских территорий.

5. Охарактеризовать основные аспекты влияния рельефа на комфорность жизни в городах Черноземья (опасные экзогенные процессы, освещенность, ветровой режим, зашумленность и др.); определить роль геоморфологического фактора в «топонимизации» территорий исследуемых городов, их вернакулярном делении (на примере Белгорода).

Научная новизна работы состоит в тематическом и региональном аспектах.

4

Территория Черноземья в геоморфологическом отношении изучена крайне слабо, последние обобщения датируются 1960-70 гг. - в основном, книги геолога Г. И. Раскатова. Тем более — отсутствуют работы, характеризующие рельеф на территориях ключевых в нашем исследовании городов. В диссертации эти пробелы в некоторой мере устранены обобщением фондовых материалов, собранных в филиалах Росгеолфонда. Нельзя сказать, что работ совершенно нет - опубликованы статьи воронежских ландшафтоведов и физико-географов, белгородских геоморфологов и геологов, но в основном они затрагивают частные аспекты городского рельефа. В данном исследовании предлагается целостная картина воздействия рельефа на развитие городов Черноземья.

Автором разработан ряд методических приемов изучения геоморфологического фактора формирования городов. Среди них оригинальный характер имеют: а) тонкие расчеты соотношений в размещении, «метрике» и ориентировке зданий в городах с рельефом земной поверхности; б) оценки изменения геоморфологического положения городов в связи с их историческим развитием; в) параметризация форм земной поверхности для инженерных оценок инсоляции, ветрового и шумового режима в городах — т.е. условий жизни горожан; г) анализ рельефа как условия «топонимизации» города и вернакулярного дробления его территории. Соответственно, результаты, полученные этими подходами, также составляют научную новизну исследования.

Теоретическая значимость исследования заключается в выявлении объективных закономерностей развития городов в условиях генетически и морфологически различного рельефа. Сюда можно отнести закономерности: а) расширения городов и развития их функционально-планировочной структуры в зависимости от начального положения города в рельефе; б) размещения, метрики и ориентировки зданий в связи с характером рельефа; в) соотношения городских функциональных зон и генетических комплексов рельефа; г) формирования городской среды с определенной степенью комфортности жизни в зависимости от геоморфологического строения города.

Практическая значимость. В наступившем веке «городская геоморфология» имеет важнейшее значение для оптимизации градостроительных технологий. Использование полученных результатов на этапе проектирования застройки позволит учитывать влияние морфологии и динамики рельефа на эксплуатационные характеристики застраиваемой территории. При этом сокращаются расходы на строительство и эксплуатацию городской инфраструктуры, увеличивается ее устойчивость, снижается негативное влияние на функционирование природной основы.

Потенциально возможно внедрение результатов исследования в практику обоснования строительных проектов на исследованных городских территориях.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс в высшей школе (получена соответствующая справка): они используются при чтении лекций по курсам «Экологическая геоморфология», «Введение в прикладную геоморфологию» на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, а также опубликованы в учебном пособии «Экологическая геоморфология. Новые направления». Автором прочитаны отдельные лекции по теме для студентов Курского государственного университета.

Методология и методы исследований. Важное место в работе занимает принцип пространственного сопоставления геоморфологических характеристик и параметров городской среды для всей территории города (с подчиненным значением «ключевых участков» внутри городов). Это позволяет получить полную и адекватную информацию, снижает уровень субъективности при выборе «ключей». Применяемые методы исследований:

1) анализ материалов дистанционного зондирования на территории ключевых городов;

2) полевые наблюдения на территории всех пяти целевых городов, измерения и описания рельефа и объектов структуры и инфраструктуры города (направлены на уточнение дистанционных данных);

3) анализ исторических документов и разновременных картографических материалов для построения ретроспективной картины развития городов;

4) картографический и картометрический анализ (в основном, средствами ГИС), применен для оценки территориального соотношения разнокачественных характеристик рельефа и города; картографирование городских территорий;

5) статистический анализ (для обработки массивов количественных данных о метрике рельефа и городской застройки);

6) математическое и компьютерное моделирование (в том числе цифровое моделирование рельефа на основе данных БИТМ, стереопар 1КОЖ)5, топографических планов масштаба 1:2000) - применялось для имитации природных объектов (рельеф) и процессов (ветровые токи, инсоляция).

Положения, выносимые на защиту:

1) Исследованные города, формировавшиеся в конце 16 — начале 17 вв. как крепости или наследовавшие положение крепостей этого времени, изначально размещались на топографически защищенных участках с выраженными фортификационными свойствами рельефа, степень выраженности убывает в ряду Курск -* Воронеж -> Липецк -> Белгород -» Тамбов.

2) Векторы развития городов в 18-20 вв. были направлены, в основном, в сторону столицы и диаметрально противоположную сторону - к югу Европейской России и Крыму.

6

Разрастание застройки и границ города шло вдоль трактов, приуроченных к водоразделам, и максимально быстро осваивались эрозионно-денудационные (Курск, Белгород), вторичные моренные (Липецк) и флювиогляциальные (Воронеж, Тамбов) равнины междуречий. В меньшей степени был характерен «приречный тренд» разрастания.

3) Размещение, метрические характеристики и ориентировка всей совокупности зданий в современной застройке зависимы от их положения в рельефе. Зависимость выражается в распределении зданий по ярусам для городов на стыке морфоструктур; четких трендах изменения средней площади, периметра, плотности строений на поверхностях разной высоты и крутизны; неодинаковой степени подчинения ориентировки зданий ходу горизонталей.

4) Комфортность проживания в изученных городах зависит от рельефа в разной мере. На степени комфортности отражаются спектр и интенсивность современных опасных процессов (карст, овраго- и оползнеобразование и др.), влияние топографии на инсоляцию кварталов и помещений, ветровой режим территории, распространение шума.

5) Рельеф городов Черноземья вносит существенный вклад в восприятие жителями городского пространства. Это отражается в топонимике (названиях улиц и площадей) и границах неофициальных, "обыденных" районов в городе. Главное условие отражения рельефа в когнитивных картах - определенный масштаб и выраженность отдельных форм на общем фоне.

Личный вклад автора. Автором проведены полевые исследования во всех исследованных городах, сбор фондовых материалов в территориальных отделения «Росгеолфонда». Проанализирован большой объем публикаций, в том числе по смежным дисциплинам, касающихся рассматриваемой проблемы. Разработаны (или адаптированы к нашему исследованию) конкретные методы количественных оценок соотношения города и рельефа. Составлены геоморфологические карты на территории исследуемых городов. Полностью проведен анализ геоморфологической обусловленности различных составляющих городов и городской среды (оценка влияния орогидрографических барьеров на границы неофициальных районов г. Белгорода проведена совместно с Е. В. Карловой).

Достоверность работы обеспечивается комплексным изучением всей территории каждого из городов, большим объемом фактического материала, упором на количественные оценки в исследовании, разнообразием дополняющих друг друга методов исследования.

Апробация работы. Выносимые на защиту положения обсуждались на Российских и Международных конференциях и научных семинарах: «Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания: Всероссийская научно-

практическая конференция (Саратов, 2010)», «Методология и методика региональных исследований: из прошлого в будущее (к 190-летию со дня рождения Я. А. Соловьева). Школа-семинар молодых ученых» (Смоленск, 2010), Международные молодежные научные форумы «ЛОМОНОСОВ-2010» (Москва, 2010), «ЛОМСШОСОВ-2011» (Москва, 2011), «ЛОМОНОСОВ-2012» (Москва, 2012), «ЛОМОНОСОВ-2013» (Москва, 2013), «ЛОМОНОСОВ-2014» (Москва, 2014), XXXII Пленум Геоморфологической Комиссии РАН (Белгород, 2012), XXXIII Пленум Геоморфологической Комиссии РАН (Саратов, 2013), семинар лаборатории геоморфологии ИГ РАН (Москва, май 2014), семинар кафедры геоморфологии и палеогеографии МГУ (Москва, сентябрь 2014). На последнем этапе некоторые работы были поддержаны РФФИ (грант №14-05-31010 мол_а). В апреле 2014 года в рамках фестиваля «Умная Москва» была прочитана лекция для школьников старших классов по теме «Геоморфология городов: как рельеф влияет на нашу жизнь?». В сообщении использовались, в том числе, материалы настоящего исследования.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, среди них 4 в изданиях из перечня ВАК, два раздела в учебном пособии «Экологическая геоморфология. Новые направления» в соавторстве.

Объем и структура. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения (174 страницы текста), списка литературы (254 наименований, в том числе 20 на иностранных языках). Содержит 74 рисунка и 6 таблиц. Структура отражает задачи, поставленные для достижения цели работы.

Благодарность. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, д.г.н., проф. С. И. Болысову за постоянное внимание и интерес к моей работе, за создание благотворной атмосферы для написания диссертации; к.г.н., доценту Курского государственного университета С. Г. Казакову за привитый интерес к географии и междисциплинарным темам; к.г.н., доценту А. В. Панину за рецензирование работы в течение трех лет и весьма ценные советы; к.г.н., с.н.с. Т. Ю. Симоновой за ознакомление с рукописью и важные для улучшения работы замечания; сотрудникам кафедры геоморфологии и палеогеографии за то, что у них всегда можно было легко найти поддержку и ответ на любой вопрос; моим коллегам-однокурсникам Е. В. Карловой, И. А. Баскаковой, Р. И. Рыжову за продуктивные вечерние дискуссии; родителям В. А. Харченко и Т. Н. Харченко, а также М. А. Быкановой, за крайнюю степень самоотверженности, без которой эта работа бы не состоялась.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Изученность геоморфологического фактора формирования внутриконтинентальных городов на равнинах. В главе рассматривается понятие «города» и выделяются специфические только для городов черты, на которые оказывает

воздействие рельеф. Характерными для городских поселений являются плотная и многоэтажная застройка; большая доля площадей, занятых под выполнение несельскохозяйственных и нежилых функций; топологически сложная планировочная структура. Ко всему этому можно присовокупить и не специфические только для городов, но характерные для населенных пунктов вообще процессы, - топонимизация территории и формирование ментальных ее образов или, например, изменение на постоянной основе ключевых физических параметров среды. Влияние рельефа территории на эти характеристики городов и оценивались нами в работе.

Описывается изученность геоморфологического фактора основания городов, их последующего развития, формирования физической основы города, его топонимики и дробление на неофициальные районы, а также его влияния на эволюцию и современное состояние некоторых параметров среды жизни горожан.

Выявлен целый ряд нереализованных или слабо реализованных направлений изучения рельефа городов:

— анализ изменения выгодности геоморфологического микроположения города и его исторического ядра в ретроспективе и перспективе, взаимоотношения в системе «город и рельеф» на разных исторических этапах на фоне качественной смены внешних воздействий (эволюция градостроительных и конструкционных технологий, смена геополитической обстановки), выход города в процессе расширения на принципиально разные по инженерно-геоморфологическим условиям площадки;

— инженерно-обусловленные закономерности пространственного соотношения элементов функционально-планировочной структуры (функциональные зоны; районы разного ранга; здания и кварталы, дороги; прочие сети коммуникаций) определены человеком и поэтому не всегда представляют научный интерес (что само по себе в ряде случаев обманчиво и может тормозить процесс оптимизации городской среды). Однако, прикладной характер могут носить исследования, посвященные автоматизации учета рельефа в проектировании. Пока эту область геоморфологи не затрагивают, имеются редкие работы специалистов технической направленности;

— не реализован потенциал использования субъективной информации о сложности рельефа города и активности опасных процессов, хотя у этого направления, как нам представляется, богатое будущее. Среди причин слабой разработанности видится необходимость все же приводить конечный результат к объективному знаменателю. В эту группу задач попадают и многие прикладные проблемы, например, оценки аттрактивности (привлекательности) городских пейзажей;

— особую группу составляют исследования рельефа как экологического фактора. Эта отрасль экологической геоморфологии крайне обширна и пока довольно слабо

разработана. Многие исследования находятся на «описательном», но не на «объяснительном» уровне. Наиболее актуальным направлением здесь, возможно, следует признать использование современных расчетных программ для моделирования экологической обстановки в городе и их интеграцию с системами автоматизированного проектирования (САПР) на базе физико-географической и геоморфологической информации и геоинформационных систем. Здесь есть целый ряд дробных задач, таких как формализация геоморфологического строения для количественных оценок влияния рельефа на отдельные свойства среды. Слабо разработаны в экологической геоморфологии и вопросы о влиянии природного и архитектурного рельефа на освещенность зданий, акустические эффекты и некоторые другие.

Все эти пункты в какой-то степени пересекаются и разделены нами по условным признакам. Конкретная задача учета рельефа в прикладных целях, например, для градостроительного планирования нового города, охватывает все пункты — от выбора места до прогноза неочевидных климатических, физических и санитарно-гигиенических последствий преобразования рельефа (как изменений естественного, так и появления и/или изменения архитектурного).

Глава 2. Методика исследований. В главе дано детальное описание используемых методических приемов. Охарактеризованы методы полевых работ, способов пространственного анализа разных параметров застройки в соотношении с топографией места, методика картографирования, методики оценки воздействия рельефа на некоторые эколого-физические параметры, а также подходы к определению места рельефа в «топонимизации» территории и дроблении ее на вернакулярные районы. Как отмечалось, часть методических приемов предложена автором. Глава 3. Рельеф городов Черноземья

Исследуемые города располагаются в центральной части Восточно-Европейской равнины, в области умеренного климата (его умеренно-континентальный тип). Города Курск, Воронеж, Липецк и Тамбов находятся в пределах лесостепной зоны и только город Белгород - в степной зоне. Значительное сходство физико-географических условий (за исключением геоморфологических на уровне макрорельефа и более мелких форм, и геологического строения) определило относительное однообразие современных рельефообразующих процессов. Однако, существенная специфичность территории в отношении истории геологического развития, а также геолого-геоморфологического строения повлияла на результат действия агентов рельефообразования, обеспечив определенную индивидуальность рельефа на их территориях.

Черноземные центры отличаются и топографическими, и геолого-геоморфологическими условиями. Города Курск и Белгород приурочены к юго-западным и

южным макро-склонам Среднерусской возвышенности. Основные черты их рельефа и геологического строения - значительная глубина расчленения, обилие эрозионных форм разных рангов, позднемезозойские мелы и мергели под относительно маломощными четвертичными (в основном, аллювий) и неогеновыми (элювий) отложениями.

Города Воронеж и Липецк находятся на границе Среднерусской возвышенности и Окско-Донской низменности, проходящей здесь по р. Воронеж. Правобережные (западные) части городов находятся на приподнятых краевых плато междуречья рр. Воронеж и Дон. Левобережные части этих городов лежат почти исключительно на широких разновозрастных террасах р. Воронеж. Соответственно, рельефу этой пары городов также свойственна большая контрастность высот. Однако этот перепад формируют лишь два крупных блока - правобережный и левобережный. Густота эрозионного расчленения невелика. Кроме того, правобережные части Липецка и Воронежа находятся в области распространения донской морены (рис.1). Будучи водоупором для верхнего горизонта подземных вод, тяжелосуглинистая морена способствует развитию оползневых процессов на правом крутом эрозионном борту долины р. Воронеж. Аналогичную роль в г. Воронеже играют и усманские мраморовидные глины.

0 35 70 140 Kilometers

1 I ■ I ! . I I I

Рис.1. Современные представления о положении границ максимального распространения Донского оледенения (в т.ч. предположительное). Построено по данным Velichko A.A. etc. (2011)

Город Тамбов расположен в центральной части Окско-Донской низменности, преимущественно на левобережных террасах долины р. Цны. Крайняя западная часть города лежит отчасти на донской морене, больше на песках и супесях Тамбовского флювиогляциального вала.

В трех последних городах относительно неглубоко залегают девонские известняки. На этой территории распространены формы, отражающие погребенные карстовые понижения. Карст активен и сейчас. В Белгороде и Курске есть меловой карст, но он проявляется гораздо менее интенсивно.

Глава 4. Рельеф как фактор формирования и функционирования городов Черноземья 4.1.Геоморфологический фактор возникновения и развития городов Черноземья.

В этом разделе рассматриваются вопросы влияния рельефа на место основания бывших городов-крепостей, анализируются топографические выгоды их положений для выполнения главной функции этих поселений - оборонной. Делаются выводы об «удачности» того или иного выбора. Ранжируются города по степени топографической обособленности места заложения детинца.

Построен ряд графиков, иллюстрирующих топографические выгоды положения крепости, пример на рис.2.:

расстояние от исторического центра города: 1 ■ <0 5«*: 2 - <1иъл 3 - 2.5им: 4 - <5яы: 5 - <10км

Рис.2. Доли территорий с разной крутизной поверхности на различном удалении от исторического центра гг. Курска, Липецка. Тамбова.

Полученные результаты свидетельствуют, что степень естественной топографической защищенности исследуемых городов на первых этапах их существования разнилась и убывала в ряду Курск - Воронеж - Липецк - Белгород - Тамбов.

Кроме того, рассматриваются основные геоморфологические выгоды и лимиты развития городов, которые находили отражения в текстах различных исторических документов для периода с 18 века (с введения регулярных планов) по 20 век. Дается характеристика развития планировочных структур изучаемых городов до сегодняшнего состояния в соотношении с рельефом их местоположений. Доказывается устойчивость планировки исторических центров всех городов несмотря, например, на почти полное обновление застройки в Белгороде (рис.3) или Воронеже после Великой Отечественной войны. Эта устойчивость, во многом, обеспечивается жесткостью орогидрографического каркаса территории.

Рис.3. Неизменность планировки исторического центра г. Белгорода с начала 20 века (верхнее изображение) по начало 21 века (нижнее изображение)

4.2. Геоморфологическая обусловленность современной застройки. Некоторые города в принципиально разных топографических условиях обнаруживают значительное сходство в распределении застройки по высотам (Курск и Белгород с одной стороны.

Тамбов с другой). Вместе с тем. гораздо более близкие по характеру топографии к Курску и Белгороду гг. Воронеж и Липецк явно от них отличаются.

Для первых типично распределение застройки в одном ярусе, для вторых - в двух (рис.4). Вероятно, это обусловлено различным положением этих городов на морфоструктурном плане территории. «Двухъярусные» города находятся на стыке морфоструктур.

Выяснены тренды изменения параметров зданий в зависимости от их положения в рельефе. С повышением гипсометрического положения строения растут его площадь и периметр, при этом немонотонно изменяется показатель сложности зданий в плане, который зависит больше от крутизны, нежели от высоты. Рост характерной площади здания с высотой тем более интенсивен, чем более расчленен в целом рельеф города. Показатели плотности архитектурных единиц и покрытия ими территории реагируют на морфометрические параметры неоднозначно. Плотность в целом максимальна на некрутых склонах, подходящих для частной застройки, но уже не выгодной для крупногабаритной. Покрытие территории имеет тенденцию к росту с увеличением высоты и уменьшением крутизны. Во многом, этот параметр следует за параметром характерной площади строений.

Рис.4. Распределение зданий по поверхностям с различным соотношением параметров «высота-наклон» для Воронежа (слева) и Липецка (справа). Площадь круга пропорциональна количеству строений.

Среди трех морфометрических параметров экспозиция участков земной поверхности наиболее нейтральна к дифференциации метрических характеристик зданий, четко проявляясь, однако, в городах с наибольшими показателями расчленения рельефа - Курске и Белгороде, — обеспечивая в них многократное превышение показателей характерной

площади и покрытия территории застройкой на склонах южной экспозиции относительно противоположных.

Проверена на застройке конкретных городов гипотеза об ориентировании зданий в соответствии с направлением горизонталей на склонах разной крутизны. Экспозиция земной поверхности начинает сказываться на ориентировке зданий при крутизне от 2-5% до 5-8% в разных случаях, что зависит от того, насколько морфологическое устройство территории города соответствует градостроительным замыслам. На относительно пологих поверхностях застройка исследованных городов ориентируется свободно, в зависимости лишь от связи ее с застройкой всего остального города.

Нет однонаправленной связи между общей расчлененностью городской территории и зависимостью ориентировки застройки от ориентировки рельефа. Сопоставимую роль с фактором топографической организации на крутых склонах начинает играть фактор градостроительной необходимости, в случаях, если рельеф не предоставляет архитекторам нужного ресурса. Возникает нужда обходить геоморфологические лимиты или планировать рельеф, что удорожает строительство.

4.3. Геоморфологическое строение и функциональное зонирование территорий городов. На примере Курска и Тамбова, характеризующихся самыми контрастными топографическими характеристиками, оценен вклад геоморфологического строения территории в размещение функциональных зон с разными видами землепользования. Несмотря на некоторые геоморфологические различия, целый ряд функциональных зон относительно жестко привязан к определенным «генетическим ярусам» в рельефе городов Курск и Тамбов. При этом часто один из пиков площадей какой-либо зоны приурочен к верхнему гипсометрическому, но генетически отличному в двух городах ярусу. Очевидно, это свидетельствует о доминирующей роли морфологии перед литологией в выборе места на междуречьях под конкретную зону. Вероятно, это частный (но довольно распространенный) случай для исследуемых городов и многих городов ВосточноЕвропейской равнины, характеризующихся относительным сходством инженерных характеристик верхних слоев (первые метры) осадочного чехла.

Для распределения некоторых зон на рельефе можно отметить сдвиги в одном городе относительного другого в среднем на 1 «генетический ярус». Это является следствием изначально разного регионального и локального геоморфологического положения городов. Т.е., город, не имея возможности находить под зону столь же выгодные участки (а точнее -достаточные площади столь же выгодных участков), как в другом городе с отличными геоморфологическими условиями, вынужден подбирать адекватную замену.

Глава 5. Городской рельеф как фактор комфортности проживания

Комфортность проживания в городе зависит от целого ряда свойств рельефа.

Непосредственную угрозу жизни и здоровью населения несут опасные и неблагоприятные геоморфологические процессы. Понимание и учет этого ограничения в проектировании городов дает некоторую защиту жизни и здоровья людей, но не может гарантировать психологический комфорт. Так, в разговорах с жителями районов частной застройки на крутых склонах правого борта долины р. Воронеж в одноименном городе, автор отмечал постоянную обеспокоенность проблемой оползней - на мысли о возможности катастрофы наводят даже новости о строительстве противооползневой опояски у основания уступа. Основные опасные и неблагоприятные процессы в исследованных городах: линейная эрозия (Курск, Белгород, Воронеж), абразия по берегам водохранилищ (Воронеж), оползни и оплывины (Воронеж, Липецк), карстовые (Липецк, Воронеж, Тамбов) и суффозионные явления (все 5 городов, а особенно - Тамбов), подтопление в зоне застройки и заболачивание (все 5 городов).

Освещенность зданий и территорий кварталов влияет как на состояние физического здоровья жителей, так и на поддержание психологического комфорта. Для соблюдения минимального уровня освещенности в большинстве стран введены санитарные нормы инсоляции помещений и территорий. Однако часто расчеты минимального расстояния между зданиями осуществляется без учета рельефа. В результате соблюдение санитарных норм может быть фиктивным. Учет рельефа при расчетах санитарных разрывов между зданиями позволит соблюдать минимальный необходимый уровень инсоляции рабочих и жилых помещений для поддержания физического и психического здоровья. Разработанный автором способ позволил оценить изменения максимально возможной плотности застройки на рельефе относительно инсоляционных условий плакоров.

Весьма существенное влияние оказывает структура земной поверхности на режим приземных ветров в городах. В зарубежной практике экологического проектирования даже есть специальный термин для обозначения именно ветрового комфорта горожан вне помещений - «pedestrian comfort». Современные программные продукты для моделирования «пешеходного комфорта» необходимой вводной информацией для модели имеют характер топографии, план строений и «пористость» проницаемых объектов (например, лесных массивов). Нами для исследуемых городов оценена степень барьерности рельефа и застройки, которая тем больше, чем более рельеф и застройка ориентированы перпендикулярно к наиболее частым и наиболее быстрым ветрам (пример на рис.5).

о о

Рис.5. Барьерные функции застройки и рельефа г. Тамбова по отношению к преобладающим ветрам. Выражены в условных единицах.

Думается, определенный интерес представляет вопрос восприятия населением рельефа. Дана оценка вклада рельефа в «топонимизацию» городских объектов и, следовательно, в ориентирование жителей города в нем. Получен первый опыт (по крайней мере, в русскоязычной печати) полуавтоматической оценки соотношения границ неофициальных «обыденных» районов городов с орогидрографическими барьерами.

В заключительном пункте изложен подход к учету геоморфологического фактора при выявлении экологического потенциала городских ландшафтов.

Часть составляющих «общей» комфортности проживания имеет явно геоморфологическую сущность, т. е. зависит непосредственно от рельефа и геоморфологических процессов. Кроме упомянутых выше опасных и неблагоприятных геоморфологических процессов, сюда же, очевидно, стоит отнести: эстетическую комфортность в связи с характером рельефа, комфортность перемещений (как пешеходную, так и транспортную). Другая часть описываемых в главе составляющих общей комфортности имеет косвенную связь с рельефом - через влияние его на инсоляцию, ветер, шум и пр.

В связи с этим, думается, следует выделять «геоморфологическую комфортность» жизни, которую (по аналогии с определением Н.Ф.Реймерса «комфортности ландшафта») можно определить как свойство рельефа обеспечивать у человека объективное состояние и/или субъективное чувство спокойствия и удобства в текущей геоморфологической обстановке через ее воздействие на общее физическое и психологическое состояние человека, его вид деятельности, эстетические предпочтения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационного исследования:

17

1. Проведено обобщение обширной опубликованной (с привлечением фондовой текстовой и картографической) информации о роли рельефа в формировании и будничном функционировании крупных городов. Намечен ряд аспектов взаимодействия города и рельефа, практически не разработанные в геоморфологической науке. В работе сделана попытка продвинуться по этим направлениям в ходе анализа эколого-геоморфологических особенностей пяти крупнейших городов Черноземного региона.

2. Разработан и апробирован ряд частных методик: анализа соотношения рельефа (по его морфометрическим характеристикам) и застройки (статистические закономерности размещения, ее метрических характеристик и ориентировки относительно базисных поверхностей), оценки вклада рельефа в городскую топонимику и вернакулярную дифференциацию города (совместно с Карловой Е.В.), оценки геоморфологического фактора инсоляции и ветрового режима на городских территориях и некоторые другие.

3. Дана характеристика рельефа городов Черноземья, факторов его формирования, хроно-генетической предопределенности и современных геоморфологических процессов.

4. Описаны геоморфологические предпосылки современной структуры городов Черноземья, влияние выбора места под основание каждого города на сегодняшную застройку (ее размещение, параметры, ориентировку), закономерности соотношения функциональных зон и генетических комплексов рельефа.

5. Охарактеризован геоморфологический вклад в формирование определенной степени комфортности проживания в исследованных городах Черноземья.

Проведенное исследование позволяет сделать ряд выводов о роли рельефа в истории основания и развития исследованных городов, формировании современной структуры и инфраструктры городов, влиянии рельефа на комфортность проживания в городах.

1. Четыре из пяти исследованных городов основаны как города-крепости южной окраины русского государства в конце 16 - начале 17 веков. Это Воронеж, Курск, Белгород и Тамбов. Градоустроители стремились максимально эффективно использовать фортификационные свойства рельефа. Вследствие этого исторические ядра городов разместились на топографически обособленных участках. Удачность размещения зависела от степени топографической защищенности детинцев и убывала в ряду Курск - Воронеж -Липецк Белгород - Тамбов. Это доказывается совокупно морфометрическими и статистическими методами. Липецк основан как рабочий поселок металлургов и изначально тяготел к воде - р. Воронеж, что отражается даже в современном размещении застройки.

2. В целом векторы развития городов с момента их основания были направлены, в основном, в сторону столицы и диаметрально противоположную сторону - к югу Европейской России, Крыму и т.д. Положение всех городов на высоких западных

(Воронеж и Липецк на р.Воронеж, Тамбов на р.Цне) и северо-западных (Курск у впадения р.Тускарь в р.Сейм, Белгород у впадения р.Везелки в р.Северский Донец) берегах рек способствовало прокладке трактов по ключевым направлениям (на северо-запад и север) на водоразделах, что позволяло городам быть связанными с соседями мощными транспортными артериями круглый год (не исключая весенний период снеготаяния и осенний дождливый период). Изначально какое-либо другое положение в рельефе таких выгод не обеспечивало. Разрастание застройки и границ города преимущественно шло вдоль трактов. Соответственно, максимально быстро осваивались эрозионно-денудационные (Курск, Белгород), вторичные моренные (Липецк) и флювиогляциальные (Воронеж, Тамбов) равнины междуречий. Несколько медленнее входили в состав города пониженные участки речных долин. Часто геоморфологические границы являлись "якорями" в ходе расширения границ города. Границы застройки, достигая природного рубежа, зачастую не форсировали его, а стабилизировались в текущем положении.

3. Размещение, метрические характеристики и ориентировка зданий в современной застройке демонстрируют ясную зависимость от положения строений в рельефе. Различия в региональном геоморфологическом и морфоструктурном положении городов отражаются в многоярусной (Воронеж и Липецк) или, напротив, одноярусной (Курск, Белгород, еще более - Тамбов) концентрации строений. Ряд параметров зданий обнаруживают прямую зависимость от высоты их размещения: растут с высотой средние площадь и периметр здания. Некоторые параметры зависят более от крутизны: так, сложность плановой формы, плотность объектов увеличиваются от субгоризонтальных поверхностей к пологим склонам и сходят "на нет" на относительно крутых. Здания начинают ориентироваться сообразно рельефу с крутизны от 2-5% до 5-8% в разных городах, отличия диктуются градостроительными замыслами.

4. Различия в спектре и интенсивности опасных и неблагоприятных геоморфологических процессов в исследованных городах определены: а) топографическими условиями городской территории — высота, глубина вреза эрозионных форм, характерные уклоны денудационных уступов; б) историей дочетвертичного геологического развития и стратиграфическими особенностями (девонские известняки северо-востока Черноземья больше подвержены карсту, нежели позднемеловые трепелы и мел юго-запада); в) четвертичным морфолитогенезом (наличие донской морены способствует оползнеобразованию в Липецке); г) характером и тяжестью антропогенного пресса, в том числе в связи с гидротехническим строительством в городах (Воронеж) и пригородах (все прочие города). Особую важность это все приобретает по двум причинам. Во-первых, недостаточная инженерно-геоморфологическая и инженерно-геологическая изученность опасных участков в городах приводит к бездумному и проблемному их

освоению (что отмечалось в полевых маршрутах в Курске, Воронеже и т.д.). Во-вторых, даже понимая все эти лимиты, градостроители вынуждены ограничивать планировочные замыслы с учетом размещения опасных участков (во всех городах).

5. Топографические и геолого-геоморфологические условия прямо и через влияние на организацию застройки в значительной степени формируют эколого-физические параметры среды жизни горожан. В частности, можно это утверждать для условий инсоляции кварталов, ветрового режима и проветриваемое™ улиц. Вес геоморфологического фактора условий инсоляции пропорционален общей расчлененности рельефа. В условиях исследованных городов (равнины средних широт) рельеф вносит ощутимый вклад в перераспределение свето-теневой картины в течение дня (до 10% удлинения/укорочения теней относительно номинальной длины на плакорах). Это ограничивает максимально возможную плотность застройки при соблюдении санитарных норм инсоляции. Геоморфологический фактор ветрового режима выражается через функцию барьерности рельефа. Она тем больше, чем более рельеф и застройка ориентированы перпендикулярно наиболее сильным и наиболее частым ветрам в городе. Орография Воронежа и Тамбова способствует экранированию этих городов от преобладающих западных и юго-западных ветров. Орография территорий Курска, Белгорода и Липецка (наличие субширотных глубоких речных долин) характеризуется существенно меньшей барьерностью.

6. Рельеф городов влияет на восприятие жителями городского пространства. Это отражается в топонимике и границах неофициальных, "обыденных" районов в городе. "От-геоморфологические" топонимы распространены почти исключительно в исторических ядрах. Это обусловлено их ярко выраженным рельефом (выбранным для основания крепости) и временем возникновения таких топонимов - до утверждения официальных наименований городских объектов. "От-геоморфологические" топонимы, ассоциативно привязанные к малоизменчивым формам и элементам рельефа, сохраняются в исследованных городах дольше многих других "природных". Четко сказывается положение орогидрографических рубежей в городе (доказано только для Белгорода) на положении границ неофициальных районов. Крупные водотоки с широкими долинами (например, р. Сев. Донец) сами становятся границами. Небольшие водотоки с узкими и глубоко врезанными долинами часто не являются границами — ими становятся элементы форм рельефа (тыловые швы, гребни и т.д.). Незначительную часть границ неофициальных районов формируют малые эрозионные формы.

Думается, в диссертации намечен ряд перспективных направлений эколого-геоморфологических исследований городов. Во-первых, большой потенциал имеет развитие и внедрение методов количественного анализа соотношения рельефа и элементов

городской структуры и инфраструктуры. Численные методы анализа рельефа в его отношении к городским поселениям могут дать новые инструменты работы градостроителям, историкам и т.д. Во-вторых, трудно переоценить актуальность геоморфологического анализа в активных проектах по разработке подходов к конструированию среды с заранее заданными экологическими параметрами. Кратко это направление, пожалуй, стоит озаглавить так: «рельеф — удобному, комфортному и здоровому городу». В-третьих, перспективно изучение вклада рельефа в дифференциацию городского пространства, в географию связей и сообщений в городе между его частями, в естественные предпосылки обособления самих «вернакулярных» частей. Список опубликованных работ: в журналах из перечня ВАК:

1. Харченко С. В. Рельеф как фактор инсоляции на городских территориях // Вестник МГУ. Серия 5. География. №4, 2013. с.30-35.

2. Харченко С. В. Морфометрическая обусловленность застройки крупных городов Черноземья // Вестник ВГУ. Серия География, геоэкология. №2, 2013. с.71-78.

3. Харченко С. В. Отражение рельефа в топонимике и когнитивном восприятии городского пространства (на примере городов Черноземья) // Геоморфология. №4, 2013. с.61-70.

4. Карлова Е. В., Харченко С. В. О связи географических границ городских вернакулярных районов с природными рубежами (на примере крупных городов) // Региональные исследования. №3, 2014. с.112-123.

В прочих изданиях:

5. Харченко С. В. Развитие представлений о рельефе как факторе ветрового микроклимата города // Геоморфологи. Новое поколение / Отв. ред. Кладовщикова М.Е., Лихачева Э.А. — М.: Медиа-ПРЕСС, 2013. С.38-45.

6. Харченко С. В., Бампи А. И. Зонирование крупных городов в различных геоморфологических условиях (сравнительный анализ на примере Курска и Тамбова) // Геоморфология и картография: материалы XXXIII Пленума Геоморфологической комиссии РАН. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2013. с.524-529.

7. Харченко С. В. О соотношении ориентации застройки с орографией рельефа на территории г. Курска // материалы IX научно-практической конференции молодых специалистов "Инженерные изыскания в строительстве", ОАО "ПНИИИС". Москва: ПНИИИС, 2013. с.239-243.

8. Харченко С. В. Функциональное зонирование территории г.Курска в связи с особенностями ее рельефа // Современные проблемы геологии, географии и геоэкологии: материалы Всероссийского научно-практической конференции, посвящешшой 150-летию со дня рождения В. И. Вернадского. г.Грозный, 25-28 марта, 2013 год. Махачкала: АЛЕФ, 2013. с.139-142.

9. Харченко С. В. Орографические черты территории в формировании планировочной структуры г. Курска // Человек и природа: грани гармонии и углы соприкосновения:

материалы Всероссийской научно-практической конференции (27 апреля 2012 г.). Комсомольск-на-Амуре: изд-во АмГПГУ, 2012. с.73-78.

10. Харченко С. В. Гипсометрическая дифференциация техногенного рельефа Курска // Антропогенная геоморфология: наука и практика: материалы XXXII Пленума Геоморфологической комиссии РАН (г.Белгород, 25-29 сентября 2012г.). М.-Белгород: ИД "Белгород", 2012. с.371-373.

11. Харченко С. В. Орографический фактор организации планировочных структур крупных городов Черноземья // Исследования территориальных систем: теоретические, методические и прикладные аспекты: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием 4-6 октября 2012г., город Киров. Киров: Изд-во "Лобань", 2012. С.294-299.

12. Харченко С. В. Геоморфологические ограничения развития дореволюционного Курска в документальных памятниках // География и геоэкология. Проблемы развития Балтийского региона. Материалы международной научно-практической конференции / Отв. ред. Верин В. Л., Дмитрук Н. Г. - Великий Новгород: НовГУ имени Ярослава Мудрого, 2012. С.246-251.

13. Харченко С. В. Рельеф и города Черноземья: аспекты взаимодействия по материалам исторических документов // Город как система: научные труды II Международной конференции, посвященной 40-летию города Нижневартовска и 20-летию Нижневартовского государственного гуманитарного университета (Нижневартовск, 24-27 октября 2012г.) / Отв. ред. С. Н. Соколов. — Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2012. С.278-279.

14. Харченко С. В. Рельеф территории, образ города и восприятие городского пространства // Эколого-географические проблемы регионов России: материалы IV всероссийской научно-практической конференции, посвященной 130-летию со дня рождения первого заведующего кафедрой географии ПГСГА, профессора К. В. Полякова. 15 января 2013 г. - Самара: ПГСГА, 2013. С.344-347.

15. Казаков С. Г., Харченко С. В. Использование ЗО-моделирования при изучении морфодинамики рельефа городских территорий на примере г. Курска // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета, Х^4, 2009.

Учебные пособия:

16. «Экологическая геоморфология. Новые направления» (под ред. С. И. Болысова). М.: Географический факультет МГУ, 2014. Разделы: Болысов С. И., Харченко С. В. Экологические аспекты городского рельефа. // С.42-54; Болысов С. И., Неходцев В. А., Харченко С. В. Субрельеф городов и связанные с ним экологические проблемы // С.55-73.

Подписано в печать:

21.10.2014

Заказ №10318 Тираж -150 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru