«Принципы новой градостроительной политики города Москвы»

«Развитие Москвы. Достижения в градостроительстве»

Интерактивная карта Москвы

Демонстрационные показы: по будням в 11:00, 14:00 и 16:00 часов. Карта охватывает всю территорию столицы с учетом присоединенных территорий ТиНАО. Позволяет получить наглядное представление о городе и его планировке.

Карфидова Е.А., Батрак Г.И.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН), Москва, Россия

 

  1. Карфидова Е.А. кандидат географических наук, доцент, ведущий научный сотрудник ИГЭ РАН

      2. Батрак Г.И. кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник ИГЭ РАН

 

Ключевые слова. Долина канализированной реки, модель поверхностного стока, городской ландшафт, природный комплекс.

Аннотация. Статья посвящена проблеме внимательного отношения к долинам малых канализированных рек и их сохранению в городском ландшафте. Предлагаемые методы разработки модели поверхностного стока основываются на данных цифровой модели рельефа и позволяют получить реконструкцию системы поверхностного водостока и определить границы водоразделов. Результаты включают основные морфометрические характеристики бассейна водостока в том числе топографический индекс влажности. Привязка к кадастровому делению и информационным ресурсам генерального плана позволяет дать оценку существующей регламентации в сохранении природного комплекса и выработать рекомендации градостроительной и хозяйственной деятельности.

Annotation. The article deals the problem of the careful relation to a valleys of small channelized rivers and their conservation in the urban landscape. The proposed methods for the development of surface runoff model are based on digital elevation model data and can to calculate a reconstruction of the surface runoff and to determine the boundaries of watersheds. The results include basic morphometric characteristics of the surface runoff and the topographic index of humidity. The georeferencing to the cadastral division and information resources of the city plan allows to evaluate the existing regulations in the conservation of natural complex and create the recommendations for urban development and economic activity.

Keywords: valleys of channelized rivers, surface runoff model, urban landscape, natural complex.


Введение. Красота и своеобразие города обязаны рекам, на которых они и образуются. Развитие этого тезиса формирует современную политику природопользования и градостроительства мегаполиса. Проблемы формирования устойчивых экосистем мегаполисов базируются на внимательном, бережном отношении к долинам рек, в том числе канализированным и закопанным. В 1990-х годах совместными усилиями Москомприроды и Москомархитектуры разрабатывалась программа сохранения природного комплекса центра Москвы, в результате которой долины рек, дифференцированные по своему значению и состоянию, в любом случае играли роль опорного экологического каркаса развития центральной планировочной зоны в условиях увеличения антропогенной нагрузки. Ландшафтное зонирование центра Москвы во многом базируется на политике сохранения долин таких рек, как Неглинка, Пресня и многочисленных притоков реки Москва. Основываясь на этих методах, рассмотрим состояние долины реки Таракановка в современном ландшафте Северо-Западного административного округа г.Москвы.

 

Рис.1. Сравнение исторических планов существующих, канализированных и закопанных рек Москвы (фрагмент представления реки Таракановка и Ходынка) [1, с.63].

Предмет исследования - долина канализированной реки в городском ландшафте. Методы исследования основываются на историческом подходе сравнения сведений прошлых лет в сочетании с возможностями современных геоинформационных технологий. Исторический метод исследования обязывает познакомиться с разновременными картографическими материалами представления реки на планах гидрографической сети Москвы, результаты которого приводятся на рис.1. По значимости (протяженности и водосборному бассейну) река Таракановка сопоставима с рекой Пресня, но ее канализация произошла на 50-70 лет позднее.

Согласно энциклопедической справке: Таракановка, левый приток р.Москвы. Длина 7,8 км. (большей частью заключена в коллектор). Площадь бассейна 18,3 км2. Левый приток - р. Ходынка. Часто, наоборот, Таракановка рассматривается как приток Ходынки [1, с.786], что и показано на левом фрагменте.

Методы и организация исследования. Методы экологического анализа и моделирования речных долин в черте города основываются на решении задач выделения границ водосборных бассейнов разных порядков, выявления путей миграции поверхностного стока по территории водосбора, районирования территории по уклонам водосборных площадей и эрозионной сети, выявления зон повышенной аккумуляции поверхностных вод.

Использование ГИС-технологий для анализа условий формирования поверхностного стока позволяет увеличивать точность экологического анализа и прогнозных моделей. Применительно к практическим задачам, таким, как проектирование сетей дождевой канализации или очистных сооружений поверхностного стока для городских территорий, а также при решении экологических задач в рамках раздела проекта «Охрана окружающей среды», используются весьма обобщенные зависимости для расчета формирующихся объемов поверхностного стока. В данных расчетных схемах не учитывается уклон поверхности. Расчеты ведутся через обобщенный коэффициент стока, который принимается средним для водосборного бассейна. Однако принимается он на основе характера покрытия поверхности и условий техногенного освоения, а отнюдь не на основе характеристик рельефа. Этот подход является устаревшим, относящимся к эпохе отсутствия эффективного аппарата ГИС-технологий. В рамках применяемого подхода невозможно определить пути миграции стока на водосборном бассейне, зоны повышенной его аккумуляции, что сказывается на качестве проектирования. Страдает от этого и качество ландшафтного зонирования и как следствие этого, разработка регламентирующих мер ограничения градостроительного режима и хозяйственного использования территории.

В настоящее время на территории крупных городов таких, как Москва, ведется активное освоение подземного пространства. Это влечет необходимость гидрогеологических расчетов водопритоков в строительные выработки, а также рекомендаций по созданию дренажной сети. Для этих расчетов необходимой является дифференциация территории по условиям питания грунтовых вод и насущной задачей является выделение переувлажненных и увлажненных участков земной поверхности, ограниченных улично-дорожной сетью, то есть внутри кварталов.

Исходными данными исследования являются цифровой картографический план Москвы в масштабе 1 : 10 000, высотные отметки рельефа земной поверхности и границы кадастрового деления московского отделения Росреестра. Программное обеспечение решения задачи - ядро геоинформационной системы ArcView ESRI с модулями 3D Analyst и System Analyst и дополненное расширениями, доступными пользователям ESRI в свободном доступе [2]. В решении поставленных задач исследования выделяются следующие этапы (приводятся с кратким раскрытием содержания):

1. Построение цифровой модели рельефа (ЦМР). Типовая схема: построение нерегулярной триангуляционной сети (TIN) и далее построение регулярной сетки ГРИД с размером ячейки 30м. Результат представлен цветовой схемой ЦМР на рис.2.

2. Построение модели поверхностного стока. Базируется на основах гидрологического моделирования [2] с расчетами скорректированной ЦМР (с учетом раковин), ГРИД направления, длины стоков и зон аккумуляции (накопления) стоков. Результат расчета представлен в виде зон аккумуляции на рис.2. На основе этих ГРИД рассчитываются границы водоразделов с выделением притоков третьего порядка. Растворение мелких «шумовых» водоразделов с присоединением к соседним водоразделам (по длинной стороне).

Максимальная величина накопления стока по площади водосборного бассейна (9046 в ячейках сетки) равняется 8,14 км2, что в сравнении с историческими данными о площади водосборного бассейна 18,3 км2 для всей реки, представляется для исследуемого района вполне реальной величиной с потерей порядка 10-15% по сравнению с историческими данными.

3. Разделение водоразделов на участки в границах кадастрового деления. Делается пересечение водоразделов и границ кадастровых кварталов и также уничтожаются «шумовые» полигоны.

4. Расчет и анализ морфометрических показателей ЦМР и топографического индекса влажности. В расчет типовых морфометрических показателей ЦМР входят:

  • оценки абсолютных высот рельефа земной поверхности (минимальное, среднее, максимальное значения, ранг, стандартное отклонение);
  • оценки уклона склонов (минимальное, среднее, максимальное значения, ранг, стандартное отклонение). При этом следует иметь в виду, что более точная оценка уклона склона для равнинных рек получается из элементов сети TIN,
  • оценки зон аккумуляции поверхностного стока [3, 4].

В характеристики водораздела входят: площадь, оценка среднего уклона склонов, оценка суммы аккумуляции стоков, относительная оценка локального рельефа и топографический индекс влажности. Используются следующие формулы:

Reliefratio = (Zmean - Zmin) / Rangz ( 1),

ITW = ln ( Awsh / Tn (Slp)) (2),

где:

  • Reliefratio - относительная оценка локального рельефа,
  • Zmean и Zmin - среднее и минимальное значение высоты земной поверхности,
  • Rangz = Zmax - Zmin ,
  • ITW - топографический индекс влажности,
  • Awsh - удельное значение объема стоков, то есть объем аккумуляции на единицу площади,
  • Slp - среднее значение уклона склонов.

Результаты расчета характеристик водоразделов приводятся в табл.1. Эти же расчета производятся для участков внутри кварталов. Если водоразделов на исследуемой территории 18, то участков значительно больше (60). На рис.3 показан расчет топографического индекса влажности для этих участков. Расчеты показали, что на территории имеются неувлажненные (до 4,6), слабо (6,4), средне (7,7) и сильно увлажненные участки (10,6).

 

5. Анализ существующих ограничений градостроительной и хозяйственной деятельности с позиции сохранения долины реки Таракановки. С данными ограничениями градостроительной и хозяйственной деятельности, используемыми в генеральном плане Москвы, возможно ознакомиться на геопортале Москомархитектуры [4]. На территории нижней части исследуемого района находятся лесопарки, парки, кладбище (бывшее), территории объектов культурного наследия. Привязка к кадастровым кварталам позволяет заметить, что в квартале 77:09:0005002 (далее - только последние 4 знака), территория которого полностью покрывается зонами регулирования - охраняемого природного ландшафта, охраняемого культурного слоя, состояние долины реки Таракановка можно оценить как благополучное, в квартале 5001 ограничения затрагивают большую часть территории квартала, в кварталах 4002, 4003 - меньшую часть и оценки сохранения долины к верховью реки становятся менее положительными. В сохранении долины реки Ходынки в квартале 5003 используются ограничения, но на не захватывающие долину реки в целом. Для сохранения долины реки Таракановка в будущем необходимы регламентирующие меры по ограничению градостроительной и хозяйственной деятельности в верховьях долины реки, в первую очередь на увлажненных участках.


Зоны аккумуляции стока верхней части бассейна реки Таракановка

Рис.2. Зоны аккумуляции стока верхней части бассейна реки Таракановка, представленные на цветовой схеме цифровой модели рельефа с высотными отметками 148 - 171м, верхний слой - границы кадастрового деления. Интенсивность синего цвета характеризует 5 классов объемов стока. 1, 2, 3 - профили долины реки в плане и в разрезе.

Построение разрезов позволяет увидеть сложившиеся формы сечения долины р. Таракановка от впадения р. Ходынка (1 - широкой долины) до узкой на 2, на 3 разрезе -уступы террас.

 

Таблица 1. Основные морфометрические показатели рельефа внутри водоразделов поверхностного стока реки Таракановка

Сред.

уклон

Площ.

(м)

Сумм. акк_сток

Удельн. сток

Оценки рельефа земной поверхности

Миним.

Макс.

Ранг

Средн.

Локал. рельеф

1

0,807

478800

1877616

5,534

160,54

168,61

8,07

164,00

3,46

2

1,168

72000

21832

0,476

158,20

162,94

4,74

159,81

1,61

3

0,359

989100

3034935

10,913

158,83

167,71

8,88

162,26

3,43

4

1,150

463500

5282674

18,400

158,30

169,94

11,64

164,34

6,04

5

1,392

110700

140114

1,605

157,83

162,80

4,96

160,09

2,26

6

0,589

1396800

6512641

14,051

159,57

170,33

10,76

162,99

3,42

7

0,888

234900

386770

2,066

156,27

164,55

8,28

158,69

2,42

8

1,353

261900

702400

3,350

154,88

164,15

9,27

158,26

3,38

9

0,937

450000

5761574

19,518

156,46

164,45

7,99

161,77

5,31

10

0,660

1585800

7283755

10,376

152,25

164,82

12,57

159,64

7,39

11

1,153

478800

1842096

4,300

152,18

161,64

9,45

157,26

5,08

12

1,067

275400

1024228

4,905

152,32

162,72

10,39

158,77

6,44

13

1,011

159300

1177723

9,151

150,71

161,05

10,34

154,18

3,47

14

1,287

1238400

4937516

8,519

147,98

165,06

17,08

158,19

10,21

15

1,400

61200

455641

8,300

149,67

157,08

7,42

152,50

2,83

16

1,877

306900

88833

0,342

147,98

157,61

9,62

152,94

4,96

17

1,478

520200

1105529

2,925

149,19

160,49

11,30

154,74

5,55

18

1,114

1717200

6993321

8,391

150,17

164,82

14,65

156,75

6,58

 

 Распределение топографического индекса влажности по кварталам водосборного бассейна реки Таракановка

Рис.3 Распределение топографического индекса влажности по кварталам водосборного бассейна реки Таракановка. Объемы стоков показаны масштабным знаком, что позволяет судить о направлении стоков.

Выводы. В задачах сохранения долины малых рек мегаполиса необходимо использовать современные информационно-коммуникационные технологии, в первую очередь ГИС-технологии. Методы развития экологического анализа и моделирования на основе методов гидрологического моделирования и морформетрических показателей позволяют проводить районирование территории, в том числе не только по водоразделам, но и внутри кварталов. Предлагаемые методы позволяют дать сравнительную оценку состояния долины в городском ландшафте, существующим ограничениям и вырабатывать рекомендации для разработки зон ограничения градостроительной и хозяйственной деятельности в генеральном плане и территориальном планировании.

 

Список литературы:

1. Москва: Энциклопедия. М.: Большая российская энциклопедия, 1998.

2. http://arcscripts.esri.com

3. Tarboton, D. G., R. L. Bras, and I. Rodriguez-Iturbe. On the extraction of channel networks from digital elevation data //Hydrological Processes. Special Issue: Digital Terrain Modelling in Hydrology. Volume 5, Issue 1, pages 81-100, January/March 1991.

4. GIS lessons - http://gis4geomorphology.com/

5. http://egip.mka.mos.ru/egip/

Галерея

Фотоотчёты и видеотериалы с прошедших мероприятий Дома на Брестской

УСЛУГИ

Проведение выставок, фестивалей, конференций, круглых столов и презентаций

ПРЕИМУЩЕСТВА

Проведение мероприятий «под ключ». Современное техническое оснащение

достижения

Благодарственные письма ГБУ «Мосстройинформ» и отзывы посетителей