Обоснование ширины полосы отвода лесовозных автомобильных дорог с учетом природоохранных требований

Эффективность работы лесозаготовительной отрасли определяется степенью развитости сети лесовозных дорог, их техническим уровнем и эксплуатационным состоянием. Поэтому распоряжением Правительства РФ от 1 ноября 2002 г. № 1540—р предусматривается ежегодный рост строительства лесовозных дорог круглогодового действия. Кроме того, лесовозные дороги, имеющие выход на магистрали общего пользования, будут в перспективе включены в общегосударственную сеть автомобильных дорог РФ. Следовательно, доставка лесных грузов потребителю будет осуществляться не только по лесовозным, но и по дорогам общего пользования. При такой схеме вывозки лесных грузов качество вновь строящихся и существующих лесовозных дорог должно соответствовать требованиям государственных стандартов, установленным для дорог общего пользования.

При проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог стоимость инфраструктуры функция многих факторов, среди которых значимыми являются: рельеф, инженерно-геологические условия, ценность занимаемых земель. Эти параметры должны учитываться еще при выборе направления трассы линейного объекта, а значит и транспортных коридоров.

При отводе земель необходимо согласовать две противоположные тенденции в соответствии с существующими и перспективными нуждами автомобильной дороги:

— увеличение ширины полосы отвода под возможное развитие транспортного сооружения (дорога могла бы сдать «свободные» земли полосы отвода в аренду, что принесло бы определенный экономический эффект);

— сокращение размеров полосы отвода для минимизации затрат на содержание.

Объектом рассматриваемого диссертационного исследования является полоса отвода, под которой следует понимать полосу земли, предназначенную для устройства земляного полотна и дорожных сооружений.

Полосу отвода можно рассмотреть как буферную зону между окружающей средой и загрязняющими ее проходящими автомобилями.

Актуальность темы

Многообразие факторов, влияющих на ширину полосы (полосы отвода), отсутствие научно-обоснованных рекомендаций, равно как и нормированных параметров в количественном выражении определяют актуальность исследуемой проблемы.

В настоящее время в практике проектирования ширина полосы отвода рассматривается как производная проектных решений по размещению автомобильной дороги и др. транспортных сооружений, их «геометрии», без учета факторов, влияющих на величину резервирования земель, состояния геологической среды, особенностей местности, состава движения, других природных и техногенных условий. При таком подходе к обоснованию ширины полосы отвода не представляется возможным установить приоритетное влияние, какого либо из перечисленных факторов. Методика обоснования размеров полосы отвода, в зависимости от формы собственности на землю так же на разработана, поскольку до 90- годов прошлого столетия вся земля находилась либо в государственной, либо колхозной собственности. Эта проблема усугубляется в связи с реформированием транспортной сети и возможностью появления частных автомобильных дорог.

Все возрастающая автомобилизация практически всех регионов РФ определяет необходимость развития исследования оптимальности ширины полосы отвода с позиции ее роли в защите окружающей среды от неблагоприятных воздействий автомобильной дороги и транспортных средств.

В настоящее время участки земли, прилегающие с обеих сторон к полосе отвода (придорожная полоса), могут находиться в частной собственности, изменение границ полосы отвода, в случае необходимости, например при реконструкции дороги, может быть связано со значительными трудностями, поскольку земельные участки в пределах придорожных полос у собственников не изымаются. Владелец земель придорожной полосы имеет право потребовать с автомобильной дороги плату за ограничения в их хозяйственной деятельности на этих землях предусмотренные статусом «охранной зоны».

Существующие законодательные акты и юридические документы, определяющие статус полосы отвода, не учитывают все ее функциональные стороны.

Следует подчеркнуть, что установление оптимальной ширины полосы отвода обеспечивающей наиболее эффективное (рациональное) управление при строительстве и в период эксплуатации дороги, возможно, только с использованием новых информационных технологий, которые до настоящего времени в рассмотренной области не применялись. Внедрение вычислительной техники, позволит создать единое информационное пространство для анализа управления инфраструктурой автомобильных дорог. Поэтому идея, формирования геоинформационной системы автомобильной дороги, принципиально новым способом обработки информации об инфраструктуре, позволяющим «проигрывать» разнообразные варианты ее «облика» является актуальной, имеет элемент новизны и практическую значимость для управления полосой отвода.

Применение компьютерных технологий при корректировке и документальном сопровождении полосы отвода дает возможность в известной степени создать своеобразный электронный паспорт полосы отвода.

Цель работы. Выявить степень влияния различных факторов на экологическую безопасность притрассовой полосыразработать методику определения ширины полосы отвода автомобильных дорог различного назначения в зависимости от геометрических параметров земляного полотна с учетом специфических особенностей природных, техногенных и других условий и ее экономической целесообразности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— выявить роль полосы отвода автомобильных дорог в экологической безопасности территории, прилегающей к полосе отвода и ее значение для обеспечения надлежащего уровня эксплуатационного состояния дорог;

— выполнить ранжирование факторов по степени их влияния на ширину полосы отвода;

— определить ориентировочные значения ширины полосы отвода, необходимой для выполнения ею роли буферной зоны между дорогой и окружающей средой;

— разработать регрессионную математическую модель ширины полосы отвода в зависимости от геометрических параметров земляного полотна, интенсивности и скорости движения транспортного потока с учетом его отрицательного воздействия на экологическую безопасность;

— разработать методику определения размеров полосы отвода.

В главе 1 «Анализ методов назначения полосы отвода автомобильных дорог» установлено значение полосы отвода и принципов определения ее размеров. В полосе отвода должны размещаться все сооружения и устройства автомобильной дороги. В среднем на каждый километр автомобильной дороги приходится от 2,0 до 6,3 га полосы отвода. Размер полосы отвода до настоящего времени определяется в соответствии с утвержденными нормами и проектной документацией.

До 90-х годов прошлого столетия, земля была общенародной или колхозной собственностью, обоснованию размеров полосы отвода придавалось минимальное значение, при этом основные принципы проектирования автомобильных дорог «косвенно» рационализировали полосу отвода.

Применение принципа оптимизации при трассировании автомобильных дорог, а так же при проектировании плана, профиля, земляного полотна, искусственных сооружений, и других элементов дороги, равно как и при реконструкции не редко обеспечивает уменьшение полосы отвода, а учет геологических условий территории, прилегающей к дороге — к ее увеличению. Проблемой оптимизации занимались многие ученые и специалисты транспорта. Наибольший вклад внесли О. В. Андреев, В. Ф. Бабков, А. К. Бируля, В. А. Гохман, и др. Согласно исследованиям Г. В. Бялобжеского, А. П. Васильева, Д. М. Мельника, В. М. Сиденко и других при снегои пескозаносимости территории полоса отвода должна быть значительно больше, чем на участках расположенных в несложных условиях.

Учет климатических и других природных условий и особенностей региона всегда оказывает влияние на геометрические параметры дороги в плана, профиле, а значит и на полосу отвода. (В.Ф. Бабков, А. К. Бируля, А. П. Васильев, Г. Д. Дубелир и др.).

Оптимизация проектов организации строительства и производства работ также может привести к изменению размеров потребной площади земли. В методику решения этой задачи существенный вклад внесли В. Ф. Бабков, Т. А. Гурьев, В. К. Некрасов и др.

Постоянные и временные устройства на автомобильных дорогах, равно как и основные технические параметры характеризуют ее облик. Облик дороги определяет и полосу отвода. Проблемой ландшафтным проектированием автомобильных дорог занимались В. Ф. Бабков, Н. П. Орнатский, Г. П. Кудрявцев, С. А. Трескинский.

Большой вклад в исследования проблемы воздействия дорожно-транспортного комплекса на окружающую среду внесен А. П. Васильевым, И. Е. Евгеньевым, Д. Н. Кавтарадзе, А. Н. Канищевым, В. К. Курьяновым, А. А. Мироновым, М. В. Немчиновым, Н. П. Орнатским, В. П. Подольским, П. И. Поспеловым, В. И. Пуркиным, В. В. Свиридовым, Ю. Д. Силуков, В.В. Сильяно-вым.

В последние годы при проектировании новых и реконструкции существующих автомобильных дорог, при паспортизации полосы отвода используются компьютерные и геоинформационные технологии. Работы П. И. Поспелова, В. И. Пуркина, Ю. В. Слободчикова посвящены изучению данного вопроса. Программный комплекс «CREDO» (НПО «Кредо-Диалог» г. Минск).

Большая работа по рационализации полосы отвода железных дорог была проведена в Уральском государственном университете путей сообщения Г. Л. Аккерманом, С. Г. Аккерманом, В. М Янинымрезультаты исследований этих ученых нашли свое отражение в «Нормах и правилах проектирования отвода земель для железных дорог. (ОСН 3.02.01−97)» .

В условиях рыночных отношений необходимо проводить решения направленные на управление инфраструктурой лесовозного автомобильного транспорта, в том числе и полосой отвода.

Содержание полосы отвода, изменение ее границ, в условиях реальной стоимости земли, особенно когда, соседние с полосой отвода земли могут находиться в частном владении, может быть связано со значительными трудностями и денежными затратами, что потребуют серьезных экономических обоснований.

Действующие нормативные документы не содержат перечня факторов, влияющих на величину полосы отвода, часто это обоснование сводится к простому учету размеров сооружений — их «геометрии», иногда с возможностью их перспективного развитияне указаны условия, при которых тот или иной параметр автомобильной дороги имеет преимущественное значение. Отсутствуют правила экономического обоснования размеров полосы отвода автомобильных дорог с учетом налога на землю, стоимости земли, возможности сдачи ее в аренду.

Статус полосы отвода определяется рядом юридических документов, которые не учитывают все функциональные стороны полосы отвода. Анализ этих документов выполнен в 1 -й главе диссертации.

Вторая глава посвящена анализу и ранжированию факторов, влияющих на размеры полосы отвода. Факторы, от которых зависят размеры полосы отвода, разбиты на три группы влияния:

— размеры и расположение устройств, обеспечивающих безопасность и бесперебойность движения автомобилей;

— условия, обеспечивающие работу полосы отвода как буферной зоны, смягчающей экологически неблагоприятное воздействие транспорта на окружающее пространство;

— факторы, от которых зависит экономически рациональные размеры полосы отвода.

Выполнен анализ причин загрязнений различных видов и изменения расстояния их влияния считая от оси дороги в зависимости от ряда эксплуатационных и ситуационных факторов.

Если допустить, что границей между автомобильной дорогой и окружающей средой является граница полосы отвода, в этом случае, полоса отвода будет играть роль демфира и аккумулятора, тогда негативное воздействие на среду уменьшается, т. е. можно говорить о защитной функции полосы отвода. По результатам установлена зависимость снижения негативного воздействия экологически неблагоприятного фактора от размеров (ширины) полосы отвода.

Для оценки экологически неблагоприятных мест предлагается воспользоваться матрицей возможных состояний. Основными параметрами матрицы являются вероятность воздействия рассматриваемого фактора на данном километре. Для оценки значений вероятности использовано понятие «предельного состояния».

В заключение главы сделаны рекомендации для назначения ширины полосы отвода в зависимости от инженерно-геологических и других условий.

В третьей главе «Математическое моделирование ширины полосы отвода» проведен анализ размеров полосы отвода по семи автомобильным дорогам Свердловской области II технической категории, общей протяженностью 266 км. Составлена многофакторная математическая модель с учетом состава, интенсивности транспортного потока и высоты насыпи. Получено уравнение регрессии.

В четвертой главе «Определение экономически рациональной ширины полосы отвода» рассматриваются вопросы экономического обоснования ширины полосы отвода.

Экономически рациональная ширина полосы отвода определяется как функция цели:

К = (А-Н-Э-Rjut -" max где К — суммарные доходы (расходы) за X лет;

А, Н, Э, R — доход от сдачи земель в аренду, налог на землю, затраты на содержание полосы отвода, расходы на увеличение полосы отвода для развития (реконструкции) дороги в f^ году, соответственнокоэффициент дисконтирования.

При условии К = 0, определяется минимальная граница рациональной экономической зоны.

Рассмотрены основные экономические вопросы создания лесных защитных полос вдоль автомобильных дорог, рассчитаны и сопоставлены затраты на создание полос и размер предотвращаемого ими экономического ущерба от загрязнения окружающей природной среды выбросами автомобильного транспорта.

В выводах приводятся основные результаты исследования.

Практическая значимость работы. Результаты работы нашли свое отражение в разработанных в 2004;2005 гг. «Правилах проектирования полосы отвода автомобильных дорог. (ТУ)» (разработчики СОГУ «Управление автомобильных дорог Свердловской области» и УГЛТУ г. Екатеринбург), и в учебном процессе на кафедре «Транспорта и дорожного строительства» УГЛТУ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались: — на региональной научно-практической конференции «Пути совершенствования подготовки специалистов для лесопромышленных предприятий в современных условиях», в УГЛТУ 2004 г., г. Екатеринбург;

— на заседании кафедры «Транспорта и дорожного строительства» УГЛТУ в 2004 г., г. Екатеринбург;

— на заседании кафедры «Автодорог» МарГТУ в 2004 г., г. Йошкар-Ола;

— на заседании кафедры «Сухопутного транспорта леса» ВГЛТА в 2005 г., г. Воронеж;

— на заседании кафедры «Строительства автомобильных дорог» ВГАСУ в 2005 г., г. Воронеж.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах.

Автор выражает глубокую благодарность за консультации и помощь в работе сотрудникам кафедры «Транспорта и дорожного строительства» УГЛТУ, академику Силукову Ю. Д. Так же автор выражает глубокую признательность СОГУ «Управление автомобильных дорог Свердловской области» в лице Дмитриева В.Н.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. На основе изучения работ ведущих ученых и специалистов дорожного профиля установлено, что проблема научно-обоснованной ширины полосы отвода для строительства (реконструкции) автомобильных дорог любого назначения не получила достаточно широкого развития в специальной литературе.

2. Работы, посвященные оценке степени влияния интенсивности и состава движения на придорожную полосу достаточно многочисленны. Однако, в большинстве имеющихся публикаций сделан акцент на обеспечение экологической безопасности природной окружающей среды. При этом остается не решенным вопрос, касающийся наиболее целесообразного расстояния между границами полосы отвода.

3. Действующие государственные и отраслевые стандарты (СНиП, СН, СП, ОДН, ОДМД и др.) не содержат рекомендаций для строгого обоснования ширины полосы отвода, равно как и не устанавливают ее размеры в зависимости от конкретных природных, техногенных и других условий. Однако наши исследования показали, что ширина полосы отвода изменяется в широком интервале расстояний от 10 до 200 м), поэтому для расширения нормативной базы, способствующей более рациональному использованию земель рекомендуется использовать теоретические положения данной диссертационной работы и методику определения ширины полосы отвода.

4. При обосновании полосы отчуждения в постоянное пользование заказчик, как правило, оперирует только геометрическими параметрами дороги, зависящими от ее категории. Однако по результатам наших исследований установлено, что ширина полосы отвода более всего зависит от высоты насыпи (глубины выемки). При высоте насыпи более 12 м ширина полосы отвода должны бать не менее 70 м, а при высоте до 6 м не более 45 м. Следовательно полоса отвода должна назначаться в зависимости от топографических, гидрогеологических и других условий в полосе варьирования трассы.

На участках развития опасных геологических процессов и индивидуального проектирования нормативная ширина полосы отвода, должна составлять не менее 500 м, не зависимо от категории и назначения дороги.

5. Учитывая, что хозяйственная деятельность на землях притрассовой полосы (особенно инженерно-строительная) способствует развитию опасных склоновых процессов (оползни, обвалы, эрозия м др.) границы полосы отвода должны определяться с учетом геологической среды.

6. Земли притрассовой полосы на участках распространения слабых грунтов и специфическими геологическими и гидрологическими условиями должны закрепляться (законодательно) за дорожными организациями в постоянное пользование. Такая мера будет способствовать наиболее эффективному управлению в период эксплуатации дорог, обеспечит сохранение резерва земель для реконструкции дорог (особенно лесовозных) в перспективе лет, предотвратит возможность «незаконного захвата» с целью использования их для строительства других инженерных сооружений (активизирующих развитие опасных инженерно-геологических и гидрологических процессов).

7. Поскольку обоснование ширины полосы отвода — задача многофакторная, то для обоснования размера полосы отвода в постоянное пользование необходимы принципиально новые подходы, а именно, земли притрассовой полосы следует рассматривать как товар, имеющий реальную цену и принадлежащий собственнику. Включение земель притрассовой полосы в гражданский оборот обеспечит развитие наиболее эффективных (с точки зрения экономики) принципов земельного права.

8. Управление землями полосы отвода позволит повысить комфортность движения на дорогах, экологическую безопасность окружающей среды и экономический эффект за счет сокращения эксплуатационных расходов и снижения ДТП.

9. Загрязнения придорожной полосы окисью углерода, углеводородами не превышает предельно-допустимой суточной концентрации, окислы азота превышают предельно-допустимую концентрацию для дорог II категории на расстоянии до 18 м.

Предельно-допускаемая концентрация пыли достигается на расстоянии:

— для грунтовоулучшенных дорог — 100 м;

— для щебеночных дорог устроенных по методу плотных смесей — 80 м;

— для гравийных дорог — 70 м;

— для щебеночных из прочных пород, построенных по методу заклини-ки — 60 м;

— для щебеночных и гравийных дорог обработанных вяжущим — 25 м.

10. Полоса отвода в случае аварий на транспорте играет роль защитной зоны. Аварийно-опасные места дороги могут быть описаны матрицей воз* можных состояний. Вероятность появления абсолютного предельного состояния, связанного с гибелью людей, по расчетам Ротк <0,5−1CF4.

11. При вероятности стабильности границ полосы отвода 0,90 ч- 0,95 корректировка ее границ должна проводиться через каждые 10 ч- 20 лет.

12. Анализ полосы отвода ряда дорог Свердловской области показал, что:

— фактические расстояния от оси дороги до границ полосы отвода колеблется в довольно широких пределах: от 6 до 435 м;

— вероятность размера полосы отвода от 8 до 34 м в одну сторону от оси дороги равняется 0,95;

— вероятность ширины полосы отвода 30 м и более в одну сторону от оси дороги не превышает 0,08.

13. Разработана регрессионная математическая модель влияния высоты.

• л насыпи, интенсивности и скорости движения транспортного потока на шири-• ну полосы отвода. Полученное уравнение регрессии, позволяет оценить влияние данных факторов на ширину полосы отвода.

При проектировании автомобильных дорог низших категорий, обеспечивающих низкие скорости движения, по типовым решениям на ширину по-'лосы отвода более всего оказывают влияние геометрические параметры.

На дорогах высоких категорий определяющее влияние на ширину полосы отвода оказывает скорость, так, при скоростях движения 40−50 км/ч ширина полосы отвода почти не зависит от геометрических параметров дороги.

14. Наибольшее влияние на экономически рациональную величину полосы отвода оказывает значение вероятности сдачи в аренду, желательно, чтобы вероятность была больше 0,2. При вероятности 0,5, при самом неблагоприятном сочетании других исследуемых величин, наибольшая экономически рациональная ширина равна 18 м. Дальнейшее увеличение вероятности аренды незначительно влияет на экономически рациональную ширину полосы отвода. Экономически рациональная ширина в 10 + 120 м — это те минимальные величины полосы отвода, превышая которые дорога получит доход.

15. Учет резерва земли для будущего развития дороги при проектировании полосы отвода уменьшает экономически рациональную ширину на 10 -М 5% или даже делает полосу отвода доходной для дороги при вероятности сдачи в аренду менее 0,2.

16. Единовременные затраты на создание защитной лесополосы шириной 12,5 м составляют 370 тыс. руб., ущерб от загрязнения воздуха выбросами автомобильного транспорта составит ежегодно порядка 8000 рублей. С учетом оздоровительной, почвозащитной, противоэрозийной, снегозащитной и ряда других функций создание полосы леса вдоль автомобильной дороги следует признать социально значимым и экономически эффективным.