Accounting for factors affecting sound distribution in different natural and climatic conditions to substantiate the size of the seventh subzone of the aerodrome area

Термин седьмой подзоны приаэродромной территории (ПАТ) — границы территории, на которой устанавливаются ограничения использования земельных участков в целях предотвращения воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на население, был введен в 2017 году и в последующем закреплен в актуализированной редакции Воздушного кодекса Российской Федерации от 19.03.1997 N60-ФЗ. Последние изменения в термин внесены Федеральным законом от 11.06.2021 N 191-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и касались конкретизации показателя негативного воздействия, а именно «несоответствия эквивалентного уровня звука, возникающего в связи с полетами воздушных судов, санитарно-эпидемиологическим требованиям». При этом опыт первых проведенных работ по установлению седьмой подзоны ПАТ по совокупности неблагоприятных факторов указал на то, что лимитирующим фактором ей установления является авиационный шум, а химическое загрязнение и электромагнитные воздействия, связанные с функционированием аэродромов не выступают приоритетными неблагоприятными факторами, что привело к изменению определения самого термина седьмой подзоны ПАТ, в части, что она определяется не по совокупности неблагоприятных факторов, а только по уровню шумового воздействия, а также последующему развитию методической базы для её установления

Вместе с тем, несмотря на последующее развитие нормативно-методической базы для установления границ седьмой подзоны ПАТ, и, в частности, разработки и утверждения МР 2.5/4.3.0258-21

Так, в статье О.А. Картышева (2022), на примере анализа проекта седьмой подзоны ПАТ аэродрома Омска (Центральный), указывается, что расчетные данные по уровню шума не совпадают с фактическими измерениями, т.к. не учтены особенности фактической эксплуатации аэродрома, в том числе закономерности изменения шума от самолетов в период набора высоты и снижении

Еще одним аспектом является эксплуатация военных аэродромов, т.к. военная и специальная техника, в первую очередь авиационная техника, становится одним из главных факторов, оказывающих влияние на экологическую среду, приводящее к сильному физическому воздействию (распространению звуковых волн авиационноо шума) на прилегающей приаэродромной территории.

Таким образом, можно говорить о том, что нормативно-методическая база для установления границ седьмой подзоны ПАТ постоянно совершенствуется, что определяет необходимость разработки комплексных экологических оценок, позволяющих одновременно оценивать воздействие физических факторов на окружающую среду, здоровье военнослужащих и гражданского населения.

Целью работы являлось обоснование алгоритма учета факторов, влияющих на распространение звука в различных природно-климатических условиях, для обоснования размеров седьмой подзоны ПАТ.

Для определения зон шумового воздействия и последующего расчета уровня авиационного шума, как фактора влияющего на здоровье населения и военнослужащх, проживающего или дислоцирующегося в зонах воздействия ПАТ, необходимо разработать алгоритм и методическую схему проведения оценки шумового воздействия с учетом закономерностей и особенностей факторов, влияющих на распространение звука в различных природно-климатических условиях.

В условиях неполноты информации мы использовали метод экспертных оценок. Наиболее надежный метод получения экспертных оценок считается метод Саати (метод анализа иерархий). Данный метод заключается в разделение на составные части проблемы и последующей ее обработки методом парных сравнений

Основными факторами, влияющими на распространение звуковой волны в зоне воздействия аэродрома в лесной, лесостепной и степной зонах являются: высота растительности, густота растительности, ветер, влажность, неровность поверхности и температура атмосферного воздуха в приземном слое. Эти факторы по-разному воздействуют на распространение звуковой волны. 

На рисунке 1 представлена иерархическая модель оценки распространения звука в различных природно-климатических условиях.

Рисунок 1 - Иерархическая модель оценки распространения звука в различных природно-климатических условиях

DOI:10.60797/IRJ.2025.158.17.1

Приоритеты элементов 1-го уровня иерархии определяются из матрицы парных сравнений относительно цели 0-го уровня. Приоритеты показателей элементов иерархии 2-го уровня определяются из матрицы парных сравнений 2-го уровня относительно элементов иерархии 1-го уровня.

Таким образом, заполняется матрица А размером n×n по формуле 1, где n – количество сравниваемых объектов:

При сравнении объектов матрица заполняется элементами aij согласно формуле 2:

где знак «<» означает, что объект, стоящий слева от знака менее предпочтителен по сравнению с объектом, стоящим справа от знака.

Сумма (по строке) в данном случае позволяет оценить относительную значимость объектов. Тот объект, для которого сумма окажется наибольшей, может быть признан наиболее важным (значимым)

Заполнение матрицы А экспертами происходит при попарном сравнении природно-климатических зон на первом уровне и частных факторов на втором уровне, согласно рисунку 1. Например, для фактора — неровность поверхности матрица парных сравнений, будет иметь размер 3×3 и включать в себя 9 природно-климатических полей: лес-лесостепь, лес-степь, лес-лес, степь-лесостепь, степь-лес, степь-степь, лесостепь-лес, лесостепь-степь, лесостепь-лесостепь.

После проведения экспертами всех парных сравнений вычисляется вектор приоритетов по данной матрице, используя следующий подход

где aij — элементы каждого столбца,

где 

3 — число элементов строки.

Согласно формулам (3)–(4), рассчитываются векторы приоритетов с учетом различных природно-климатических условий. Следует отметить, что все матрицы, составленные экспертами, являются согласованными, и их отношения не превышают 0,2

Рисунок 2 - Приоритетные факторы, оказывающие влияние на распространение звуковой волны в лесостепной зоне:

1 – ветер; 2 – высота растительности; 3 – густота растительности; 4 – влажность; 5 – неровность поверхности; 6 – температура

DOI:10.60797/IRJ.2025.158.17.2

В лесостепной зоне неровность поверхности, вектор приоритета которой находится в пределах 0,4–0,6, эффективно влияет на распространение звуковой волны от военного аэродрома. При этом ровная поверхность способствует распределению звуковой волны от источника шума на большее расстояние с меньшим затуханием. Все остальные факторы приоритетов, такие как ветер, влажность и температура, векторы приоритетов находятся в диапазоне 0,2–0,4. Следует отметить, что высота и густота растительности, имеющие высокие векторы приоритетов, равные, соответственно, 0,23 и 0,20, наоборот, препятствуют распределению звуковой волны от источника шума на приаэродромной территории в лесостепной зоне, поэтому в дальнейшем будут рассматриваться как вектор снижения приоритета.

В степной зоне на распространение звуковой волны в зоне воздействия военного аэродрома оказывают следующие факторы – ветер, высота и густота растительности с векторами приоритетов 0,64, 0,60 и 0,63, соответственно. При этом наличие порывов ветра от источника шума увеличивает распространение звуковой волны на большие расстояния. Полосы зеленых насаждений оказывают обратное действие: чем выше и гуще зеленые насаждения, тем сильнее затухание звуковой волны. Следует отметить, что векторы приоритетов для факторов — влажность и температура находятся в диапазоне от 0,4 до 0,6.

После нормирования векторов приоритетов в лесной, лесостепной и степной зонах рассчитан коэффициент значимости приоритетных факторов, составивший 0,20, 0,33 и 0,46, соответственно.

В лесной зоне коэффициент значимости составил 0,20, что свидетельствует о незначительном влиянии воздействий аэродрома в лесной зоне на население. Следует отметить, что фактор высоты и густоты растительности, обладающих шумозащитным эффектом, являются векторами снижения приоритетов (т.е. факторами однозначно положительно влияющими на уменьшение распространения звуковой волны).

В лесостепной зоне коэффициент значимости равен 0,33, что соответствует умеренному влиянию функционирования аэродрома на население. Из мероприятий по устранению негативных последствий предполагается постоянный мониторинг шумовой нагрузки, планирование мероприятий, направленных на устранение или уменьшение вредного воздействия на человека.

Коэффициент значимости фактора приоритета в степной зоне, равный 0,46, свидетельствует о том, что звуковая волна в зоне воздействия военного аэродрома значимо зависит от всех рассматриваемых факторов. Кроме того, наличие сильных порывов ветра от источника шума в сторону жилой застройки, высокой положительной температуры и высокой влажности приводит к увеличению распространения звуковой волны на большие расстояния с меньшим затуханием. Кроме того, высокий коэффициент значимости факторов приоритетов может способствовать возникновению высоких рисков для здоровья от воздействия аэродрома в степной зоне. В таком случае предусмотрено проведение программы мониторинга шумовой нагрузки с дополнительными исследованиями в местах и в периоды максимальных уровней шума, планирование мероприятий, направленных на устранение или уменьшение вредного воздействия на человека.

Таким образом, разработанная методика выявления и ранжирования критериев экологического риска с учетом различных природно-климатических условий (лес, лесостепь, степь) позволяет провести оценку основных факторов, влияющие на распространение звуковой волны в зоне воздействия гражданских и военных аэродромов, а также дать рекомендации по проведению мероприятий, направленных на снижение вредного воздействия на население и личный состав воинских частей, обслуживающих военные аэродромы. Учет различных природно-климатических условий необходим при проектировании и окончательном установлении седьмой границы приаэродромной территории и может быть полезен при совершенствовании нормативно-методической базы обоснования её границ.