Градостроительные аспекты преодоления экологического кризиса.

Развитые страны отличает высокий уровень урбанизации. Население, проживающее в городах, в некоторых странах составляет более 80 %. Вследствие беспорядочного роста городов происходит процесс их сращивания и слияния городских агломераций в более крупные образования — мегаполисы, простирающиеся в отдельных случаях на тысячу и более километров, вовлекая в процесс урбанизации обширные межселенные территории, в том числе сельскую местность.

Во второй половине 60-х годов, когда утвердился качественно новый подход к проблемам охраны и улучшения окружающей среды и в индустриально развитых странах Западной Европы расширились исследования экологических аспектов научно-технического прогресса, наметилась довольно четко выраженная тенденция «экологизации» различных научных дисциплин; возникло массовое общественное движение за сохранение природной среды и рациональное использование природных ресурсов.

Не остались в стороне от этого движения и градостроители. Так, группа французских специалистов-градостроителей, социологов, биологов, медиков, работающих в области охраны городской среды, выступила с предложением пересмотреть современные градостроительные концепции на основе теории так называемого «экологического урбанизма».

Основой этой теории являются требование сохранения и восстановления равновесия между искусственными, созданными человеком, и природными компонентами городской среды и активное использование озелененных открытых пространств для оздоровления условий проживания в крупном городе. При этом подчеркивалось, что свое основное назначение — улучшение санитарно-гигиенических, микроклиматических и эстетических качеств городской среды — озелененные городские пространства могут выполнять при условии их правильной функциональной организации в виде единой системы городских зеленых пространств: парков, бульваров, общественных садов.

Английская разновидность экологического урбанизма в качестве основных задач градостроительной деятельности выдвигает следующие требования: обеспечение гармоничного взаимодействия города и его естественного окружения; уменьшение негативного техногенного воздействия на состояние воздушного и водного бассейнов, почвы и шумовой режим; охрана ландшафтов и рациональное использование территориальных ресурсов.

Последняя задача особенно актуальна в условиях крупных городов. Пути ее решения специалисты видят в создании полифункциональных городских структур, широком использовании подземного пространства, повышении плотности застройки. Территориальное сближение функций позволяет уменьшить число внутригородских поездок, освободить территории, занятые в современных городах транспортными устройствами, и увеличить за их счет озелененные пространства. При этом большое значение придается эстетическим аспектам формирования городской среды: соразмерности масштаба городской застройки с масштабом человека и окружающего природного ландшафта, вопросам гармоничного согласования силуэта зданий с природным силуэтом, сохранению индивидуальных черт природного ландшафта в процессе строительства.

22. Оценка климата и микроклимата городских и пригородных территорий.

Дальнейшее наращивание экономического потенциала страны требует быстрейшего освоения богатейших ресурсов восточных и северных районов страны. Подлежат освоению районы и с крайне экстремальными природными условиями. Естественно, что размещение и развитие городов определяется, прежде всего, народнохозяйственными потребностями общества. Однако указанный аспект в условиях города должен гармонично сочетаться с требованием обеспечения наиболее благоприятных и здоровых условий проживания населения.

В связи с этим становится все более насущной задачей широкое изучение физико-географической среды отдельных районов страны на основе специально разработанной для градостроительства методики оценки природно-климатических факторов и выявление наиболее рациональных и эффективных градостроительных и инженерно-технических мероприятий, направленных на улучшение микроклимата внешней среды городов, расположенных в различных природно-климатических условиях. Формы городского хозяйства могут не только положительно, но и отрицательно влиять на климат местности: изменять приход и спектральный состав солнечной радиации, способствовать образованию температурных инверсий, вызывая нарушение вертикального воздухообмена и другие нежелательные отрицательные явления.

Размещение и развитие городов определяется, прежде всего, народнохозяйственными потребностями общества. Однако указанный аспект в условиях города должен гармонично сочетаться с требованием обеспечения наиболее благоприятных и здоровых условий проживания населения.

В последние годы в области градостроительной климатологии достигнуты определенные успехи благодаря развитию фундаментальных исследований.

Существенно расширились исследования природно-климатических условий при проектировании городов, что позволило уточнить ряд строительных нормативов и отразить их в государственных и ведомственных нормативных документах: составлены указания по учету природно-климатических условий при проектировании отдельных районов страны; разработаны научные методы расчета и оценки природно-климатических факторов и микроклимата; выявлена эффективность отдельных градостроительных мероприятий.

Важное значение для развития градостроительной климатологии имели исследования, выполненные по физиолого-гигиеническому обоснованию нормативов и рекомендаций по многим вопросам планировки, застройки и благоустройства населенных мест в разных природно-климатических условиях.

Все это создало теоретические предпосылки для более глубокого, чем это имело место до сих пор, учета природно-климатических факторов при планировке и застройке городов.

Следует отметить, что СНиП «Строительная климатология и геофизика» — основной справочно-нормативный документ, используемый в градостроительстве для оценки климатических условий при строительстве зданий и сооружений.

В основе биоклиматической оценки лежит физиолого-гигиеническая классификация погод. По сочетанию различных величин температуры воздуха и скорости ветра в холодный период, а также температуры воздуха, скорости ветра, интенсивности солнечной радиации и относительной влажности воздуха в теплый период выделяются физиолого-гигиенические классы погод, соответствующие различным типам теплового состояния человека: четыре класса холодных погод разной степени переохлаждения (1х, 2х, Зх, 4х), 4 класса теплых погод разной степени перегрева (1т, 2т, Зт, 4т) и комфортная погода. Критерием комфортности биоклиматических условий городской среды является определенная повторяемость дискомфортных классов погод (2х, Зх, 4x, 2т, Зт 4т).

Рис.6. Физиолого-гигиеническая классификация погодных условий

погода: 1 — перегревная; 2—жаркая; 3 — теплая; 4 — комфортная; 5 — прохладная; б — холодная; 7 — суровая

Так, при повторяемости дискомфортных погод, превышающей 89 % годового периода, необходимо применение соответствующих градостроительных мероприятий, нейтрализующих отрицательное воздействие климатических условий. Этот метод оценки климата графически выражается в форме климатограмм, характеризующих повторяемость погод, вызывающих у человека то или иное тепловое состояние. Данный метод определяет основные типологические особенности климата городов и может быть использован для общей характеристики климата того или иного города. Однако в своей расчетной части он трудоемок. Близкая данной методике оценка определения классов погодных условий, разработанная Г. К. Климовой и В. К. Лицкевичем, дает возможность более простым путем определить тип погодных условий исследуемого города.

Биометеорологический метод оценки климатических условий позволил пересмотреть климатические границы районов страны для целей градостроительства. Данное районирование составлено на основе: пофакторного анализа пространственного распределения ведущих климатических характеристик (радиационный, температурный, астровой режимы; атмосферные явления); оценки климатических условии по повторяемости физиолого-гигиенинеских классов погод; анализа сочетании метеорологических элементов, определяющих условия рассеивания вредных примесей в атмосферном воздухе (потенциал загрязнения атмосферы); ландшафтного зонирования, содержащего сведения о географическом положении ландшафтных зон, рельефе, почвенно-растительном покрове и распространении отдельных инженерно - геологических процессов и явлений (мерзлотные формы, заболоченность, сложные формы рельефа и т. д.).

Районирование позволяет определить степень благоприятности природно-климатических условий для расселения и выявить градостроительные требования к архитектурно-планировочным решениям в районах страны с различными климатическими условиями. Согласно этому районированию, на территории РФ выделены три основные зоны — северная, с умеренным климатом и южная, внутри которых по ландшафтному признаку выделены подзоны. Для всех зональных единиц определены типологические градостроительные требования по учету природно-климатических условий.

С методикой климатического районирования страны органически связана методика учета местных климатических факторов стройплощадки, конкретного населенного пункта, города, района, которые не могут быть выражены в общем, районировании. Обычно обработанные по соответствующим методикам климатические данные отдельного города или района представляют в виде строительно-климатического паспорта объекта проектирования.

Строительно-климатический паспорт города (в отдельных работах именуется природно-климатический паспорт) содержит: архитектурный анализ климата; инженерно-климатические расчеты отдельных факторов климата; архитектурный анализ микроклимата..

Исходные климатические характеристики, используемые при составлении паспортов, подразделяются на комплексные и пофакторные. Пофакторные и комплексные климатические характеристики находят отражение во всех частях паспорта.

Анализ климата города. Под климатом города подразумеваются общий климатический фон, наиболее характерный для конкретных физико-географических условий местности, в которой расположен город. Климат города оценивается по данным наблюдений наиболее репрезентативной метеорологической станции.

Результатом анализа климата являются анализ и оценка пространственной и временной динамики отдельных факторов климата (радиационный, температурный, ветровой режимы и др.) и их комплексов.

Особое внимание уделяется анализу и оценке ветрового режима, включающим построение и анализ розы ветров. Кроме направления ветра наносятся его скорости по разным градациям, и проводится оценка степени благоприятности сторон горизонта по ветровому показателю. Более точными данными для характеристики ветровых условий конкретного места являются показатели направления и скорости ветра по месяцам. В отдельных районах могут проводиться оценки различных сочетаний направления и скорости ветра с другими метеорологическими элементами (температура, влажность и др.) и явлениями (метели, туманы, пыльные бури).

Анализ микроклимата. Микроклиматом называются особенности климата приземного слоя воздуха на отдельных участках территории города, формирующиеся под влиянием местных природных факторов (почва, растительность, рельеф, водоемы и другие компоненты ландшафта) и градостроительной освоенности территории (застройка, благоустройство, озеленение и т. п.). Соответственно и оценка микроклиматических условий осуществляется по двум направлениям: микроклимат в условиях естественного ландшафта и микроклимат в условиях городской застройки.

При анализе микроклимата в условиях естественного ландшафта, т. е. установлении взаимодействия факторов климата с элементами ландшафта, главное внимание уделяется: радиационному режиму, т. е. приходу солнечной радиации на склоны различной крутизны и экспозиции, а также длительности суточной инсоляции на отдельных участках в условиях пересеченного рельефа; температурным различиям, вызываемым формами рельефа, почвенными условиями, видом растительного покрова и наличием водных пространств; ветровому режиму, характеризующемуся усилением или ослаблением ветра на отдельных участках территории, а также образованием местных токов воздуха в условиях сложного рельефа при чередовании открытых и облесенных территорий, при наличии водных пространств; режиму увлажнения, зависящему от формы рельефа, почвенных условий и существующего растительного покрова.

В отдельных районах должно учитываться взаимодействие элементов ландшафта со специфическими природными явлениями: пыльными бурями, снежными заносами, туманами, гололедом и др.

Детальный анализ микроклимата территории проводится на топографической подоснове путем введения поправок к соответствующим климатическим характеристикам в зависимости от высоты места, форм рельефа, экспозиции склонов, наличия водоемов и т. п.

На топографической подоснове определяют ориентацию склонов и углы наклона местности, подразделяя ровные места на повышенные и пониженные (для северных районов определяют стоковые явления, которые имеют место на рельефе, начиная с уклона более 3%). Осуществив генерализацию рельефа и разбивку местности на участки, оценивают территорию по степени благоприятности для освоения под строительство с учетом теплового воздействия солнечной радиации и ветрового режима.

Микроклиматическая оценка территории предполагаемого строительства города позволила более четко определить границы и территориальную направленность развития города, предопределила его структурно-планировочное решение в целом, при этом отдавалось предпочтение наиболее теплым, защищенным от ветра участкам при размещении селитебных территорий и зон отдыха. Результатом микроклиматической оценки территории явилась также разработанная система мелиоративных мероприятий с целью улучшения микроклимата и инженерной подготовки территории для градостроительного освоения (осушение заболоченных участков, ветрозащита, озеленение и др.).

Загрязнение городской атмосферы влияет на многие компоненты городского климата: осадки, количество и интенсивность туманов, радиационный баланс. Особенно тесная коррелятивная связь существует между степенью загрязнения городской атмосферы и интенсивностью приходящей прямой солнечной радиации. Так, например, различия в интенсивности прямой солнечной радиации в жилых и промышленных районах города достигают в летний период 20— 22%.В радиусе до 3 км в непосредственной близости к крупным промышленным предприятиям ослабление интенсивности прямой солнечной радиации может составить 35-40 %

Город, представляя собой довольно эффективную систему для нагрева солнечным теплом больших масс воздуха, при соответствующих метеорологических условиях (штиль, низкий расход тепла на испарение и др.) способствует образованию «острова тепла», влияющего на загрязненность воздушного бассейна.

Поглощение радиации различными городскими поверхностями и как следствие их нагрев оказывают влияние на повышение температурного режима приземного слоя воздуха, весьма значительной является величина притока дополнительного тепла в связи с деятельностью города. В результате формируются температурные различия город — загородная местность, достигающие в отдельных случаях до 8° С (в среднем 1—4° С)

Значительным фактором образования острова тепла является отношение поверхностей, деятельных с точки зрения испарения, к недеятельным. Если растительный покров почти 60 % энергии тратит ни испарение, то плотно застроенные поверхности — лишь около 15 %.В результате этого в городах приземный слой воздуха получает более чем в три раза больше тепла по сравнению с естественными поверхностями, что представляет собой основу формирования городского «острова тепла»

В городах, где скорость ветра незначительна, могут иметь место искусственные бризы, которые возникают при разности давления воздуха между отдельными участками, в частности при возникновении разности температур на этих участках. Так, например, такое движение воздуха (называемое термическим проветриванием) может возникнуть между городом и окрестностями, между зеленым массивом и прилегающей территорией застройки, между затененной частью участка и площадкой, облучаемой солнцем. Создание искусственных бризов — важный вопрос, который может повлиять на систему организации пригородной зоны, систему озеленения города.

В зависимости от характера градостроительной ситуации отдельных районов города (приемы и плотность застройки, этажность, озеленение и благоустройство и т. п.) их микроклиматические характеристики могут резко отличаться» Оценка микроклимата в городской застройке проводится на основе установленных закономерностей его формирования, методов количественной оценки изменчивости микроклиматических показателей в различных градостроительных ситуациях и в необходимых случаях — по данным специальных натурных обследований (наблюдений).

Специфика микроклиматических отличий отдельных участков городской застройки прежде всего определяется радиационным, тепловым и аэрационным режимами.