CC BY
97
АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО. РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕСТАВРАЦИЯ
УДК 712.24, 712.00, 69.04 DOI: 10.22227/1997-0935.2018.9.1043-1054
Аэрационный режим ландшафта склонов и их инженерная подготовка
В.М. Лифшиц1, А.Е. Коробейникова2, И.В. Дуничкин3
1 Миланский политехнический университет, 20133, Италия, Милан, Площадь Леонардо да Винчи, 32; 2Московский информационно-технологический университет — Московский архитектурно-строительный институт (МИТУ-МАСИ), 117342, г. Москва, ул. Введенского, д. 1 А 3 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
АННОТАЦИЯ: Предмет исследования: аэрационный режим склоновых территорий различного ландшафта, для которых необходимы мероприятия по инженерной подготовке территории.
Цели: анализ закономерностей обтекания склоновых территорий воздушными потоками, влияющими на биоклиматическую комфортность и ветровую эрозию ландшафта.
Материалы и методы: даны схемы обтекания склоновых территорий с различными характеристиками, представлена оценка биоклиматической комфортности для человека. Рассмотрены геотехнические методы в решении проблем ветровой эрозии и устойчивости склонов холмов и сложного рельефа в городской черте.
Результаты: в настоящее время актуален вопрос адаптации и рекультивации нарушенных земель. Многие из данных территорий, обладающие живописными ландшафтами и хорошими условиями для развития инфраструктуры, цен- ^ ® ны с точки зрения градостроительного освоения. На большей части склоновых территорий в отличие от равнинной ш с местности изменены природные температура и влажность, а также гидрологический режим и аэрация, что неизбежно з Н сказывается на качестве жизни и комфорте пребывания потенциальных жителей. Это качество оценивается по био- 5? 5 климатическому комфорту и безопасности, по совокупности факторов аэрации и температурно-влажностного режи- М М ма. Важность и новизна исследования в изучении взаимосвязи геометрии склонов и качества среды очевидна, так О щ как снижение уровня биоклиматического комфорта неизбежно приводит к снижению развития близлежащих городских ^ О территорий, проблемам с климатом и местным климатом, а также к снижению качества жизни людей. Рассматривают- . ^ ся связь пластики рельефа с аэрационным режимом территории; зависимость аэродинамических шероховатостей от г их высоты; особенности аэрации склонового и холмистого рельефа; факторы, влияющие на направление и скорость С ветра и методы изучения аэрационного режима склоновых территорий. Приведены результаты комплексных иссле- $ _ дований по склоновым территориям и рекомендации по усовершенствованию проектных решений. Рассматривается П $
Aeration modes and engineering preparation of slopes
вопрос ветровой эрозии и биоклиматической комфортности территории на склоне с учетом аэрационного режима. <а Выводы: продемонстрированы возможности применения геотехнических сооружений для укрепления склонов с ис- о пользованием биопозитивных конструкций, которые вл среды, что повышает индикаторы здоровья населения.
.. со
пользованием биопозитивных конструкций, которые влияют на параметры аэрации и биоклиматического комфорта ^ 7
С 9 8 2
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ветер, ветроинженерия, ландшафтная архитектура, компоненты ландшафта, ветровая € ((
защита, биоклиматическая комфортность, геотехника, склоны М г
О) П ф ^
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Лифшиц В.М., Коробеиникова А.Е., Дуничкин И.В. Аэрационныи режим ландшаф- <— _ та склонов и их инженерная подготовка // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 9. С. 1043-1054. DOI: 10.22227/1997- 2 $ 0935.2018.9.1043-1054 г €
<
о
--no
Valeria M. Lifshits1, Anna E. Korobeynikova2, Ilya V. Dunichkin3 o n
1 Politecnico di Milano, 32 Piazza Leonardo da Vinci, Milano, 20133, Italy; $ Q
2 Moscow Information and Technology University — Moscow Architectural and Construction Institute g (MITU-MASI), 1A Vvedensky st., Moscow, 117342, Russian Federation;
3 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), l O
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation m S
1 3
ABSTRACT: Subject: the aeration mode of the sloping territories of different terrain, for which engineering adaptation 3 n
measures are needed. _ £
Objectives: analyze the patterns of airflow over the sloping areas, affecting the bioclimatic comfort and wind erosion of the s y
landscape. ^ §
Materials and methods: flow patterns of sloping areas with different characteristics are given and an assessment of the 9 9
bioclimatic comfort for a person is presented. Geotechnical methods are presented in the solution of problems of wind erosion 2 2 and stability of slopes of hills and complex relief in the city.
a -A
© В.М. Лифшиц, А.Е. Коробейникова, И.В. Дуничкин, 2018
1043
Results: the relationship between the relief and the aeration regime of the territory, the dependence of the aerodynamic roughness on their height, the features of the aeration of the slope and hilly relief, the factors influencing the direction and speed of the wind and the methods for studying the aeration mode of the sloping territories are considered. The results of complex studies on slope territories and recommendations for improving design solutions are presented. The issue of wind erosion and bioclimatic comfort of the territory on the slope is considered, regardingthe aeration regime. Conclusions: the possibilities of using geotechnical structures for strengthening slopes using biopositive structures that affect the parameters of aeration and bioclimatic comfort of the environment are demonstrated, which increases the health indicators of the population.
KEY WORDS: wind, wind power engineering, landscape architecture, landscape components, wind protection, bioclimatic comfort, geotechnical engineering, slopes
FOR CITATION: Lifshits V.M., Korobeynikova A.E., Dunichkin I.V. Aeratsionnyy rezhim landshafta sklonov i ikh inzhenernaya podgotovka [Aeration modes and engineering preparation of slopes]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2018, vol. 13, issue 9, pp. 1043-1054. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.9.1043-1054
CO CO
г г
О о
сч сч
СП СП
К (V
U 3 > (Л
С (Л
2 "" 00 (О
(О
ш
г
ф
ф Ф
CZ с ^
О ш
о ^
О
со О
СО ч-
4 °
о
со -Ъ
ГМ <л
от
га
CL ОТ
« I
со О
О) "
О) ? °
Z ст ОТ £=
ОТ ТЗ — ф
ф
о о
С w ■8
О (0 №
ВВЕДЕНИЕ
В условиях нехватки резервных территорий для роста поселений вопрос освоения неудобных территорий стоит достаточно остро. Одними из самых интересных с точки зрения архитектурно-строительной деятельности являются склоновые территории, которые имеют значительное распространение в перспективных для развития портовых поселений Северного морского пути (СМП) (Мурманск, Архангельск, Певек, Владивосток и др.), а также других прибрежных и портовых поселений в более теплых климатических условиях. Для их развития необходимо изучение опыта строительства и сохранения ландшафта на склоновых территориях и в других климатических зонах, как правило, более южных и находящихся вблизи ценных природных территорий. Приемы планировки городской застройки, а также ее внешнего и внутреннего благоустройства, рассчитанные на равнинную местность, не могут быть применены без снижения качества и безопасности среды, увеличения риска загрязнения воздуха, а также ухудшения облика города и комфорта проживания. Как развитие рекреационных маршрутов, так и строительство на террасах склоновых территорий должно быть пересмотрено и адаптировано в условиях взаимодействия сложного рельефа и суровых климатических факторов, напрямую влияющих на пешеходную комфортность и безопасность.
Рассматривая компоненты ландшафта, следует выделить прежде всего рельеф, который в значительной степени формирует качество среды по большинству основных физико-технических факторов, исследуемых в сфере архитектуры и строительных наук [1]. Рельеф является связующим компонентом как для застройки, озеленения, инженерных систем и транспорта, так и для пространства открытого построения [2]. Этот факт свидетельствует об актуальности изучения параметров рельефа относительно
открытого пространства с учетом вопросов геотехники, для определения их влияния на качество среды ландшафта. Также немаловажна роль рельефа в создании композиции объектов градостроительства. Как правило, она проявляется в использовании ритмических, масштабных закономерностей природного пространства, что невозможно без применения приемов геопластики. Таким образом, можно сказать, что геопластика это художественное осмысление форм рельефа. Следует отметить, что склоновый, с уклонами более 50 промилль (отлогий склон), и холмистые рельефы, а также объекты геопластики обладают закономерными аэродинамическими характеристиками. При этом существует взаимовлияние компонентов ландшафта и ветрового режима, которое в случае рельефа выражается в изменении направления и скорости ветра и развития процессов ветровой эрозии склоновых территорий. Формирование среды вблизи склонов, холмов и объектов геопластики связано с возникновением с заветренной стороны ветровой тени, которая изменяет параметры аэрации и влияет на биоклиматическую комфортность [3].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Основной метод сбора исходных данных по территории — это оценка масштаба форм ее ландшафта. Необходимо уточнить, что склоны, холмы и объекты геопластики имеют различный масштаб, и это отражается во влиянии на аэрационный режим территории. Они могут быть отнесены к различным аэродинамическим шероховатостям в зависимости от их высоты. Например, согласно классификации предложенной П.П. Коваленко и Л.Н Орловой [4], на основании исследований Ф.Л. Серебровского [5] склоны и холмы выше 18-20 м это аэродинамические макрошероховатости (рис. 1); склоны и геопластика высотою свыше 2 м и менее 20 м являются аэродинамическими мезошероховатостями (рис. 2);
геопластика высотой менее 2 м относится к аэродинамическим микрошероховатостям (рис. 3).
Анализируя класс аэродинамической шероховатости рельефа, возможно оценивать его общее влияние как на аэрацию территории, биоклиматическую комфортность и безопасность, так и на масштаб геотехнических сооружений и мероприятий инженерной подготовки территорий. Это связано с тем, что эффективность освоения ландшафта со склоновым и холмистым рельефом, а также его использование для размещения городских объектов и развития территорий поселений ставит вопросы
безопасности как в отношении стабильности геомассивов, так и в отношении воздушной среды, особенно в суровых климатических условиях или для мест со значительными сезонными изменениями температур [6]. Интеграция современного развитого социума в природу неизбежно приводит к значительным антропогенным преобразованиям ландшафта, который наполняется сложными системами и сооружениями, представляющими значительный интерес с точки зрения изучения особенностей аэродинамики, ветрозащиты и геотехники как формообразующих факторов.
Рис. 2. Пример аэродинамической мезошереховатости рельефа. Объект геопластики с высотой от 3,5 до 5 м Fig. 2. Example aerodynamic meso-roughness of relief. The object of geoplastics with height from 3.5 to 5 m
e е
<D (D t О
i G Г
S З
(О сл
Рис. 1. Сад космических теорий Чарлза Дженкса в Шотландии (архитекторы — Чарльз Дженкс и Мэгги Чесвик). Пример аэродинамической макрошереховатости рельефа. Экспозиция склона высотой около 22 м
Fig. 1. The garden of cosmic theories of Charles Jencks in Scotland (architects Charles Jencks and Maggie Cheswick). Example aerodynamic macro-roughness of relief. The exposition of the slope height of about 22 m
CD CD
о 3 о
« ( S P
Рис. 3. Пример аэродинамической микрошероховатости рельефа. Объект геопластики с высотой 1,2 м Fig. 3. Example aerodynamic micro-roughness of relief. The object of geoplastics with a height of 1.2 m
to to
ы ы о о
OS OS
со во
г г
О О
СЧ СЧ
СП СП
К (V
U 3 > (Л
С (Л
2 "" 00 (О
(О
от
га
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рассматривая вопрос обтекания склона воздушным потоком с учетом его влияния на аэрацию территории, необходимо учитывать следующие важные факторы.
При воздействии ветра на холм или гряды под углом 90°, воздушный поток преодолевает возникшее на его пути препятствие и начинает подниматься вверх, формируя динамический восходящий поток перед наветренной стороной холма или склона [7]. Динамический восходящий поток возникает только от сочетания направления ветра в сторону аэродинамических макрошереховатостей рельефа, которые обеспечивают поднятие вверх воздушных масс (рис. 4).
Над вершиной препятствия скорость ветра возрастает в 1,2-1,7 раза. Причина ускорения воздушного потока над вершиной заключается в том, что при уменьшении площади сечения изолированной струи газа скорость потока в ней возрастает. Вершина препятствия сокращает сечение струи потока [8]. Ускорение потока над ней достигает около
12 м/с при скорости ветра свыше 6-7 м/с. За препятствием воздушный поток закручивается и опускается к земле в виде вихря, называемого ротором. Этот эффект участвует в формировании локального климата [9]. Восходящий поток на основе ротора может возникнуть у препятствий значительной высоты, в том числе холмов с достаточно крутыми склонами. В случае, если над вершиной ветер имеет скорость 10-20 м/с в зоне пребывания человека, то у основания заветренной стороны холма ветер меняет направление на обратное и имеет скорость 2-3 м/с. Такой же эффект ротора можно наблюдать в многоэтажной и высотной городской застройке [10].
Наиболее стабильны по направлению и скорости ветра открытые пространства, в том числе над водными поверхностями, поэтому важно оценить наличие водоемов у подножья холма или склона, так как динамический восходящий поток приобретает стабильные характеристики и становится устойчивым аэродинамическим эффектом [11].
Исследования В.Д. Оленькова дают представления о скорости ветра вблизи поверхностей
ш
г
ф
ф Ф
CZ с ^
О ш
о ^
О
со О
СО ч-
4 °
о
со -Ъ
ГМ <л
CL ОТ
со О О) "
О) ? °
Z от ОТ £=
ОТ ТЗ — ф
ф
о о
С w
■а
Рис. 4. Схема обтекания макрошереховатости воздушным потоком: 1 — невозмущенный поток; 2 — зона динамического восходящего потока; 3 — ускорение воздушного потока над вершиной; 4 — подгорный ротор; 5 — восходящий поток в подгорном роторе
Fig. 4. Scheme flow of macro-roughness air flow: 1 — unperturbed stream; 2 — zone of the dynamic upward flow; 3 — acceleration of the airflow over the top; 4 — underhill rotor; 5 — the upward flow in underhill rotor
Рис. 5. Зоны динамического восходящего потока (ДВП) при пологом (пропорции 1:1) и крутом (пропорции 2:1) склонах Fig. 5. Zones dynamic upward flow (DUF) with gentle (proportions 1:1) and steep (proportions 2:1) slopes
склоновых форм рельефа. Форма и зона действия динамического восходящего потока определяются формой, размерами склона и направлением ветра, которые определяются на основе схем обтекания склонов разных пропорций [12]. При пропорциях высоты склона к заложению расстояния в плане 1:1 зона динамического восходящего потока будет низкой и широкой примерно до вершины склона. В случае пропорций высоты склона к заложению расстояния в плане 2:1 зона динамического восходящего потока будет вытянута вверх примерно на половину высоты холма (рис. 5).
Если воздушный поток направлен вдоль протяженного склона, то зона динамического восходящего потока сильно сокращается, а неровности грунта и кусты турбулизируют его, снижая скорость [13]. При обтекании высотного здания или узкого холма поток ветра увеличивает скорость в зоне боковых частей препятствия, почти не поднимаясь [14]. Особенную картину обтекания ветром демонстрирует склон, изрезанный оврагами. Огибая выступы-контрфорсы склона, воздушный поток увеличивает скорость движения, направляется в ложбины оврагов и по ним поднимается вверх. В результате над выступами-контрфорсами склона восходящий поток небольшой или отсутствует, а основной напор динамического восходящего потока с высокой
долей турбулентности присутствует над ложбинами оврагов, усиливая ветровую эрозию склона и рост оврага (рис. 6).
На направление и скорость ветра также влияют термические восходящие потоки (ТВП), которые образуются над участками земной поверхности с наибольшим прогревом от солнца. Наиболее активны в формировании ТВП потоков территории с каменистыми россыпями, покрытые песком участки, сухие поля и обращенные к солнцу склоны холмов, при этом следуют отметить, что вогнутые склоны нагревают воздух быстрее выпуклых (рис. 7).
Неустойчивость приземного слоя воздуха позволяет даже мезошероховатостям стать источниками ТВП у склонов, так как перемещаемый фоновым ветром перегретый слой приземного воздуха при столкновении с препятствием в виде холма или гряды, обтекает их и начинает подниматься вверх [15]. Наземное препятствие задает вертикальный импульс, который позволяет воздушным массам продолжать свой подъем, образуя ТВП (рис. 8).
Следует отметить, что у подножья холмов формируются нисходящие потоки со значительными скоростями, так как холодный, влажный и, соответственно, более тяжелый воздух стремится занять место, из которого поднимается ТВП. Таким образом, большинство южных склонов холмов, как
e е
(D (D t О
i G Г
С" с У
Рис. 6. Обтекание потоком воздуха узкого холма и склона с оврагами Fig. 6. Air flow around a narrow hill and a slope with ravines
о
0 CD CD
1
Ю СЛ
Рис. 7. Области быстро нагреваемого воздуха над вогнутыми и выпуклыми склонами холмов Fig. 7. Areas of rapidly heated air over concave and convex hillsides
CD CD 7
о 3 о
о ( t r a i
r 2
S м
3 Й
>< о
f -
CD
О CD
0 о
По
1 i П =J
CD CD CD
ем
• w
W Ы
s □
s у с о
w w ,,
О О л -А
00 00
Рис. 8. Формирование ТВП у холмов и гряд
Fig. 8. The formation of thermal updrafts (TU) about hills and ridges
Рис. 9. Движение воздушных масс в ТВП на склоне холма: 1 — поднимающийся теплый воздух; 2 — холодный воздух заполняет освобождающееся место Fig. 9. Movement of air masses in thermal upward flow on a hillside: 1 — rising warm air; 2 — cold air fills the vacant space
со со
г г О О
СЧ СЧ
СП СП К (V U 3 > (Л С (Л 2 "" 00 M
(О
ш
г
ф ф ф
cz Ç ^
О Ш
О ^
о =ï со О
СО ч-
4 °
о со
см <л
от
га
ÛL от
« I
со О
О) "
СП ? °
Z от ОТ £=
ОТ ТЗ — ф
ф
о о
с w ■8
О (Л №
и южных фасадов высотных зданий, являются центрами сходимости мезоциркуляции температурной конвекции [16] (рис. 9).
В настоящее время уровень развития технологий искусственного моделирования все чаще позволяет отдать предпочтение при изучении масштабных процессов именно лабораторным методикам. В отличие от натурных наблюдений, исследования в аэродинамической трубе позволяют варьировать геометрические параметры рельефа, направление, скорость, фоновую турбулентность потока, и оценивать масштабные преобразования рельефа местности, реализовать которые даже в виде отдельных элементов в естественных условиях не представляется возможным [17].
Завершая обзор исследований аэрационного режима склоновых территорий, необходимо отметить, что по результатам физических экспериментов по обтеканию воздушным потоком элементов рельефа было установлено следующее:
• относительные скорости ветра на различных участках склонового рельефа варьируются от 3 до 180 % от фоновой скорости ветра;
• с увеличением крутизны склона относительная скорость ветра уменьшается в нижней части склона до 10-40 % и возрастает у верхней бровки склона до 160-180 %;
• зона ветрового затенения находится вокруг холма от подошвы склона на расстоянии от 5 до 7 высот холма;
• подвержены сильному воздействию ветра с возникновением ветровой эрозии верхние участки склонов вершин холмов, бровки верхних террас и гряд;
• воздействие положительных форм склонового рельефа на аэрационный режим распространяется
на 10-15 высот холмов, а отрицательных — 2...3 высоты склонов выемок;
• для карьерно-отвальных комплексов влияние возмущающих факторов ощущается заметнее при близком взаимном расположении и ослабевает до нуля на расстоянии, равном 15.. .17 высотам отвала.
ВЫВОДЫ
Исходя из описанных выше взаимосвязей аэрации и морфологии склонов, можно регулировать и контролировать аэрационный режим склонового ландшафта, для которого должны осуществляться не только основные, но и специальные мероприятия по инженерной подготовке территории. Именно специальные мероприятия по защите от оползней и оврагообразования являются инструментами определения формы и размеров террас склона, крутизны скатов склона и аэрационного режима, который будет иметь описанные выше характеристики. Это позволит размещать элементы благоустройства и застройку склоновой территории в соответствии с критериями комфортности среды [3-5, 8, 9], а также без потери композиционной привлекательности застройки, применяя нижеприведенные методы геопластики в сочетании с современными конструктивными решениями подпорных стен.
Использование искусственных компонентов ландшафта, и адаптация естественных форм рельефа в городских общественных пространствах — важные процессы формирования активной и комфортной городской среды [18]. Различные приемы объемного ландшафтного проектирования уже широко востребованы как в урбанизированном, так и в парковом контексте (рис. 10-12). Для повышения качества такой среды предлагается
Рис. 10. Ботанический сад Барселоны (Карлос Ферратер, Хосе Льюис Каноса, Бэт Фигерас) Fig. 10. Botanical garden of Barcelona (Carlos Ferrater, Jose Lewis Canosa, Bet Figueras)
Рис. 11. Суперкилен — общественный парк в Копенгагене (группа Суперфлекс, Бьярке Ингельс Груп и Топотек) Fig. 11. Superkilen — public Park in Copenhagen (Superflex, Bjarke Ingels Group and Topotek)
Рис. 12. Площадь Сова в Абу Даби (Марта Шварц) Fig. 12. Owl square in Abu Dhabi-Martha Schwartz
продуманный подход, включающий: предварительные обследования (составление ландшафтных карт с ветровым зонированием), проектирование (картограммы аэрационного режима на генеральных пла-
нах благоустройства и застройки), последующий мониторинг аэрационного режима и социальной востребованности местности. Предлагаемый подход, учитывающий особенности существующего ландшафта и окружающих элементов застройки на основе анализа аэродинамических условий объекта, позволяет гармонизировать планировочное решение застройки и благоустройства по ветрозащите и снизить скорость ветра в среднем на 12-18 %.
Разработка и внедрение нового в РФ геотехнического инструментария для создания необходимых форм рельефа позволяет использовать их как основу формирования биоклиматически комфортной среды, в которой обеспечена одновременно и ветрозащита от пульсаций ветровых потоков, со снижением скорости ветра в пульсации в среднем на 22-37 %, при сохранении условий проветривания. Это востребовано большинством направлений ландшафтного проектирования: от приусадебного участка до масштабных линейных сооружений, ограничивающих сельскохозяйственные площади или автомобильные магистрали, и конечно при создании благоустройства городской общественной и жилой среды. Наиболее очевидными средствами геопластики являются упомянутые выше искусственные откосы и склоны, современные конструкции и оригинальные методы крепления которых позволяют достигать максимального уровня мимикрии и в существующем рельефе, и в составе комплекса возводимых архитектурных сооружений.
В настоящее время современный арсенал сборных конструкций дает возможность создавать формы и крутизну рельефа, требуемые для комфортной среды при ландшафтном проектировании, повышать структурную устойчивость и качество эстетического восприятия уже существующих элементов местности. Наиболее интересна и практична модификация классического приема — террасирование склона путем возведения озелененных биоинтегрированных подпорных стенок, исполнение которых в сборном виде должно выполняться из экологичных или переработанных материалов, что является перспективным направлением особенно при создании универсальных решений для массового строительства [19]. Кроме того, разработка современных элементов конструирования ландшафтных объектов, с одной стороны, требует указаний и методик для реализации конкретных инженерных решений, связанных непосредственно с безопасностью (прочность элементов, устойчивость конструкции), с другой стороны — всегда направлена на максимальный уровень биоинтеграции возводимого объекта [18]. Это позволяет разрабатывать системы озеленения, внедренные непосредственно в несущие элементы конструкций подпорных стен и крепления откосов с отличающимися показателями аэродинамических шероховатостей от обычного склона с гладкой подпорной стеной. При этом именно сборные варианты позволяют
e е
(D (D t О i
G Г
с У
(О сл
CD CD 7
О 3 о
о (
t r a i
r
s м it
>< о
f -
CD
О CD
0 о
По
1 i П =J
CD CD CD
ем
W Ы s □
s у с о w w
22 о о
л -А
00 00
реализовать решения с сохранением параметров по воздухопроницаемости на верхних участках массивных несущих или декоративных конструкций для оптимизированного проветривания террасы.
Озелененные биоинтегрированные подпорные стены обладают уникальными аэродинамическими
характеристиками за счет влияния озеленения и тектоники конструкции на ветровой поток, как в случае сборных озеленяемых элементов для крепления откосов от <^йеЮтрр» (рис. 13) [19]. Предлагаемые компанией сборные железобетонные конструкции выполняют функции укрепления откосов и авто-
СП сп Рис. 13. Сборные озеленяемые элементы для крепления откосов от «RiderGrupp» х <u
U з Fig. 13. Precast greening elements for fastening of slopes from "RiderGrupp"
I Ё
¡3 Рис. 14. Озеленяемые элементы для крепления откосов по индивидуальному проекту из блоков Ф Щ
И > Fig. 14. Greening elements for fastening of slopes according to the individual project blocks
мобильных насыпей, создавая требуемую ветро-и шумозащиту.
Применение цветочного оформления, декоративных пород древесно-кустарниковой растительности в биопозитивной конструкции подпорной стены склона решает описанные выше эстетические проблемы геотехнических сооружений, снижает скорость ветра в восходящем потоке минимум на 10-14 %, осуществляет эффективное влагоудер-жание осадков, улучшает микроклимат и останавливает ветровую эрозию (рис. 14) [20].
Стоит отметить, что цветочное оформление подобных биопозитивных конструкций сложно исполнимо в условиях застройки склоновых территорий Севера. Это означает, что для их создания необходимы инновационные методы, потому в суровых климатических условиях Заполярья озеленительный материал должен отвечать следующим требованиям: помимо высокой декоративности растения должны иметь достаточно простую агротехнику, а также повышенную устойчивость к неблагоприятным воздействиям окружающей среды и низких температур. Еще одним вариантом адаптации подпорных конструкций может быть их включение в систему благоустройства территории, а также организация их композиционной связи с малыми архитектурными формами и ветрозащитными кон-
струкциями в виде ограждений [21]. В сочетании с вечнозелеными насаждениями такие стенки, совмещенные с элементами благоустройства, будут уместны и гармоничны даже в условиях сурового северного климата и, что немаловажно, будут помогать выполнять рекреационную функцию прилегающей территории, как это уже достигнуто в условиях более теплого климата (рис. 15-16).
Таким образом, в исследовании представлена возможность развития проектных решений склоновых территорий, учитывающих аэрацион-ный режим и опасное влияние ветровой эрозии, а также возможности применения для крепления склонов геотехнических сооружений с биопозитивными конструкциями, влияющими на параметры аэрации и биоклиматический комфорт среды, а значит и на индикаторы здоровья населения [22]. Будущее развитие рассмотренного научно-проектного направления заключается в интеграции показателей геотехнических сооружений и данных фонового ветрового режима склоновых территорий в информационную среду комплексного параметрического проектирования с параллельным моделированием инженерно-геотехнических и социально-функциональных систем ландшафта, что позволит выйти на качественно новый уровень проектных решений.
e е
(D (D t О
i G Г
С" с У
Рис. 15. Пример совмещения подпорных стенок с малыми архитектурными формами и сплошным ограждением (элементы благоустройства)
Fig. 15. Example of combining retaining walls with small architectural forms and a solid fence (elements of improvement)
Рис. 16. Пример совмещения подпорных стенок с малыми архитектурными формами с воздухопроницаемым ограждением (диффузором) (ветрозащитные конструкции) Fig. 16. Example of combining retaining walls with small architectural forms with an air-permeable fence (diffuser) (windproof structures)
u> э s у с о <D X
J®9®
2 2 О О л -А
00 00
ЛИТЕРАТУРА
со во
г г О О
СЧ СЧ
СП СП К (V U 3 > (Л С (Л 2 "" 00 M
(О
ш
ф
ф ф
cz ç
1= ™
о ^
о =ï
со О
СО ч-
4 °
о со
ГМ £
от
га
ÛL от
« I
со О
О) "
СП
'S
Z CT ОТ £=
ОТ ТЗ — ф
ф
о о
С (Л ■8
1. Черных Д.В. Ландшафтные основы формирования и оптимизации территориальной организации природопользования в горах (на примере гор Южной Сибири) // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. 2016. № 2 (41). С. 22-31.
2. Осипов С.В., Гуров А.А. Детальное картографирование техногенных ландшафтов // География и природные ресурсы. 2016. № 1. С. 156-163.
3. Дуничкин И.В., Поддаева О.И., Чурин П.С. Оценка биоклиматической комфортности городской застройки. M. : Изд-во Mоcковcкого государственного строительного университета. 2016. URL: http:// mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/ izdaniya-otkr-dostupa/.
4. Коваленко П.П., Орлова Л.Н. Городская климатология. M. : Стройиздат, 1993. 144 с.
5. Серебровский Ф.Л. Аэрация населенных мест. M. : Стройиздат, 1985. 170 с.
6. Колбин Д.С., Оленьков В.Д. Исследование ветрового режима с целью аэрации и ветрозащиты городских территорий // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2011. № 1. С. 36-39.
7. Ricci A., Kalkman IM., Blocken B., Repetto M.P., Burlando M., Freda A. Local-scale forcing effects on wind flows in an urban environment // PHYSMOD 2015 — International Workshop on Physical Modeling of Flow and Dispersion Phenomena Empa Dübendorf and ETH Zürich, Switzerland, 7th-9th September 2015. Pp. 7-9.
8. Поддаева О.И., Дуничкин И.В. Архитектурно-строительная аэродинамика // Вестник MTCy. 2017. Вып. 12. № 6 (105). С. 602-609. DOI: 10.22227/19970935.2017.6.602-609.
9. Мягков М.С., Губернский Б.Д., Коно-ва Л.И., Лицкевич В.К. Город, архитектура, человек и климат / под ред. M.C Mягковa. M. : Изд-во Архитектура-С, 2007. С. 77-80.
10. Поддаева О.И., Дубинский С.И., Федосова А.Н. Численное моделирование ветровой аэродинамики высотного здания // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 9. С. 23-27.
11. Дуничкин И.В., Жуков Д.А., Золотарев А.А. Влияние аэродинамических параметров высотной застройки на микроклимат и аэрацию городской среды // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 9. С. 39-41.
12. Оленьков В.Д. Исследование ветрового режима нарушенных территорий // Вестник
Поступила в редакцию 23 июня 2018 г. Принята в доработанном виде 7 августа 2018 г. Одобрена для публикации 28 августа 2018 г.
Южно-Уральского государственного университета. Сер. : Строительство и архитектура. 2014. Т. 14. № 1. С. 9-13.
13. Поддаева О.И. Основные закономерности распределения зон размещения ветроэнергетических установок в застройке по результатам анализа климата и физического моделирования // Научно-технический вестник Поволжья. 2013. № 3. С. 225-228.
14. Поддаева О.И., Дуничкин И.В. Расчетно-экспериментальные исследования ветровых воздействий для жилых комплексов в Москве // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 4. С. 42-45.
15. Hu K., Cheng S., Qian Y. CFD Simulation analysis of building density on residential wind environment // Journal of Engineering Science and Technology Review. 2018. Vol. 11. Issue. 1. Pp. 35-43. DOI: 10.25103/jestr.111.05.
16. Егорычев О.О., Чурин П.С., Поддаева О.И. Экспериментальное исследование сило-моментных ветровых нагрузок на высотные здания // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 9. С. 28-30.
17. Blocken B., Stathopoulos T., Van Beeck J. Pedestrian-level wind conditions around buildings: Review of wind-tunnel and CFD techniques and their accuracy for wind comfort assessment // Building and Environment. 2016. Vol. 100. Pp. 50-81. DOI: 10.1016/j. buildenv.2016.02.004.
18. Grosso M., Chiesa G., Nigra M. Architectural and environmental compositional aspect for technological innovation in the built environment. Capri Publ., 2015, pp. 1572-1581.
19. Lehrangebot Geotechnik Wintersemester 2017/2018. URL:http://www.geotechnik.tu-darmstadt. de/media/institut_und_versuchsanstalt_fuer_geotech-nik/studiumundlehre_1/musterloesungen/umweltgeo-technik_3/10_-_Stuetzbauwerke_11-10-06.pdf.
20. Долженкова Е.И., Калашников Д.В. Моделирование ветрозащитных конструкций // Вестник ландшафтной архитектуры. 2015. № 5. С. 32-36.
21. Naboni E. Integration of outdoor thermal and visual comfort in parametric design // International PLEA conference. At Ahmedabad. 2014. Vol. Sustainable habitat for developing societies. Pp. 1-10.
22. Veremchuk L.V., Yankova V.I., Vitkina T.I., NazarenkoA.V., GolokhvastK.S. Urban air pollution, climate and its impact on asthma morbidity // Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2016. Vol. 6. Issue 1. Pp. 76-79. DOI: 10.1016/j.apjtb.2015.10.001.
Об авторах: Лифшиц Валерия Михайловна — магистр архитектуры, Миланский политехнический университет, Италия, 20133, Милан, Площадь Леонардо да Винчи, 32, sur-re@list.ru;
Коробейникова Анна Евгеньевна — старший преподаватель, Московский информационно-технологический университет — Московский архитектурно-строительный институт (МИТУ-МАСИ), 117342, г. Москва, ул. Введенского, д. 1 А; аспирант кафедры градостроительства, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, anna-chega@mail.ru;
Дуничкин Илья Владимирович — кандидат технических наук, доцент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ecse@bk.ru.
REFERENCES
1. Chernykh D.V. Landshaftnye osnovy formirovaniya i optimizatsii territorial'noy organizatsii prirodopol'zovaniya v gorakh (na primere gor Yuzh-noy Sibiri [Landscape basis of forming and optimization of nature management in the mountains (the case of Southern Siberia)]. Izvestiya Altayskogo otdeleniya Russkogo geograficheskogo obshchestva [Bulletin of the Altay branch of the Russian geographical society]. 2016, no. 2 (41), pp. 22-31. (In Russian)
2. Osipov S.V., Gurov A.A. Detal'noe karto-grafirovanie tekhnogennykh landshaftov [Detailed mapping of technogenic landscapes]. Geografiya iprirodnye resursy [Geography and natural resources]. 2016, no. 1, pp. 156-163. (In Russian)
3. Dunichkin I.V., Poddaeva O.I., Churin P.S. Otsenka bioklimaticheskoy komfortnosti gorodskoy zastroyki [Assessment of bioclimatic comfort of urban development]. Moscow, Moskovskiy gosudarstvennyy stroitel'nyy universitet Publ., 2016. URL: http://mgsu. ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdani-ya-otkr-dostupa/. (In Russian)
4. Kovalenko P.P., Orlova L.N. Gorodskaya kli-matologiya [Urban climatology]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1993, 144 p. (In Russian)
5. Serebrovskiy F.L. Aeratsiya naselennykh mest [Aeration of populated areas]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1985. 170 p. (In Russian)
6. Kolbin D.S., Olenkov V.D. Issledovanie ve-trovogo rezhima s tsel'yu aeratsii i vetrozashhity gorodskih territorij [Study of the wind regime for the purpose of urban areas aeration and wind protection]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politehnicheskogo universiteta. Stroitel'stvo i arhitek-tura [Perm National Research Polytechnic University Bulletin. Construction and Architecture]. 2011, no. 1, pp. 36-39. (In Russian)
7. Ricci A., Kalkman I.M., Blocken B., Repet-to M.P., Burlando M., Freda A. Local-scale forcing effects on wind flows in an urban environment. PHYS-MOD 2015 — International Workshop on Physical Modeling of Flow and Dispersion Phenomena Empa Dübendorf and ETH Zürich, Switzerland, 7th-9th September. 2015, pp. 7-9.
8. Poddaeva O.I., Dunichkin I.V. Arkhitek-turno-stroitel'naya aerodinamika [Architectural-Building Aerodynamics]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017, vol. 12, issue 6 (105), pp. 602-609. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.6.602-609. (In Russian)
9. Myagkov M.S., Gubernskiy B.D., Konova L.I., Litskevich V.K. Gorod, arkhitektura, chelovek i kli-mat [Town, architecture, people and climate]. Moscow. Arkhitektura-S Publ., 2006, pp. 77-80. (In Russian)
10. Poddaeva O.I., Dubinskiy S.I., Fedosova A.N. Chislennoe modelirovanie vetrovoy aerodinamiki vysot-nogo zdaniya [Numerical modeling of wind aerodynamics of a high-rise building]. Promyshlennoe igrazhdan-skoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Construction]. 2014, no. 9, pp. 23-27. (In Russian)
11. Dunichkin I.V., Zhukov D.A., Zolotarev A.A. Vliyanie aerodinamicheskikh parametrov vysotnoy za-stroyki na mikroklimat i aeratsiyu gorodskoy sredy [Influence of the high-rise housing aerodynamic parameters on the microclimate and aeration of the urban environment]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Construction]. 2013, no. 9, pp. 39-41. (In Russian)
12. Olenkov V.D. Issledovanie vetrovogo rezhima narushennykh territoriy [Wind conditions in damaged areas]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. : Stroitel'stvo i arkhitektura [Bulletin of the South Ural State University Ser. : Construction Engineering and Architecture]. 2017, vol. 14, no. 1, pp. 9-13. (In Russian)
13. Poddaeva O.I. Osnovnye zakonomernosti raspredeleniya zon razmeshcheniya vetroenerget-icheskikh ustanovok v zastroyke po rezul'tatam analiza klimata i fizicheskogo modelirovaniya [Basic principles of distribution area location wind turbines in the building on the analysis of climate and physical modeling]. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Povolzh 'ya [Scientific and technical Bulletin of the Volga region]. 2013, no. 3, pp. 225-228. (In Russian)
14. Poddaeva O.I., Dunichkin I.V. Raschetno-eksperimental'nye issledovaniya vetrovykh vozdeystviy dlya zhilykh kompleksov v Moskve [Computational and
e e
<D (D t О
i H k 1
G Г
с У
(О сл
CD CD 7
ö 3 о
о (
t r a i
r s
it
>< o
f -
CD
O CT)
v 0
0 о
Но
1 i n =¡ CD CD CD
ем
ф w
I ы s □
s у с о ф S
O,
M M
о о
л -А
00 00
to to
r r
O O
N N
cn cn
H (V
U 3
> in
E (A
2 "" 00
(0
(0
experimental investigations of wind impacts for residential estates in Moscow]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Construction]. 2016, no. 4, pp. 42-45. (In Russian)
15. Hu K., Cheng S., Qian Y. CFD Simulation analysis of building density on residential wind environment. Journal of Engineering Science and Technology Review. 2018, vol. 11, issue 1, pp. 35-43. DOI: 10.25103/jestr.111.05.
16. Egorychev O.O., Churin P.S., Poddaeva O.I. Eksperimental'noe issledovanie silo-momentnykh ve-trovykh nagruzok na vysotnye zdaniya [Experimental study of force-moment wind loads on high-rise buildings]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Construction]. 2014, no. 9, pp. 28-30. (In Russian)
17. Blocken B., Stathopoulos T., Van Beeck J. Pedestrian-level wind conditions around buildings: Review of wind-tunnel and CFD techniques and their accuracy for wind comfort assessment. Building and Environment. 2016, vol. 100, pp. 50-81. DOI: 10.1016/j. buildenv.2016.02.004.
18. Grosso M., Chiesa G., Nigra M. Architectural and environmental compositional aspect for technological innovation in the built environment. Capri Publ., 2015, pp. 1572-1581.
19. Lehrangebot Geotechnik Wintersemester 2017/2018. URL: http://www.geotechnik.tu-darmstadt. de/media/institut_und_versuchsanstalt_fuer_geotech-nik/studiumundlehre_1/musterloesungen/umweltgeo-technik_3/10_-_Stuetzbauwerke_11-10-06.pdf.
20. Dolzhenkova E.I., Kalashnikov D.V. Mode-lirovanie vetrozashchitnykh konstruktsiy [Modeling of windproof structures]. Vestnik landshaftnoy arkhitek-tury [Bulletin of landscape architecture]. 2015, no. 5, pp. 32-36. (In Russian)
21. Naboni E. Integration of outdoor thermal and visual comfort in parametric design. International PLEA conference. At Ahmedabad. 2014, vol. Sustainable habitat for developing societies, pp. 1-10.
22. Veremchuk L.V., Yankova V.I., Vitkina T.I., Nazarenko A.V., Golokhvast K.S. Urban air pollution, climate and its impact on asthma morbidity. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2016, vol. 6, issue 1, pp. 76-79. DOI: 10.1016/j.apjtb.2015.10.001.
o
<D <U cz Ç
1=
O w o ^
O .2 CD O CD
4 °
o
CO
CM <»
Received June 23, 2018.
Adopted in revised form on August 7, 2018.
Approved for publication on August 28, 2018.
About the authors: Valeria M. Lifshits — Master of Science in Architecture, Politecnico di Milano, 32 Piazza Leonardo da Vinci, Milano, 20133, Italy, sur-re@list.ru;
Anna E. Korobeynikova — Senior Lecturer, Moscow Information and Technology University — Moscow Architectural and Construction Institute (MITU-MASI), 1 A Vvedensky st., Moscow, 117342, Russian Federation; postgraduate student, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; anna-chega@mail.ru;
Ilya V. Dunichkin — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, ecse@bk.ru.
CO
ûl So
« I
CO O
CD "
CD ? °
Z CT OT £= in T3 — <u <u o o
E w ■8
iE 3s
Ü in №
