CC BY
30Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Town planning and architecture
УДК 69.504:711.4:504
В.В. БАЛАКИН, канд. техн. наук (Balakin-its@yandex.ru)
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1)
Формирование аэрационного режима городских улиц приемами планировки жилой застройки
По результатам исследований на моделях жилых зданий установлены закономерности трансформации воздушного потока по скорости и направлению на городских улицах при различных приемах планировки застройки. Выявлены планировочные условия, способствующие формированию зон обратной циркуляции в уличных каньонах вследствие устойчивого вихря и повышенного загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта. Даются рекомендации по регулированию аэрационного режима городских улиц и исключению случаев опасного загрязнения, связанного с замкнутой циркуляцией воздушных потоков.
Ключевые слова: скорость ветра, загрязнение атмосферного воздуха, аэрационный режим улиц.
V.V. BALAKIN, Candidate of Sciences (Engineering) (Balakin-its@yandex.ru, Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering (1, Akademicheskaya Street, 400074, Volgograd, Russian Federation)
Formation of Aeration Regime of Urban Streets by Methods of Housing Development Planning
Regularities of the transformation of speed and direction of the air flow in the urban streets at various methods of housing development planning have been established according to the results of study on models of residential buildings. Planning conditions favoring the formation of reverse circulation zones in the street canyons due to the stable vortex and elevated pollution of the atmospheric air with motor vehicle emissions are revealed. Recommendations for regulation of the aeration regime of urban streets and exclusion of the cases of dangerous pollution connected with the closed circulation of air flows are made.
Keywords: wind speed, atmospheric air pollution, aeration regime of streets.
Изменение скорости и направления ветра в условиях города представляет собой сложный многофакторный процесс. Осредненную скорость ветра в любой точке i у земной поверхности можно приближенно вычислить по формуле [1]:
щ =и0-т1-т2-т3-т4, (1)
где и0 - скорость ветра на метеостанции; Т1,Т2,Т3,Т4 -частные коэффициенты трансформации, учитывающие соответственно воздействие рельефа (гипершероховатость), застройки в целом (макрошероховатость), элементов застройки и благоустройства (микрошероховатость).
В градостроительных решениях, принимаемых при освоении территории под жилищное строительство, необходимо наиболее полно использовать средства регулирования аэрационного режима, обозначенные в данном выражении.
В географических районах, где преобладают сильные холодные ветры, приводящие к появлению у жителей холо-дового стресса и вызывающие опасность обморожения, находят применение на разных стадиях проектирования такие градостроительные средства защиты жилых территорий от ветра, как учет особенностей рельефа, выбор этажности застройки, приемов планировки, озеленения и др.
Вместе с тем в подзонах таежной, оазисов, влажных субтропиков и резко континентального климата, характеризующихся более низкими скоростями ветра (до 3 м/с)
10'2015 ^^^^^^^^^^^^^
и штилевыми условиями (0-1 м/с), на территории жилой застройки и улицах поселений в теплый период отмечаются одновременно дискомфортные теплоощущения у населения и повышенный уровень загрязнения атмосферы. В данных климатических областях актуальной задачей градостроительного проектирования является поиск таких объемно-планировочных решений групп зданий, которые стимулируют естественное проветривание, обеспечивая максимальное сохранение, а в некоторых случаях усиление исходных скоростей ветра в жилой застройке.
Более сложные задачи по формированию микроклимата возникают в «городах двух сезонов» (Москва, Волгоград и др.) - сухого жаркого лета и холодной ветреной зимы [2, 3]. В холодный период здесь находят применение полузамкнутые с открытой частью к благоприятной стороне горизонта и замкнутые группы жилых домов для защиты от ветра участков детских дошкольных учреждений, школ и других объектов, особенно чувствительных к ветровому воздействию и переохлаждению. Применяется и такой прием, как повышение этажности в пределах групп зданий по преобладающему направлению холодных ветров. В теплый период используются возможности сохранения аэрацион-ного потенциала в застройке с учетом горно-долинной, бри-зовой циркуляции воздушных масс и др.
Очевидно, в каждом географическом районе по отношению к аэрационному фактору необходимо вырабатывать на основе комплексной оценки единую позицию при выбо-
- 43
Градостроительство и архитектура
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
3 1,1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
6 > У / ч V-7
/ Л ч\ \\ ./V
/ / 1 ч. —-с— /'V .-•у'
Ж Н \ V \ ,// * / * 4 я
У" *ч 2
1 2 3 4 5 6 г
Рис. 1. Изменение относительной скорости ветра над проезжей частью в зависимости от параметра I при доле разрывов в застройке б : 1 - 0,64 (I = 10; 1р= 2 I); 2- 0,47 (I = I; 1р = 2 I); 3 - 0,3 (I = 21; !р = I); 4 - 0,46 (I = 21; !р = 21); 5 - 0,21 (I = 31; ¡„ = I); 6 - 0,16 (I = 4; ¡„ = I); 7 - 0 (I = Ь = 20I); ¡„ = 0)
3 1,1
0,9
0,8
0,7
0,6
б А
К V \\ \ *
/ 3 \ Л\ // V/ у/ ' / ' ' / ' ' / / /
Л 4 % Л" ' ч?
VI. />У / / /
0,2
0,4
0,6
0,8
1 5
Рис. 2. Зависимость коэффициента трансформации скорости воздушного потока над проезжей частью от доли разрывов б между зданиями на линии застройки при значениях 1: 1 -1,3; 2 - 1,8; 3 - 2,3; 4 - 2,8; 5 - 3,8; 6 - 5,8
0
ре планировочных решении жилых территории, а также магистральных улиц, над проезжеИ частью которых формируется начальный уровень загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобильного транспорта [4].
Главной особенностью улицы является вытянутая форма в плане с характерным композиционным объединением элементов застройки различной этажности и протяженности, воздействие которых на деформацию воздушного потока по скорости в пределах рассматриваемого фрагмента учитывается, согласно (1), частным коэффициентом трансформации т3.
Современная переуплотненная застройка городов, особенно их центров, отличается преобладанием на улицах многосекционных зданий, образующих в сочетании со всевозможными вставками между ними уличные каньоны. При поперечном ветре в каньоне появляется обратное течение вследствие устойчивого вихря, увлекающего загрязняющие вещества к подветренным фасадам наветренного ряда зданий.
Многие исследователи, анализируя движение загрязненных воздушных потоков в каньонах, образованных городской застройкой, приходят к выводу, что данные полузамкнутые пространства существенно сдерживают рассеивание примесей в окружающем пространстве [5-10]. Более того, отмечено достоверное повышение заболеваемости по классу болезней органов дыхания детей, проживающих в домах по наветренным по отношению к господствующему направлению ветра рядам плотной фронтальной застройки магистральных улиц.
По нашим натурным наблюдениям, в крупных городах, на плотно застроенных улицах усиление скорости поперечного ветра не приводит к снижению концентрации оксида углерода в воздухе в соответствии с экспоненциальной зависимостью, полученной для улиц со свободной застройкой [11].
Для оценки влияния геометрических параметров и приемов планировки и застройки улиц на снижение скорости ветра необходимо прежде всего установить соответствующие функциональные зависимости. При этом важно проследить, при каких планировочных условиях вихревые зоны, обра-
зуемые отдельными зданиями, объединяются в единую область замкнутой циркуляции воздушных масс, приводящей к повышенной загазованности атмосферного воздуха в жилой застройке.
С этой целью были поставлены эксперименты на полигоне крупномасштабного моделирования городской застройки. Жилые здания монтировались из отдельных секций длиной 15 м, выполненных из тонкой древесно-волокнистой плиты в масштабе 1:20 с соотношением высоты, длины и ширины 1:0,9:0,8.
Измерения скорости ветра производили чашечными анемометрами МС-13 в характерных точках по продольному и поперечному сечениям улиц. Угол между направлением воздушного потока и продольной осью модели улицы длиной 300 м в период эксперимента был близок к 90°.
В качестве обобщающего геометрического параметра, характеризующего внешние габариты полузамкнутого про-
Схемы застройки
21„
21„
31„
4!п
21„
21„
0
Коэффициент трансформации Т3 при значении г
1,3 1,8 2,3 2,8 3,8 4,8 5,8
0,8 0,84 0,89 0,95 0,92 0,95 0,99
0,65 0,71 0,7 0,68 0,74 0,89 0,98
0,8 0,86 0,85 0,84 0,86 0,94 0,99
0,77 0,84 0,82 0,73 0,71 0,87 0,96
0,85 0,94 0,84 0,94 1 0,99 1
1,02 1,02 0,95 0,98 0,93 0,98 1
0,82 1,04 0,91 0,91 0,95 0,95 0,97
Примечание: I - длина по линиям регулирования застройки; 10 - длина секции, м; 1Р - величина разрыва между зданиями, м; Ь - протяженность участка улицы, м
I
р
„
I
I
„
„
I
„
„
I
„
Научно-технический и производственный журнал
Town planning and architecture
странства участков улиц, принят геометрический критерий предложенный Э.Ю. Реттером [12]:
г = ЫН, (2)
где Ь - расстояние от наветренной стены первого по потоку здания до средней осевой линии между зданиями.
Вычисленные по показаниям приборов значения Т3 для наиболее характерных типов застройки улиц даются в таблице.
Зависимость относительной скорости ветра т3 над проезжей частью улиц от критерия г приведена на рис.1.
На рис. 2 показано изменение коэффициента Тъ в зависимости от доли разрывов б, характеризующей степень «продуваемости» фрагментов застройки улицы:
б = 1 - X/. И„
(3)
где - общая длина зданий по контуру участка улицы; ЬП - протяженность периметра участка улицы по линиям регулирования застройки и ширине.
Результаты эксперимента показывают, что в условиях различной плотности застройки при значениях г от 1,5 до 2,5 имеется возможность максимального сохранения скорости ветра на улицах.
По характеру кривых 5-7 на рис. 1 видно, что скорость ветра незначительно снижается (не более чем на 20%) и несколько увеличивается при застройке улицы многосекционными зданиями (1> 3/0). Однако при принятии проектных решений следует иметь в виду, что такая планировочная ситуация может вызвать случаи опасного загрязнения, обусловленные замкнутой обратной циркуляцией примесей в уличном пространстве. Признаки такого движения обнаруживаются при переходе от точечной застройки к 2-3-сек-ционной фронтальной при разрывах 15 м (кривые 2-4 на рис. 1), а также при ее уплотнении в ряду (кривые 3 и 4). Обратная циркуляция наиболее выражена при незначительных разрывах в застройке или их отсутствии (кривые 6 и 7 на рис. 1).
Влияние продуваемости застройки на снижение скорости ветра на улицах является наиболее ощутимым при точечной и 2-секционной застройке с разрывами в ряду в пределах 15-30 м и значениях б от 0,3 до 0,5 (кривые 1-5 на рис. 2).
Зависимость падения скоростей ветра от доли разрывов в застройке сглаживается по мере увеличения протяженности самих зданий. Однако происходящее при этом уменьшение б от оптимальных значений по ветрозащитным свойствам до нуля сопровождается появлением между зданиями устойчивой обратной циркуляции примесей.
В то же время по ходу кривых на рис. 2 можно заключить, что по мере разуплотнения застройки в диапазоне значений б = 0,5 - 1,0 и увеличения ширины каньона больше 10 Н, т. е. при г > 5,8 (кривая 6 на рис. 2), ее влияние на скорость ветра в уличном пространстве практически нивелируется. При таких условиях единая циркуляционная зона между зданиями разделяется на две самостоятельные - «заветренную первого по потоку здания и зону подпора второго здания» [6]. Следовательно, вихрь над проезжей частью разрушается и связанная с ним опасность повышенного загрязнения воздуха ликвидируется. Воздействие же зданий на улицах как элементов застройки на скорость ветра в данном случае следует учитывать, согласно (1) через частный коэффициент трансформации т2, поскольку оно будет проявляться уже в составе более сложных компоновок и массивов застройки, формирующих «плохо обтекаемую аэродинамическую макрошероховатость» [12].
В целях снижения уровня загазованности магистральных улиц в городах и исключения случаев опасного загрязнения, связанного с замкнутой обратной циркуляцией воздушных потоков, необходимо применять более свободные приемы планировки жилой застройки с необходимым отступом от красных линий и ограниченным количеством многосекционных зданий. Например, смещение их осей в ряду, расположение под углом к линии застройки, чередование этажности и изменение конфигурации в плане.
Список литературы
References
1. Серебровский Ф.Л. Аэрация населенных мест. M.: Стройиздат, 1985. 172 с.
2. Мягков М.С. Пример моделирования микроклиматических условий для г. Волгограда // Вестник ВолгГАСУ. 2013. Вып. 32 (51). С. 220-228.
3. Егорычев О.О., Дуничкин И.В. Вопросы прогнозирования микроклимата городской среды для оценки ветроэнергетического потенциала застройки // Вестник МГСУ. 2013. № 6. С. 123-131.
4. Добровольский С.А., Потапов А.Д., Кашперюк П.И. Некоторые подходы к построению модели загрязнения воздушной среды автотранспортными выбросами // Вестник МГСУ. 2010. № 4. С. 155-157.
5. Никитин В.С., Максимкина Н.Г., Самсонов В.Т., Плотникова Л.В. Проветривание промышленных площадок и прилегающих к ним территорий. М.: Стройиздат, 1980. 200 с.
6. Addison Paul S., Currie John I., Low David J., McCann Joanna M. An integrated approach to street canyon pollution
1. Serebrovskiy F.L. Aeratsiya naselyonnykh mest [Ventilation of residential territories]. Moscow: Stroyizdat. 1985. 172 p.
2. Myagkov M.S. An example of microclimatic condition modelling for Volgograd, Russia. Vestnik VolgGASU. 2013. No. 32 (51), pp. 220-228. (In Russian).
3. Yegorychev O.O., Dunichkin I.V. Problems of microclimate forecasting in urban environments for estimation of wind-energy potential of built-up areas. Vestnik MGSU. 2013. No. 6, pp. 123-131. (In Russian).
4. Dobrovolskiy S.A., Potapov A.D., Kashperyuk P.I. Certain methods of approach to modelling ambient air pollution with exhaust from motor vehicles. Vestnik MGSU. 2010. No. 4, pp. 155-157. (In Russian).
5. Nikitin V.S., Maksimkina N.G., Samsonov V.T., Plotniko-va L.V. Provetrivanie promyshlennykh ploshchadok i prilegayushchikh k nim territoriy [Ventilation of industrial and adjacent territories]. Moscow: Stroyizdat. 1980. 200 p.
6. Addison Paul S., Currie John I., Low David J., McCann Joanna M. An integrated approach to street canyon pollution
10'2015
45
Градостроительство и архитектура
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
modeling // Environmental Monitoring and Assessment. 2000. Vol. 65, №. 1-2, pp. 333-342.
7. Uehara Kiyoshi, Murakami Shuzo, Oikawa Susumu, Wakamatsu Shinji. Wind tunnel experiments on how thermal stratification affects flow in and above urban street canyons // Atmospheric Environment. 2000. Vol. 34, № 10, pp. 1553-1562.
8. Baik Jong-Jin, Kim Jae-Jin. A numerical study flow and pollutant dispersion characteristics in urban street canyons // Journal of Applied Meteorology. 1999. Vol. 38, № 11, pp. 1576-1589.
9. Kim Jae-Jin, Baik Jong-Jin. A numerical study thermal effects on flow and pollutant dispersion in urban street canyons // Journal of Applied Meteorology. 1999. Vol.38, № 9, pp. 1249-1261.
10. Assimakopoulos V.D., ApSimon H.M., Moussiopoulos N. A numerical study of atmospheric pollutant dispersion in different two-dimensional street canyon configurations // Atmospheric Environment. 2003. Vol. 37, № 29, pp. 40374049.
11. Балакин В.В. Обеспечение нормативов содержания выбросов автомобилей в воздухе городских улиц. Ресурсо-и энергоэффективные технологии в строительном комплексе региона // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. Саратов: СГТУ. 2014. С. 356-360.
12. Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. М.: Стройиздат, 1984. 294 с.
modeling. Environmental Monitoring and Assessment. 2000. Vol. 65. No. 1-2, pp. 333-342.
7. Uehara Kiyoshi, Murakami Shuzo, Oikawa Susumu, Wakamatsu Shinji. Wind tunnel experiments on how thermal stratification affects flow in and above urban street canyons. Atmospheric Environment. 2000. Vol. 34. No.10, pp. 1553-1562.
8. Baik Jong-Jin, Kim Jae-Jin. A numerical study flow and pollutant dispersion characteristics in urban street canyons. Journal of Applied Meteorology. 1999. Vol. 38. No. 11, pp. 1576-1589.
9. Kim Jae-Jin, Baik Jong-Jin. A numerical study thermal effects on flow and pollutant dispersion in urban street canyons. Journal of Applied Meteorology. 1999. Vol.38. No. 9, pp. 1249-1261.
10. Assimakopoulos V.D., ApSimon H.M., Moussiopoulos N. A numerical study of atmospheric pollutant dispersion in different two-dimensional street canyon configurations. Atmospheric Environment. 2003. Vol. 37. No. 29, pp. 40374049.
11. Balakin V.V. Ensuring the standards for automobile emissions in urban street air. Resource- and energy-effective technologies in the regional engineering and construction complex: proceedings of the International Research and Application Conference. Saratov. 2014, pp. 356-360.
12. Retter E.I. Arkhitekturno-stroitel'naya aerodinamika [Architectural aerodynamics]. Moscow: Stroyizdat. 1984. 294 p.
В Оренбургской области открылся гипсовый завод
«ВОЛМА-Оренбург»
4 сентября 2015 г. в поселке Дубенский Беляевского района был введен в эксплуатацию гипсовый завод полного цикла «ВОЛМА». В торжественной церемонии открытия приняли участие руководства правительства Оренбургской области и Республики Беларусь, партнеры из российских регионов и зарубежных государств, ведущие мировые производители строительной отрасли.
Гостям были продемонстрированы образцы продукции нового завода, показана работа цеха по производству пазогребневых плит. Это гипсовая плита для возведения межкомнатных и межквартирных перегородок, с пазами и гребнями по опорной и стыковочной поверхностям. Полученная перегородка не нуждается в оштукатуривании.
Заместитель премьер-министра Республики Беларусь Анатолий Калинин поздравил оренбуржцев с открытием нового современного завода и подчеркнул, что одна из целей визита белорусской делегации - перенять опыт, потому что такое же предприятие планируется заложить под Минском в октябре 2015 г.
По мнению вице-губернатора Оренбургской области по финансово-экономической политике Натальи Левинсон, реализация проекта позволит внести значительный вклад в экономику Оренбургской области и станет еще одним шагом к увеличению экономического потенциала региона, и конечно, это дополнительные рабочие места. На предприятии будут трудоустроены более 150 человек.
«ВОЛМА-Оренбург» - седьмой завод компании в России и первое предприятие полного цикла: от добычи и переработки сырья до производства и дистрибуции готовой продукции. Текущий объем инвестиций в рудник составил 207 млн руб. Возведение завода началось в июне 2012 г. При строительстве применялись энергосберегающие материалы, современные технологии и оборудование: на площадке используется замкнутый цикл очистки сточных вод, а производство сыромолотого гипса осуществляется за счет использования вторичного тепла, что экономит природный газ. Предполагается, что годовой объем производства при выходе на проектную мощность составит: пазгоребневых плит - 454 тыс. м2, сухих гипсовых строительных смесей -120 тыс. т.
30 сентября 2011 г. правительством Оренбургской области и ООО «Управляющая компания «ВОЛМА» было подписано Соглашение о социально-экономическом партнерстве. В рамках Соглашения восстановлено 12 км железнодорожных путей и по-грузоразгрузочная площадка. На сегодня компания выполнила все обязательства, заявленные в рамках поддержки социальной сферы поселка: отремонтированы средняя школа в Дубенском и детская школа искусств в Беляевке, приобретен концертный рояль «Ямаха».
По материалам пресс-центра корпорации «ВОЛМА»
