CC BY
30--------- ЦПШЦЫПЕ
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 711.5
О.Н. СОКОЛЬСКАЯ, архитектор ([email protected]), Таджикский технический университет им. академика М.С. Осими (Душанбе, Республика Таджикистан)
Градоэкологическое зонирование городов с жарко-штилевыми климатическими условиями
Южные города, расположеные в горно-котловинных пространствах, отличаются жарко-штилевыми климатическими условиями. В условиях штиля происходит скопление негативных примесей, что отрицательно отражается на экологическом состоянии атмосферного воздуха. На примере Душанбе предложено введение в практику градостроительства градоэкологического зонирования, в основе которого лежит тепловетровой режим. Наиболее верным решением проблемы улучшения экологии атмосферы городов, расположенных в жарко-штилевых климатических условиях, является учет градоэкологических факторов на макро-, мезо- и микроуровнях.
Ключевые слова: город, экология, штиль, зонирование.
Анализируя практику градостроительства южных городов СНГ, становится ясно, что существует недостаток экологических исследований для городов, расположенных в экстремальных, жарко-штилевых климатических условиях.
Города Душанбе (Республика Таджикистан), Бишкек (Республика Кыргызстан), Ереван (Республика Армения), расположенные в горно-котловинных пространствах, обладают штилевыми условиями аэрации. В условиях штиля
происходит скопление пыли, газа и других производственных выбросов в приземном городском слое, что негативно отражается на экологическом состоянии атмосферного воздуха, способствует возникновению инверсии (повышению температуры воздуха с высотой по мере удаления от поверхности земли вместо обычно наблюдаемого понижения), смога, а следовательно, оказывает негативное воздействие на состояние здоровья людей.
- У
/
ч р. Кафирниган
Рис. 1. Схема зонирования города Душанбе: 1 — центральная административно-управленческая зона; 2 — жилые районы; 3 — зона предполагаемого строительства; 4 — центральная промышленная зона; 5 — западная промышленная зона; 6 — северо-западная промышленная зона; 7 — северная промышленная зона; 8 — восточная промышленная зона; 9 — аэропорт
Рис. 2. Схема градоэкологического макрозонирования Душанбе
Условные обозначения:
| - промышленные зоны | - зона распространения
контаминантов от источников
] - зона достаточного ветрового режима 3-6 м/с
кУуУ'1 - зона недостаточного
ветрового режима 1-2 м/с
Условные обозначения:
| - промышленные зоны | - зона распространения
контаминантов от источников
] - зона достаточного ветрового режима 2-4 м/с
кууу'1 - зона недостаточного
ветрового режима 0,5-1,5 м/с - зона штиля
Условные обозначения:
- промышленные зоны
I | - зона распространения
контаминантов от источников | 11 - зона достаточного
ветрового режима 2-4 м/с У'/У\ - зона недостаточного _ ветрового режима 0,5-1,5 м/с
- зона штиля
Рис. 3. Схема градоэкологического мезозонирования Душанбе: а —день; б — ночь; в — утро
Для улучшения экологических характеристик атмосферной среды в городах, отличающихся жарко-штилевыми признаками погоды и сложным рельефом, в основу градостроительной практики следует положить градоэкологи-ческое зонирование городской территории с учетом прилегающих территорий, оказывающих огромное влияние на состояние экосферы в городах.
Градоэкологическое зонирование - это территориальное деление региона существующей и планируемой город-ской застройки по природно-климатическим параметрам, учету характера и масштаба влияния антропогенной деятельности на окружающую среду; оценка деятельной поверх-ности застройки с экологической точки зрения по плотности, степени шероховатости, экспозиции зданий, благоустройству, обводнению и озеленению с позиций инсоляционных, температурных, термических, ветровых и шумозащитных условий.
Для очищения приземного слоя атмосферы в основу градоэкологического зонирования в южных маловетреных и штилевых городах следует положить тепловетровой режим, который формируется под воздействием солнечной радиации. Возникающие при нагревании подстилающих поверхностей конвекционные потоки воздуха способны переносить атмосферные загрязнения из приземного слоя в верхние слои атмосферы, а затем рассеивать их с помощью фонового ветра, а также создавать локальные ветры в нижних слоях атмосферы, нормализующие тепловой режим и благоприятно влияющие на экологию городской среды. Развитие тепловетрового режима актуально использовать на всех стадиях градоэкологического зонирования.
Наиболее верным решением проблемы улучшения экологии атмосферы городов, расположенных в жарко-штилевых климатических условиях, является учет градоэкологи-ческих факторов на макро-, мезо- и микроуровнях. С целью оценки экологической ситуации территории застройки Ду-
шанбе было произведено градоэкологическое зонирование территории на макроуровне (рис. 2).
При градоэкологическом макрозонировании рассматривались как городские, так и прилегающие к городу территории. По сумме природно-климатических и антропогенных факторов путем выявления наиболее благоприятных зон для размещения городских застроек произведено деление их на комфортные, относительно комфортные и дискомфортные типы среды. Доминирующим фактором при этом является длительность комфортного периода пребывания человека на территории застройки и в жилище.
В целом городу Душанбе, расположенному в Гиссар-ской долине на южных склонах Гиссарского хребта, присущи типичные черты городского климата, характерные для южных городов с жарким сухим летом и неустойчивой мягкой зимой. В этом районе большие суточные амплитуды температуры воздуха летом (16-19оС), крайняя засушливость летом, нормальная и повышенная влажность зимой, а также неравномерный суточный и годовой ход скорости и направления ветра.
В Душанбе к первому (комфортному) типу территорий, наиболее благоприятному по сумме факторов для размещения городской застройки, относятся территории, расположенные вдоль русла р. Кафирниган. Ширина зоны достигает 3-4 км. Длительность комфортного периода в жилище составляет 12 ч (весь ночной и часть утреннего периода с 20 до 8 ч).
Именно эта зона характеризуется достаточно развитым ветровым режимом (2-5 м/с). Повторяемость штиля не превышает 30%. Температурные инверсии в пятидесятиметровом слое над поверхностью земли достигают 3оС. Температурный режим в ночной период неоднороден (20-25°С), в дневное время оценивается как чрезмерно дискомфортный (36-38°С в период 13-16 ч). Именно над территориями этого района долинный ветер формируется значительно раньше,
"|7'2010
Условные обозначения:
городская застройка пешеходные дорожки автодороги
длительность облучения солнечной радиацией 12 ч и более длительность облучения солнечной радиацией 10-12 ч длительность облучения солнечной радиацией 10-12 ч длительность облучения солнечной радиацией менее 6 ч
Рис. 4. Схема градоэкологического микрозонирования фрагмента застройки 102-го микрорайона Душанбе
что является благоприятным качеством данных территорий.
Второй (относительно комфортный) тип территорий, менее благоприятных для размещения городской застройки, характеризуется дискомфортностью одного из факторов - недостаточностью ветрового режима в утренний и ночной периоды. К этому типу относятся территории, расположенные на склонах Гиссарского хребта, а также часть котловины юго-западнее Душанбе. Длительность комфортного периода в жилище составляет менее 6 ч (дневной период с 12 до 18 ч).
Ветровой режим характеризуется неоднородностью, отсутствует четкая направленность. В утренний период ветровой режим недостаточен, днем наиболее развит долинный ветер до 6 м/с. Повторяемость штиля 30-60%. Термический режим также неоднороден: в дневной период температура воздуха на склонах 33-36°С, на дне долины достигает 35-38°С. Температурные инверсии максимальны в ночной период (на склонах составляют 2,5°С, в котловине - 4°С).
Третий (дискомфортный) тип территорий характеризуется сочетанием наиболее дискомфортных состояний термического и ветрового режимов. Эти территории оцениваются как неприемлемые для размещения городской застройки. К этому типу относятся территории, находящиеся в условиях ветровой тени и подсклонового штиля. Длительность комфортного периода в жилище менее 3 ч (дневной период с 12 до 15 ч). В этих условиях находится в настоящее время большая часть территории Душанбе.
Ветровой режим характеризуется как остро недостаточный (1-1,5 м/с). Таким образом, в летний период население города живет в дискомфортной среде, переполненной продуктами эксплуатации транспорта и производственных предприятий. Только в течение второй половины дневного периода (после 16-17 ч) в результате появления ветра достаточной скорости (2-4 м/с) рассеивается смог над городом. Повторяемость штиля более 60%. Термический режим умереннотяжелый на открытой местности и чрезмернотя-желый в застройке (24-30оС). Температурные инверсии достигают 5-8°С. Большие температурные инверсии обусловливают отсутствие комфортного периода на высотах более 10 м в течение всех суток.
При учете антропогенных факторов следует обратить внимание на образование острова тепла. Остров тепла является отражением суммы микроэкологических изменений, связанных с антропогенными преобразованиями городской поверхности. Городской остров тепла способствует появлению локальных ветров от окраин к центру, что приводит к скоплению большого количества негативных атмосферных примесей и образованию экологически неблагоприятной зоны. Обычно территория острова тепла соответствует территории городского образования, а его центр приходится на центр города. В условиях сложного рельефа на развитие острова тепла влияют различные локальные циркуляции, обусловленные термическим режимом склонов гор. В Душанбе р. Варзоб и р. Кафирниган являются причиной расщепления дневного острова тепла в летнее время на части.
В итоге отмечается, что приоритетным направлением для дальнейшего развития города и создания благоприятных градоэкологических характеристик атмосферной среды является восточное и юго-восточное направление Гиссар-ской долины. Причем жилая застройка должна располагаться в зоне вдоль р. Кафирниган и обладать всеми существующими способами защиты от солнечной радиации.
Градоэкологическое зонирование на мезоуровне в Душанбе с учетом прилегающих территорий представлено на рис. 3.
При градоэкологическом мезозонировании произведен более тщательный анализ экосреды городской территории. Рассмотрено существующее взаиморасположение крупных городских объектов, промышленных предприятий и промышленных зон, негативно влияющих на экологическое состояние атмосферы городской среды, с учетом индивидуальных особенностей горно-котловинного пространства.
Орографические особенности сложного рельефа Душанбе обусловливают наличие системы местных ветров, из которых наиболее ярко проявляются склоновые ветры, формирующиеся путем термической циркуляции небольшой мощности между склоном и равниной. В различное время суток нагреваются склоны различной ориентации и меняется направление ветра, поэтому мезоэкологическое зонирование следует выполнять отдельно, для ночного, утреннего и дневного периодов. К тому же, на склоновую циркуляцию накладывается влияние горно-долинной циркуляции.
Помимо этого схема градоэкологического мезозониро-вания дает возможность наглядного изображения направления распространения негативных выбросов от промышленных зон в целом, а также распространения негативных примесей от отдельных источников.
На основе анализа схем градоэкологического мезозони-рования Душанбе показано, что существующие в городе крупные промышленные зоны (центральная, западная, севе-
-----мшпшццдь
СТРОИТЕЛЬСТВО
ро-западная, северная, восточная) расположены на территориях с недостаточным ветровым режимом, что приводит к скоплению негативных антропогенных веществ в атмосфере города, ухудшению экологического состояния окружающей городской среды и образованию смога. Особенно негативная ситуация в городе складывается в утренний период, когда центральная, восточная и западная промышленные зоны оказываются в зоне штиля, а выбросы в атмосферу от северной и северо-западной промышленных зон склоновыми ветрами заносятся в селитебную зону города.
Градоэкологическое зонирование на микроуровне в масштабе города Душанбе представлено на рис. 4.
При градоэкологическом микрозонировании небольшого участка городской территории учитывается множество факторов, формирующих экологию рассматриваемого района: застроенность территории, высота городской постройки; ширина и расположение по отношению к солнцу, ветру городских зданий и сооружений; наличие источников, подвергающихся инсоляции, и др.
В микроэкологической зоне нахождения человека в условиях штиля происходит значительное скопление негативных антропогенных примесей от передвижных и стационарных источников. В связи с чем особое внимание следует уделить расположению, ширине и проходимости транспортных коммуникаций, которые являются основным источником загрязнения на микроэкологическом уровне, а также источником шума, разрушающим экологический комфорт городской среды. Также именно в данной зоне отмечаются более резкие тепловые различия над различными городски-
ми поверхностями, различающимися по цвету, составу, фактуре, текстуре строительных материалов, а также в зависимости от наличия зеленых и водных поверхностей.
Для улучшения экологического состояния атмосферного пространства рассматриваемого района в условиях жары и штиля деятельную поверхность городской застройки следует представить как совокупность большого числа соседствующих очагов с разными температурными и термическими условиями, что приводит к возникновению весьма сложных движений воздушных масс локального характера.
Использование данной методики в практике проектирования, основанной на развитии тепловетрового режима, достигается путем прогнозирования инсоляционного режима рассматриваемой территории городов.
Развитие локальных ветров путем целенаправленного программирования тепловых пятен при макро-, мезо- и микроэкологическом зонировании является единственно верным подходом в жарко-штилевых климатических условиях, позволяющим обоснованно планировать оптимальную экологическую среду на городской территории, и дает возможность целенаправленного использования архитектурно-планировочных решений в климатических городах-аналогах.
Представленная методика градоэкологического зонирования позволяет прогнозировать экологические условия территорий южных городов с различными объемно-планировочными структурами застроек и орографическими ситуациями местности, а также регулировать экологический режим городской среды и зданий путем применения современных архитектурно-строительных средств.
Зеленому проекту - зеленый свет!
17-18 ноября 2010 г. в Москве пройдет I Международный фестиваль инновационных технологий в архитектуре и строительстве «Зеленый про-ект-2010», организованный Союзом архитекторов России и издательством «АРД-Центр».
Внедрение стандартов «зеленого строительства» в отечественную и мировую практику - необходимое условие для спасения цивилизации на планете Земля от разрушительных процессов загрязнения окружающей среды, последствий стремительно нарастающего потребления энергоресурсов. Только благодаря грамотному сочетанию экологических и эстетических принципов проектирования с инновационными строительными и инженерными технологиями удается создавать новую архитектуру, в которой идеология уважения к окружающей среде органично сочетается с современными представлениями о красоте и комфорте. Следовательно, умелая интеграция инновационных разработок в современные архитектурные объекты - одна из наиболее актуальных задач, которую в ближайшее время необходимо решать отечественному архитектурному сообществу на пути к реализации первых российских «зеленых проектов».
Активизация «зеленого» строительства в России невозможна без изменения мировоззрения, идеологии общества и власти, формирования экологического сознания у архитекторов, строителей, инвесторов и заказчиков, и эти задачи также стоят на повестке дня фестиваля.
Основные цели фестиваля: знакомство с международным опытом экологического проектирования и строительства, содействие в продвиже-
нии современных инновационных технологий и материалов в российскую архитектурно-строительную практику, создание в России собственных стандартов «зеленой» архитектуры с учетом существующего международного опыта.
В рамках фестиваля «Зеленый проект-2010» будет организована выставочная экспозиция с участием ведущих компаний строительной отрасли, представляющих новейшие достижения научно-технического прогресса в производстве инновационных экологически безопасных строительных и отделочных материалов, современного инженерного оборудования, использующего ресурсосберегающие технологии.
Российские и зарубежные архитектурные и проектные фирмы, выполняющие проектирование «зеленых» зданий и сооружений, активно применяющие инновационные экологически безопасные энергоэффективные технологии и материалы в своей работе, приглашаются для участия в смотре-конкурсе «Зеленая архитектура: проекты и постройки».
Для периодических изданий и журналистов проводится конкурс «Зеленая пресса» на лучший материал, посвященный теме «зеленого» строительства. Фотоконкурс «Экодом» посвящен теме «зеленого» жилища.
Деловая программа фестиваля включает конференции; мастер-классы с участием российских и зарубежных архитекторов и проектировщиков; семинары по современным технологиям для экологического строительства; круглые столы с участием экологов, юристов, экономистов, представителей СМИ.
Приглашаем вас стать участником фестиваля «ЗЕЛЕНЫЙ фР О Е КТ - 2010»!
Информационные партнеры: журнал «Технологии строительства», газета «СА», газета «Строительный эксперт», журнал «Жилищное строительство», Агентство архитектурных новостей ARCHI.ru
Тел./факс: (495) 691-5321 / 5274
www.ria-ard.ru
28
7'2010
