Научная концепция проектирования "зеленого каркаса" в городской среде как основа обеспечения экологической безопасности и устойчивого развития урбанизированных территорий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 504.75

НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ «ЗЕЛЕНОГО КАРКАСА» В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ

ТЕРРИТОРИЙ

Котлярова Е.В.

Донской государственный технический университет, 344022, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, д. 162, e-mail: ekkot.arch@gmail.com

Аннотация. Для решения проблемы комплексной оценки потенциального ресурсо- и энергосбережения при планировании и организации работ по благоустройству и озеленению застроенных территорий, необходимо разработать взаимоувязанную систему мероприятий по благоустройству территорий на основании единой научной концепции. В современных условиях устойчивого развития городских поселений особое место занимает проблема обеспечения экологической безопасности застроенных территорий, включая селитебные, рекреационные, промышленные зоны и объекты инженерной и транспортной инфраструктуры.

Ключевые слова: экологическая безопасность, застроенные территории, благоустройство, «зеленый каркас» урбанизированных территорий, энергоэффективность, устойчивое развитие.

ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом проблема обеспечения экологической безопасности застроенных территорий затрагивает все больше направлений деятельности человека. Продолжать вести интенсивную антропогенную деятельность становится весьма ущербно для окружающей среды и противоречит постулатам теории устойчивого развития. Вынос большинства производственных объектов за пределы центральной части городских поселений не решает в полной мере проблемы снижения негативного воздействия этих объектов на окружающую среду. Кроме того, тенденция увеличения количества и размеров агломераций наряду с повышением темпов рурализации приводит к сближению строящихся селитебных районов с новыми промышленными территориями.

В современных условиях устойчивого развития городских поселений особое место занимает проблема обеспечения экологической безопасности застроенных территорий, включая селитебные, рекреационные, промышленные зоны и объекты инженерной и транспортной инфраструктуры [1-4]. При этом важное место в комплексе экологических задач занимают задачи благоустройства прилегающих к объектам застройки участков: межкорпусных пространственных зон, дворовых и придворовых участков, мест общего пользования и т.п. Новейшие научные исследования и разработки в областях энергоэффективности строительных, сохранении ландшафта, уменьшении загрязнения воздушного бассейна и др. не решили до конца проблему комплексной оценки потенциального ресурсо- и энергосбережения при планировании и организации работ по благоустройству и озеленению застроенных территорий.

ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящее время отсутствуют достаточные научные разработки для создания методологической базы оценки, выбора, расчета, проектирования и последующего внедрения комплекса экологически эффективного и экономичного комплекса мероприятий по обеспечению экологической безопасности и устойчивого развития застроенных территорий. Решить данную проблему возможно путем разработки научного подхода, основанного на комплексном учете природно-климатических особенностей благоустраиваемой и подлежащей озеленению территории.

Первым этапом в данном случае должны быть предпроектные инженерно-экологические изыскания на рассматриваемой территории, а также научное обоснование принимаемых к проектированию и последующей реализации мероприятий. Подобное обоснование должно базироваться на единой комплексной научной концепции, которую следует разработать и в перспективе систематически совершенствовать для каждой региональной городской агломерации

с учетом основных природно-климатических и ландшафтно-экологических особенностей рассматриваемого участка территории.

Отсутствие подобных действий со стороны научного и профессионального сообщества может повлечь за собой рост неблагоприятных экологических последствий от хозяйственной деятельности, основанной на недостаточно продуманных проектных решениях. Неопровержимым является тот факт, что следующие после нас поколения людей будут иметь большее количество экологических ограничений для возможностей достижения и поддержания необходимого уровня социально-экономического развития [5]. В этой связи научно обоснованный подход к решению задач по благоустройству прилегающих к объектам застройки участков является неотъемлемой частью комплексной научной концепции.

Основное направление научного исследования в общей структуре графически отображено на рисунке 1.

Рис. 1. Систематизация комплекса мероприятий в соответствии с научным подходом

Проведенный анализ весьма широкого спектра упомянутых выше мероприятий, связанных с благоустройством городских территорий, позволяет распределить эти мероприятия по следующим основным группам:

- организационно-планировочные, связанные с выполнением мероприятий по вертикальной планировке территорий и последующего формирования на рассматриваемом участке территории архитектурно-композиционных решений для пространственного размещения элементов и объектов благоустройства (подъездных путей, въездов, автомобильных и велопарковок, дорожек, детских игровых площадок, спортивных площадок, искусственных прудов, фонтанов, элементов озеленения, малых архитектурных форм и др.);

- инженерно-технические, связанные с техническим обеспечением надежной эксплуатации элементов и объектов благоустройства (строительные материалы для покрытия дорожек, детских игровых площадок, спортивных площадок, инженерное оборудование (трубы, насосы, компрессоры, форсунки и т.п.) для дренажа территории (при необходимости) расположения прудов, фонтанов и др.;

- специальные инженерно-экологические, связанные с обеспечением экологической безопасности каждого элемента и объекта благоустройства за счет предотвращения их негативного воздействия на окружающую городскую среду по каждому из возможных факторов (шум, вибрация, электромагнитное поле, тепловое поле, микроклимат, освещенность (инсоляция), запыленность, загазованность, ливневые стоки, сточные воды прудов, фонтанов и др.).

ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ

К числу наиболее значимых не только с эстетической, но также и с функциональной точек зрения, элементов благоустройства территорий застройки относятся зеленые насаждения, необходимость применения которых в проектах благоустройства можно отнести к каждой из перечисленных в предыдущем разделе групп мероприятий:

- выбор типа, вида, участков размещения и типов посадки (древесно-кустарнировая группа, аллея, солитеры, живая изгородь и т.д.) растительности для рассматриваемого участка территории вполне можно отнести систему зеленых насаждений к группе организационно-планировочных мероприятий;

- определение системы ухода за растениями, заключающееся, прежде всего, в правильном подборе почвы, необходимости использования растяжек для фиксации ствола при посадке молодого саженца, графика полива и подкормке минеральными удобрениями, а также устройстве дренажа для обеспечения нормальной жизнедеятельности и эффективного роста рассматриваемой системы зеленых насаждений, несомненно, относится к группе инженерно-технических мероприятий;

- биологические функции выбранной системы зеленых насаждений, направленные на снижение уровня звукового давления, пылеподавление, поглощение углекислого газа, выделение кислорода, обеспечение определенных микроклиматических условий по температуре, влажности и подвижности воздуха и т.п., позволяют отнести эту систему к группе специальных инженерно-экологических мероприятий.

Таким образом, зеленые насаждения можно и нужно рассматривать как особый элемент благоустройства городских территорий, научно обоснованное применение которого позволяет обеспечивать выполнение комплекса перечисленных выше мероприятий. При разработке проектов благоустройства городских территорий необходимо учитывать, что задачи озеленения непосредственно связаны с задачами обеспечения качества воздушной среды, акустического комфорта, комфортных параметров микроклимата, снижения воздействия вибрации, регулирования уровня инсоляции на рассматриваемых участках застроенных территорий, включая объекты инженерной и транспортной инфраструктуры. Физиологические процессы, свойственные растениям (фотосинтез, фитонцидность, транспирация и т.д.), напрямую влияют на решение вышеперечисленных задач.

Практически в любом крупном городском поселении можно выделить пять основных функциональных зон:

- селитебные зоны, включающие в себя как уплотненную застройку центральной (исторической) части, так и новые микрорайоны многоэтажной застройки и зоны индивидуального, как правило, одноквартирного частного домостроения;

- промышленные зоны, в которые входят действующие предприятия, складские объекты и базы и др.;

- зоны транспортной и инженерной инфраструктур;

- общественно-деловые зоны, предназначенные для размещения объектов торговли, образования, бизнеса, здравоохранения и др.;

- рекреационные зоны или природный комплекс, делящиеся на целинные и залежные земли, сады, парки, бульвары и скверы, а также лесопарки.

Научно обоснованное использование зеленых насаждений в различных функциональных зонах города позволяет значительно повысить уровень экологической безопасности этих территорий. Однако в каждой функциональной зоне условия для роста и развития различных видов растений совершенно различны.

Так, наиболее благоприятными в этом аспекте являются рекреационные зоны городов: парки, скверы, бульвары, сады [6].

В жилых (селитебных) зонах расположение растений по уровню обеспечения их необходимыми для нормального жизненного цикла питательными веществами можно считать средне благоприятным. Это связано с высоким уровнем переуплотнения почв в корнеобитаемом слое, что негативно влияет на их пористость, влагоёмкость и воздухопроницаемость и загрязнением наиболее питательного поверхностного слоя вредными веществами в результате антропогенной деятельности. Однако достаточное количество зеленых насаждений в селитебных зонах является обязательным условием при создании для населения удобной, здоровой и

комфортной среды проживания. Именно поэтому жители городов неохотно приобретают недвижимость, пусть даже по привлекательным ценам, в новых микрорайонах, где к озеленению можно отнести только редкий газон и несколько молодых саженцев.

Размещение зеленых насаждений в общественно-деловой зоне может быть как благоприятным, при наличии у объекта специальной рекреационной территории, так и средне благоприятным, если озеленение приходится располагать на узких проходных участках.

Зоны транспортной и инженерной инфраструктур, особенно в средней полосе нашей страны, как правило, имеют в составе элементы озеленения, выросшие самостоятельно, без участия человека

А наиболее неблагоприятными с этой точки зрения являются промышленные зоны городов, где зеленые насаждения необходимо относить, прежде всего, к группе специальных инженерно -экологических мероприятий. При этом, необходимо выполнять пофакторную оценку и учитывать степень негативного воздействия рассматриваемого производственного объекта на окружающую среду для выбора и реализации соответствующих инженерно-технических мероприятий, способных обеспечить нормальную жизнедеятельность выбираемых растений.

Обычно в районах расположения промышленных предприятий со временем исчезают наиболее чувствительные к тому или иному виду загрязнений растения и образуется «техногенная» среда. Для сохранения и поддержания оздоровительных свойств растительности вблизи источников загрязнения необходимо, помимо тщательного мониторинга состояния и определения зон поражения растительности, осуществлять научно обоснованный выбор вида растений для озеленения рассматриваемой территории. Как считают авторы работы [7] одним из основных предварительных этапов в решении задачи выбора оптимального для заданных условий вида озеленения является прогнозирование влияния промышленных предприятий на изменение состояния окружающей среды на исследуемой территории на основе методов математического моделирования, либо создания модели экосистемы с последующим сопоставлением полученных результатов с уже имеющимися аналогичными результатами для территорий, расположенных в сходных почвенно-климатических условиях.

На стадии предпроектных исследований на рассматриваемой территории растительность должна анализироваться с точки зрения санитарно-гигиенических, лесорастительных и агропочвенных условий с учетом орографии, климатических параметров и аэродинамической эффективности. К важнейшим свойствам зеленых насаждений относят их продуваемость, определяемая на основе характеристик полноты и густоты подроста и древостоя. Что касается газонных участков, то их конструкция и размеры должны строиться на основе законов аэродинамики, обеспечивая наилучший воздухообмен и проветривание, что должно обеспечивать турбулентный обмен чистых и загрязненных воздушных масс, а также выдувание последних во внешнее пространство пригородной зоны.

Одним из важных этапов предпроектных исследований также является оценка потенциала почвенного покрова и растительности на рассматриваемой территории, когда определяется удельный вес эродирования почв и по совокупности оценочных критериев устанавливается степень деградации почвенного покрова. В городских условиях почва загрязняется в основном твердыми отходами, их компонентами и хлоридами. Загрязнение почвы происходит через атмосферный воздух, либо непосредственно через почвенный субстрат.

Дегрессия растительности зависит от ряда факторов, в том числе, от рекреации, уровня загрязнения почвы, состояния воздушного бассейна рассматриваемой территории, а также от нерационального использования растительности.

На ограниченной территории населенных мест процессы антропогенного преобразования протекают весьма интенсивно, в результате чего за относительно короткое время могут наступать необратимые явления, приводящие к утрате зеленых насаждений, ландшафтной ценности древесных насаждений, а также к ухудшению качества городских почв.

Таким образом, на территории городских застроек архитектурно-планировочные решения в комплексе с научно обоснованным формированием «зеленого каркаса» должно обеспечивать создание благоприятных и комфортных условий жизнедеятельности населения, положительно влияющих на здоровье и благополучие населения.

Научное обоснование с позиций охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности разработки планировок городских поселений и их отдельных районов позволит не

только сохранить массивы грамотно выбранных комплексов зеленых насаждений, рассматривая их либо в качестве основного компонента рекреационных зон, либо в качестве составных элементов благоустройства участков жилой застройки.

К основным свойствам растений, которыми они должны обладать для включения в состав «зеленого каркаса» городской застройки, относятся:

- высокая морозостойкость;

- высокая засухоустойчивость;

- устойчивость к болезням и вредителям, характерным для рассматриваемого природно-климатического региона;

- устойчивость к негативным антропогенным факторам урбосистемы.

При таком подходе, на наш взгляд, не только обеспечивается экономия средств на озеленение территорий новыми растениями, но также значительное улучшение экологической и санитарно-гигиенической обстановки, так как уже сформировавшиеся виды растительности обладают значительно большими функциональными экологическими свойствами по сравнению с вновь создаваемыми участками озеленения.

К сожалению, в настоящее время при освоении новых территорий под городское строительство наблюдается тенденция к полной очистке зоны застройки от существующих растений, что, в конечном счете, приводит при вводе в эксплуатацию зданий нового микрорайона на придомовой территории к полному отсутствию зеленых насаждений [6]. При этом в качестве элементов благоустройства уже застроенной территории, как правило, используют наиболее дешевые в посадке однолетние посевные газоны, характеризуемые наиболее низкими экологическими и санитарно-гигиеническими функциональными свойствами по сравнению с другими видами возможных к использованию в озеленении городской среды растений.

Как было отмечено выше, в процессе благоустройства и озеленения придомовых и внутридворовых участков территорий жилых комплексов необходимо также учитывать способность определенных видов зеленых насаждений защите выполнять функции звукоотражающих или звукопоглощающих препятствий, обеспечивающих снижение неблагоприятного воздействия на население акустического загрязнения, присущего урбанизированной среде, что подтверждают и последние научные исследования. Результаты проведенных мной научных исследований подтверждают приведенные в работах [8, 9] данные о том, что зеленые насаждения, размещаемые между источниками шума (например, транспортные магистрали) и жилыми домами, снижают уровень звукового давления на 7 -12%. При этом, различные виды растений характеризуются различной способностью поглощать, либо отражать звуковые волны. Причем, чем шире полоса посадки зеленых насаждений, тем в большей степени проявляется их шумозащитная функция.

На относительно ограниченной урбанизированной территории, являющейся своеобразным фокусом экологически опасных техногенных факторов, процессы негативного антропогенного воздействия протекают значительно быстрее. За достаточно короткое время такие интенсивные воздействия могут приводить к деградации зеленых насаждений и общему ухудшению состояния городской среды.

При выборе структуры «зеленого каркаса» для озеленения городской среды, его размещения на рассматриваемом участке территории необходимо учитывать следующие природно-климатические особенности региона:

- розу ветров, определяющую преобладающее направление и среднюю скорость ветра;

- среднемесячное и среднегодовое количество осадков с учетом их видов (дождь, снег);

- температурно-влажностный посезонный режим;

- качество почвы с учетом ее структуры, морфологии и ряда других характеристик;

А также виды и уровень воздействия на окружающую среды негативных антропогенных факторов, выявленных на рассматриваемом участке территории.

ВЫВОДЫ

Таким образом, предлагаемый мной научный подход базируется на комплексном учете природно-климатических особенностей благоустраиваемой и подлежащей озеленению территории, видов и уровня воздействия на окружающую среду негативных антропогенных факторов, особенностей архитектурно-планировочных решений имеющейся или проектируемой на исследуемой территории застройки, структуры и видов зеленых насаждений, а также их функциональных экологических свойств [6, S].

Это позволит также выбирать оптимальную структуру «зеленого каркаса» рекреационных зон (скверов, садов, парков и т.п.) застроенных территорий с учетом их архитектурно-планировочных особенностей и решений. Для соответствующих природно-климатических условий можно подобрать площадь газонных поверхностей и выбрать вид газонных растений, определить оптимальную «конструкцию» кустарников и деревьев [10], а также планировочные решения по их размещению на рассматриваемом участке территории. В результате применения такого подхода при разработке проектных решений рекреационных зон застроенных территорий должна обеспечиваться высокая экологическая эффективность такого «зеленого каркаса», которая будет вносить значительный вклад в создание комфортных условий жизнедеятельности на рассматриваемой территории.

Повышение значимости функциональных экологических свойств «зеленого каркаса» городской среды в архитектурно-планировочных решениях основных территориальных зон городских поселений является одним из факторов формирования наиболее благоприятных условий жизнедеятельности населения на основе оптимального взаимодействия природы и общества и определяет достаточно высокий уровень экологической безопасности урбанизированных территорий.

Выполненный этап исследований и полученные результаты могут быть положены в основу дальнейших разработок, направленных на создание методологической базы оценки, выбора, расчета, проектирования и внедрения комплекса экологически эффективных и экономичных архитектурно-планировочных, организационных, технологических и специальных инженерно -экологических мероприятий по обеспечению экологической безопасности и устойчивого развития урбанизированных территорий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лазарев, А.Г. Проблемы устойчивого развития территорий промышленных зон в структуре селитебных районов крупных городов [Текст] / А.Г. Лазарев, Е.В. Котлярова. // Известия Ростовского государственного строительного университета. - 2012. - № 16. - С. 13-18.

2. Frederick, R. Adler. Urban Ecosystems: Ecological Principles for the Built Environment [Text] / R. Adler Frederick, J. Tanner Colby. - Cambridge University Press, 2013. - 345 p.

3. Forman, Richard T. T. Urban Ecology: Science of Cities [Текст] / Cambridge University Press, 2014. - 462 p.

4. Пономарева, М.А. Концепция устойчивого развития, межпоколенческие экстерналии и накопленный экологический ущерб: взаимосвязь понятий и явлений [Текст] / М.А. Пономарева, С.Г. Тяглов, И.А. Жукова // Вестник Ростовского государственного экономического университета (РИНХ). - 2014. - С. 63-69.

5. Шеина, С.Г. Устойчивое развитие территорий, городов и предприятий: монография [Текст] / С.Г. Шеина, И.Ю. Зильберова, В.Ф. Касьянов. - РнД: Донской государственный технический университет, 2017. - 186 с.

6. Беспалов, В.И. Анализ дендрологических особенностей формирования функциональных территориальных зон г. Ростова-на-Дону / В.И. Беспалов, Е.В. Котлярова // Инженерный вестник Дона [Электронный ресурс]. - 2015. - № 4 (38). - Режим доступа: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3341.

7. Котлярова, Е.В. Анализ социо-эколого-экономического состояния промышленных территорий г. Ростова-на-Дону [Текст] / Е.В. Котлярова // Бизнес. Образование. Право. - 2012. - № 1. - С. 104-107.

8. Шеина, С.Г. Комфортная среда жизнедеятельности: экологический аспект устойчивого развития городской территории [Текст] / С.Г. Шеина, А.А. Федоровская // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. - 2017. - С. 36-43.

9. Беспалов, В.И. Исследование процесса снижения акустического загрязнения городской среды на основе физико-энергетической концепции [Текст] / В.И. Беспалов, Е.П. Лысова, Н.С. Самарская, Е.В. Котлярова // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. -№ 5-3 (47). - С. 42-45.

10. Козловский, Б.Л. Основной и дополнительный ассортимент древесных растений для зеленого строительства на юго-западе Ростовской области / Б.Л. Козловский, М.В. Куропятников, О.И. Федоринова // Инженерный вестник Дона [Электронный ресурс]. - 2013. - №2. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2 013/1633.

SCIENTIFIC CONCEPT OF DESIGNING OF THE "GREEN FRAME" IN THE CITY ENVIRONMENT AS A BASIS FOR ENSURING ENVIRONMENTAL SAFETY AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT OF URBAN TERRITORIES

Kotlyarova E.V.

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia

Annotation. To solve the problems of integrated assessment of potential resource and energy conservation in the planning and organization of works for the improvement and greening of built-up areas, it is necessary to develop an interrelated system of measures for the improvement of territories on the basis of a unified scientific concept. In modern conditions, the security of built-up areas, including residential, recreational, industrial zones and objects of engineering and transport infrastructure is ensured.

Keywords: ecological security, built-up areas, improvement, green frame of urban territories, energy efficiency, sustainable development