Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
Т а б л и ц а 3 . 9 Параметры Эквивалентная плотность населения P н э , чел./км 2 До 50 50—150 150—300 300 Состояние природной среды Благоприятное Слабо за- грязненное Загрязненное Сильно за- грязненное Сокращение количе- ства биологических видов, % < 5 5 До 10 До 30 Коэффициент сниже- ния биопродуктивно- сти растительности, k биопрод 1 0,98 До 0,9 До 0,8 Зависимость между численностью населения, масштабом и интенсив- ностью хозяйственной деятельности можно выразить через эквивалентную плотность населения P н э . Ее в первом приближении определяют по фор- муле P н э = N g (1 — k тэр1 ) S, (3.12) где N g — допустимая численность населения, чел./км 2 , соответствующая определенному масштабу хозяйственной деятельности и балансу ТЭР, назначается после анализа данных табл. 3.9 и подбора исходных условий для расчета частных значений емкости территории; k тэр1 — доля использо- вания электроэнергии в ТЭР, произведенной вне территории. По четвертому условию — способности биосферы к воспроизводству ресурсов — устанавливают степень репродуктивности биотической со- ставляющей системы. Для этого оценивают индекс репродукции И р , трак- туя его как отношение биопродукции растительного сообщества БТС при реализации проектных разработок градостроительного планирования к эталонному значению биопродуктивности: И р = П r / П э , (3.13) где П r — ожидаемая биопродуктивность БТС по проекту; П э — то же, эта- лонная для данного природного сообщества. Значение индекса репродукции И р > 1 указывает на сохранение опти- мального воспроизводства биомассы. Такая ситуация способствует устой- чивости развития градостроительных систем. Эталонную биопродуктивность П э , т/год, единой биоэкономической территориальной системы (БТС) ориентировочно определяют по формуле П э = 100 С (SΔS лес α + S раст ρ ), (3.14) где С —продукция массы сухого вещества, т/га в год, зависящая от вида 87 растительного сообщества и принимаемая по табл. 3.6; S, S pacт — первая группа исходных показателей (см. начало § 3.3); ΔS лес — показатель леси- стости в долях единицы, принимаемый по табл. 3.6; α, ρ — поправочные коэффициенты, принимаемые по табл. 3.7. Ожидаемую биопродуктивность П r , т/год, проектируемой БТС в пер- вом приближении определяют по формуле П r = 100 С k биопрод [ ρ (S раст — S r y — S r сх ) + SΔS лес ] + + 100 (С у S r y + С сх S r сх ), (3.15) где C y , C cx — продукция массы сухого вещества, соответствующая урбо- и агроценозам, т/га в год, принимаемая по табл. 3.6; k биопрод — коэффициент снижения биопродуктивности растительности, принимаемый по табл. 3.9. Величина И р < 1 свидетельствует о нестабильности экологического состояния биогеоценоза БТС, поскольку условия воспроизводства будут нарушены активным антропогенным вмешательством, предусмотренным проектом. В связи с этим необходимо сокращать хозяйственную актив- ность на территории. Обычно это связано с изменением всей градообра- зующей базы, что не всегда допустимо по законам развития общества. Устойчивого равновесия БТС можно достигнуть и увеличением био- массы. Например, за счет посадок и расширения лесных массивов повы- сить живучесть биосферы. Возможно и территориальное расширение БТС за счет включения примыкающих компенсационных зон, где хозяйствен- ная активность населения невелика. В этом случае необходимо вернуться к региональному планированию и пересмотреть концепции экономико- промышленного развития региона или административного района. Вопросы для самопроверки 1. Составляющие, объединенные моделью устойчивого развития городов. Проблемы социально-экономического микроклимата, антропогенного развития и экологического ба- ланса на территориях разного планировочного уровня. 2. Пределы градостроительной емкости территорий, полное, условное и относи- тельное экологическое равновесие экосистемы. 3. Экологический каркас страны и региона, соотношение территорий разной степени экологического равновесия. Зоны хозяйственной активности, буферные и компенсацион- ные. 4. Экологический каркас схемы функционального зонирования района и агломера- ции. Дополнительные разработки, дополняющие исследования предыдущего, более верх- него уровня. 5. Методы построения биоэкономических территориальных систем с выделением зон хозяйственной деятельности разных функций и интенсивности. 88 6. Природный каркас городов, методы компенсации недостающей репродуктивно- сти природной среды города. 7. Стратификация методов охраны окружающей среды. Различие территориальных и локальных методов. 8. Стратегия урбоэкологического зонирования территорий планировочных районов по их демографической емкости. Создание природных каркасов. 9. Территориальные методы восстановления биосферы, рекультивация нарушенных земель и реанимация природных ландшафтов. 10. Локальные методы охраны окружающей среды. Сокращение вредных выбросов, защита расстоянием, утилизация твердых отходов, очистка сточных вод. 11. Охрана городской среды в процессе эксплуатации. Модернизация уличного дви- жения, улучшение содержания водоемов, благоустройство и озеленение территорий, убор- ка улиц и придомовых участков, организация вывозки и хранения отходов. 89 ГЛАВА 4 ---------------------------- УСЛОВИЯ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ЗДАНИЙ 4.1. ЭКОЛОГИЯ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ЗДАНИЯ Здания являются искусственно созданной экосистемой. Эта система с одной стороны конструктивно замкнута, но с другой — не может су- ществовать самостоятельно, поскольку экологически не репродуктивна. Живучесть этой системы обеспечивается взаимодействием с окружением. Например, связь между воздушной средой города и гигиеной помещений весьма плотна. Это же относится к инсоляционным и шумовым режимам. У пользователя объектом образ здания формируется на базе осмыс- ленной и даже интуитивной оценки параметров среды, потребностей и социальных стереотипов. Исходя из такой предпосылки, процесс фор- мирования концепции замкнутой системы можно представить как по- следовательное движение по следующим блокам: «фиксация целей — конкретизация видов деятельности — выявление параметров системы — определение методов инженерно-технического воплощения». Графически этот процесс можно представить в виде структуры, изображенной на рис. 4.1. Она построена для жилья, но аналогичные структуры можно создать для объектов социального обслуживания, коммунального хозяйства и промышленности разного профиля. На рисунке видно, что системы связаны с блоком окружающего про- странства, которое воздействует не только на систему внутренней среды. От его параметров зависит выбор технических решений. Агрессивность фунтов, атмосферы и воды влияет на долговечность конструкций и инже- нерных систем зданий. Эти параметры опосредованно воздействуют и на формирование целей. Рассмотрим содержание структуры, которая состоит из четырех ос- новных блоков-систем. Первый блок — это система целей, ради которых строится или ре- конструируется объект. На рисунке видно пять групп целей. Однако со- став может меняться в зависимости от предназначения здания. Система требований, предъявляемых застройщиком к жилью, носит прежде всего психологический характер. Так представления человека об организации жизни в квартире или доме вытекают из осмысления сущно- 90 сти жилого пространства, его объема и количества помещений. Не последнюю роль играет мораль и эстетика. В зависимости от куль- туры и образования пользователь жильем определяет формы выражения престижности и стабильности жизни в здании. Экономический аспект целей — это прежде всего инвестиционные возможности застройщика, а оценка эффективности строительства или реконструкции сродни разработке бизнес-плана. Еще одна группа целей — это предназначение. Застройщик определят, какое жилье он предпочитает: загородный дом, городскую квартиру в од- ном или двух уровнях и т.д. В зависимости от этого определяются и функ- циональные особенности жилья. По аналогии рассматриваются и осталь- ные группы целей. Второй блок объединяет системы предполагаемой деятельности. Они также зависят от индивидуальных потребностей пользователя. Здесь детализируются цели, учитывается предназначение помещений и их ан- тропогенные характеристики. Например, коммуникации в жилье для инва- лидов приспосабливают к возможностям передвижения, которое затруд- нено при нарушении двигательного аппарата. Жилые комнаты дифференцируют в соответствии с предполагаемым использованием и оборудуют, учитывая уклад жизни семьи и ее отдель- ных членов, особенности активного и пассивного отдыха. Кухню проекти- руют исходя из технологии приготовления пищи. Всю подсобную зону приспосабливают к специфике хозяйственной деятельности. Рис. 4.1. Экосистема жилого здания 91 Третий блок — система требований, определяющих комфортность пребывания в здании. Она объединяет четыре группы факторов. Фактор капитальности как средство оценки рациональности внут- ренней среды рассматривают на самом раннем этапе изучения требований к этой среде. В этом понятии объединена престижность сооружения, зави- сящая от его внешнего вида, качества отделки и комфортности объемно- планировочного решения. Капитальность также зависит от долговечности и огнестойкости. Долговечность — это продолжительность периода нормального функ- ционирования здания, по истечении которого настолько утрачиваются его основные свойства, что наступает предельное состояние, т.е. дальнейшая эксплуатация становится невозможной. Пожаробезопасные свойства, включая огнестойкость, описаны ниже. Гигиеничность среды — наиболее традиционная составляющая ком- фортности. Поскольку этот фактор влияет на здоровье людей, основные показатели жестко нормируют подзаконными актами государственного и регионального уровня (СНиПы, ГОСТы, ОСТы, Технические условия и т.д.). Искусственную среду зданий отождествляют с микроклиматом. Это понятие довольно емкое. Его трактуют как совокупность тепловлажност- ного режима, экологической чистоты компонентов среды, звукового и зрительного комфорта. Эти компоненты микроклимата нормируются. Так, существуют показатели комфортности, приведенные в табл. 4.1. Анало- гично ограничивают параметры других компонентов. Т е п л о в л а ж н о с т н ы й р е ж и м важен для ощущения комфорт- ности пребывания в помещении. Это связано с метаболизмом — биологи- ческими процессами в теле человека, протекающими с образованием и выделением тепла. Т а б л и ц а 4 . 1 Показатели Сезоны года холодный теплый Температура воздуха t в , °С 20-22 22-25 Подвижность воздуха v, м/с 0,1-0,15 0,15-0,25 Влажность воздуха, % 30-45 30-60 Перепад температур Δt, С: между стеной и воздухом помещений 2-3 - между полом и воздухом помещений 1,5 - Объем воздуха на одного человека, м 3 /чел, при однократном воздухообмене: в жилых комнатах и кухнях с электроплитами или двухкомфорочными плитами 60 60 с плитами на 4 комфорки 90 90 92 в санитарных узлах 25 25 Концентрация легких ионов в воздухе, ион/м 3 1000-3000 1000-3000 Концентрация озона в воздухе, мкг/м 3 10-40 10-40 Тепловой баланс с окружающей средой обеспечивается, когда вы- деленное тепло полностью рассеивается. Это происходит при температуре поверхности тела от 31 до 34°С и в помещениях — 18—19°С. Однако ощущение комфортности зависит не только от температуры воздуха, показываемой «сухим» термометром (t сух ). Существенна и темпе- ратура увлажненного воздуха (t вл ),т.е. относительная влажность φ в . Важна скорость движения воздуха v и лучистый теплообмен. Неблагоприятные сочетания перечисленных параметров воздуха вы- зывают усиление деятельности терморегуляции организма. Это ска- зывается на мышечном и психическом тонусе человека. Относительная влажность воздуха влияет на скорость испарения. В сухой атмосфере влага с кожи испаряется значительно быстрее, чем во влажной. Однако при влажности менее 20% пересыхает слизистая оболоч- ка и возрастает восприимчивость организма к инфекции. При влажности более 75%, считающейся очень большой, насыщенный парами воздух препятствует испарительным процессам. Человек поэтому может выдерживать только кратковременное пребывание в такой среде. Относительную влажность воздуха задают в зависимости от назна- чения помещения и протекающих в нем технологических процессов. При этом считают, что внутренний воздух сухой, если выдержано условие φ в ≤ 50%, нормальный, при 51% ≤ φ в ≤ 60%, влажный и мокрый при φ в ≥ 75%. От движения воздуха зависит теплообмен. При определенных скоро- стях за счет конвекции происходит рассеивание тепла и влаги с поверх- ности тела, если температура воздуха не достигает 40°С. В застойной ат- мосфере соприкасающийся с кожей воздушный слой быстро насыщается влагой и поэтому препятствует дальнейшему испарению. При скорости воздуха в помещении до 0,1 м/с человек испытывает чувство духоты. При движении больше этого значения воздух сдувает влажный слой, чем обеспечивается непрерывное рассеивание тепла. Однако сильный сквозняк может вызвать переохлаждение тела. Оптимальной скоростью перемещения воздушной массы в помещениях считается 0,25—1,5 м/с. Влияние лучистого теплообмена на микроклимат помещений еще не- достаточно изучено. В различных источниках высказываются несколько противоречивые мнения. Однако авторы сходятся на предположении, что непосредственное влияние лучистой энергии существеннее, чем средняя Продолжение табл. 4.1 93 температура воздуха. Если тепловое излучение приборов центрального отопления, других разогретых тел или солнечных лучей повышает так называемую радиационную температуру на 0,5 — 0,7°С, то это может быть компенсировано понижением температуры воздуха, но уже на 1°С. Установлено, что радиационная температура является комфортной, если она превышает температуру воздуха примерно на 2°С. Если же она ниже этого значения, то вызывает ощущение холода и даже сквозняка, что часто испытывают люди, находящиеся у окна или наружной стены. Характеристики теплообмена изложены при описании четвертого блока рассматриваемых замкнутых экосистем. З в у к о в о й к о м ф о р т является одним из ведущих факторов, опре- деляющих гигиеническое состояние среды обитания. От того, каков зву- ковой режим в помещении, во многом зависит состояние людей. В силу заложенных в них природой особенностей посторонние звуки действуют на нервную систему. Организм плохо адаптируется к этому раздражителю, поскольку ассоциируется с опасностью. Звук как физическое явление представляет собой центростреми- тельное волновое движение упругой среды. Он, как физиологический про- цесс, является ощущением, возникающим при воздействии звуковых волн на органы слуха и организм в целом. Физическую сущность звука изучают в классической физике и специальной дисциплине «Строительная физи- ка». Поэтому в настоящем учебном пособии в этом аспекте проблема не рассматривается. С физиологической точки зрения звуковые волны делят на полезные звуки и шум. Шум вызывает раздражающее действие и предельный уро- вень звукового давления, длительное воздействие которого не приводит к долговременным повреждениям органов слуха, равен 80—90 дБ. Если же уровень звукового давления превышает 90 дБ, то это постепенно приводит к частичной или даже полной глухоте. Все источники имеют разную частоту. Накладываясь друг на друга, они действуют в широком спектре. Человек же воспринимает звуки веских тонов как более громкие. Шумовой дискомфорт мешает нормальной человеческой деятельно- сти. В зависимости от нее звуки делят на три группы. К первой относят шумы от порога слышимости до уровня, не мешающего сну ипассивному отдыху. Этот диапазон квалифицируют как тишину. Во вторую группу включают шумы средней силы, не препятствующие бодрствованию и ра- боте после частичной адаптации организма. Сюда входит основная масс звуковых сигналов в доме. Третья группа — это сильные шумы, близкие к порогу болевого ощущения. Эти шумы мешают работе, вызывают звуко- 94 вое утомление и нервозность. Они же способны привести к глухоте. Определение в натуре уровня звукового давления на разных частотах довольно сложно. В практике поэтому часто используют величину сум- марного (эквивалентного) уровня звука L А экв , измеряемого в дБА. Таким образом корректируют звуки в части влияния низких частот. Величина L А экв применима для ориентировочной оценки, применяемой в градострои- тельстве. Именно ее используют в нормативных документах. Ими уста- новлено, что в жилых помещениях L А экв не должна превышать 40 дБА, а на внутриквартальных территориях может быть принята в пределах до 55 дБА. Уровень шума в помещениях зависит от интенсивности внутренних и внешних возбудителей. Внутренние шумы вызывает инженерное оборудо- вание зданий. Оно является источником звуков разной частоты и иногда оказывает довольно неблагоприятное влияние на состояние людей. Внешние источники — это производственные шумы, возникающие в процессе работы близлежащих предприятий. Однако главной причиной шумового дискомфорта являются транспортные потоки. В крупных горо- дах они имеют тенденцию интенсивного развития (см. § 4.2). З р и т е л ь н о м у к о м ф о р т у уделяется все большее внимание. В настоящее время складывается новое научное направление — видеоэколо- гия. Ее актуальность объясняется активной урбанизацией общества, отда- лившей человека от естественной визуальной среды и переместившей его в искусственную — городскую, зачастую враждебную, а иногда и агрес- сивную [30]. Орган зрения является основным сенсорным каналом. Через него лю- ди получают около 80% информации, поэтому естественно стремление создать среду как можно менее агрессивную. Во враждебной среде зрение, как канал связи, может частично от- ключиться и человек не получит необходимой ему информации. Кроме того, его движения связаны со зрительным восприятием и может быть нарушена ориентация. При обилии одинаковых объектов наблюдается яв- ление раздражающей монотонности, нарушается фиксация на одном из них. Психологи установили еще одну закономерность: уровень развития детей в районах полносборного домостроения отстает от уровня сверстни- ков, живущих в исторической части города. Ученые [30] считают, чторост агрессивности человечества обусловлен ритмизацией сигналов, которые поступают на входы органов зрения. Сказанное относится и к жилищу. Ярко отделанные помещения с назойливо повторяющимися линиями, пятнами или другими рисунками 95 вызывают неблагоприятный для глаза зрительный эффект. Такие же ощущения появляются при неблагоприятном виде из окон. Учитывая это, парадные комнаты стараются разместить со стороны фаса- да, открывающего обзор на среду с большим разнообразием элементов окружающей среды. К комфортной визуальной среде относят озеленение. Деревья и ку- старники имеют неповторимый силуэт, богатство красок, где преобладает зеленый цвет, наиболее благоприятно действующий на психику человека. Зрительная изоляция помещений, особенно индивидуальных комнат, играет положительную роль, удовлетворяет потребность в уединении. Для обеспечения этого условия помещения стремятся делать не только звуко-, но и зрительно изолированными. Архитектурно-пространственными сред- ствами можно добиться зрительной изоляции, создавая условия, исклю- чающие возможность, например, подглядывать в окна. Потребность в освещенности помещений зависит от функциональ- ного состояния человека. Для активной деятельности необходим свет зна- чительной интенсивности, а для отдыха — мягкий рассеянный, чего мож- но достичь, используя шторы и жалюзи. Таким образом, исходной вели- чиной следует считать освещенность, необходимую для активной дея- тельности. Естественное освещение в жилых зданиях регламентируют, исходя из нормативной величины освещенности — коэффициента естественного освещения е н , сокращенно называемого КЕО. Его значение определяют с учетом светового климата в районе расположения здания и характера дея- тельности человека в данном помещении. Физический смысл КЕО выра- жает отношение е н = (Е / Е 0 ) 100, (4.1) где Е — освещенность исследуемой точки внутри помещения, лк; Е 0 — освещенность точки на поверхности под открытым небом, лк. Нормативное значение КЕО показывает, какую долю от освещенности на открытом воздухе должна составлять освещенность исследуемой точки. При этом предполагают, что небо излучает диффузный свет. Естественный свет, как правило, проникает через световые проемы в стенах. Такое освещение называют боковым. Если же проемы устроены в крыше, как это делают в мансардах, то его называют верхним. Применяют и комбинированное освещение через боковые и верхние проемы. В некоторых странах нормируют не КЕО, а площадь световых про- емов А 0 . При этом рассматривают отношение К с площади А 0 к площади пола А п : 96 К с = А 0 / А п . (4.2) Искусственное освещение рассчитывают в основном для зданий куль- турно-бытового и промышленного назначения. В жилых световые прибо- ры обычно устанавливают по мере надобности. И н с о л я ц и и п о м е щ е н и й — облучению поверхностей прямыми солнечными лучами — уделяют особое внимание как значительному эко- логическому фактору. Вызвано это тем, что солнце оказывает гигиениче- ское действие на внутреннюю среду, убивает болезнетворные микроорга- низмы и кроме того психологически влияет на организм, тонизирует и со- здает радостное настроение. Эффект такого облучения зависит от длительности процесса воздейст- вия солнечных лучей, поэтому инсоляцию измеряют в часах и продолжи- тельность нормируют подзаконными актами, в том числе СНиПом. Норма зависит от климатической зоны размещения здания и непре- рывности инсоляции. В зоне, расположенной южнее 58° с.ш., устанав- ливают продолжительность непрерывной инсоляции в период с 22 марта по 22 сентября в 2,5 ч в день. Для широт выше 58° с.ш. это время увеличи- вают до 3 ч. Когда здание или территория частично затенены соседними объектами (кроме зеленых насаждений) и облучаются с перерывами, нор- мами предусмотрено увеличение суммарной продолжительности облуче- ния на 0,5 ч. Инсоляционный режим — это фактор, зависящий от особенностей окружающей среды. Особенно сложно поэтому обеспечить нормативные требования в условиях плотной застройки на старогородских территориях. Гигиенисты считают, что в условиях такой застройки нормы могут быть снижены, но не более чем на 0,5 ч. Однако для такого снижения необходимы подзаконные акты органов местного самоуправления. Так, в Москве и Санкт-Петербурге правительствами этих городов — субъектов Федерации были приняты соответствующие акты. Продолжительность инсоляции помещений определяют графоана- литическими методами. Под ч и с т о т о й в о з д у х а подразумевают такое загрязнение, при котором содержание газообразных и твердых примесей не превышает нормативных пределов — ПДК. В целях очистки воздуха не только обес- печивают должную инсоляцию, но организовывают локальное проветри- вание помещений через форточки или путем установки кондиционеров. В воздухе городов содержится много газообразных частиц, концен- трируются так называемые фоновые токсины — химические вещества и пыль. При таком фоне никакое проветривание не даст желаемых ре- зультатов, если в застройке не обеспечена аэрация — надлежащее дви- 97 жение воздуха, и около домов возникают застойные зоны. Аэрационные режимы застройки рассмотрены в § 4.2. Б и о л о г и ч е с к о е в о з д е й с т в и е о б о р у д о в а н и я оценивают, рассматривая влияние на организм человека таких физических факторов, как радиация, вибрационные и электромагнитные колебания. Радиационное облучение в жилье приводит к лучевым болезням, сти- мулирует раковые заболевания. Внутренними источниками облучения мо- гут служить конструкции здания, выполненные из материалов с радиоак- тивными добавками. Например, в практике отечественного строительства имеют место случаи применения бетонных и железобетонных деталей и изделий, в состав которых был включен радиоактивный щебень или песок. Вибрационные колебания — следствие работы неисправного обору- дования вращательного действия, например плохо отцентрированного насоса, вентилятора или лебедки. Их вибрация передается опорным кон- струкциям, и если они резонируют, усиливая колебания, то такой агрегат превращается в мощный источник. Внутренними источниками могут слу- жить лифты и мусоропроводы, водопроводящие системы с неисправными приборами и другие механические устройства, вызывающие вибрацию. Аналогичное явление возникает при работе внешних источников. Наиболее опасны колебания, находящиеся за пределами диапазона слышимых частот, поскольку их трудно выявить. В дозвуковом спектре (менее 20 Гц) они могут оказывать сильное физиологическое воздействие, нарушать пространственную ориентацию, вызывать ощущение усталости, пищеварительные расстройства, головокружение и даже нарушение зре- ния. Колебания частотой 7—8 Гц часто оказываются причиной сердечных приступов, так как провоцируют явление резонанса системы кровообра- щения. Электромагнитное излучение как термин используют применительно к действию электро- и радиоволн, тепловых и инфракрасных, ульт- рафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Внутренние источники электромагнитных полей — это телевизоры, рентгеновские аппараты, компьютеры и др. Однако мощные электро- магнитные поля возникают в основном от внешних источников. Электромагнитные излучения отрицательно сказываются на здоровье людей, если они длительное время пребывают в зоне излучателя энергии. Действие электромагнитных лучей сходно с последствиями радиационно- го облучения, и у человека возникают те же болезни. |