Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
На первом этапе выявляют значение исходных показателей. Эти показатели объ- единяют в четыре группы. Первая, условно названная территориальной, интегрирует пере- 78 численные ниже показатели, вытекающие из проектов региональной, рай- онной планировки или существующей ситуации, сложившейся на рас- сматриваемой территории: общая площадь района (S), которую считают единой биоэкономи- ческой территориальной системой (БТС); площадь урбанизированных территорий: всех населенных мест, от- дельно стоящих промышленных и коммунально-складских зон, внего- родских транспортных коммуникаций и объектов дорожного хозяйства (S y ); то же, выделяемая для новых поселений или расширения существу- ющих (S y r ); площадь растительного покрова, но без лесов и пашенных земель, су- ществующего (S раст ) и по проекту планировки (S r раст ); общая площадь территорий интенсивного сельскохозяйственного ис- пользования, существующая (S сх ) и намечаемая для расширения сельско- хозяйственной базы и пригородного садоводства (S r сх ); площадь лесных массивов, существующая (S лес ) и по проекту пла- нировки (S r лес ). К этой же группе относят показатели, характеризующие особенности литосферы. Освоение территорий является предметом двух дисциплин: «Планировка и благоустройство городов» и «Инженерная подготовка го- родских территорий». Поэтому градостроительные методы в настоящем учебнике не описываются, но в § 2.1 раскрыты экологические проблемы антропогенного воздействия на литосферу и, в частности, территории. Вторая группа — это показатели, характеризующие гидросферу. Воз- можное водопотребление зависит от гидрологического и гидрогео- логического баланса на территории. На практике чаще используют поверхностные воды. Поэтому исс- ледуют гидрологические условия во всех водоемах (озерах, водохрани- лищах) и водотоках (каналах, крупных и малых реках). Изучают водные режимы и определяют: кратность водообмена, которая зависит от скоростей течения. Они должны превышать 0,2 м/с; расходы воды, которые не должны быть меньше 5 м 3 /с; меженные расходы G м в пригодных для водопотребления водоемах и водотоках на входе в изучаемый район, м 3 /с. Часто для водоснабжения используют подземные воды. В этом случае возможности водопотребления исследуют по мощности водонасыщенных горизонтов. По геологическому и гидрогеологическому строению земной коры определяют пределы безопасного изъятия воды. Учитывают не толь- 79 ко притоки подземных вод, но и возможности динамических процессов в толще пород: просадок и диффузии грунтов. Третья группа исходных показателей характеризует свойства биосфе- ры — растительных сообществ по ведущим факторам, лимитирующим экологическую устойчивость системы. Она зависит от репродуктивности природно-территориальных биоценозов. По этому признаку их делят на 8 видов, от лесотундры до полупустыни (табл. 3.6). В таблицу включено 6 факторов, от которых зависит градостроительная емкость территорий. Рассматривается их энергетический и газообменный потенциал. Выделены показатели, отражающие удельную массу особо продуктивных террито- рий. Установлены минимальные пределы лесистости и особо охраняемых территорий. Т а б л и ц а 3 . 6 Растительные сообщества Минимально допусти- мая доля Среднего- довой ра- диацион- ный баланс R, ккал/см 2 в год Интенсивность газообмена, т/га в год Продукция массы сухо- го вещества C, т/га в год лесистости ΔS лес , % особо охраняе- мых зон ΔS охр , % q(CO 2 ) q(O 2 ) 1 2 3 4 5 6 7 Природные Лесотундра - 90 10-20 1,6 1,2 0,1 Северная и юж- ная тайга 20 80 20-30 5,0 3,8 3,0 Южная тайга 25 45 30-35 7,6 6,0 4,8 Смешанные леса 25 30 35-40 9,0 6,7 5,7 Широколист- венные леса 30 25 35-40 14,5 10,2 9,0 Лесостепи 12 35 40-45 6,5 5,0 4,0 Степи 7 40 45-50 4,5 3,3 3,0 Полупустыни - 40 45-55 1,0 0,75 0,7 Антропогенные (в условиях смешанных и широколиственных лесов средней полосы РФ) Сельхозугодья - - - 4,8-7,2 3,5-5,4 3-4,5 Парки и ле- сопарки - - - 6,3-8,2 4,7-6,2 0,7 Озелененное населенное место - - - 1,0-1,3 0,8-1,0 0,6-0,8 Лесистость, которую мы обозначили как коэффициент ΔS лес (доля зе- мель, покрытых лесом), выражают в % общей площади рассматриваемого района. Другим показателем отражают (также в %) долю особо охраняе- мых территорий природного ландшафта. Его обозначили коэффициентом 80 ΔS охр . К этим территориям относят зоны экологического равновесия, бу- ферные и компенсационные, заказники, лесопарки, заповедники. Четвертая группа характеризует потребление природных ресурсов. В нее включены следующие показатели. 1. Уровень хозяйственной активности жителей населенных мест. Его выражают коэффициентом К акт . При минимальной активности про- мышленно-хозяйственной деятельности К акт = 1,5, при средней К акт = 2, а при высокой К акт = 2,5. Выбор значения К акт обосновывают данными соот- ветствующих разделов регионального и районного планирования и сведе- ниями, получаемыми в результате экологического мониторинга суще- ствующих инженерно-градостроительных систем и предприятий. 2. Структура потребляемых топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). В практике обычно используют: 1) электроэнергию; 2) жидкое топ- ливо и природный газ; 3) твердое топливо, уголь, сланец и т.д. Суммарную величину ТЭР определяют как сумму долей используемых видов в общем балансе энергоносителей и представляют в виде ТЭР = k тер1 + k тер2 + k тер3 = = 1 Электроэнергия, получаемая городом от ГЭС или ТЭЦ, располо- женных вне рассматриваемого района, не сопровождается вредными вы- бросами, влияющими на экологию этого района, поэтому из баланса ТЭР их исключают. Другие виды ТЭР используют непосредственно на территории и сле- довательно включают в расчеты. Учитывают и удельное энергопот- ребление (на одного жителя) на нужды транспортного обслуживания го- рожан и службы ЖКХ. Сюда входят отопление, холодное и горячее водо- снабжение, электро- и газоснабжение зданий, уличное освещение, работа общественного и индивидуального транспорта. Этот вид энер- гопотребления рассчитывают по общеизвестным формулам. Энергетические ресурсы исчисляют в тоннах условного топлива (тут). Удельная теплота сгорания одной тут равна 7x10 6 ккал, или 7 Гкал. Расход воды на жилищно-коммуналъные и промышленные нужды. Его определяют по планируемой норме водопотребления на одного жите- ля. Если в структуре промышленности нет водоемких производств, то промышленные расходы воды учитывают, вводя коэффициент k вод . По статистическим данным его можно принимать порядка k вод =1,7. На втором этапе определяют производные показатели, необхо- димые для обоснования экологической емкости территорий. Последова- тельно используют каждый из лимитирующих критериев, приведенных в табл. 3.6. Частные значения допустимой емкости рассчитывают в следую- щей последовательности. 81 1. Частную емкость территории по расходу энергии определяют, ис- ходя из того, что критерием является безопасный максимум исполь- зования энергии у поверхности земли. Тогда емкость тут/год рассчи- тывают по формуле Е 1 = 4,29 RS, (3.1) где 4,29 — коэффициент пересчета величины 0,003 ккал/см 2 год в тут/км 2 в год; R — среднегодовой радиационный баланс территории, ккал/см 2 в год; S — площадь территории исследуемой БТС (района), км 2 Исходя из этого частная демографическая емкость территории (ДЕТ), вычисленная по возможностям потребления энергии (емкости Е 1 ),будет равна: N 1 = Е 1 / К акт Э уд , (3.2) где N 1 — допустимое количество жителей района, чел., при разном значе- нии коэффициента К акт , определяющем уровень активности про- изводственно-хозяйственной деятельности; Э уд — нормативная величина удельного годового энергопотребления одним жителем на жилищно- коммунальные нужды в различных климатических условиях, тут/чел. в год. Эту величину рассчитывают по формуле Э уд = 0,65 — 0,02 (t н.о + 5), (3.3) где t н.о — расчетная температура наружного воздуха, которую принимают в расчете отопления зданий в пределах t н.о < -5 °С (для конкретного гео- графического района принимается по данным СНиП «Строительная кли- матология и геофизика» как средняя температура наиболее холодной пя- тидневки обеспеченностью 0,92). 2. Частную емкость территории по условиям эмиссии углекислого га- за в атмосферу определяют с учетом ассимиляционной способности рас- тительного покрова района. Учитывают и национальные квоты эмиссии углекислоты, установленные для ряда государств. В Европе базовым уровнем квот является 5—7% от объема суммарного биотического газо- обмена на территории. В России такие квоты еще не разработаны. Однако следует предпо- лагать, что они должны исходить из значительного газообменного по- тенциала страны, поскольку растительный покров составляет 2/3 ее терри- тории. За счет этого потенциала можно принимать максимальное значение квоты — 7%. Кроме того, при расчете учитывают, что растительные сообщества не однородны. Поэтому данные, приведенные в графе 5 табл.3.6, корректи- руют поправочными коэффициентами. В результате расчетная формула 82 приобретает вид Е 2 = 0,07 (SΔS лес α + S раст ρ) q(CO 2 ) 100, m(CO 2 ) / год, (3.4) где S — площадь территории БТС или района, км 2 ; ΔS лес — показатель ле- систости, доли единицы; S pacт — площадь растительного покрова без лесов и пашень, км 2 ; q(CO 2 ) — интенсивность газообмена — ассимиляции угле- кислого газа растительным сообществом, т/год, принимается по табл. 3.6; α — поправочный коэффициент к показателю лесистости, принимаемый по табл. 3.7; ρ — то же, к показателю площади растительного покрова, принимаемый по той же таблице. Т а б л и ц а 3 . 7 Тип растительного сообщества Значения поправочных коэффициентов α ρ Смешанные, широколиственные и та- ежные леса 1,3 0,85 Лесостепная и степная зоны 1,4 0,9 Исходя из полученной величины Е 2 определяют частное ДЕТ по усло- вию эмиссии углекислого газа. Демографическая нагрузка будет равна: N 2 = [Э уд К акт (1,2 k тэр2 + 3,3 k тер3 ) + 0,32] -1 , (3.5) где N 2 — допустимое количество жителей по второму условию, чел.; k тэр2 — относительная величина использования второго вида ТЭР в топливно- энергетическом балансе территории; k тер3 — то же, третьего вида; 1,2 и 3,3 — коэффициенты, которыми учитывают выделяемый СO 2 при сжигании 1 тут второго и третьего видов; 0,32 — среднее количество углекислого газа, выделяемого в процессе жизнедеятельности человека, m(СO 2 )/чел.год [остальные обозначения см. формулу (3.2)]. 3. Частную емкость территории по условию воспроизводства кисло- рода атмосферой определяют, учитывая нормы его изъятия. В России от- сутствуют государственные квоты по этому показателю. Однако в практи- ке принимают ее в размере 12% от величины воспроизводства кислорода растительным покровом. Для вычисления пользуются формулой: Е 3 = 0,12 q(O 2 ) (SΔS лес α + S раст ρ) 100, m(O 2 ) / год, (3.6) где q(O 2 ) — интенсивность газообмена — воспроизводства кислорода рас- тительным сообществом, т/год, принимаемая по табл. 3.6 (остальные обо- значения см. предыдущие формулы). Тогда частную допустимую нагрузку или ДЕТ по расходу кислорода определяют по формуле: 83 N 3 = Е 3 / 2,5 Э уд К акт (1 — k тер1 ) + 0,29, (3.7) где N 3 — допустимое количество жителей района по условиям воспроиз- водства кислорода, чел.; 2,5 — коэффициент, которым учитывают изъятие кислорода стационарными и мобильными объектами, включая транспорт, при сжигании органического топлива разного состава, т/тут; k тер1 — по- требляемое количество электроэнергии в структуре топливно- энергетического баланса территории, доли единицы; 0,29 — среднее коли- чество кислорода, поглощаемое человеком в процессе жизнедеятельности, т/чел. в год. 4. Частную емкость территории, м 3 /сут, по наличию ресурсов по- верхностных вод определяют по формуле Е 4 = k вод G м 86400, (3.8) где G м — меженный расход воды в пригодных для водозабора водоемах и водотоках, м 3 /с; k вод — предел экологически безопасного изъятия воды всеми пользователями. Оптимальное значение k вод = 0,1. Если расходы гидрологической системы района не обеспечивают гра- достроительных потребностей, то прибегают к использованию водоемов и водотоков прилегающих районов. Одновременно рассматривают альтер- нативу, изучают возможность потребления воды из водоносных горизон- тов. Частная ДЕТ по расходу воды на жилищно-коммунальные нужды проверяется по формуле: N 4 = Е 4 / (P ж k расх K акт ), (3.9) где N 4 — допустимая численность населения по условиям обеспечения водой бытовых, коммунальных и производственных нужд, чел.; P ж — пла- нируемая норма среднесуточного водопотребления с учетом коммуналь- но-бытовых нужд. Эта норма принимается в пределах 0,35 < P ж < 0,5, м 3 /чел. в сут; k расх — повышающий коэффициент, которым учитывают ха- рактер водопотребления. При отсутствии таких водоемких производств, как обогащение полез- ных ископаемых, металлургия, электроэнергетика, целлюлозно-бумажное и др., а также орошаемых земель, на основании статистических данных повышающий коэффициент принимают в пределах 1,7 < k расх < 1,9. Анализ частных емкостей территории по полученным данным позволяет предварительно оценить варианты решений районной плани- ровки, выявить наиболее уязвимое их звено. Для упрощения такой анализ рекомендуется вести в табличной форме. В табл. 3.8 приведены результа- ты расчетов, выполненных для территории площадью 600 км 2 . Здесь легко 84 установить, что имеет место критическая нагрузка по показателю N 2 — допустимой численности населения, ограниченной условием эмиссии уг- лекислого газа, которая имеет минимальное значение из всех N. Т а б л и ц а 3 . 8 Показатель хозяйственной активности K акт Частные значения допустимой емкости территории, тыс. чел. N 1 N 2 N 3 N 4 1,5 27,6 14,6 15,5 42,4 2,0 20,7 11,6 12,2 31,8 2,5 16,6 9,6 10,0 25,4 Увеличения ДЕТ можно достигнуть тремя путями. Во-первых, расши- рить расчетную территорию биоэкономической территориальной системы (БТС). Если ситуация позволяет, то включить в его экологический каркас зоны экологического равновесия, буферные и компенсационные, создать заказники, лесопарки и заповедники. Вторым путем экологической стабилизации может быть пересмотр ТЭР в сторону использования энергетических ресурсов, выделяющих меньше выбросов в атмосферу. Заменить, например, торф на газообразное топливо или электроэнергию. Третий путь — уменьшить уровень хозяйственно-промышленной ак- тивности. За счет сокращения мощности энергоемких предприятий или обеспечить энергосбережение. Желательно перейти на безотходные и ма- лоотходные производства. Крайней мерой может служить закрытие или перепрофилирование части предприятий, что позволит уменьшить степень экологического возмущения среды обитания. Экологическую эффективность разработанных мероприятий можно проверить анализом выполнения основных условий биотической совместимости антропогенной и природной подсистем. Достаточно рас- смотреть четыре из них: композиция функционально-планировочной структуры должна соот- ветствовать планировочным принципам создания условий устойчивого развития городских образований; соотношение площадей территорий интенсивного использования и охраняемых должно ограничиваться величиной ΔS охр , минимально допу- стимой для данного растительного сообщества; плотность населения на территории не должна превышать возможно- стей природной биопродуктивности; в районе должна быть обеспечена оптимальная биологическая репро- дуктивность (критерии см. ниже). 85 Первое условие — территориально-планировочное. Принципы его вы- полнения подробно изложены во всех главах учебника. В них рассмотре- ны модели устойчивого развития городов и охраны окружающей среды, которые закладывают в градостроительные проекты. Поэтому мы остано- вимся только на методике определения биотических показателей. По второму условию — соотношению территорий хозяйственного использования и охраняемых — систему проектных разработок градостро- ительного планирования оценивают, используя показатель минимальной доли охраняемых территорий. Критерием выполнения этого условия явля- ется соотношение ΔS охр > (1 — S хоз /S) 100, (3.10) где ΔS охр — доля особо охраняемых зон естественной природы, определя- емая по табл. 3.6 в зависимости от вида растительного сообщества; S — общая площадь рассматриваемого района, трактуемого как единая био- экономическая система (БТС), км 2 ; S хоз — площадь территорий интенсив- ного хозяйственного использования, км 2 Территория S хоз включает земли, занятые существующими и проект- ными урбо- и агроценозами. Тогда эту величину представляют в виде S хоз (S y + S cx ) + (S r y + S r сх ), (3.11) где S y , S r y — соответственно, общие площади существующих урбанизиро- ванных территорий и выделяемых по проекту для расширения и возведе- ния новых поселений, км 2 ; S cx , S r сх — то же, интенсивного сельскохозяй- ственного использования и расширения сельскохозяйственной базы, включая пригородное садоводство, км 2 Третье условие — плотность населения — связано с суммарным энергопотреблением. Существует непосредственная зависимость между плотностью населения, плотностью энергопотребления и степенью загряз- нения окружающей среды. От этого зависит биопродуктивность биоцено- зов и устойчивость систем растительных сообществ. Степень угнетения растительного покрова находится в зависимости от плотности освоения земель людьми. При повышении давления на природу сокращается количество биологических видов растений, снижается био- продуктивность зеленого покрова планеты. Такая зависимость наглядно отражена в табл. 3.9. |