Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Ландшафтно-средозащитное озеленение и его влияние на экологическое состояние крупных городов Центральной России
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Ландшафтно-средозащитное озеленение и его влияние на экологическое состояние крупных городов Центральной России"
На правах рукописи
■ ^ од
1 й ДЕК м
ГОРОДКОВ Александр Васильевич
ЛАНДШАФТНО-СРЕДОЗАЩИТНОЕ ОЗЕЛЕНЕНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КРУПНЫХ ГОРОДОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ РОССИИ
03.00.16 «Экология»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
С.-Петербург, Брянск - 2000
Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственно архитектурно-строительном университете и в Брянской государственно инженерно-технологической академии в период с 1982 по 2000 г.
Научные консультанты: доктор биологических наук, профессор,
академик РАЕН Самошкин Е.Н.
доктор архитектуры, профессор, академр Петровской академии наук и искусств
Смирнов В.В.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессо
академик ЖКА, Экологической академии РФ РАЕН Слепян Э.И.
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Николаенко В.Т.
доктор сельскохозяйственных наук, профессо] академик МАНЭБ Васильев М.Е.
Ведущее предприятие:
ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова
Защита состоится
200_рг. в часов на заседаш
диссертационного совета Д 064.08.01 Брянской государственной инженерн технологической академии по адресу: 241037 г. Брянск, просп. Ст. Димитрова,!
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянскс государственной инженерно-технологической академии.
Автореферат разослан
У
2000 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
В.И. Шоши)
»
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Современная среда обитания человека с высоким ровнем технико-технологической, транспортной и энергетической оснащенности основной источник загрязнения и деградации урбанизованных территорий, со-ержащий мутагенные и канцерогенные вещества, высокотоксичные компоненты и родукты радиоактивного загрязнения. Это в значительной мере реализует тенден-ии, ведущие к нарушению экологической безопасности проживания, росту забо-еваемости и смертности населения в критических зонах крупных городов.
В работе рассматривается проблема оптимизации среды крупных городов етодами и средствами озеленения территорий различного функционального на-яачения. Сложившиеся приемы и традиции в озеленении городов, ландшафтно-;тетические принципы их формирования, а также нормативно-техническая база роектирования не обеспечивают минимальный экологический комфорт функцио-альных зон, наиболее уязвимых в экологическом отношении (примагистральные грритории, контактные промышленно-селитебные районы и т.п.). Это требует бо-ее глубоких исследований закономерностей реализации средозащиты озеленен-ыми пространствами и разработки основ их планировочной организации в полом соответствии с динамикой урбанизационных процессов и тенденциями дегра-ации среды. Исследованиями охвачена основная часть факторов дискомфорта: <устического, аэротехногенного и пылеветрового загрязнения городской среды.
Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технических программ [инобразования РФ по фундаментальным исследованиям в области архитектуры, гроительных и экологических наук, выполняемых С.-Петербургским государст-;нным архитектурно-строительным университетом (СПбГАСУ): тема 1.3.96П архитектурно-строительные методы совершенствования среды обитания челове-I в городах. Эколого-градостроительные исследования и рекомендации на ирнме-; озелененных пространств крупных городов Европейской части России» и Брян-сой государственной инженерно-технологической академией (БГИТА): тема 2.00Ф «Исследование закономерностей и обеспечение оптимального функциони->вания урбанизованных систем при повышенных техногенных и радиационных 1грузках» (головные советы «Архитектура и строительство», «Охрана окружаю-ей среды») и прикладных исследований Федеральной целевой комплексной проемы «Экологическая безопасность России» (1995... 1998 гт., п. 3.3.1,4.2.2). Тема 1ссертации связана с планом НИР кафедр архитектуры и озеленения населенных гст (1982... 1987), архитектуры (1988...1994), дендрологии, селекции и озелене-ш (2000) БГИТА, кафедр архитектурного проектирования, градостроительства 995... 1998) СПбГАСУ.
Актуальность поставленных и решаемых в диссертации научных и практиче-:их задач определяется также их значимостью для градостроительной экологии, :раны окружающей среды и природопользования, решения санитарно - гигиени-ских и социально-экологических проблем при обосновании архитектурно-[анировочных решений озелененных пространств крупных городов.
Цель исследования - изучить закономерности экологической эффективности зеленых насаждений в снижении шумового и атмосферного загрязнения среды и разработать научно-обоснованную систему ландшафтно-средозащитного озеленения крупных городов.
Границы исследования связаны с изучением закономерностей влияния различных категорий зеленых насаждений на акустическое, аэротехногенное и пылеветровое загрязнение среды, что необходимо для разработки методологической основы проектирования средозащитных озелененных пространств.
В соответствии с целью и определенными границами исследования в работе ставились следующие основные задачи:
1. Исследовать шумо-, пыле-, ветро-, газозащитные функции озелененных пространств с целью получения комплекса эколого-градостроительных характеристик, включающих:
1.1. Оценку эффективности средозащиты существующими насаждениями в крупных городах и степень влияния крупных зеленых массивов (КЗМ) пригородных территорий на изучаемые факторы среды.
1.2. Установление границ действия и оптимальной планировочной организации участков зеленых насаждений в системе «источник загрязнения (дискомфорта) - комфортная зона - защищаемый объект».
1.3. Влияние биометрических, микроклиматических, геометрических и физических факторов на основные закономерности реализации средозащитного потенциала озелененных пространств.
2. Выявить основные планировочные, структурно-конструктивные, дендро-экологические и типологические закономерности и критерии формирования эффективных средозащитных озелененных пространств.':
3. Разработать общие приемы и принципиальные схемы ландшафтно-средозащитного озеленения крупных городов, включающие: внутриквартальные (внут-римикрорайонные) жилые образования; транспортно-примагистральные зоны; парки, лесопарки, скверы и сады; санитарно-защитные зоны, промышленные и припромышленные территории для предприятий I -V классов вредности; градоза-щитные участки зеленых насаждений.
Объем и объекты исследований. Все научные результаты получены на основе анализа значительного фактического материала. Эксперименты поставлены на 48 объектах полосных структур озеленения, 20 участках лесных насаждений, 6 лесопарковых массивов, 30 существующих различных категорий озеленения городов. Основная часть исследования проведена в трех лесорастительных зонах (Курнаев, 1982), в т.ч. в С.-Петербурге, Брянске, Ярославле, Рыбинске и др. Значительный объем экспериментальных исследований выполнен на модельных объектах - защитных полосах насаждений агроландшафтов, а также в условиях естественных лесных массивов рекреационного, учебно-опытного назначения и участков лес-фонда РФ.
Новые положения и результаты, впервые полученные в исследовании:
1. Закономерности пылеветрового, акустического и газозащитного влияния полос зеленых насаждений. Параметры и критерии, отражающие степень
энцентрации фитомассы, особенности построения геометрии и структуры по-эс, что определяет степень эффективности насаждений в снижении и оптими-щии дискомфортных факторов среды.
2. Зависимость полноты древостоев, структуры, конструкции, параметров икроклимата, определяющих степень влияния КЗМ на экофакторы акустнче-сого, аэрационного режимов и атмосферных загрязнений среды.
3. Расчетные зависимости для определения ожидаемого уровня эффектив-эсти полос зеленых насаждений и участков крупных массивов, позволяющие 1 любой стадии проектирования оценивать степень снижения шума, загрязне-ия атмосферы и уменьшения скоростей пылеветровых потоков.
4. Планировочный принцип проектирования, в котором учитываются за-эномерности реализации защитного потенциала полос озеленения в различных фиантах их пространственно-планировочного расположения.
5. Структурно-конструктивные схемы, дендрологические и типологиче-сие параметры универсальной средозащитной полосы зеленых насаждений, зеспечивающей наивысшую степень защитной эффективности и круглогодич-ый цикл работы.
6. Методы проектирования эффективных приемов планировочной органи-1ции всех категорий средозащитных озелененных пространств крупных горо-эв.
7. Модифицированные и апробированные методики определения акусти-:ской эффективности, седиментации и аспирации пыли, газопоглотительной и нхеивающей способностей зеленых насаждений различного качественно-адового и функционального состава.
Обоснованность и достоверность научных положений доказана путем 1ализа массового экспериментального материала, полученного в различных ¡сорастительных зонах, компьютерной обработкой информации методами ма-:матической статистики. Для анализа использованы литературные источники 90 наименований), в т.ч. материалы ВЦП, диссертации, защищенные в европей-:их странах и США, источники, полученные по электронным каналам ВКС Мете!».
Положения, выносимые на защиту:
1. Результаты натурно-экспериментальных исследований, характеризующие пфективность всех категорий озеленения в снижении факторов транспортного и умышленного шума, атмосферных загрязнений и пылеветровых воздействий.
2. Планировочные, структурно-конструктивные, дендроэкологические, ти->логические и композиционно-эстетические закономерности и критерии форми->вания эффективных приемов средозащитного озеленения.
3. Расчетно-аналитический аппарат, научно-методические и практические :комендации, направленные на совершенствование проектирования средоза-итных озелененных пространств крупных городов.
4. Аналитические обоснования применения зеленых насаждений в качестве )фективных средозащитных факторов в структуре различных категорий озеле-:ния городов.
Научно-практическое значение. Результаты диссертационной работы использованы: 1. В разработке практических рекомендаций: «Рекомендации по проектированию шумозащитного озеленения промышленных территорий и сани-тарно-защитных зон» (БГИТА, 1987, Брянск); «Рекомендации по проектированию средозащитных озелененных пространств крупных городов» (СПбГАСУ, 1997, 1998, С.-Петербург). 2. При разработке проектов озеленения и благоустройства промышленных территорий и санитарно-защитных зон предприятий строительного машиностроения и агропромышленного комплекса (ГПИСтроймаш, 1988...1995; ЗАО «Агропромтехпроект», Брянск, 1988...1990); при проектировании реконструкции озеленения мемориальных парков на территории Брянской области, а также в предложениях по их использованию в связи с последствиями аварии на ЧАЭС (1980...1994); в экспертных заключениях и проектных предложениях по озеленению и использованию овражных территорий г. Брянска (1992...2000); в проектах по определению планировочной организации санитарно-защитных зон промышленных предприятий 1...У классов вредности и в аудиторской природоохранной деятельности (АОЗТ «ПКТИ», С.-Петербург, 1998); в проектных предложениях по благоустройству различных категорий озеленения городов и в мероприятиях по снижению уровней шума, распространяющегося от промышленных источников (Центр содействия строительству при БГИТА, 1996. ..1999); при разработке проектов по разделам «Охрана окружающей среды», «Благоустройство и озеленение территорий городов» (НИИП Градостроительства, С.-Петербург, 1999; институт «Промстройпроект», Брянск, 1998,1999); в проектных предложениях по озеленению и благоустройству территорий жилых микрорайонов и кварталов (по заданию администрации г. Брянска, 2000). 3. В учебно-методическом процессе и НИР на кафедрах: «Архитектура и озеленение населенных мест», «Архитектура», «Строительные конструкции» (БГИТА, 1985... 1994), «Архитектурное проектирование», «Градостроительство» (СПбГАСУ, 1996... 1998). 4. При разработке научных тем: «Архитектурно-строительные методы совершенствования среды обитания человека в городах Эколого-градостроительные исследования и рекомендации на примере озелененных пространств крупных городов Европейской части России» (СПбГАСУ 1996... 1998, С.-Петербург); «Исследование закономерностей и обеспечение оп тимального функционирования урбанизованных систем при повышенных техно генных и радиационных нагрузках» (БГИТА, 2000...2001, Брянск); «Разработю методов обустройства и эксплуатации территорий жилой застройки и уличной се ти городов, пострадавших от аварии на ЧАЭС», БГИТА, 1999...2000, Брянск). 5 В центральных обзорных информационных изданиях по актуальным научным : техническим проблемам охраны окружающий среды и экологии крупных городо (ГОСИНТИ, 1989 г.; ВИНИТИ РАН, 2000 г.).
Апробация работы. Материалы исследования доложены:
1. На международных научно-технических конференциях и семинара) «Проблемы реконструкции исторических центров крупных городов России» (I Новгород, 1994), «Актуальные проблемы строительства и архитектуры (С.-Петербург, 1996, 1997, 2000), '«Проблемы строительного и дорожно!
комплексов» (Брянск, 1998), 41 семинаре РАН «Совершенствование качества в строительном комплексе» (Брянск, 1999), «Основные направления совершенствования архитектуры и строительства с учетом современных экологических требований» (Орел, 2000).
2. На всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях: «Материалы, технология и конструкции для Нечерноземья» (Брянск, 1985), «Проблемы предупредительного санитарного надзора» (Брянск, 1987), «Актуальные вопросы снижения транспортного шума в городах» (Севастополь, 1988), «Памятники истории, культуры и природы Европейской России» (Н. Новгород, 1993... 1995).
3. На региональных научно-технических конференциях: «Научно-технический прогресс в строительстве» (Брянск, 1989), «Перспективные методы строительства жилья и объектов соцкульбыта» (Брянск, 1991), «Экологические проблемы исследования и внедрения новых материалов, конструкций, технологий» (Брянск, 1992), «Экологизация, ресурсосбережение и реабилитация строительных материалов, зданий и сооружений в зонах повышенной радиации» (Брянск, 1993), «Повышение качества строительных работ и проектных решений в условиях радиоактивного загрязнения территорий» (Брянск, 1995), «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» (г. Брянск, 1998, 1999), «Новые технологии, конструкции, проекты и инвестиции» (г. Брянск, 1999), «Современные технологии, материалы и проекты для строительного и дорожного комплексов» (Брянск, 2000).
4. На внутривузовских научно-технических конференциях БГИТА: (1984, 1985, 1987, 1990, 1991, 1993, 1998); СПбГАСУ: (1997, 1998), на кафедрах вузов: «Архитектурное проектирование», «Градостроительство» (СПбГАСУ, 1998), «Дендрологии, селекции и озеленения» (БГИТА, 2000).
Публикации. Результаты выполненных исследований и основные рекомендации опубликованы в 43 печатных работах, в т.ч л двух монографиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, основных выводов, списка литературных источников из 690 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и 8 приложений (том 2). В тексте содержится 41 таблица и 93 рисунка (том 1). В составе приложений 10 таблиц и 77 рисунков на 205 страницах, а также документы о внедрении и развитии результатов исследования. Общий объем диссертации 443 страницы (том 1).
1. Ретроспективный анализ и современное состояние проблемы
Спектр НИР и проектных предложений по развитию систем озеленения весьма многообразен (Барсова, 1988; Баулина, 1979; Боговая, 1988; Бондарь, 1978; Волков, 1986; Залесская, 1968; Горохов, 1996; Косаревский, 1976,1977; Кузьмич, 1993; Лаптев, 1985; Лунц, 1978; Микулина, 1979; Николаенко, 1972, 1981; Палентреер, 1963; Парьева, 1988; Петоян, 1978; Помазкова, 1978; Пряхин, 1963, 1972; Родичкин, 1963, 1977, 1980; Рубцов, 1971; Сабан, 1991; Салатич, 1957; Слепян, 1982, 1984; Сычева, 1982; Тверской, 1962; Теодоронский, 1990,
1994; Федоров, 1979, 1981; Фурсова, 1981; Ходаков, 1968; Хомутецкая, 1968; Хромов, 1973, 1978, 1983, 1988; Чувелев, 1969; Яковлев, 1961; Яковлевас-Матецкис, 1982 и др.) и обусловлен, в основном, обострением экологических, социальных и рекреационных проблем крупных и крупнейших городов, полным осознанием целостности городской среды и окружающей природы как основного условия дальнейшей урбанизации. Ряд планировочных тенденций, вытекающих из анализа теоретических, экспериментальных, проектных и традиционно существующих систем озеленения, весьма позитивен с точки зрения реализации их средозащитного потенциала. К ним относятся: глубокое проникновение озелененных пространств в застройку города, образование непрерывного каркаса зеленых устройств с тесной связью внутригородских и пригородных озелененных территорий, общая тенденция к увеличению площадей всех категорий озеленения города и т.п. (Абесинова, 1982,1988; Вергунов, 1968, 1975...79, 1985; Северин, 1964, 1975 и др.). Для исторических городов весьма эффективным приемом озеленения стало изыскание дополнительных участков естественного и искусственного происхождения (овражно-балочные территории - Брянск, Калуга и др.). В планировке новых городов используется включение обширных территорий естественного ландшафта в структуру селитьбы (Смирнов, 1981 и др.). Однако, средозащитный потенциал зеленых насаждений городов остается на невысоком уровне, неспособным действенно повлиять на важнейшие параметры градосферы (Чистякова, 1975; Красно-щекова, 1980...88) . Нормативно и функционально системы озеленения крупных городов входят в состав генпланов перспективного градостроительного развития, общей чертой которых является слабая экологическая ориентация, отсутствие научных обоснований и соответствующих натурных исследований, а также игнорирование, недооценка и слабая степень изученности средозащитного влияния целогс ряда элементов природно-экологического комплекса (отдельных зеленых массиво! различного масштаба, малых рек, овражных и пойменных территорий и т.п.); не обоснованные направления развития участков озеленения, лишенных возможносп средозащитного влияния на селитебные территории; слабое развитие средозащит ного озеленения городских территорий. Общей характерной тенденцией в проек тировании зеленого строительства в крупных городах является отсутствие необхо димых приемов, обеспечивающих должную степень реализации средозащитноп потенциала озеленения, традиционные категории которого не могут считатьс, полноценными экологическими компонентами урбасреды (Слепян, 1984; ФедороЕ 1979,1981).
Анализ отечественных и зарубежных исследований показывает, что зеле ные насаждения делают возможным надежную защиту жилых территорий горе дов от шумового воздействия автотранспортных потоков (Берфина, 1986 Болховитина, 1977; Голосова, 1993; Крестьяшин, 1963; Осипов, 1976... 199^ Осин, 1961; Прутков, 1964; Самойлюк, 1967; Сердюков, 1997; Цыганков, 199' Блэр, 1975; Буллен, 1982; Краг, 1980,1981; Кук, 1974; Макданиэль, 1987; Мар тенс, 1977, 1980, 1981; Ритхоф, 1984; Супука, 1984; Харрис, 1986; Хаупт, 197' 1981; Шольтцке, 1977 и др.). Исследования показывают, что шумозащитнь свойства зеленых насаждений - сложное многоплановое явление, изучен*
которого производилось выборочными наблюдениями, основанными на различных методических подходах, что во многом обусловило значительные расхождения в результатах. Структуру механизма шумозащиты составляют определенные закономерности суммарного взаимодействия всех элементов растительной среды с звуковым полем источника (Берфина, 1986; Болховитина, 1977; Цыганков, 1997; Хаупт, 1981; Мартене, 1982; Буллен,1982). Оценка этих закономерностей во многом представляется противоречивой и недостаточно ясной, особенно с точки зрения биофизики явления. В диссертации обобщены количественные оценки прогнозов шумозащиты и проанализирован широкий спектр акустических параметров, характеризующихся взаимоисключающими, завышенными и недостаточно объективными оценками. В научной и нормативной литературе отсутствуют данные о шумозащитной эффективности КЗМ применительно к промышленно-транспортным источникам шума, сведения о сезонности «работы» шумозащит-ных полос отрывочны и не подкреплены соответствующими исследованиями (СНиП П-12-77, СНиП 2.07.01-89, СН 245-71, СН 872-70, ГОСТ 17.5.301-78). Анализ проектных решений озеленения парков, санитарно-защитных зон, промышленных и припромышленных территорий показал, что фактор внешнего шума часто не принимается во внимание, а проектируемые и существующие насаждения не отвечают требованиям шумозащиты и в конечном итоге не оказывают существенного влияния на улучшение акустического режима территорий селитьбы.
Накопленный материал свидетельствует о перспективных возможностях использования озелененных пространств различного назначения в улучшении качества воздушного бассейна городов (Антипов, 1979, 1984; Балакин, 1980; Белов, 1964; Берюшов, 1956; Буренин, 1974; Бычкова, 1976; Быкова, 1978; Гельфен-буйм, 1996; Гетко, 1972; Гульдман, 1983; Илькун, 1978; Кириллов, 1973; Колпа-кова, 1980; Краснощекова, 1973...1978, 1987; Кулагин, 1974; Кучерявый, 1991; Лахно, 1968; Мазинг, 1982, 1985; Мальков, 1986; Нестеров, 1978; Николаевский, 1979; Попова, 1973; Протопопов, 1975; Сергейчик, 1994; Сидоренко, 1970, 1975, 1981; Смирнов, 1967, 1981; Тарабрин, 1976; Чмырь, 1994; Ярмишко, 1994 и др.). Установлено, что примагистральные посадки способны снижать концентрации выхлопных газов автотранспорта до уровней ПДК у красных линий застройки первого эшелона зданий (Кириллов, 1973; Нестеров, 1978; Сидоренко, 1970, 1975, 1981 и др.). Для различных ингредиентов (СО, N02, фотооксиданты и др.) наибольший газозащитный эффект демонстрируют многорядные полосы зеленых насаждений (3...4 ряда) со сплошным заполнением подкронового пространства (Балакин, 1980; Фельдман, 1975, 1976 и др.). Согласованные данные получены в оценке традиционного приема озеленения примагистральных участков - однорядной ажурной конструкции полосы, которая обладает ничтожной эффективностью и не может быть рекомендована в качестве «газозащитного экрана» (Берюшов, 1956; Буренин, 1974; Бычкова, 1976). В различных вариантах примагистральной застройки существенно возрастает роль внутриквартального озеленения, зеленых насаждений, расположенных на придомовых участках, а также второго эшелона зелени при смещении красной линии в глубину застройки.
Эффективность этих планировочных вариантов озеленения остается малоизученной. Механизм снижения концентраций атмосферных загрязнений в условиях КЗМ проявляется в изменении соотношения аккумулирующих и рассеивающих функций, резким возрастанием фильтрующей емкости и т.п. (Краснощекова, 1979; Чернышенко, 1988 и др.). В связи с этим КЗМ рассматриваются как наиболее эффективные санирующие территории, обладающие долговечностью и устойчивостью к экстремальным условиям. Критерием эффективности работы КЗМ является его способность снижения концентраций загрязнения атмосферы до уровня ПДК. Однако, наибольшее по ряду показателей оздоровительное воздействие КЗМ отмечено лишь при непосредственном контактировании с жилой застройкой (Сидоренко, 1981). Одновременно следует отметить явную недостаточность оценок газозащитных свойств КЗМ, что не позволяет сделать определенных выводов об их оптимальной структурно-планировочной организации.
Проектирование пыле-, ветрозащитных зеленых устройств в городе осуществляется, в основном, на базе сформировавшейся теории ветрозащитных полос в ряде областей научных знаний: агролесомелиорации (Бодров, 1952; Буренина. 1988; Бяллович, 1939; Валендик, 1968; Васильев, 1972, 1976; Васильев, 1993; Константинов, 1951; Матякин, 1962, 1972; Смалько, 1963; Тарасенко, Шошин. 1999; Юдин, 1950 и др.); инженерном снеговедении (Бялобжеский, 1975; Дю-нин, 1963; Комаров, 1969; Поветьев, 1951; Померанцев, 1932; Карышев, 1978; Макарычев, 1969, 1978, 1983; Пастернацкий, 1984; Пилипенко, 1973 и др.); метеорологии, агрофизике и географии (Марунич, 1978; Менжулин, 1974; Литвина, 1987; Циприс, 1982; Усков, 1989 и др.); градостроительстве (Карамышев. 1971, 1976, 1978; Пивкин, 1984, 1994; Розанов, 1981; Рябинин, 1981; Семашко. 1978; Серебровский, 1985; Соколов, 1970; Синицина, 1993; Тимофеев, 1984; Харзеева, 1986; Черкасов, 1968; Яблоков, 1971 и др.). В диссертаций выделен ряд проблемных вопросов, не нашедших должного разрешения в предыдущих исследованиях: а) изучение закономерностей образования территорий ветровой тени с учетом качественно-видового состава, сезонности «работы», структурно-конструктивных параметров зеленых насаждений с обеспечением возможное™ одинаковой степени защиты города от пылеветровых потоков в течение всего года; б) оценка параметра плотности фитомассы как основного фактора, определяющего средозащитный потенциал озеленения; в) разработка некоторых аспектов проблемы формирования градозащитных систем городов средствами озелененных территорий. Недостаточность данных о пыле-, ветрозащитных качества? КЗМ, их эффективной планировочной организации в условиях крупномасштабных территорий городов (санитарно-защитные зоны, парковые массивы и т.п.' свидетельствует о слабой изученности пылеаккумулирующих и ветрозащитны? свойств КЗМ и особенно той части из них, которые имеют градостроительное приложение.
Ретроспекция и анализ современного состояния рассматриваемых проблел свидетельствуют о разобщенности отдельных пофакторных исследований, различающихся как в технико-методическом отношении, так и имеющих общность в отсутствии работ комплексного обобщающего характера. Очевидно, что только н;
базе результатов исследований, полученных в междисциплинарных направлениях, могут быть изучены закономерности и сформулированы новые принципы средо-защитного озеленения. Это должно подвести к созданию научно-обоснованной системы проектирования и строительства всех категорий зеленых устройств крупных городов.
2. Объекты, программа и методика исследований
Объекты натурных исследований распределены в IV группах (таблица 1). В работе представлены подробные лесоводственные характеристики всех объектов исследования, в т.ч. полученные с использованием картографических, лесоустроительных и инвентаризационных данных (биометрия, особенности качественно-зидового состава и структурно-конструктивных параметров и др.).
В программу исследований включены следующие вопросы:
1. Анализ экспериментальных, теоретических, традиционно-существующих 1 проектных принципов и приемов озеленения жилых и промышленных районов срупных городов.
2. Исследование акустической эффективности зеленых насаждений (мо-Хельные полосные структуры, существующие категории озеленения городов, СЗМ).
3. Исследование плотности фитомассы на объектах полосных структур >зеленения.
4. Лабораторные исследования звукопоглощающих свойств древесной
юры.
5. Изучение газозащитной эффективности зеленых насаждений и ветро-юлабляющих свойств зеленых насаждений (модельные полосные структуры, уществующие категории озеленения городов, КЗМ).
6. Анализ пылезащитных свойств зеленых насаждений (модельные юлосные структуры, существующие категории озеленения городов, КЗМ).
7. Разработка практических рекомендаций по совершенствованию проекти-ования всех категорий средозащитных озелененных пространств крупных горо-ов.
Методологической основой исследования зеленых насаждений являлся био-1изический принцип подхода к рассматриваемым явлениям, согласно которому ффективность средозащитных и средообразующих функций лесных экосистем вязана с концентрацией и распределением органического вещества (фитомассы) 1Итоценозов в пространстве (Протопопов, 1973). Количественная характеристика аспределения фитомассы для объектов I и IV групп оценивалась весовым мето-ом по коэффициенту плотности (Кпл) и удельному объему фитомассы (УОФ) по LT. Макарычеву (1987), A.B. Городкову (1997).
Оценка шумозащитной эффективности полос зеленых насаждений (I, IV эуппы) получена при синхронном анализе уровня и спектральных составляющих сума перед и за полосой насаждений - регистрация на высоте 1.5 и 4.5 м (Цыган-эв, 1988, 1997; Городков, 1988). Ряд дополнительных точек анализа шума на
дистанции до 60 м за полосой использовались для определения глубины зоны звуковой тени. Оптимальная позиция полосы зеленых насаждений в системе «источник шума - защищаемый объект» исследована на основе последовательных цикло£ измерений при изменении расположения источника шума и точек его регистрации относительно насаждения. Оценивалась сезонность шумозащитной «работы» полос насаждений (Городков, 1988). Снижение шума участками КЗМ изучено по трем измерительным линиям: центральная - в створе источника шума и две дополнительные на расстоянии 5 м (слева и справа) (Цыганков, Городков, 1988). Точки анализа и регистрации шума фиксировались с шагом 20 м на глубину лесных массивов до 100 м (15 участков) и до 200 м (5 участков). Полученный комплекс экспериментальных данных корректировался с учетом естественного ослабления шума вследствие сферической дивергенции (I и II группы) и атмосферного поглощения (II группа). Анализ спектральных характеристик проводился в стандартных полосах частот. Определение коэффициентов звукопоглощения древесной коры осуществлено с помощью акустического интерферометра (ГОСТ 16297-80).
Таблица 1
Группы объектов исследования и их функциональные особенности
Группы объектов Общее число участков Основное функциональное назначение Исследуемый фактор и число участков Радиус доступности
I 48 Снегозащитные и агрозащитные полосы зеленых насаждений Шумозащита -41; Пылезащита-21; Газозащигга - 36; Ветрозащита - 13; 20...25 км
П 20 Участки лесных массивов различного функционального назначения Шумозащита - 20; Ветрозащита - 4; 20...25 км
Ш б Лесные и лесопарковые рекреационные массивы зеленой зоны г. Брянска Газозащита - 5; Пылезащита - 2; 5... 20 км
IV 32 Категории озеленения крупных городов: овраги - 8; парки, скверы - 12; примагистральное озеленение - 12; Газозащита - 12; Ветрозащита - 8; Пылезащита -12; -
Для оценки газозащитной роли полос примагистрального озеленения (IV группа) и модельных полос (I группа) использованы методики ряда авторов (Сидоренко, 1970; Кириллов, 1973; Балакин, 1982; Мальков, 1986). Для всех объектов исследования в качестве основного компонента автотранспортных выбросов избрана окись углерода (СО), как наиболее высокотоксичный ингредиент, содержащийся в наибольшем количестве (80...90%) в общем объеме токсичных веществ (Балакин, 1982; Мальков, 1986; Фельдман, 1976). Исследование эффективности в условиях эксперимента (I группа) проведено с использованием искусственного источника загрязнения атмосферы. Общая схема акустических исследований по выявлению оптимальной позиции полосы озеленения использована также для решения идентичной задачи в отношении реализации газозащитного потенциала в системе «источник выброса - защищаемый объект» (Городков, 1998). Разбивка измерительных створов в КЗМ осуществлялась в трех, вариантах, общее направление
которых принималось в соответствии с розой ветров, а затем уточнялось по конкретным характеристикам установившегося режима в период измерений. Главный створ измерений прокладывался в глубину массивов до 1500...2000 м. Дополнительные створы планировались с учетом возможного изменения вектора ветра на угол ± 45°. Маршрутные точки отбора проб в глубине КЗМ располагались равномерно с шагом 50 м (60%), 100 м (20%) и 500 м (30%) (Городков, 1996, 1997). На каждой маршрутной точке измерительных створов содержание в атмосфере примесей изучалось аспирационным методом, путем отбора проб на высоте 1.5 м с помощью элекроаспиратора.
Оценка пылеаккумуляции для объектов I и IV групп выполнялась аспирационным методом исследования (Минх, 1971; Мальков, 1986). Эффект пылеаккумуляции в КЗМ оценивался седиментационным методом на основе количественного анализа и соотношения пылесодержания в снежном покрове КЗМ и контрольных участков. Наблюдения за ветровым режимом в условиях объектов 1...П1 групп проведены по общепринятым методикам на базе организации анемометрических съемок и маршрутных точек регистрации (Буренина, 1986).
В натурно-экспериментальных и лабораторных исследованиях использовались импульсные прецизионные и интегрирующие измерители уровня звука (типы 00 014, 00 017, 00 026, класс точности I МЭК 651), октавные фильтры (тип 01016), низкочастотные усилители мощности (LV-102), НЧ-шумовой генератор (РС-201), портативная электростанция (АБ-1), акустический интерферометр лаборатории звукопоглощающих материалов НИИСФ, лабораторный газоанализатор ТГ-5, электронно-цифровые анемометры (тип АП-1, АРИ-28), вспомогательное оборудование: мачтовые системы звукофикации (мощность 250 вт), электро-аспирационная установка (Городков, 1996, 1998), вспомогательные устройства для оценки аспирации пыли в различных высотных уровнях регистрации^ и др.
Статистический анализ данных всех этапов натурно-экспериментальных исследований проведен автором с использованием программного статистического комплекса Statgraphics plus for Windows (vers. 3, 1996). Для статистической обработки реализована модель множественного регрессионного анализа данных, которая предполагает установление линейной зависимости между группами изучаемых параметров с расчетом необходимого спектра статистических характеристик и критериев: стандартных ошибок, F-отношений, критериев Стьюдента и Дарбина - Ватсона, коэффициентов детерминации (г2) и др. Для анализа ряда экспериментальных зависимостей использован метод построения доверительных интервалов (Р=95%), методы сглаживания, скользящего среднего значения и др.
3. Акустическая эффективность озелененных пространств
Область акустического влияния полос зеленых насаждений ограничивается шстанцией в 2Н (Н-средняя высота полосы). При высотном уровне источника (h„) ).5... 1.0 м область акустической тени достигает ЗН и более. С увеличением h„ до S...5 м - сокращается до 1Н. Установлено, что с увеличением концентрации эле-лентов . . фитомассы,_ возрастает интенсивность процесса множественного
рассеивания и шумопоглощения энергии звуковых волн. Общая акустическая эффективность полос зеленых насаждений при У0ф=0.2...0.8 м3составляет 1...4 дБА (г2=0.76). Показано, что наиболее полная реализация шумозащитных качеств полос зеленых насаждений достигается при расположении полосы вблизи источника шума. Оптимальная позиция определяется расстоянием, не превышающим 8... 12 м от источника шума. В некоторых случаях становится целесообразным приближение полосы зеленых насаждений к защищаемым объектам, хотя шумозащитная эффективность оказывается сниженной.
Установлены закономерности снижения частотных составляющих спектра шума зелеными насаждениями (I, III группы):
1. В низкочастотном диапазоне спектра отмечается высокий «пик» ослабления шума в полосе со среднегеометрической частотой 250 Гц, являющийся результатом акустического импеданса почвы. Отсутствует шумозащита зелеными насаждениями на низких частотах спектра (63... 125 Гц). Величина почвенного «пика» значительно уменьшается при полосах небольшой ширины (15.. .25 м).
2. В среднечастотном диапазоне спектра (500...2000 Гц) образуется зона пониженной шумозащитной эффективности, что является следствием множественного отражения звуковых волн от стволов, крупных ветвей, густых листьев и хвои. Снижение уровня шума в среднечастотном диапазоне спектра составляет для участков леса (III группа) - 2.. .6 дБ, для полос шириной 30.. .40 м -1...4 дБ (г2=0.82).
3. С повышением частоты звукопоглощение в среде зеленых насаждений сопровождается значительными потерями звуковой энергии. Обнаружена связь длины волн высокочастотного диапазона с линейными размерами стволов и листовых пластинок, что способствует эффективному шумопоглощению. Высокий уровень шумозащита в рассматриваемом диапазоне частот (15...25 дБ для участков леса, 5... 10 дБ для полос насаждений, г2=0.91) позволяет считать зеленые насаждения надежным «биофильтром», приближающимся по своим акустическим свойствам к инженерным средствам снижения промышленного и транспортного шума.
Изменение шумозащитной эффективности полос зеленых насаждений (I группа) в течение года обусловливается компенсаторным взаимодействием акустических характеристик лиственного покрова и слоя опавшей листвы. Максимально шумозащитные функции полос реализуются в период вегетации, претерпевая незначительные изменения в сторону уменьшения эффективности на 1...2 дБ А после опадания листьев (г2=0.78). Наименьшая эффективность полос из лиственных и смешанных древесных видов наблюдается в весенний период, с момента таяния снега до появления листьев. Эффективность лиственных полос озеленения шириной до 20 м в этом случае не превышает 0...2 дБА. Общее снижение шумозащитной эффективности смешанных (до 50% хвойных), хвойных и лиственных полос зеленых насаждений при их ширине 25.. .60 м составляет 2.. .4 дБА (1^=0.83).
Отмечено, что процессы звукопоглощения в растительной среде носят накопительный характер вследствие множественного рассеивания звуковых волн. При этом стволы деревьев следует рассматривать как цилиндрические структуры с определенным акустическим сопротивлением. В лабораторных условиях получены серии-коэффициентов звукопоглощения (а 0) образцов коры 7 древесных видов:
сосны обыкновенной, ели европейской, ольхи черной, березы повислой, осины, конского каштана и липы крупнолистной. Максимальная звукопоглощающая способность коры обнаружена в диапазонах 1500 и 2000 Гц (а0= 0.3...0.4, Р=95%).
Нами предложена формула (1) для определения ожидаемого уровня снижения шума полосами зеленых насаждений:
L = -0.022 +■ 0.102hCp + 2.41 Uof + 0.042b, (1)
где L - ожидаемый уровень снижения шума (дБА); Uof - удельный объем фитомассы, (м3); hcp-средняя высота полос (КЗМ), м; b-ширина защитных полос, м.
Большинство высокополнотных (0.8...0.9) насаждений, обладающих максимальным запасом наземной фитомассы, показали высокую степень снижения шума (8...10 дБА на 100 м глубины, г2=0.71). Густые ярусы подроста, подлеска, а также опушечные ряды кустарников, формирующих плотную фронтальную поверхность КЗМ, способствуют эффективному снижению шума. Максимально шумозащитные функции (до 14... 16 дБ А снижения шума на 100 м глубины) проявляются в насаждениях с вертикальной сомкнутостью. Однако разновысотные древостой, составляющие основу структуры насаждений с вертикальной сомкнутостью, не обеспечивают достаточно протяженной и стабильной «теневой» зоны. С возрастанием глубины более 100 м определяется дальнейшее снижение уровней шума в насаждении (15...21 дБА на 200 м). Высокая степень неоднородности участков КЗМ (широкая вариабельность биометрических параметров, различная степень напочвенного покрова, облиствения, акустического импеданса почв и древесной коры, разнообразный спектр акустических характеристик источников транспортно-промыщленного шума) дают основание говорить о специфичности шумозащитных качеств, присущих каждому отдельному участку.
Анализ экспериментальных зависимостей позволил представить следующее уравнение ожидаемого уровня снижения шума:
L = -4.744 + 7.951pol + 0.098Ь, (2)
где L - ожидаемый уровень снижения шума (дБА) участком КЗМ; pol - полнота насаждения; b - ширина участка, м.
4. Средозащитный потенциал озелененных пространств
Основные закономерности реализации газозащитного потенциала модельных полос озеленения (I группа) дифференцированы и увязаны с тремя градациями скоростей ветра (0...2 м/с, 3...5 м/с, более 5 м/с). Механизм газозащиты полос озеленения в этих случаях принципиально различен. В условиях, близких к штилевым, защитный потенциал реализуется за счет образования конвективных воздушных течений, обусловленных разницей радиационных температур. Отмечено положительное влияние всех зеленых насаждений на снижение уровня загрязнения атмосферы (от 10 до 65% снижения исходных уровней) на расстояниях до 40 м от
полос. Наиболее значим этот эффект (35...90%, г2=0.83) на дистанции до 20 м за полосой. Принципиальное изменение характера работы газозащитных полос в условиях малых скоростей ветра (1...3 м/с) обусловливается трансформацией воздушных потоков. Значительную роль в этом случае играют закономерности снижения горизонтальных и изменения вертикальных составляющих скоростей движения потоков, а также степень их турбулентного обмена. В условиях повышенных скоростей ветра (3...5 м/с и более) общие тенденции снижения концентраций загрязнения атмосферы соответствуют закономерностям трансформации ветровых потоков.
Критерием оптимальности расположения газозащитной полосы следует считать позицию в системе «источник загрязнения - защищаемый объект», при которой отмечаются максимумы снижения концентраций загрязнения. Это проявляется при максимальном приближении полосы к защищаемым объектам с учетом минимального разрыва в 5 м.
Уровень снижения концентрации выхлопных газов для полос со значением Кпл=0.6...0.8 варьирует от 50 до 90% (г2=0.74). Объекты, обнаружившие наибольшую степень газозащиты и формирующие протяженные «чистые» участки, имеют наивысший Кпл=0.6...0.8 при расхождении всех других параметров. Для этого необходимо закрытие подкронового пространства; наивысшая степень обли-ственности и сомкнутости, образующая многочисленные участки высокой концентрации фитомассы; выраженная ярусная структура, способствующая достаточной инсоляции; минимальный объем «пассивных» зон в структуре полос и др.
Исследования газозащитной эффективности существующих категорий озеленения крупных городов (ГУ группа) подтверждают закономерности, выявленные на модельных объектах. В парковых массивах наибольшая эффективность закономерно фиксируется на территориях с наибольшей площадью озеленения и особенно на участках с наивысшим Кпл. Зеленые зоны скверов, садов, участков межквартального озеленения и другие категории с малой площадью озеленения и неудовлетворительными приемами его размещения практически положительно не влияют на состояние экосреды. Для четырех вариантов примагистрального озеленения проанализированы закономерности распределения поля концентраций ингредиентов загрязнения в высотном профиле, а также на удалении до 100 м в глубину застройки.
Установлено, что соотношение основных процессов снижения концентра ций загрязнения - рассеивания и поглощения существенно зависит от параметра ветровых потоков. При штилевых условиях внутри КЗМ преобладает газопогло щение элементами фитоценоза, и в некоторой степени реализуется рассеивание вследствие образования конвективных течений. При скоростях ветра 1...2 м/< увеличивается процесс рассеивания и несколько снижается уровень биохимиче ского связывания атмосферных ингредиентов элементами лесной экосистемы Для штилевых условий наиболее характерны четыре участка III группы: № (0...200 м, 0.8...1.5 ПДК, г2=0.55) - характерен довольно резким снижением кон центрации загрязнения (25...65% от исходных уровней); № 2 (200...400 ь 0 6.'.. 1.2 ' ПДК, г2=0.65)' определяется- постоянным уровнем загрязнени
(25...50%); № 3 (400...800 м, 0.3...0.8 ПДК, г2=0.6) - характеризуется как относительно обширная зона накопления примесей, степень концентрации которых может оставаться стабильной. Закономерно, что зона «застоя» определяется в участках КЗМ, обладающих разными структурными (число ярусов) и дендрологическими параметрами (различная степень участия хвойных) и может рассматриваться как источник вторичного загрязнения. Смена направления ветра обусловливает различную дислокацию застойных зон, перемещая их в периферийные участки КЗМ по отношению к вектору ветра. Участок № 4 (800...1500 м, менее 0.5 ПДК, г2=0.96) свидетельствует о резком снижении концентраций загрязнения и восстановлении нормативных параметров атмосферы.
Показано, что в условиях малых и повышенных скоростей ветра создаются условия для эффективного рассеивания примесей загрязнения вследствие турбулентных процессов на границе слоя вытеснения и верхнего участка полога растений, обладающего определенной степенью шероховатости. Для участков КЗМ высокой степени полноты (0.8...0.9) и сомкнутости полога эти процессы выражены в наименьшей степени; на дистанции 0...200 м происходит плавное и, в целом, незначительное снижение концентраций; на дистанции 400...800 м в высо-кополнотных массивах повышен уровень загрязнения. Окончательное очищение воздуха от примесей происходит на дистанции в 800... 1000 м. При скоростях ветра 4...8 м/с и более фиксируется экранирующий эффект, обусловливающий высокую степень трансформации входящих потоков в «буферном» участке леса. Газозащитные качества зависят от уровня концентрации и пространственного распределения фитомассы в КЗМ, наличия выраженной ярусности с образованием плотной структуры «буферных» участков и особенностей метеорологического режима.
Седиментация пыли в натурных лесополосах проанализирована по параметрам плотности фитомассы, ширины полос, дисперсности и закономерности формирования вертикального профиля в выделенных диапазонах пылеветрового переноса. Снижение концентрации пыли при отсутствии направленного пылеветрового потока достигает 60% (г2=0.68). При малых скоростях ветра (2...3 м/с) степень пы-леаккумуляции связана, в основном, с динамикой горизонтальной и вертикальной составляющих компонент скорости потока. Пылеаккумуляция в полосах зеленых насаждений при малых скоростях ветра достаточно эффективна. Различные полосы способны задерживать от 20 до 80% (г2=0.66) твердого компонента. С увеличением скоростей потока до 5...7 м/с и более фиксируется рост концентрации переносимой пыли. Показано, что с ростом концентрации фитомассы увеличивается пыле-задерживающая способность практически на всех объектах. При значениях Кпл=0.6...0.8 до 65. ..85% (г2=0.82) взвешенной пыли задерживается участками зеленых насаждений (ширина 12...20 м).
Максимальный уровень пыленакоплений в снежном покрове КЗМ отмечается на участках наибольшей трансформации пылеветровых потоков (т.н. «буферные» зоны). Для большинства участков лесопарковых насаждений это наблюдается на дистанции 0... 100 м, в участках полуоткрытых ландшафтов - 0.. .200 м; участок 100.. .300 м и более характеризуется снижением уровня пылеосаждения на почву и
возрастанием пылеаккумуляции элементами фитомассы насаждений. Благоприятные условия для процессов пылеаккумуляции создаются при высокой степени снижения горизонтальных составляющих скоростей ветра в среде КЗМ. Средняя степень пылеаккумуляции КЗМ шириной в 700 м составляет от 40. ..50% (полнота - 0.4...0.6, г2=0.72) до 60.. .90% (полнота 0.7.. .0.9, г2=0.87). Наиболее эффективны пылезащитные КЗМ с расчлененной планировочной структурой (шаг членений -150...200 м). Установлено, что в парковых насаждениях аккумулируется 10. ..45% техногенной и эоловой пыли при скоростях ветра до 2.5...3.5 м/с; в примагист-ральных насаждениях (двухрядные посадки липы крупнолистной, конского каштана и др. видов) у красных линий застройки - 25.. .40%. Соотношение плотности фитомассы полос с их пылеаккумулирующей способностью приводит к подтверждению установленных закономерностей на модельных объектах (группа I). Показано, что количество осевшей пыли на окнах зданий, не защищенных посадками зеленых насаждений, в 5 раз больше, чем при наличии двухрядной защитной полосы, при равнозначности всех других условий.
Выявлено, что при Кпл=0.7...0.8 происходит огибание препятствия ветровым потоком с образованием участка штиля за полосой и быстрое восстановление исходного поля скоростей; прохождение ветровых потоков через «экран» и частичное их отклонение характерно для насаждений с Кпл=0.5...0.7; для насаждений с Кпл<0.5 характерна незначительная трансформация потоков внутри крон полос. На участках 0...5Н максимальные ветрозащитные качества представляют объекты I и П групп, сформированные смешанным ассортиментом пород, максимальной высотой до 16... 18 м. Незначительное повышение скоростей ветра на расстоянии 5Н (до 6...15%) для этих объектов, свидетельствует о формировании стабильной и достаточно протяженной зоны микроклиматического комфорта, достигающей в длину до 60...80 м. Достаточно высокий уровень ветрозащиты в I и П группах определяется также в лесополосах шириной 20...30 м, где снижение скоростей формируется в пределах 50...80% (^=0.79). Недостаточный уровень ветрозащиты на участке 0...5Н обнаружен у полос с разреженной структурой (Кпп=0.4...0.5), у которых формируется поле скоростей ветра с более «пологой» характеристикой распределения в зоне их влияния. Общей тенденцией для всех объектов является рост суммарной ветрозащиты с увеличением значений Кпл. Наибольший уровень ветрозащиты (до 100%) зафиксирован в хорошо облиственных полосах при Кпл-0.6...0.8. Достаточным ветрозащитным потенциалом обладают чистые полосы, а также смешанные участки с участием хвойных до 10...70%.
Для городских условий, в которых ветрозащита должна быть обеспечена круглогодично, включение хвойных, в т.ч. сосны обыкновенной, ели европейской и др. видов, особенно в периферийных территориях селитьбы в удалении от источников загрязнения, является обязательным условием формирования участков ветрозащиты. В целом же вопрос оптимального дендросостава не должен переоцениваться. Для узких полос (1...5 рядов) снижение ветрозащиты в безлиственный период весьма ощутимо (50...70%), однако в условиях Ю...15-рядных посадок сезонная разница заметно уменьшается и далее уровень ветрозащиты
возрастает. Общее снижение ветрозащитной эффективности лиственных полос составляет 20...40%. Ряд полос смешанного состава нивелируют разницу в сезонных изменениях, что обеспечивается участием хвойных пород (40...70%). Следует также учитывать, что участки узких полос (10... 12 м), с достаточно протяженной «теневой» зоной в период вегетации, не отвечают требованиям круглогодичной средозащиты.
Для практических расчетов получены регрессионные уравнения, позволяющие дать приближенную оценку ожидаемой эффективности различных категорий озеленения (табл. 2).
Таблица 2
Ожидаемая эффективность озелененных пространств в снижении уровня загрязнения атмосферы и уменьшения скоростей пылеветровых потоков
Экологический фактор Уравнение регрессии
Полосы зеленых насаждений
Газообразное загрязнение атмосферы а) условия, близкие к штилевым: п/пИ1КС = 1.602 - 0.009b + 0.008d - 0.043h - 1.908Kpl (3) б) условия малых скоростей ветра: п/пи,кс = 0.584 - 0.012b + 0.028d + 0.024h - 0.698Kpl (4) в) условия повышенных скоростей ветра: п/пм,„ = 1.217 - 0.009b + O.OOSd - 0.033hcp- 0.649Kpl (5)
Пыль n/n„,„ = 0.826 + 0.003hep - 0.708Kpl 4- 0.077V (6)
Ветер V = 94.83 - 0.457b + 0.234d - 2.128hcp - 54.27Kpl (7)
Крупные зеленые массивы (парки, лесопарки, рекреационные массивы, санитарно-защитные зоны)
Газообразное загрязнение атмосферы n/nMllcc = 0.755 - 0.0003(hcp -d) -fl.0097Pol + 0.09K - 0.009Voz (8)
Пыль Osd = 65.203 - 0.069d + 1.962hcp - 54.445Pol + 25.44K (9)
Ветер V = 21.53 - 0.086d +■ 31.09Pol - 6.76K + 1.666Vn (10)
Условные обозначения: п/п„„с - относительный показатель эффективности - отношение средних уровней концентрации (пыль, СО) (п) к максимальным уровням (n„,„); b - ширина защитных полос (КЗМ), м; d - дистанция за полосой озеленения (удаление в глубину КЗМ), м; Ьср - средняя высота полос (КЗМ), м; Кр1 - коэффициент плотности фитомассы; V - скорость ветра, м/с; Pol - полнота; Osd - ожидаемый уровень пыленакоплений за сезон (%); К - число ярусов; Voz - средний возраст, лет; Va — начальная скорость ветра, м/с.
В высокополнотных насаждениях КЗМ (0.7...0.9) наблюдается полное затухание горизонтальных составляющих скоростей ветра на дистанциях удаления в 150... 250 м (скорость ветра 3...5 м/с) и 250...400 м (скорость ветра 8... 10 м/с и более). В разреженных участках КЗМ (полнота - 0.3...0.5) полного затухания ветровых потоков не наблюдается. Скорость ветра внутри массивов составляет 20...50% от начальной. Наиболее стабильный участок ветрозащиты на территориях,' прилегающих' к КЗМ, определяется шириной в 100...200 м, где снижается
скорость ветра на 40...70%. Участок полного восстановления скоростей формирует границу ветрозащитного влияния, находящуюся на удалении в 250...500 м от границ КЗМ. На формирование ветрозащитных качеств КЗМ влияют полнота, сомкнутость крон, наличие и степень развития ярусов подроста и сопутствующих пород. Для всех элементов городского озеленения (парковые массивы, уличное озеленение, овражные территории, участки характерного рельефа и т.д.) рассчитана ветро-проницаемость и вклад их в регулирование степени аэрации территорий в зимний и летний периоды наблюдений.
5. Основные принципы формирования эффективного средозащитного озеленения
Нами разработаны принципиальные схемы с оценкой прогноза по снижению факторов дискомфорта в системе «источники загрязнения - защищаемый объект» (рис. 1). Установлено, что общей закономерности в отношении всех факторов загрязнения не наблюдается. Для эффективной щумозащиты максимальное приближение полосы к источнику не отвечает условиям реализации газозащитных свойств озеленения. При доминировании шумового загрязнения максимальное приближение полосы к объекту защиты не обеспечивает необходимую шумоза-щиту. Дополнительное снижение уровня шума в этом случае по прогнозу составляет незначительную величину (0...2 дБ А, рис. 1, в). Худшее, с точки зрения щумозащиты, расположение участка озеленения позволяет в максимальной степени снизить исходные концентрации атмосферного загрязнения. При расположении защищаемого объекта на расстояниях, не превышающих 5... 1 ОН от защитной полосы, во всех случаях достигается высокая степень снижения скорости ветра (40... 100%).
Анализ позиционных схем размещения по однофакторному дискомфорту показывает, что выбор той или иной позиции может быть осуществлен достаточно просто, если ситуация в отношении источника загрязнения достаточно ясна, как в существующем, так и в прогнозируемом плане. При многофакторном воздействии на объект защиты появляется возможность одновременного снижения и регулирования всех факторов путем выбора эффективных планировочных приемов средозащитного озеленения. Вариант возможного планировочного приема размещения средозащитных полос устанавливается следующим образом: анализируется состав факторов дискомфорта окружающей среды, и далее выявляется доминирующий фактор, степень снижения влияния которого является первостепенной задачей. Оцениваются по степени превышения ПДУ и ПДК все сопутствующие факторы дискомфорта и далее выбираются планировочные позиции защитного участка озеленения на основании максимального влияния на доминирующий фактор.
При выборе оптимальных позиций размещения защитного озеленения следует учитывать формирование «теневых» зон, от протяженности которых зависят размеры и зонирование территорий с пониженными уровнями воздействия факторов загрязнения. С учетом этого в проектных решениях могут быть приняты различные- .варианты планировочных---решений, обеспечивающие эффективное
регулирование факторов загрязнения среды.
На основе анализа 20 количественных и качественных факторов, влияющих на степень реализации защитного потенциала, обоснованы эффективные структурно-конструктивные типы средозащитных полос озеленения по факторам шума, аэродисперсных загрязнений и ветрозащиты с учетом доминирующего фактора дискомфорта Этому фактору должна отвечать и схема защитной полосы. Однако с практической точки зрения строгая дифференциация защитных полос не целесообразна. Один и тот же структурно - конструктивный тип полосы способен в той или иной степени оказывать комплексное оптимизирующее воздействие на все факторы дискомфортности среды.
комфорта для одиночной полосы средозащитного озеленения
Как следует из принципиальных дифференцированных схем поперечных сечений (рис. 2), отражающих специфику структуры и конструкции поперечного профиля, отличия здесь наблюдаются, в целом, незначительные. Проявляется возможность формирования участка зеленых насаждений, обладающего ком-
плексным характером защитного действия по отношению к газо-, шумо-, пыле-ветровым воздействиям. Объемно - пространственное решение универсальной средозащитной полосы представляет собой симметричную композицию, образованную многорядным параллельным размещением древесных растений, что обеспечивается участием двух ярусов кустарниковых пород для закрытия под-кронового пространства основных и сопутствующих древесных видов и одно-двухрядной посадки сопутствующих пород; образованием «ядра» средозащитной полосы путем устройства многорядной конструкции основных древесных пород. Принципиально важными параметрами средозащитных полос являются шаг посадки пород в ряду и величина междурядий, от значений которых зависят наиболее важные характеристики
а) шумовое загрязпенне
<5>
Рнс.2. Структура и конструкция средозащитных полос озеленения по факторам: а) шума; б) атмосферных газообразных загрязнений; в) ветрозащиты; 5 -основные древесные породы; 4 - сопутствующие породы; 3 - ярус высокорослого кустарника; 2 - низкорослый кустарник; 1- напочвенный покров.
насаждений: формирование наивысшей плотности фи-томассы, плотной фронтальной структуры, минимальные сроки введения в эксплуатацию и т.п. Для средозащитных полос озеленения следует рекомендовать достаточно обоснованные следующие диапазоны этих величин: расстояние в междурядьях -3.5...4.5 м, в ряду - 3...4.5 м. Для крупномерного кустарникового яруса 0.5...0.6 м, в междурядьях -0.8...1.0 м.
С учетом районных ассортиментов в диссертации приведены варианты группировок растений и рекомендации по выбору основных видов, ассортимент видов для формирования различных типов средоза-щитного озеленения с учетом вариации основных параметров биометрии; полный список древесных видов для озеленения городов центра Европейской части России (6а,б, 11 а,б . древокультурные районы
по Колесникову, 1974).
Показано значение хвойных в обеспечении круглогодичного цикла «работы» озелененных пространств. Эффективность дендрологического состава оценена по быстроте роста, взаимовлиянию пород, освещенности и т.п. Даны рекомендации по выбору основных и сопутствующих пород с учетом экологического, филогенетического и эстетического принципов формирования.
Участки средозащитных озелененных пространств классифицированы в следующий типологический ряд: линейно-полосные структуры, малые пейзажно-средозащитные группы, защитные куртины, участки КЗМ различной структуры. Установлено, что ряд типовых элементов озеленения могут использоваться только для решения локальных задач регулирования микроклимата, снижения уровня запыленности и т.п. К ним относятся участки линейно-полосных структур, малые пейзажно-средозащитные группы, защитные куртины и др. Решение крупномасштабных задач свойственно различным участкам КЗМ. Каждый тип обладает определенной степенью планировочной «гибкости». Разработаны подробные характеристики и состав всех типологических групп средозащитного озеленения, даны закономерности трансформации основных факторов дискомфорта при различных вариантах планировочных решений, а также рекомендации по формированию и выбору структурно-конструктивных и дендрологических параметров 1рупп.
Участки озеленения, выполняющие лишь композиционно-эстетические функции, не могут считаться полноценными экологическими объектами городской среды. В принципиальном отношении средозащитное озеленение должно рассматриваться как полноценный композиционный элемент территорий городов, а участки ландшафтного озеленения должны приобрести в связи с этим качество регулирования и оптимизации важнейших параметров урбасреды.
Улучшение эстетики всех типов защитного озеленения следует осуществлять на основе приемов ландшафтного проектирования путем формирования декоративных качеств внутренней границы средозащитного озеленения, использования комбинаций различных типов средозащитных и ландшафтных композиций, изменения конфигураций фронтальных плоскостей и т.п.
6. Основы планировочных решений и композиций средозащитных озелененных пространств крупных городов
Ландшафтно - средозащитное озеленение жилых микрорайонов. Разработаны принципиальные схемы рационального размещения участков средозащитного озеленения на территориях жилых кварталов (микрорайонов). В структуре схем отражены оптимальные планировочные позиции размещения насаждений по отношению к источникам дискомфорта среды с учетом особенностей микроклимата и т.п. Принципиальные схемы разработаны для защиты внешней границы участков застройки, а также внутриквартальных (внутримикрорайонных) пространств.
Установлена номенклатура территорий защитного озеленения микрорайона, включающая наиболее. важные- участки, с . точки зрения реализации защитных
качеств зеленых насаждений: внешние границы микрорайонов, внутриквартальные пространства, участки детских и образовательных учреждений, различные полифункциональные территории и др. Предложены следующие функциональные принципы при проектирования озеленения: закрытие каналов поступления внешних факторов дискомфорта в среду жилой застройки; изоляция внутренних источников загрязнения среды; формирование единой системы ландшафтно-средозащитного озеленения, включающей укрупнение участков зеленых насаждений с комплексным характером защитного действия в необходимых местах размещения, а также повышение декоративного уровня средозащитного озеленения и предотвращение возможного негативного влияния его на микроклиматические параметры среды.
Для характерных приемов планировочной организации застройки разработаны парные схемы озеленения с целью преобразования традиционных приемов в ландшафтно-средозащитные, даны прогнозные оценки снижения основных факторов дискомфорта в связи с планировочным решением озеленения.
Средозащитное озеленение пешеходно-транспортных коммуникаций. Озеленение сети улиц и магистралей города представляет основу для решения экологических задач средозащиты и оптимизации градосферы в масштабе общегородской системы регулирования среды, а также локальной защиты примагист-ральных территорий селитьбы от негативного влияния автотранспортных потоков. Направлениями решения первой задачи являются приемы формирования средствами озеленения сетей транспортных коммуникаций системы оптимизации аэрационного режима застройки (аэрационный «каркас») и создание комплексной системы, допускающей как определенную степень стимуляции аэрации, так и надежную степень ветрозащиты.
Исследования автора в ряде крупных городов центра Европейской части РФ показывают, что в наибольшей степени может бьггь применена комплексная система аэрации среды (до 60%), в меньшей (по 20%) могут быть использованы элементы систем, принципиально регулирующих состояние ветрового режима.
Основой модели аэрационного «каркаса» (для городов на «рельефе», приречных и пр.) является система коридоров взаимосвязи природно-планировочных элементов городов (г. Брянск, Владимир, Калуга и др.). Аэрационные «коридоры» формируются сложившимися улично-магистральными сетями, оврагами с выходом их на пойменные территории. Для стимулирования движения охлажденных воздушных масс в городскую застройку на нижних террасах рекомендуются участки куртин зеленых насаждений с Кпл=0.6...0.8. Общая площадь озелененных пространств в этом случае должна в 3...4 раза превышать открытые, неозелененные территории. Доля участия хвойных должна составлять 30...50%. В аэрационных насаждениях целесообразно преобладание участков с более редкой структурой (Кпл=0.5), с открытым подкроновым пространством и высокоподнятым штамбом. Модель ветрозащитного каркаса формируют участки линейно-полосных структур озеленения примагистральных территорий с эффективными аэродинамическими параметрами. Определены закономерности и прогнозные оценки элементов опорной системы ветрозащиты города с учетом их круглогодичной работы.
Рекомендуем включать в поперечные профили уличных сетей газо-, шумо-защитные насаждения при интенсивности движения автотранспорта более 500 авт/ч с учетом перспективного возрастания интенсивности движения транспортных средств. При малой интенсивности движения (менее 100 авт/ч) и небольшой пропускной способности магистралей следует проектировать традиционный вариант уличного озеленения, обеспечивающий решение микроклиматических и эстетических задач.
Установлено, что по комплексу параметров озелененных участков задачи и результаты оптимизации различных факторов дискомфорта не совпадают, а в ряде случаев носят взаимоисключающий характер: невозможно использование одинаковых участков зеленых насаждений для эффективного регулирования всех факторов дискомфортности среды. Отсюда следует, что защита среды может быть реализована как результат синтеза всех моделей примагистрального озеленения, дифференциация и уточнение которых необходима в масштабе отдельных городских районов.
В пределах красных линий магистралей и улиц выявлено до 8 элементов озеленения, допускающих различную степень реализации средозащиты. Нормативные параметры по ширине участков не способствуют формированию эффективной средозащиты. Для формирования средозащитных полос примагистрального озеленения необходимо: а) соблюдение эффективных планировочных позиций размещения по отношению к источникам загрязнения и защищаемым объектам с учетом дальности защитного влияния и состава действующих факторов дискомфорта; б) проектирование защитных полос шириной не менее 6...8 м; в) подбор ассортимента пород с учетом газоустойчивости, средозащитных, биоэкологических и ланд-шафтно-эстетических качеств. В диссертации разработаны варианты решения всех элементов средозащитного озеленения улиц, бульваров, скверов и других территорий селитьбы, функционально и территориально прилегающих к транс-портно-лешеходным коммуникациям.
Учет средозащитного озеленения при проектировании парков. Расположение большинства парков в структуре крупных городов не способствует формированию на их территории комфортной, оздоровляющей среды: негативно воздействуют техногенные факторы внешнего и внутреннего акустического дискомфорта (транспортные и промышленные источники, зоны влияния аэропортов, функциональные территории парков и т.д.), источники загрязнения атмосферы газообразными шлейфами промышленно-транспортных зон. В 20% случаев техногенные факторы выступают совместно с неблагоприятными природными явлениями.
Установлены закономерности формирования акустического климата для паркового массива (10... 100 га). Здесь рекомендуется выделять зону стабильного превышения ПДУ, предпороговую зону (50...55 дБА), зону ПДУ (45...50 дБА), переходную зону (не более 45... 50 дБА) и комфортную зону (менее 45 дБ А). Для массивов площадью 10 га участок со стабильным снижением уровня шума (2.4 % от общей площади) имеет весьма малую вероятность проявления. Увеличение площади комфортного участка до 15...20% наблюдается при площади парков не
менее 25 га. Общие тенденции изменения площади и дислокации участков акустического комфорта подробно прослежены в зависимости от месторасположения источников шума.
Процесс формирования зон различных концентраций атмосферного загрязнения изучен нами в зависимости от изменения погодных типов. При штиле для участков площадью в 25 и 50 га характерно накопление ингредиентов атмосферного загрязнения в ядре участка с уровнями 0.3.. .0.8 ПДК. Это представляет определенную опасность в реализации зоны застоя и в образовании источника вторичного загрязнения территорий. Показано решение этой проблемы средствами планировки озеленения, направленного на изменение режима аэрации «ядра».
Установлено, что направление смещения участков загрязнения в большинстве случаев совпадает с вектором ветра. Наблюдения в условиях КЗМ позволяют утверждать, что в этих случаях происходит, в основном, смещение и изменение конфигураций участков при сохранении их общей площади. Для парковых систем с малой площадью (5.. .10 га и менее) при низкой степени средозащитного влияния озеленения закономерно образование постоянных фоновых загрязнений среды достаточно высокого уровня (40. ..55 дБА по акустическому фону, 0.5.. .0.8 ПДК по атмосферному загрязнению) с формированием обширных участков периодической хронической токсикации предпороговыми и повышенными уровнями.
Минимальная ширина участков с учетом наличия средозащитного озеленения, обеспечивающего снижение всех факторов дискомфорта до уровня нормативных критериев, приведена в таблице 3. Разработана номенклатура зеленых устройств парков, способных к реализации средозащитного потенциала, и выявлены их функциональные особенности по отношению к факторам дискомфорта среды (таблица 4).
Сформулированы общие принципы и характеристики их планировочных позиций в структуре парков, разработаны приемы эффективной планировочной организации размещения элементов средозащитного озеленения парков в различных вариантах их сопряжения с источниками загрязнения среды.
Таблица 3
Минимальная ширина участков для доминирующих факторов дискомфорта среды
Доминирующий фактор дискомфортности среды Минимальная ширина участка парка, м
Пылевое загрязнение 20...25
Загазованность атмосферы 100...200*
Шумовое загрязнение 100...150
Комбинированное воздействие газошумового фактора 150...200*
Оптимизация ветрового режима 20...25
(* - принимается с учетом метеорологических условий)
Таблица 4
Функциональные особенности элементов средозащитного озеленения парков
Элементы средозащитного озеленения парков Сниже КОМ( ние факторов дис-юртности среды Регулирование режимов аэрации
Шум Загазованность Пыль Ветрозащита Стимуляция аэрации
1. Периферийно - периметральные полосы + + + + -
2. Полосы локальных участков + - +
3. Массивы и куртины + + + + +
4. Защитные участки открытых пространств - - - + -
5. Озеленение дорог - - - +
6. Полосы разграничения + - - - -
Промышленные районы и санитарно-защитные зоны. Зеленые насаждения промышленных площадок и их санитарно-защитных зон (СЗЗ) следует рассматривать как единую систему средозащитного озеленения промышленно-селитебных районов, включающую озеленение территорий промплощадок (внутренняя часть), припромышленных территорий (средняя часть), территорий и участков естественной растительности СЗЗ (внешняя часть).
Определены следующие функциональные задачи для внутренней части средозащитного озеленения - изоляция потенциально опасных интенсивных и периодически активных неорганизованных источников загрязнения воздуха, экранирование и изоляция источников шума, формирование участков с пониженными уровнями атмосферного и шумового загрязнения, формирование пограничных «барьеров», препятствующих распространению эмиссий и шумового загрязнения. Для средней части - некоторая степень локализации атмосферных загрязнений, усиление аэрационного режима прилегающих территорий, обеспечение шумозащиты непосредственно у территорий с нормируемым уровнем шума, особенно в отсутствии СЗЗ. Для внешней части: формирование аэродинамической структуры, способствующей активной фильтрации, рассеиванию, осаждению и отводу атмосферных загрязнений, обеспечение акустического комфорта на граничных участках путем снижения до уровня нормативных пределов исходного шумового загрязнения.
Планировочную организацию озеленения СЗЗ по фактору шума рекомендуется принимать в зависимости от положения эквивалентного акустического центра (ЭАЦ), согласно расчетной методике, изложенной в диссертации (рис. 3). На территории СЗЗ следует планировать массив лесонасаждений (до 80...95% всей площади) высотой не менее 16... 18 м. При высоте источников промышленного шума до 5 м с целью образования протяженной и стабильной зоны звуковой тени необходима закладка лесонасаждения вертикальной сомкнутости. При наличии мощных источников на высотах более 5...6 м наиболее эффективным решением будет создание КЗМ горизонтальной сомкнутости, при этом необходимо стремиться к максимальному сохранению существующих лесных массивов с включением их в состав СЗЗ по фактору шума. Необходимо приближение КЗМ к границам промышленной площадки (6... 12 м) для дополнительного снижения уровня шума вследствие экранирующего эффекта. В ассортименте могут бьггь использованы хвойные
Рис. 3. Планировочная организация санитарно-за-щитной зоны промышленного предприятия по фактору шума в зависимости от положения эквивалентного акустического центра
(ЭАЦ).
1 - территория промышленной площадки; 2 - шумоза-щитаые лесонасаждения; 3 -положение ЭАЦ; 4 - территория жилой застройки; И,г -соответственно радиусы зон акустического дискомфорта в отсутствии и при наличии шумозащитного озеленения
виды: сосна обыкновенная, ель европейская (при создании массивов горизонтальной сомкнутости), а также лиственно-хвойные насаждения. Разработаны принципы озеленения СЗЗ для газовыделяющих предприятий, являющихся мощными источниками шумового загрязнения. Внешние границы СЗЗ следует формировать «наложением» двух факторов дискомфорта, определяемых положением ЭАЦ и величинами санитарных разрывов. Рекомендуется выделение двух зон, где функциональные задачи озеленения дифференцированы и подчинены решению задач шу-мозащиты (участки КЗМ шириной не менее 150 м) и аэродинамике насаждений (система отводящих линейно-полосных участков).
Планировочная организация озеленения СЗЗ по фактору аэродисперсных загрязнений разработана нами на базе существующей санитарной классификации производств (СН 245-71) с учетом функционального типа озеленения и зонирования территорий. Для предприятий I класса вредности следует проектировать участок сквозного проветривания параллельным расположением системы линейно-полосных структур озеленения (ширина участков озеленения и «коридоров» разрыва 80... 100 м). Следующий участок зонирования территории необходимо располагать перпендикулярно преобладающему вектору загрязненного воздуха для образования циркуляционных зон выноса и рассеивания загрязнений. В работе обоснована ширина разрывов и высота защитных полос (Н), обеспечивающих аэрацию межполосного пространства (0.5...ЗН). Третьему участку зонирования соответствует КЗМ для оптимизации атмосферы (рис. 4). Общая структура озеленения для производств I класса вредности может быть сохранена и для производств П класса. Для сектора преобладающих ветров в направлении селитьбы разработаны два планировочных решения озеленения: с сохранением структурного варианта I класса с пропорциональным уменьшением площади всех участков и исключением участка сквозного проветривания. В последнем случае предусмотрен единый
прием озеленения - формирование поперечных «коридоров» проветривания. Площадь участков КЗМ может быть увеличена на 20...25%. Ввиду снижения общей степени загазованности производств III и IV классов вредности структура средо-защитного озеленения должна обеспечить акустический комфорт на границе с селитебной зоной.
Выявлена специфика припромышленных территорий для производств I...V классов вредности. Размер и тип «пограничного контакта» обусловливает использование линейно-полосных структур ландшафтно-средозащитного озеленения в составе: ггрикорпусных участков, пешеходных и примагистральных территорий, разделительных участков, контактных разрывов «селитьба-СЗЗ», скверов, бульваров и т.д.
Рис. 4. Пример планировочной организации средозащитного озеленения СЗЗ промышленных предприятий I класса вредности:
1 - территория селитьбы;
2 - дополнительная полоса средозащитного озеленения; 3 - участок КЗМ оптимизации атмосферы; 4 -участок полос рассеивания и отведения газообразных загрязнений; 5 - участок КЗМ; б - участок формирования сквозного проветри-вання; 7 - участок припро-мышленной территории; 8-территория промышленной площадки; А-В выделяемые зоны на территории СЗЗ.
Для традиционных приемов планировки припромышленных территорий разработаны общие варианты ландшафтно-средозащитного озеленения, основанные на эффективных конструкциях полосных типов. Основным параметром, влияющим на вариантность схем, является ширина участков, принятая в трех значениях: до 12 м, 12... 18 м, 24 м. Установлены функциональные зоны для целей ландшафтно-средозащитного озеленения промышленных территорий (таблица 5), предложены общие планировочные схемы, для каждой из которых дан анализ комплексных прогнозных оценок средозащитного воздействия: межцеховых площадок отдыха; территорий, прилегающих к административно-бытовым зданиям, требующим нормативных режимов в отношении качества среды; пограничных территорий с
участок ПЕИщроуЩЩлеппо/Оодь!_____J } 7
t "? t 1 8 1 ветер I газ 1 1 • J
селитебной зоной; общезаводских площадок отдыха.
Таблица 5
Функциональные зоны и типы озеленения в связи с классами вредности производств
Функциональные зоны для целей средозащитного озеленения Класс производств Тип озеленения
I. Контурное озеленение магистралей и проездов 1...У Линейно-полосные участки ланд-шафтно-декоративного назначения
2. Скверы у административных зданий 1...П Ландшафтно-декоративные участки
3. Малые скверы транзитного движения и кратковременного отдыха 1...Ш Ландшафтно-декоративные участки
4. Плодово-декорапшные сады 1...П -
5. Погранично-периферийные территории ¡...V Линейно-полосные структуры средозащитного озеленения
6. Участки визуальной изоляции 1...У Линейно-полосные участки декоративного назначения
7. Участки защиты административно-бьгтовых зданий 1...У Ландшафтно-средозащитные структуры средозащитного озеленения
8. Межцеховые площадки кратковременного отдыха 1...У Ландшафтно-средозащтные структуры средозащитного озеленения
9. Общезаводские площадки кратковременного отдыха Ш...У Ландшафтно-средозащитные структуры и биогруппы средозащитного озеленения
10. Резервные и другие открытые территории 1...П Биогруппы и куртины, малые аэраци-онные массивы
Системы градозащитного озеленения. Функциональные особенности гра-дозащитного озеленения складываются из необходимости умеренной ветрозащиты периферийных районов застройки городов, а также снижения режимов активного пылепереноса. Выделены следующие задачи, решение которых может быть достигнуто средствами градозащитного озеленения: обеспечение ветрозащиты буферных участков периферийной застройки городов; снижение запыленности территорий как периферийной застройки, так и городов в целом; мелиорация режимов воздушных потоков в системе застройки при недостаточном уровне ее аэрации; снижение уровней адвентивного пылепереноса в связи с опасностью повышения общего и локального радиационного фона в жилой застройке городов в системе территорий, пораженных выбросами ЧАЭС; снижение уровней шумового и атмосферного загрязнения от пригородных источников. Проанализированы основные факторы, определяющие протяженность и планировочную организацию градозащитного озеленения: форма конфигурации, степень раскрытия застройки по отношению к равнодействующей ветровых потоков и т.п. Показано, что наиболее оптимальна и экономична в отношении градозащитного озеленения прямоугольная форма застройки, расположенная длинной стороной параллельно преобладающему направлению ветров. В связи с этим разработаны характерные позиции планировочных решений градозащитных зеленых насаждений. Установлено, что расположение массивов на удалении от буферного эшелона застройки на величину в 400...500 м способствует наивысшей степени реализации пылезащитного потенциала;.эффективная-степень ветрозащиты достигается при уда-1 лении от застройки озеленения на 75..Л00 м; организацией КЗМ возможно
решение двух задач - снижения запыленности воздуха и скорости ветровых потоков при распространении ветровой «тени» на дистанции удаления в 100..150 м.
Наиболее эффективны для защиты периферийных участков застройки естественные лесонасаждения с нерасчлененной структурой по типу массивов горизонтальной сомкнутости с участием основных лесообразующих пород и массивов вертикальной сомкнутости смешанного видового состава с участием 50% хвойных, ширина участков в пределах 500...1000м.
7. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Традиционные методы проектирования озелененных пространств, включающие как ведущие элементы городских ландшафтов (парки, санитарно-защитные зоны, рекреационные массивы и т.п.), так и объекты более «мелкого» масштаба (транспортно-примагистральные зоны, участки внутриквартального озеленения, скверы и т.п.), не обеспечивают необходимый уровень реализации их защитно-оздоровительного потенциала.
2. Установлено, что граница акустической «тени» за полосными структурами зеленых насаждений равна двойной высоте древостоев; оптимальная планировочная позиция полосы насаждений в системе «источник шума - защищаемый объект» соответствует приближению полосы на 6... 10 м к источникам; степень концентрации фитомассы, поверхностный слой почвы и толщина слоя опавшей листвы увеличивают шумозащитную эффективность зеленых насаждений; шумозащит-ная эффективность крупных массивов достигает 20 дБА на глубине в 200 м. Распределение спектральных уровней звукового давления при воздействии зеленых насаждений, характеризуется локальным максимумом снижения шума на 6... 12 дБ в октавной полосе 250 Гц и незначительным влиянием на область низких частот спектров промышленно-транспортных источников шума. Максимальная шумоза-щитная эффективность участков КЗМ доминирует в высокочастотной области спектра (15...25 дБ).
3. Уровень снижения концентраций выхлопных газов полосами зеленых насаждений при Кпл=0.6-0.8 составляет 50 ... 90%; оптимальным расположением газозащитной полосы в системе «источник загрязнения - защищаемый объект», является максимальное приближение полосы к объектам защиты с учетом минимального разрыва в 5м; для различных градаций скоростей ветровых потоков определена эффективность, выявлены типичные области внутри КЗМ. Установлены параметры, обеспечивающие наивысшую реализацию газозащитных качеств КЗМ: уровень концентрации фитомассы, наличие выраженной ярусности с образованием плотной структуры «буферных» участков, фактор учета метеорологического режима.
4. Для всех типов озелененных пространств выявлены основные закономерности: в полосах смешанного состава (до 50% хвойных, ширина 20...30 м), снижение скоростей ветра от 50 до 100% отмечено на дистанциях до ЮН при значениях Кпл=0.6...0.8; дальность проникновения воздушных потоков в среду КЗМ зависит от начальных скоростей ветра. Для высокополнотных массивов (0.7...0.9)
установлено полное затухание ветровых потоков на дистанции в 150...250 м (начальная скорость 3...5 м/с) и 250...400 м (начальная скорость 8...10 м/с и более). Наиболее стабильный участок ветрозащиты за территорией КЗМ равен 100-200 м (снижение скорости на 40...70%). Участок полного восстановления ветрового потока находится в 250. ..500 м за границей КЗМ.
5. При малых скоростях пылеветровых потоков (1...3 м/с) полосы различного качественно-видового состава способны задерживать от 20 до 80% твердого компонента, при штиле - до 60%; эффект пылеаккумуляции проявляется при ширине полос от 12 до 20 м и более, а ширина полосы не коррелирует с величиной пылеосаждения; наивысший уровень пылерассеивания и седиментации наблюдается в различных участках КЗМ со сформированной «буферной» зоной, при снижении вертикальных и горизонтальных составляющих скорости пылеветровых потоков.
6. Предложены расчетные зависимости для определения ожидаемого уровня эффективности полос зеленых насаждений и участков КЗМ, позволяющие на любой стадии проектирования определить степень снижения уровня шума и загрязнения атмосферы.
7. Разработаны принципиальные схемы и даны серии прогнозных оценок эффективности для обоснованного выбора оптимальных планировочных позиций размещения средозащитных полос озеленения в зависимости от действующих факторов дискомфорта; обоснованы структурно-конструктивные параметры и дендрологические аспекты формирования универсальной средозащитной полосы зеленых насаждений, как многорядной линейно-полосной конструкции симметричного «ступенчатого» поперечного профиля; разработана типологическая классификация средозащитных зеленых насаждений, обоснована область применения и дана оценка ожидаемой средозащитной эффективности.
8. На основе синтеза декоративно-эстетических и защитных свойств зеленых насаждений разработаны принципиальные планировочные схемы, приемы и примеры организации ландшафтно-средозащитного озеленения территорий жилых структур крупных городов, которые отвечают наивысшей степени реализации защитно-регулирующего потенциала, и включают: внутриквартальные (внутримик-рорайонные) территории жилых образований, транспортно-магистральные территории и участки градозащитных зеленых зон.
9. Даны рекомендации по усовершенствованию принципов проектирования зеленых насаждений парковых массивов путем введения в их структуру приемов ландшафтно-средозащитного озеленения (новые элементы ландшафтного проектирования: линейно-полосные структуры локальных участков, полосы разграничения, периферийно-периметральные насаждения и т.п.). Разработаны приемы формирования и планировочная организация средозащитного озеленения функциональных зон парков в зависимости от вариантов расположения источников загрязнения среды.
10. Планировочная организация средозащитного озеленения санитарно-защитных зон по фактору шума принимается с учетом положения эквивалентного акустического центра промышленной территории и в своей структуре формируется
массивами вертикальной и горизонтальной сомкнутости, занимающих всю площадь зоны; разработаны эффективные приемы планировочной организации, структурно-конструктивных и дендрологических параметров массивов средозащитного озеленения, обеспечивающих реализацию отвода, рассеивания, поглощения и экранирования загрязнений воздушной среды; разработаны общие варианты планировочных решений средозащитного озеленения для функциональных зон промплощадок и припромышленных территорий предприятий [-V классов вредности.
11. Обоснована необходимость создания системы градозащитного озеленения: разработано эффективное планировочное и структурное размещение участков градозащитного озеленения, которые обеспечивают наибольшие пылеаккумуляционные и ветрозащитные качества в периферийных районах селитьбы.
12. На основании исследований разработаны рекомендации по комплексному ландшафтно-средозащитному озеленению всех функциональных зон крупных городов, отвечающие санитарно-гигиеническим, эстетико-декоративным и эколого-градостроительным критериям формирования комфортной среды обитания человека.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Эффективность озеленения в уменьшении шума на промышленных и селитебных территориях города/ Брян. технол. ин-т. - Брянск, 1987. - 42 с. - Деп. в Всесоюз. науч. - исслед. ин-те информ. по стр-ву и архитектуре, № 7732 (в соавторстве с Цыганковым В.В.).
2. Рекомендации по проектированию шумозащитного озеленения территорий промышленных предприятий и санитарно-защитных зон/ Брян. технол. ин-т. -Брянск, 1987. - 44 с. - Деп. в Всесоюз. науч. - исслед. ин-те информ. по стр-ву и архитектуре, № 8100 (в соавторстве с Сванидзе М.А., Цыганковым В.В.).
3. Влияние зеленых насаждений на снижение уровня промышленных шумов// Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 1988. - №1. - С. 39-43 (в соавторстве с Сванидзе М.А., Цыганковым В.В.).
4. Исследование акустического режима застройки, прилегающей к промышленным предприятиям/ Брян. технол. ин-т. - Брянск, 1989. - 24 с. - Деп. в Всесоюз. науч. - исслед. ин-те информ. по стр-ву и архитектуре, № 9141 (в соавторстве с Цыганковым В.В.).
5. Принципы планировочной организации и озеленения санитарно-защитных зон промышленных предприятий по фактору шума// Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 1989. - №3. - С. 48-53 (в соавторстве с Цыганковым В.В.).
6. Использование зеленых насаждений для снижения промышленного шума в крупных городах. - М.: МГЦНТИ, 1989. - 25 с. - (Проблемы больших горо-дов/МГЦНТИ: Обзор, информ. Вып. 10, в соавторстве с Цыганковым В.В.).
7. Акустическая эффективность и практические рекомендации по проектированию шумозащитного озеленения промышленных территорий//Сб. предлагаемых для внедрения в пр-во науч. - техн. разработок. - Брянск, 1990.- С. 50-52. (в соав-
торстве с Сванидзе М.А., Цыганковым B.B.)-
8. Влияние почвы на снижение уровня шума, распространяющегося от про-мышленно-транспортных источников// Докл. конф. «Молодые ученые и специалисты в решении задач промышленного производства». - Брянск, 1991. - С. 57-60.
9. Исследование звукопоглощающих свойств древесной коры// Экологические проблемы исследования и внедрения новых материалов, конструкций и технологий: Тез. докл. науч.-техн. конф./Ин-т экологии междунар. инженер, акад. -Брянск, 1992. - С. 69-76. (в соавторстве с Лабунским Ю.А., Прожеевым A.B.).
10. К оценке экологической эффективности озелененных пространств крупного города// Памятники истории, культуры и природы Европейской России: Тез. докл. IV Всерос. науч. конф. «Пробл. исслед. памятников истории, культуры и природы Европейской России»/ Ин-т истории естествознания и техники РАН. - Н. Новгород, 1993.-С. 49-50.
11. Возможные пути использования территорий Брянской области в связи с Чернобыльской трагедией// Памятники истории, культуры и природы Европейской России: Тез. докл. V Всерос. науч. конф. «Пробл. исслед. памятников истории, культуры и природы Европейской России»/ Ин-т истории естествозн. и техн. РАН. - Н. Новгород, 1994. - С. 49-50 (в соавторстве с Городковым В.Н.).
12. Возможности сохранения и использования рекреационных массивов пригородных зон в условиях урбанизации// Памятники истории, культуры и природы Европейской России: Тез. докл. V Всерос. науч. конф. «Пробл. исслед. памятников истории, культуры и природы Европейской. Россию)/ Ин-т истории естествознания и техники РАН. - Н. Новгород, 1994. - С. 80-81.
13. Проблема создания историко-культурной зоны «Древний Брянск»// Проблемы реконструкции исторических центров крупных городов России: Тез. докл. международн. науч. - практ. конф. - Н. Новгород, 1994. - С. 81-83. (в соавторстве с Городковым В.Н.).
14. К вопросу об озеленении жилых кварталов, прилегающих к промышленным зонам городов// Памятники истории, культуры и природы Европейской России: Тез. докл. VI Всерос. науч. конф. «Пробл. исслед. памятников истории, культуры и природы Европейской России»/ Ин-т истории естествознания и техники РАН. - Н. Новгород, 1995. - С. 118-119.
15. К вопросу о реконструкции исторического центра г. Брянска// Экология. Строительство. Проектирование: Сб. науч. трУБрян. технол. ин-т, Ин-т экологии междунар. инж. акад. - Брянск, 1995. - С. 93-99 (в соавторстве с Городковым В.Н.).
16. К определению плотности фитомассы полос зеленых насаждений/С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1996. - 7 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 10.04.96, № 3335-В96.
17. Натурно-экспериментальные исследования пылеаккумулирующих свойств зеленых насаждений /С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1996. -17 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 10.04.96, № 3334-В96.
18. Методы математического моделирования в строительной радиоэкологии// Повышение качества строительных работ, материалов и проектных решений в условиях радиоактивного загрязнения территорий Брянской области: Тез. -докл. науч.
- техн. конф./Брян. технол. ин-т, Ин-т экологии междунар инженер, акад. - Брянск, 1995. - С. 16-17 (в соавторстве с Будаговским С.С., Сенющенковым М.А.).
19. Расчетный метод определения щумозащитной эффективности примагист-рапьных полос зеленых насаждений/ С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. -СПб, 1996. - 5 с. - Деп. в Всесогаз. ин-те науч. и техн. информ. 10.04.96, № 1157-В96. (в соавторстве с Берфиной Г.П.).
20. К исследованию структуры частотных спектров транспортного и промышленного шума в условиях крупного города /С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1996. - 12 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 10.04.96, № 1156-В96. (в соавторстве с Берфиной Г.П.).
21. К определению структурных уровней ландшафтно-средозащитного озеленения крупных городов// Материалы 54 науч. конф. профессоров, преподавателей, науч. сотрудников и аспирантов С.-Петерб. гос. архитектур, ун-та. - СПб, 1997,-4.2. -С. 7-8.
22. Научно-экологические и художественные аспекты озеленения общегородского центра г. Брянска// Актуальные вопросы строительства и архитектуры: Материалы 50 междунар. науч. - техн. конф. молодых ученых С.-Петерб. гос. архитектур. ун-та. - СПб, 1996. 4.2 - С. 23-26.
23. Ландшафтно-экологические основы реконструкции озеленения исторического города//Изв. вузов. Строительство. - 1997. - №5. - С. 116-121.
24. Исследование средозащитной эффективности озелененных пространств крупных городов/ С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1997. - 44 с. -Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 30.03.97, № 958-В97.
25. Формирование комфортных зон и оптимальная позиция шумозащитных полос зеленых насаждений /С.-Петерб. гос. архитекгур.-строит. ун-т. - СПб, 1997. -25 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 30.03.97, № 957-В97.
26. Некоторые градостроительные аспекты экспериментальных исследований ветрозащитных качеств зеленых насаждений/ С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1998. - 27 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 25.03.98, № 870-В98.
27. Исследование эффективности крупных зеленых массивов в оптимизации некоторых параметров окружающей среды городов/ С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1998. - 49 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 25.03.98, № 872-В98.
28. Оценка газозащитного потенциала зеленых насаждений в условиях автотранспортного загрязнения атмосферы крупных городов/ С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1998. - 49 е.- Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 25.03.98, №871 -В98.
29. Некоторые результаты натурно-экспериментальных исследований средозащитной эффективности крупных зеленых массивов// Повышение качества строит. работ, материалов и проект, решений: Сб. науч. тр./ Брян. гос. инженер. - технол. акад. - Брянск, 1998. - Вып. 1. - С. 78-88.
30. К разработке типологии ландшафтно-средозащитных озелененных пространств крупных городов// Повышение качества строит, работ, материалов и про-
ект. решений: Сб. науч. тр./ Брян. гос. инженер. - технол. акад. - Брянск, 1998. -Выл. 1. - С. 89-94.
31. Эффективность средозащиты в различных вариантах планировочного решения озеленения городов// Изв. вузов. Строительство. - 1998. - №8. - С. 121-126.
32. Гипотетические модели «каркаса» аэрации и ветрозащиты в структуре озеленения крупных городов// Проблемы строительного и дорожного комплексов: Тр. междунар. науч. — техн. конф. - Брянск, 16-19 ноября 1998 г./Брян. гос. инженер. - технол. акад. - Брянск, 1998. - С. 448-454.
33. К обоснованию концепции ландшафтно - средозащитного озеленения крупных городов// Вклад ученых и специалистов в национальную экономику: Материалы науч.-техн. конф. {13-15 мая 1998 г.)/ Брян. гос. инженер. - технол. акад. - Брянск, 1998. - Т.З - С. 39-40.
34. Ландшафтные и средозащитные аспекты реконструкции озеленения города на природном рельефе// Проблемы строительного и дорожного комплексов: Тр. междунар. науч. — техн. конф. - Брянск, 16-19 ноября 1998 г./Брян. гос. инженер, -технол. акад. - Брянск, 1998. - С. 445-448.
35. Рекомендации по проектированию средозащитного озеленения территорий городов/ С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - СПб, 1998. - 141 с. - Деп. в Всесоюз. ин-те науч. и техн. информ. 25.01.99, № 307-В99.
36. Планировочные аспекты озеленения санитарно-защитных зон по фактору аэротехногенных загрязнений// Изв. вузов. Строительство. - 1999. - №2-3. - С. 124-131.
37. Проектирование средозащитного озеленения в системе совершенствования экосреды парковых массивов// Изв. вузов. Строительство. - 1999. - №6. - С. 111-117.
38. Совершенствование проектирования средозащитных озелененных пространств (Эколого-градостроительные исследования и рекомендации на примере крупных городов)/ Брян. гос. инженер.-технол. акад. - Брянск, 1999. - 164 с.
39. Планировочные и средозащитные аспекты проектирования озеленения жилых районов городов// Изв. вузов. Строительство. - 2000. - №1 - С. 114-120.
40. Некоторые аспекты средозащиты примагистральных территорий городов// Совершенствование качества в строительном комплексе: Материалы 41 междунар. семинара РАН. - Брянск, 16-17 сент. 1999 г./Брян. гос. инженер. - технол. акад. - Брянск, 2000. - С. 94-101.
41. Принципы проектирования защитных систем озеленения// Совершенствование качества в строительном комплексе: Материалы 41 междунар. семинара РАН, Брянск, 16-17 сент. 1999 г./Брян. гос. инженер. - технол. акад. - Брянск, 2000.-С. 101 - 108.
42. Эколого-градостроительные аспекты оптимизации системы средозащитного озеленения крупных городов// Изв. вузов. Строительство. - 2000. - №5. -С. 121-130.
43. Проблемы оптимизации экосреды городов средствами озеленения территорий// Науч. и техн. аспекты охраны окружающей среды: Обзор, информ./ ВИНИТИ РАН. - М.,'2000. - Вып. 3. - С. 2 - 71.
-
Городков, Александр Васильевич
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Санкт-Петербург, Брянск, 2000
-
ВАК 03.00.16
- Ландшафтно-средозащитное озеление и его влияние на экологическое состояние крупных городов Центральной России
- Использование лиан в вертикальном озеленении населенных пунктов степи и лесостепи Поволжья
- Состояние и средообразующие свойства защитных лесных насаждений в системе озеленения городов степи Российской Федерации
- Древесно-кустарниковая растительность в городских условиях и ее влияние на снижение шума от автотранспорта
- Адаптивные системы озеленения населенных пунктов Центрального Черноземья
