Л. В. Андреева, А. Н. Гульков, С. А. Москаленко, Е. Г. Автомонов, А. В. Никитина

Строительная экология

Учебно-методический комплекс

ebooks@prospekt.org

Информация о книге

УДК 574

ББК 20.1

С86

Рецензенты:

Головин В. Л. — канд. техн. наук, профессор, зам. директора ДальНИИГиМа;

Духановская Г. В. — ведущий специалист Ростехнадзора по Приморскому краю.

Андреева Л. В., Гульков А. Н., Москаленко С. А., Автомонов Е. Г., Никитина А. В.

Учебно-методический комплекс разработан в соответствии с требованиями образовательного стандарта Российской Федерации к дисциплине «Строительная экология». Изложены основы экологии, сочетающие исследования общей экологии и экологии города; рассмотрены вопросы охраны природы и окружающей среды при размещении и строительстве жилых и общественных, промышленных и других видов объектов, при производстве строительных материалов; даны основные элементы и конструктивные схемы гражданских зданий.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Экология и природопользование», «Инженерная экология», «Защита окружающей среды», а также для преподавателей и аспирантов.

УДК 574

ББК 20.1

© Дальневосточный государственный технический университет, 2008

© ДВФУ, 2015

© ООО «Проспект», электронная версия книги, 2015

ПРЕДИСЛОВИЕ

Города, крупные поселения – это центры возникновения основных экологических проблем и вместе с тем места сосредоточения жителей Земли, призванные удовлетворить их потребности и обеспечить достаточно высокое экологически обоснованное качество жизни.

Все разделы строительной экологии пронизывает экология человека, экология создаваемой для человека среды и удовлетворения его многочисленных потребностей. Таким образом, строительная экология состоит из ряда органично связанных между собой и взаимопроникающих друг в друга разделов. Инженер-эколог должен обладать как общими знаниями, формирующими экологическое мышление, так и специальными, дающими возможность проектировать и строить в согласии с природой, не загрязнять и восстанавливать среду при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

От знания законов развития природы, основ экологии будет зависеть профессиональное умение специалиста исключить негативное воздействие зданий и сооружений на природу, органично вписать их в природную среду, помочь развитию природных систем и одновременно повысить качество жизни человека.

Перед специалистами – инженерами-экологами – стоят две важнейшие задачи: создать высокое качество жизни и одновременно обеспечить экологичность городов, снизить поступление загрязнений в среду и достичь экологического равновесия между городами и природой. Современный специалист любого профиля должен не только владеть определенным комплексом и уровнем специальных знаний, но и обладать соответствующим уровнем экологического мировоззрения и мышления, который позволит анализировать и оценивать собственную производственную деятельность относительно ее воздействия на природную среду, обеспечит понимание глубинных процессов этого взаимодействия и поможет принимать обоснованные решения. Основой для развития экологического мышления и мировоззрения могут служить знание и понимание задач и методов экологии, понятий и законов экологии, законов взаимодействия живых организмов и неживой природы, четкие представления о биосфере и ее эволюции, факторах, способствующих превращению биосферы в ноосферу и техносферу.

Современное строительное производство и использование природных ресурсов невозможно без экологических знаний. Изучение предмета «Строительная экология» – задача в некоторой степени сложная, но необходимая. Вопросам экологии при проектировании и строительстве жилых зданий стали уделять внимание только в последние годы, когда резко перешли на качественную оценку строительной продукции. Прежде всего встали вопросы: из каких материалов мы строим и какими отделываем здания, каковы их особенности в эксплуатации, влияние на людей и среду обитания? Уровень отделки и комфорта все более соотносят с экологическими условиями, причем это связано не только с ухудшением экологических характеристик населенных мест, но и с привнесением в жилые помещения вместе с некачественными строительными материалами вредных веществ, проявлением негативных воздействий от насыщения жилища различными электробытовыми приборами и оборудованием, не всегда отвечающими санитарно-гигиеническим нормам и стандартам.

На качество жилища с позиций экологии оказывают влияние внешние и внутренние факторы: физические (радиоактивность, геопатогенность, ветер, влажность, температура, вибрация, шум); химические (выбросы автотранспорта и предприятий, пыль и аэрозоль); биологические (бытовые и биоценоз); эстетические (природное и архитектурное окружение). Поэтому в проектировании жилища главная задача с точки зрения охраны здоровья сводится к обеспечению микроклиматического комфорта, в том числе за счет теплоэффективности зданий и защищенности воздушной среды от загрязнения вредными веществами. Влияние на качество жилища физико-химических факторов обеспечивается архитектурно-конструктивными средствами, а гигиенические аспекты (естественное освещение, инсоляция, воздухообмен, шум, качество строительных материалов, электромагнитные излучения) регламентируются нормативами.

В процессе изучения предмета «Строительная экология» студенты получают фундаментальные знания о природе, влиянии человека на природу и окружающую среду, знания по охране окружающей среды в строительном производстве. Развитие строительного производства невозможно без внедрения принципиально новых подходов к природопользованию. Эти подходы связаны с разработкой инженерно-технических задач на основе экологических законов и строительной экологии – новой научной дисциплины, изучающей взаимодействие общественного производства с природной средой обитания.

Экологизация строительного производства требует повышения подготовки квалифицированных специалистов, внедрения эффективных методов и форм обучения. Выпускник высшего учебного заведения должен уметь применять экологические знания при проектировании и строительстве того или иного объекта, давать правильную оценку экологической обстановке на строительной площадке, проводить соответствующую экологическую экспертизу, опираясь на действующие в России правила охраны окружающей среды, законодательные и правовые акты природопользования, и делать экономические выводы.

Учебно-методический комплекс является руководством по освоению дисциплины «Строительная экология» и призван помочь студентам в организации самостоятельной работы. Данный комплекс содержит учебную информацию в виде рабочей учебной программы, лекционного материала, методических указаний к выполнению курсового проекта, практических работ. Учебная информация построена на принципах ясности и логичности. Практические работы основаны на методике поиска, требующего усвоения изученного материала в форме, удобной для запоминания. Контрольно-измерительные материалы представлены в виде тестов.

Рабочая учебная программа

Цели и задачи дисциплины

Цель изучения дисциплины – получение студентами знаний о тесной связи процессов урбанизации с процессами, происходящими в природных системах, о проблемах взаимодействия структур городских комплексов с природной средой.

Для достижения поставленной цели в программу включены курс лекций, самостоятельная работа студентов и практические занятия.

Задачи дисциплины «Строительная экология» заключаются в изучении:

• общих сведений об архитектуре и урбоэкологии;

• общих сведений о загрязнениях;

• рационального природопользования и его принципиальных положений при осуществлении инженерной деятельности;

• функционально-конструктивных элементов здания;

• архитектурной и городской среды;

• экосистемной интерпретации города;

• взаимодействия городской среды с природными системами.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучение и освоение дисциплины «Строительная экология» требуют достаточно глубоких знаний в области таких дисциплин, как «Общая экология», «История отрасли», «Наука о земле», «Физика», «Термодинамика и тепломассообмен», «Техника защиты окружающей среды» и др.

Изучив дисциплину «Строительная экология», студент в соответствии с требованиями стандарта должен понимать:

• проблемы градостроительной экологии;

• проблемы экологической сбалансированности на урбанизированных территориях;

• экосистемную интерпретацию города.

Студент должен знать:

• общие сведения о загрязнениях;

• общие сведения о зданиях и сооружениях;

• основы строительной физики;

• основные положения урбоэкологии.

В результате практического изучения дисциплины студент должен уметь:

• анализировать влияние загрязнения городской среды на здоровье населения;

• решать задачи по определению условий безопасности воздействия инженерных сооружений на окружающую среду и разрабатывать необходимые мероприятия по ее защите на основе знания нормативных требований;

• анализировать документацию, проекты и давать прогнозную оценку по применению конкретных градостроительных проектов.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Очная форма обучения

Вид учебной работы | Всего часов | Распределение по семестрам
3
Общая трудоемкость дисциплины | 162 | 162
Лекции | 36 | 36
Практические занятия | 18 | 18
Курсовое проектирование | 108 | 108
Итоговый контроль | Зачет | Зачет

Заочная форма обучения

Вид учебной работы | Всего часов | Распределение по курсам
3
Общая трудоемкость дисциплины | 162 | 162
Лекции | 16 | 16
Практические занятия | 4 | 4
Курсовое проектирование | 142 | 142
Итоговый контроль | Зачет | Зачет

Содержание дисциплины

Распределение учебного материала по видам занятий

Раздел дисциплины | Распределение по видам (час)
Л | ПЗ | КП
Введение | 2 | - |
Охрана окружающей среды в градостроительной документации | 4 | -
Охрана окружающей среды при строительстве зданий и сооружений | 4 | -
Общие сведения об архитектуре и урбоэкологии | 6 | -
Общие сведения о зданиях и сооружениях | 6 | 6
Функционально-конструктивные элементы здания | 12 | 12
Строительство в особых географических условиях | 2 | -
Итого | 36 | 18 | 108

Содержание лекционного курса

Введение (2 часа)

Основные положения общей экологии, используемые в градостроительстве. Проблемы экологии города. Геоэкологические проблемы. Система качества городской среды.

Охрана окружающей среды в градостроительной документации (4 часа)

Экологические проблемы в территориальных комплексных схемах градостроительного планирования. Экологические задачи в генеральных планах промышленных предприятий. Конструирование оптимальной среды обитания в районах нового освоения.

Охрана окружающей среды при строительстве зданий и сооружений (4 часа)

Экологические требования при проектировании жилых зданий. Экологическая оценка строительных материалов. Экологические требования к проектам строительства. Экологические требования при строительстве автомобильных дорог и улично-дорожной сети. Шум и вибрации в окружающей среде. Нормирование величины шума и вибрации.

Общие сведения об архитектуре и урбоэкологии (6 часов)

Архитектура – специфическая деятельность общества. Развитие градостроительства. Архитектурные стили. Определение архитектуры. Архитектурная и городская среда. Архитектурная деятельность и проектирование. Понятие об архитектурной и городской среде. Содержание архитектурной деятельности и проектирования.

Общие сведения о зданиях и сооружениях (6 часов)

Здания и сооружения: определение и классификация. Целесообразность зданий. ОПР здания. Архитектурно-строительный проект здания. Унификация и стандартизация в строительстве. Модульная система и привязка конструктивных элементов к разбивочным осям. Стадии проектирования. Индивидуальные и типовые проекты. Основы строительной физики. Принципы конструирования ограждающих конструкций. Требования звукоизоляции. Конструктивные мероприятия по борьбе с воздушным и ударным шумом. Понятие о строительной светотехнике. Инсоляция.

Функционально-конструктивные элементы здания (12 часов)

Основные сведения и назначение. Основания и фундаменты. Понятие об основании здания и требовании к нему. Воздействия на фундаменты и требования к ним, их классификация. Глубина заложения, виды фундаментов, их принципиальное конструктивное решение. Гидроизоляция фундаментов и стен подвалов. Стены зданий. Основные воздействия на стены. Требования, предъявляемые к стенам. Типы, элементы стен и их основные конструктивные решения. Каркасы. Основные конструктивные элементы каркасов. Компоновочные схемы, область применения каркасов, их конструирование. Перекрытия и полы. Воздействия на перекрытия и требования к ним. Классификация и виды. Принципиальные конструктивные решения различных видов перекрытий. Требования, предъявляемые к полам, виды полов и конструктивные решения. Покрытия зданий. Воздействия на покрытия и требования к ним. Классификация и область применения покрытий. Принципиальные конструктивные решения. Кровли. Лестницы, перегородки, окна, двери, балконы. Назначение и принципиальные конструктивные решения.

Строительство в особых географических условиях (2 часа)

Сейсмостойкость зданий. Особенности объемно-планировочных и конструктивных решений. Особенности проектирования и строительства зданий на просадочных грунтах. Методы строительства, особенности объемно-планировочных и конструктивных решений зданий в условиях вечной мерзлоты.

Содержание практических занятий

Практические занятия включают в себя технологический расчет (6 часов), изучение влажностного режима ограждающих конструкций (4 часа), основ звукоизоляции в строительстве (4 часа), а также расчет освещенности помещений (4 часа).

Курсовое проектирование

Целью выполнения курсового проекта является решение частных проектноконструкторских задач, которые в совокупности представят проект двухэтажного гражданского здания из мелкосборных элементов.

Самостоятельная работа – непременное условие курсового проектирования. Студент не только решает тот или иной вопрос курсового проекта, но и обосновывает принятый вариант, что формирует у него инициативу и ответственность за порученное дело.

Поставленная цель осуществляется при решении следующих задач:

• обоснование выбора объемно-планировочных и конструктивных решений здания;

• привязка конструктивных решений к конкретным условиям;

• выполнение графической части в соответствии с требованиями ЕСКД;

• изучение характеристик и свойств современных экологически безопасных строительных материалов и инженерных систем, применяемых в жилых зданиях.

График изучения дисциплины

Вид занятий | Номер недели
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18
Лекции | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2
ПЗ |  |  |  |  |  |  |  | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |  |
КП |  |  |  |  |  |  |  |  | + | + | + | + | + | + | + | + | + | +
Аттестация (промежут.) |  |  |  |  | + |  |  |  |  |  |  |  | + |  |  |  |  |

Текущий и итоговый контроль

1. Перечислить группы потребностей человека.

2. Назвать основные закономерности экологии, являющейся основой урбоэкологии и экохомографии.

3. Дать экологическую характеристику городам: а) древнего мира, б) абсолютизма и индустриальной эпохи, в) постиндустриальной эпохи.

4. Что именуют архитектурным стилем? Перечислить их и дать краткую характеристику.

5. Дуалистическое представление и определение архитектуры.

6. Определение понятия «ресурс». Природные ресурсы и их классификация.

7. Ресурсный цикл: определение, сущность.

8. Классификация загрязнений.

9. Что именуют рациональным природопользованием? Инженерные принципы рационального природопользования.

10. Классификация зданий и сущность их целесообразности.

11. Объемно-планировочное решение здания. Условия, диктующие его решение.

12. Рассказать о модульной системе в строительстве.

13. Проект здания: разновидности, содержание и стадии проектирования.

14. Конструктивная система и схема здания. Строительная система.

15. Функционально-конструктивные элементы здания и их назначение.

16. Что называют основанием здания? Требования к основаниям.

17. Фундаменты зданий: классификация, глубина заложения.

18. Основные конструктивные решения фундаментов, их гидроизоляция.

19. Требования, предъявляемые к стенам здания. Классификация стен.

20. Швы в стенах здания.

21. Основные типы каркасов здания и область их применения.

22. Основные конструктивные элементы каркасов.

23. Перекрытия зданий, их назначение и классификация.

24. Принципиальные конструктивные решения перекрытий: а) по балкам, б) из плит-настилов, в) при монолитном исполнении.

25. Покрытия здания: назначение, классификация.

26. Принципиальное конструктивное решение покрытий.

27. Принципиальные положения экохомографии.

28. Перечислить способы использования зданием энергии среды.

29. Содержание архитектурной деятельности.

30. Экосистемное представление города.

31. Понятие об экополисе.

32. Загрязнение урбанизированной среды: воздуха, воды, почвы.

33. Понятие об экологическом равновесии.

34. Основные методы экологической компенсации (предотвращения загрязнений) на урбанизированных территориях.

35. Понятие «природный каркас территории».

36. Основные меры экологической компенсации на межгородских территориях (городских агломерациях).

37. Понятие об экологическом мониторинге и экологической экспертизе.

Рейтинговая оценка

Усвоение учебной дисциплины максимально оценивается в 100 рейтинговых баллов. Текущая работа по дисциплине в течение семестра оценивается не более чем в 70 баллов, итоговый контроль – 30 баллов. Посещаемость занятий учитывается поправочным коэффициентом, равным отношению количества часов посещенных занятий к плановым.

Распределение баллов по видам учебных работ

Наименование работ | Баллы
Очная форма | Заочная форма
Теоретический материал | 20 | 30
Практические занятия | 10 | -
Курсовое проектирование | 20 | 30
Контрольные работы | 10 | -
Посещаемость | 10 | 10
Экзамен/зачет | 30 | 30
Итого | 100 | 100

Перевод рейтинговых баллов в пятибалльную шкалу

Отлично | 85-100
Хорошо | 71-84
Удовлетворительно | 60-70
Неудовлетворительно | менее 60

Примечание. При набранной общей сумме баллов менее 40 по результатам третьей аттестации студент не допускается к итоговой аттестации по дисциплине.

Курс лекций

Тема 1. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ ГОРОДА

Город как экосистема

Промышленная революция, начавшаяся в начале XIX в. и достигшая своего апогея в XX в., явилась, несомненно, новым ускорителем процесса городского развития. С ростом промышленности, применением паровых машин, работающих на угле, загрязнение воздуха, рек, озер, водоемов не только крупных городов, но и населенных пунктов возросло.

Процесс развития городов привел к появлению мегаполисов – гигантскому скоплению городов с населением в несколько десятков миллионов человек. Например, сейчас в Московском регионе проживает около 18…20 млн чел.; в мегаполисе Токио-Нагоя-Осака-Кобе – свыше 60 млн чел.; в высокоразвитой полосе вдоль Атлантического побережья США от Бостона до Вашингтона протяженностью около 1000 км – до 40 млн чел., почти все горожане; в российских городах – 109 млн чел. (или 74% населения).

Строительство небоскребов в США, Японии, а также непрерывное увеличение этажности зданий (следствие роста цен на землю) привело к образованию пронизываемых ураганными ветрами «бетонных ущелий», куда никогда не заглядывает луч солнца, что усугубило и без того острые проблемы этих городов. Ярким примером является Нью-Йорк – огромное скопление высотных домов с довольно узкими улицами, перегруженными до отказа чадящими автомобилями.

Перенаселенность, а также загрязнение окружающей среды в больших городах и мегаполисах автомобильным транспортом приняли настолько тревожные размеры, что общественное мнение начинает все шире выступать за чистоту городов. Концентрация промышленности, транспорта, населения в городах до неузнаваемости преобразовали природный ландшафт. При этом мощно и рельефно проявились экологические проблемы. На этом фоне люди всех возрастов и социальных слоев как бы объединены гигантским круговоротом городского образа жизни. Чистый воздух и прозрачные реки, как это было 50…60 лет тому назад, т.е. в середине XX в., зеленые холмы и тишина лесов – все это отдаляется, уходит от городского жителя. Надо, конечно, отметить, что человечество вступило в эпоху новой сферы жизнедеятельности.

Изучением городской среды, ее компонентов, факторов человеческой деятельности и истории формирования ансамблей, бульваров и прочих элементов города занимается новая научная область знания – урбоэкология. Городская среда материальна, одновременно она является носителем духовной культуры. Эмоциональное воздействие среды города на наше сознание бесспорно. Ведь гармоничные архитектурные сооружения, хорошо оформленные фасады зданий, размещение зданий, наличие парков и бульваров, озелененных дворов и улиц создают людям определенное настроение, состояние внутреннего комфорта.

На сессии общего собрания Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН) на тему «Градостроительство России. XXI век» в апреле 2000 г. в Обращении к главам администраций субъектов и городов РФ говорилось, что «на современном этапе развития России приоритетным направлением в государственной градостроительной политике должен стать стратегический прогноз – стратегическое территориальное и градостроительное планирование». Это особенно важно в реализации принятой Правительством РФ Генеральной схемы расселения Российской Федерации как базового документа упорядочения сложившейся системы расселения, структуры и зонирования городов и поселений.

В рамках Обращения общего собрания РААСН отмечалось, что состояние многих городов и поселений по экологическим характеристикам очень тревожное, а в существующей практике градостроительства не принимаются во внимание проблемы окружающей среды. Улично-дорожная сеть в большинстве городов оказалась не в состоянии обеспечить потоки резко возросшего количества автомобильного и другого транспорта. Строительство жилых домов ведется зачастую по проектам, не учитывающим в полной мере региональные особенности места строительства, требования энергосбережения, снижение эксплуатационных затрат, сопоставимость долговечности и экологической чистоты применяемых материалов и конструкций.

В Обращении отмечалось также, что в градостроительной политике продолжает существовать принцип экстенсивного развития городов и поселений и в практике застройки территорий не выполняются положения генеральных планов, касающихся сохранения и развития участков с зелеными насаждениями. Были и другие рекомендации, смысл которых сводился к гуманизации (от лат. humanus – человечность) и эстетизации городов, основанных на традициях русского градостроения, соединяющих в себе историческое наследие и новаторство, охрану и реставрацию памятников архитектуры городской среды.

Сохранение своеобразия исторически сложившихся городов является основой духовного и культурного воспитания народа и ключом к пониманию экологической безопасности подрастающего поколения. Таким образом, город можно рассматривать как экосистему, изучающую закономерности взаимодействия человека с городской средой. За последние годы в рамках программы «Человек и биосфера» был разработан экологический подход к изучению городских поселений, учитывающий все разнообразие природных, социальноэкономических, рекреационных и других факторов, влияющих на городскую среду и здоровье жителей.

Влияние урбанизации на окружающую среду

Города существуют издревле, а городское население представляет собой неотъемлемую часть развития человеческой цивилизации. С середины XIX и в XX в. начался небывалый рост городов и их населения. В XX в. мы подошли к такому явлению, как урбанизация. Урбанизация (от лат. urbos – город) – это процесс роста городов и населения, сопровождаемый укрупнением их в агломерации (от лат. aglomerare – присоединять) и углублением городского образа жизни.

Анализ статистических данных показывает, что наиболее урбанизированными являются регионы, отличающиеся высоким уровнем экономического развития. Доля городского населения, например, в Европе составляет 77, Восточной Азии – 47, Южной Азии – 35, Северной Америке – 86, Латинской Америке – 75%.

Причинами урбанизации являются высокий уровень развития производственной и непроизводственной сфер экономики, их интеграция, интенсификация сельского хозяйства, развитие международных связей и торговли. Центрами такой концентрации промышленности и экономики становятся города.

Современные большие города, как правило, многофункциональны: это и центры крупной и малой промышленности, и центры развитой инфраструктуры, в том числе социальной, где сосредоточены учреждения здравоохранения, образования, культуры; это и административные, и информационные центры. Урбанизация сопровождается появлением новых функций, а это в большинстве случаев ведет к привлечению новых жителей для их выполнения.

Гигантские скопления агломераций, образующие сплошную полосу городского расселения, называются мегаполисами (от гр. megas – большой, polis – город). Примерами могут служить мегаполис от Бостона до Вашингтона на Атлантическом побережье США с населением около 40 млн чел. и агломерация Московской области, где насчитывается около 20 млн чел.

Попытаемся разобраться, в чем сущность городской среды как урбосистемы. Известно, что среда городов развивается в определенном природном ландшафте и поэтому включает в себя:

компоненты неживой (абиотической) природы – рельеф, климат, воду;

компоненты живой (биотической) природы – растительность, животный мир.

Помимо природных факторов городская среда содержит компонент, искусственно созданный человеком, – техносферу. Сюда относятся промышленные предприятия, жилые здания, транспорт. Все компоненты активно взаимодействуют между собой, это обеспечивает их тесную взаимосвязь и целостность. Человек, создавая промышленность, способствует формированию мощной техносферы и в то же время изменяет природную среду. Поэтому связи между компонентами могут быть прямыми, непосредственно влияющими на качество других, и косвенными, влияющими опосредованно.

Специфической особенностью городской среды как урбосистемы является ее «привязка» к определенному месту в географическом пространстве. Существует разница между средой городов, к примеру, в межгорной котловине или на равнине, на севере или в средней полосе. В жизни урбосистем велика роль фактора времени. Существование городов в современном виде есть результат длительного процесса исторического развития.

Урбосистемы относятся к открытым системам. А это значит, что они тесным образом связаны с окружающей их территорией и средой. Город, во-первых выступает как мощный потребитель вещества, энергии, информации, которые поступают извне; во-вторых, как источник выбросов в окружающую среду, по существу, тех же компонентов.

Отметим некоторые особенности урбосистем. Урбосистемы, в принципе, вероятностные, в них ответные реакции природы на антропогенное воздействие не удается спрогнозировать абсолютно точно. Они имеют двойственный характер развития: с одной стороны, они функционируют по законам природы, с другой – по законам социально-экономического развития общества. В этом их отличие от саморазвивающихся природных экосистем [44].

Урбосистемы – системы, управляемые человеческой деятельностью. При этом всегда имеется в виду повышение качества городской среды, обобщающим показателем которого служит физическое и духовное здоровье людей. Разумная организация урбосистемы предполагает обязательное соблюдение закона оптимальности. Суть его состоит в том, что любая система функционирует с наибольшей эффективностью в определенных характерных для нее пространственно-временных пределах. Очень важен размер урбосистемы, который должен соответствовать выполняемым ею функциям. Всякие крайности в размерах весьма опасны экологически и нерациональны экономически. Не случайно, видимо, американцы, имеющие в символике страны крупнейшие города с небоскребами, предпочитают жить в тихих и зеленых пригородах.

Не менее важное значение в основе устойчивости урбосистемы по отношению к внешним воздействиям имеет закон необходимого разнообразия. Никакая урбосистема не может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов. Чем больше разнообразия в городской среде, тем большие возможности она имеет для развития и тем она устойчивее. Поэтому крупные города возникали на границах суши, моря и природных зон. Здесь создавались многообразные природные предпосылки для формирования города. Важную роль при этом играло функциональное разнообразие, а не абсолютное однообразие. Таким образом, из закона необходимого разнообразия вытекает закон неравномерности развития урбосистем за счет окружающей ее среды. Любая открытая экосистема может развиваться только за счет использования материально-энергетических возможностей окружающей ее среды, значит, абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.

Экологическое равновесие городской среды, как считают многие специалисты и ученые, будет более устойчивым при сохранении:

минимума видов, простейших абиотических образований в экосистеме;

оптимального состояния экологических компонентов;

видового разнообразия;

баланса между интенсивно и экстенсивно эксплуатируемыми участками.

Все условия среды, необходимые для жизни человека, играют равнозначную роль, и только их оптимальная совокупность обеспечивает процветание, а несоответствие параметров окружающей среды ведет к неминуемому вымиранию живых организмов. Поэтому экологические блага сейчас имеют наивысший приоритет в развитии общества.

Критерием и индикатором успешности социально-экономического развития городов (в рамках экологических ограничений) должны выступать показатели здоровья населения. Главными факторами, оказывающими влияние на здоровье городского жителя, следует назвать климатические и социальные условия.

Одной из наиболее важных характеристик городской среды является микроклимат города. Состояние города определяется главным образом степенью его загрязнения, снижения инсоляции, общей освещенности (длительность солнечного освещения сокращается на 5…15%); дневное освещение летом сменяется вечерним на 30 мин раньше, чем в сельской местности) и особенно степенью интенсивности ультрафиолетовой радиации, величина которой снижается из-за задымленности в среднем на 15…20% (зимой – на 30%, летом – на 5%, а в городах с металлургическими предприятиями ее потери возрастают до 35%) [44].

Уменьшение величины солнечной радиации отрицательно влияет на физиологическое состояние людей, повышая у них усталость, зрительное напряжение, раздражительность. Возникающий в связи с этим так называемый «световой голод» вызывает авитаминоз и уменьшает сопротивляемость человека простудным и инфекционным заболеваниям, ухудшает обмен веществ, самочувствие и настроение, снижает работоспособность. Отмечается, что чем больше город, тем более возрастает рассеивание ультрафиолетовых лучей. Поэтому в большом городе основная часть его жителей не получает достаточного количества ультрафиолетового облучения. С уменьшением количества ультрафиолетовой радиации возрастает бактериальная загрязненность воздуха. Уменьшение притока солнечного света замедляет процесс фотосинтеза зеленых насаждений и одновременно уменьшает бактерицидную защиту внешней среды от микробов, особенно от стрептококков и стафилококков, вызывающих наиболее тяжелые формы респираторных заболеваний, в частности хроническую пневмонию.

Температурный режим в городе является одним из важнейших видов воздействий на человека. Из-за более высокой температуры снижается относительная влажность воздуха зимой на 2, а летом на 8%. Несмотря на более низкую влажность, присутствие большого количества загрязнителей в атмосфере способствует увеличению облачности и количества осадков на 5…10%, а также увеличению числа дней с туманом зимой на 100 и летом на 30%.

В городской среде наблюдается и ослабление ветровой вентиляции, что создает условия для устойчивой загрязненности воздуха. При штилевой погоде и слабых ветрах загрязненные выбросами промышленных предприятий слои воздуха как бы образуют над городом покрывало, насыщенное вредными газами и аэрозолями. Изменяется и сам характер ветрового режима из-за более низкого атмосферного давления в центре города.

Наибольшее значение из социальных факторов города имеют высокая плотность населения, насыщенность контактами, избыточность индивидуальной информации. Их действия на человека в основном отрицательны. Отметим лишь, что высокая плотность населения обусловливает эмоциональный стресс, оказывает наряду с другими факторами влияние на рост сердечно-сосудистых заболеваний, болезней нервной системы и других патологических явлений.

Несмотря на постоянно ускоряющийся темп жизни, образ жизни человека в городе, как это ни парадоксально, становится все неподвижнее. А это ведет к утрате устойчивости и перегрузкам сердца, развитию сердечной недостаточности. Малоподвижный образ жизни становится причиной обменных сдвигов и нарушений нервной регуляции. По данным российских и американских специалистов, потеря физической активности человека ведет к увеличению ишемической кардиопатии, детренированности сердца и многих систем, регулирующих кровообращение. Урбанизация, изменяя образ жизни человека, влияет и на демографические показатели: рождаемость, смертность, физическoe развитие, продолжительность жизни.

Люди из века в век решали, как расти городам, какими им быть. Каждое новое поколение людей в городе вынуждено было жить на улицах прошлого, не успевая построить своих, и только в мечтах создавало «город Солнца», как представлял его итальянский философ Т. Кампанелла (1568–1639), «города-сады», какими видел их англичанин Э. Говард, «лучезарные города», какими проектировал их французский архитектор Л. Корбюзье (1887–1965).

Лишь в конце XX в. стало возможным строить города при жизни одного поколения и проектировать реальные города будущего. Архитекторы и специалисты по градостроительству всегда рассматривали город как единое социально-экономическое целое, где люди должны иметь наилучшие условия труда, быта и отдыха. В обозримом будущем, очевидно, произойдет постепенное стирание различий между городом и деревней (как мы понимаем этот термин сегодня). Деревня все больше перенимает черты города (хорошие дороги, жилье со всеми удобствами, дома культуры, музеи, библиотеки и др.), но при этом стремится не утратить своих достоинств и преимуществ (близость к природе, меньше шума). А город в свою очередь заимствует позитивные стороны сельской жизни (наличие зелени, чистый воздух, малоэтажность).

Геоэкологические проблемы

Развитие городов породило ряд специфических проблем, одной из которых является повышенный прессинг на окружающую среду, приводящий к ухудшению жизненных условий и здоровья городских жителей.

В центре внимания при рассмотрении проблем окружающей среды современных городов, как правило, оказываются вопросы загрязнения атмосферного воздуха, водоемов, деградации парков и городских ландшафтов. В меньшей степени при застройке городов затрагиваются негативные процессы в геологической среде, поскольку считается, что земная твердь является наиболее консервативной частью окружающей среды.

Между тем, как отмечают специалисты, проблема устойчивости городских территорий, подверженных техногенным процессам, теснейшим образом связана с процессами, происходящими в толщах пород Земли, что приводит к интенсификации опасных природных явлений и широкому развитию так называемых природно-техногенных процессов. Наибольшую проблему для городских и промышленных районов представляют:

наведенная сейсмичность;

опускание территорий;

подтопление;

карстово-суффозионные провалы;

геологический и геохимический риски и другие явления [44].

Суть такого явления, как наведенная сейсмичность, заключается в том, что антропогенное вмешательство в земную кору может приводить к перераспределению имеющихся или к образованию дополнительных напряжений внутри Земли, а также может влиять на развитие природных процессов, т.е. увеличивать частоту природных землетрясений или, например, способствовать разрядке уже накопленных напряжений, являясь «спусковым крючком» подготовленного природой сейсмического события.

Наиболее характерными причинами наведенной сейсмичности являются крупные водохранилища, закачка флюидов в глубокие горизонты земной коры и подземные атомные взрывы. Механизм воздействия каждого фактора на наведенную сейсмичность является специфическим. Значительный урон природе могут причинить огромные водохранилища, создаваемые вблизи крупных городов и населенных мест. Специалистами установлено, что накопление большой массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, к снижению сил трения на контактах земных блоков, что ведет к так называемому сейсмическому срыву.

Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, при строительстве плотин высотой более 10 м наведенную сейсмичность вызывали только 0,63% от общего количества, при высоте более 90 м – 10%, а у плотин высотой более 140 м эта величина достигала 21%. Увеличение активности слабых землетрясений зафиксировано при создании Нурекского, Токтогульского, Червакского гидроузлов. Случаи проявления относительно сильных наведенных землетрясений известны при возведении Асуанской плотины в Египте, Койна в Индии, Кариба в Родезии, Лейк Мид в США.

Наведенная сейсмичность, опускание территорий и повышение гидростатического давления в земной коре могут быть вызваны не только строительством крупных водных резервуаров, но и закачкой флюидов в глубокие горизонты земной коры. Необходимость в этом, как показывает жизнь, возникает при захоронении загрязненных промышленных вод, создании подземных хранилищ жидкостей и газов, законтурном обводнении месторождений углеводородов в целях поддержания пластового давления и т.д.

Несомненно, мощным фактором возбуждения сейсмической активности являются подземные ядерные взрывы, которые сами по себе вызывают сейсмические эффекты, а в сочетании с разрядкой накопленных природных напряжений могут провоцировать весьма опасные наведенные землетрясения.

Техногенные факторы на многих территориях промышленных и городских зон влияют на процессы опускания земли. По своей скорости и негативным последствиям они значительно превосходят привычные нам тектонические движения. Отмечено, что одной из причин опускания урбанизированных территорий может быть дополнительная статическая и динамическая нагрузка от зданий, сооружений и оборудования.

Для городов Российской Федерации крайне важно иметь фактические данные о степени устойчивости городских грунтов в условиях их техногенного пресса. Многие грунты под влиянием техногенного воздействия деградированы. Об этом свидетельствуют многочисленные провалы и просадки грунта, например, в Москве в районах Тверской улицы, Арбата и в других местах.

На провалы, просадки грунта и трещинообразование зданий влияет следующий комплекс факторов:

срок существования здания;

методы строительства;

использованные строительные материалы;

размещение и состояние подземных коммуникаций;

природные особенности данной территории (русла рек, развитие карбонатных толщ в основании города, явления суффозии, оползни и др.).

Все эти явления и процессы приводят в ряде случаев к изменениям состава и свойств грунтов, что требует постоянного контроля и может быть использовано для качественной и количественной оценок грунтов при проектировании инженерных сооружений.

Опасным явлением становится извлечение подземных вод. Впервые на это обратили внимание японские специалисты в связи с опусканием территории г. Токио. Город обеспечивался водой не только из поверхностных источников, но и из системы скважин подземных вод. Следует отметить, что при интенсивной эксплуатации водоносных горизонтов земная поверхность может опускаться. Этому способствует не только выкачка воды, но и то, что город своей огромной тяжестью (зданиями и сооружениями) давит на занимаемую территорию. Изменение гидрогеологических условий вызвало опускание Токио в первой половине XX в. на 2 м, а в последующие 20 лет он погружался уже в два раза быстрее. Некоторые из городских мостов своими арками уже мешают прохождению под ними судов.

Другим примером опускания земли является г. Мехико. Начавшееся в конце XX столетия в связи с интенсивным забором подземных вод оседание земли на отдельных участках города в 1948–1952 гг. достигло 30 см/год. К концу 1970-х гг. вся территория города опустилась более чем на 4 м, а его северовосточная часть – на 9 м. Сейчас оседание земли удалось стабилизировать за счет сокращения объемов откачки подземной воды.

Приведем еще один пример. Китайский город Шанхай медленно погружается в море примерно на 1 см в год. Причинами такого явления стали как потепление климата, так и стремительное развитие миллионного города. Число жителей Шанхая быстро увеличивается, соответственно возрастает потребность в воде, падает уровень грунтовых вод. Строительство метро и глубоких подземных гаражей под небоскребами влечет за собой оседание почвы. Специалисты полагают, что до 2050 г. уровень воды в Южно-Китайском море, на берегу которого находится Шанхай, может подняться на 50...70 см.

Следует отметить и процессы подтопления территорий. Они выражаются в подъеме уровня грунтовых вод к поверхности земли. В результате такого явления повышается сейсмичность территории, снижается несущая способность грунтов, как следствие, появляются преждевременные деформации и выходят из строя здания и подземные коммуникации.

Подтопление нередко вызывает активизацию оползней, просадок, провалов и набухания грунтов, загрязнение грунтовых вод, усиливает коррозионные процессы в подземных конструкциях, приводит к деградации почв. На территориях, где подземные воды загрязнены нефтью и нефтепродуктами, подтопление вызывает подъем жидких и газообразных углеводородов к поверхности земли, что создает взрывои пожароопасную обстановку.

Процесс подтопления территории в России принял практически повсеместный характер, и в настоящее время им охвачено около 9 млн га земель различного хозяйственного назначения, в том числе 5 млн га сельскохозяйственных земель и 0,8 млн га застроенных городских территорий. Подтапливаются практически все крупные города: Астрахань, Волгоград, Иркутск.

Интенсивная откачка подземных вод и нарушение тем самым установившегося гидродинамического режима на территориях, сложенных толщами растворимых пород (солей, гипса, известняка, мела), в которых широко развиты процессы их локального растворения и образования карстовых пустот, могут вызвать снижение их устойчивости и развитие карстово-суффозионных процессов, приводящих к образованию воронок природно-техногенного характера. Эти процессы развиваются настолько быстро, что становятся опасными не только для зданий, размещенных на этих территориях, но и для людей. Провальные воронки глубиной от 1,5 до 5…8 м имеют диаметр до 40 м.

Развитие градостроительства в условиях геологического и геохимического рисков и ряда других природных процессов обусловливает необходимость разработки стратегии безопасности развития городов. Такая стратегия должна быть основана на градостроительном планировании и системе предупреждения и прогнозирования, т.е. речь идет о стратегии природной безопасности города. Элементами этой стратегии являются:

проведение инженерно-геологического районирования;

превентивные (предупреждающие, предохранительные) мероприятия;

мониторинг и прогнозирование;

принятие современных управляющих решений.

Кратко остановимся на первых двух мероприятиях, которые являются наиболее важными элементами.

Инженерно-геологическое районирование территории включает в себя ряд факторов: рельеф, свойства пород, гидрогеологические условия, развитие геодинамических процессов и др. Территория подразделяется на участки по степени их пригодности для хозяйственного освоения и устойчивости к воздействию опасных природно-техногенных явлений, что очень важно для принятия правильных строительных решений и освоения участков с соблюдением геоэкологической безопасности.

Превентивные мероприятия – это ряд работ, выполняемых до начала строительства объектов: создание защитных сооружений, инженерная подготовка территорий, куда входят работы по строительству дренажных и водоотводящих сооружений, подпорных стенок, отсыпка грунта и повышение уровня поверхности, закрепление грунтов и др. Все эти меры считаются социально приемлемыми и экономически оправданными. Тем не менее они повышают на 2…12% стоимость строительства, однако эффект превентивных мероприятий несравнимо выше, если учесть социальные и экологические факторы, являющиеся необходимыми компонентами общего облика района или города [44].

Современный город нельзя рассматривать изолированно от природы. Связанный с природным окружением, с другими городами и населенными пунктами района, он является лишь элементом, одним из объектов районной планировки. Поэтому важен анализ природных условий и ресурсов в районной планировке, особенно в их пространственном аспекте. Такой анализ необходим, так как районная планировка – это метод многоцелевого (а не только градостроительного) использования территории, который направлен на решение нередко противоречивых планировочных задач межотраслевого характера. Кроме того, особенно в районной планировке оцениваются животный мир и ландшафт, выявляются зоны распространения тех или иных природных явлений и различия между этими зонами и участками территории, характеризующимися степенью развития того или иного природного фактора или явления.

Главный вывод из анализа природных условий – это степень пригодности территории по тому или иному природному фактору для основных видов хозяйственной деятельности, будь то строительство города или населенного пункта либо освоение территории для сельского хозяйства или промышленности.

Обычно рассматриваются следующие природные условия: геоморфологические, геологические, гидрологические, климатические, почвенные, растительные.

Геоморфологические условия оцениваются в основном по морфологическим элементам рельефа – его формам, абсолютным и относительным высотам, глубине эрозионного расчленения, уклонам местности. Характер рельефа (наличие овражной сети и др.) может оказывать существенное влияние на условия строительства и застройку города, организацию массового отдыха населения.

Геологические условия характеризуются с точки зрения строения, структуры и литологии геокомплексов, закономерностей их распространения и мощности. Особое значение при этом придается анализу неотектонической активности, сейсмичности территории. С геологическими условиями связаны исследования по наличию минерально-сырьевых ресурсов, подземных вод. В районах вечной мерзлоты особое внимание уделяется анализу геокриологических условий – распространению, закономерностям развития, составу и глубине промерзающих мерзлых и протаивающих почв, а также анализу горных пород, температурного режима, вечномерзлой толщи. В сейсмоопасных районах, где возможны землетрясения, важное значение приобретают анализ сейсмической обстановки и вопросы микросейсморайонирования.

Гидрогеологические условия включают в себя анализ и характеристику водоносных горизонтов подземных вод, их распространения, глубины залегания и объема водоносного слоя, химического состава и агрессивности. Водообеспеченность территории оценивается подземными водами, эксплуатационными запасами вод и возможностями их как источников водоснабжения промышленности, городов, зон массового отдыха и прочих мест.

Характеристика природных ресурсов включает данные о минеральносырьевых, водных, лесных, биологических и других ресурсах. Такой анализ производится в целях определения объемов их использования на расчетную перспективу при развитии района и строительстве города. При комплексном анализе природных условий и ресурсов того или иного района учитываются их специализация и другие факторы.

Тема 2. ГРАДОСТРОИТЕЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ

Градостроительные аспекты охраны окружающей среды

Городская среда формируется под влиянием целого комплекса как природных, так и социальных условий. При этом огромная роль принадлежит географическому положению. Известно, что местоположение – это не просто «адрес» города, оно определяет важнейшие свойства природного окружения, хозяйства, населения, т.е. охватывает все компоненты урбосистемы.

Географическое положение всегда связано с выполнением городом тех или иных функций: промышленных, транспортных, рекреационных. Выгодность положения определяется законом географического разнообразия. Сущность этого закона в следующем: чем разнообразнее природные условия и природные ресурсы, тем больше возможностей предоставляется для развития города и улучшения среды обитания, что, прежде всего, определяет рост числа жителей.

По географическому положению город может занимать центральное место, периферийное, приморское и др. Центральное положение наиболее выгодно. Это можно проследить на примерах развития городов Москвы, Парижа, Берлина и др. Периферийное – значительно менее выгодно экономически, но более выгодно в экологическом аспекте. Выгодным во все времена было и приморское положение. Достаточно указать, например, западно-европейские города Венецию, Геную и российские Владивосток, Санкт-Петербург. На качество среды большое влияние оказывает эколого-географическое положение – положение относительно экологически важных объектов территории.

Географическое положение города определяется устойчивостью его природы к антропогенным воздействиям и способностью самих природных факторов ликвидировать результаты этих воздействий. Оно характеризуется и оценивается с позиций:

макроположения, когда город рассматривается относительно гидрографической системы, структурных форм рельефа, системы транспортных коммуникаций, природных и антропогенных источников экологической опасности;

мезоположения, когда рассматривается территория, в пределах которой размещается город (экономический, географический и климатический факторы);

микроположения, когда предполагается крупномасштабное изучение и города, и территории, на которой он сформировался.

В условиях интенсивной урбанизации и концентрации населения в городах среди вопросов градостроительной экологии все большее значение приобретают задачи создания и поддержания полноценной жилой среды в сложном городском механизме. Большое значение для улучшения состояния города имеет благоустройство: санитарная очистка, уборка городских улиц и озеленение. Все эти требования должны учитываться при новом строительстве и реконструкции отдельных зданий и микрорайонов. В этом случае надо иметь в виду трудность, а порой и невозможность их последующей реконструкции.

Градообразующие экологические факторы

Градообразующие факторы в создании того или иного города непосредственно влияют не только на его рост, но и на экологическую обстановку. В городах размещаются промышленные предприятия, жилые дома, транспортные узлы, правительственные учреждения, музеи, библиотеки и другие здания и сооружения. В непосредственной близости от источников энергии создаются территориально-производственные комплексы, обеспечивающие освоение и переработку богатств подземных недр.

Факторы, которые являются основными в создании города, называют градообразующими. Предприятия, которые стали причиной возникновения городов промышленного назначения (например, Братск с его лесопромышленными предприятиями или Нижневартовск с предприятиями нефтедобычи и переработки), тоже называют градообразующими. Предприятия, учреждения, занимающиеся обслуживанием населения города, в группу которых входят культурно-бытовые здания – административные, музеи, школы, детские сады, называют обслуживающими [44].

Каждый вопрос, связанный с развитием и эксплуатацией города, решается на основе его генерального плана.

Развитие современной градообразующей базы городов во многом определяется уровнем концентрации промышленных предприятий. Поэтому вопросу размещения первых промпредприятий при разработке генеральных планов городов необходимо уделять самое пристальное внимание и принимать решение только после обсуждения и согласия населения, проживающего на той или иной территории города.

Транспортное обеспечение – одна из ключевых задач градообразования, включенных в генеральный план. Решать ее можно по-разному, например путем улучшения планировочной структуры города, строительства различного рода переходов через улицу для пешеходов и путепроводов (развязок) для автомобильного транспорта. В центрах некоторых городов вообще запрещено автомобильное движение.

Большое внимание уделяется выявлению эффективности градостроительных средств, направленных на оздоровление окружающей среды. Например, зеленые насаждения рассматриваются не только как декоративный элемент, но и как важный фактор, активно влияющий на уменьшение уровня шума, загрязненности атмосферы и на микроклимат города.

При проектировании городов, его районов и улиц важно увязать в одно целое и рельеф местности, и водные поверхности, и растительность. Это создает благоприятную среду обитания человека. В комплексе, создаваемом для человека, нужно максимально сберечь богатства природы, выделить все, что несет здоровье, эстетическое наслаждение. Проблема гармонизации жизненной среды особенно актуальна для крупных городов и их пригородных зон. Заметим, что рост городов все больше и больше удаляет человека от природы.

Перед градостроителями поставлена задача – включить в город природный ландшафт и использовать его как здоровую среду обитания для труда и отдыха. За последние годы разработаны и осуществлены многочисленные проекты застройки жилых районов, созданы, по существу, новые города, например молодой город Чайковский на Каме, построенный во второй половине XX в. Ландшафт города исключительно благоприятен. При проектировании этого города менее ценные в природном отношении территории были отведены под промышленное строительство. Жилая застройка гармонирует с природным ландшафтом. В городе выделены зоны охраняемых территорий с лесами, наиболее привлекательные прибрежные участки Камы остались нетронутыми.

Озон – составляющая атмосферы – способствует распределению температуры в стратосфере. Средняя продолжительность жизни озона в атмосфере 50 сут. Озон разрушается под влиянием природных и антропогенных процессов и может разрушаться за счет ионно-молекулярной реакции.

К антропогенным процессам, которые влияют на озоновый экран, относятся:

полеты реактивных самолетов, которые выбрасывают в атмосферу оксиды

азота и пары воды;

ядерные взрывы;

эксплуатация холодильников и аэрозольных установок;

другие процессы, связанные с использованием хлора.

По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона в атмосфере уменьшилось менее чем на 1%, что приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей к поверхности Земли, оказывающих вредное воздействие на человека и влияющих на процесс изменения климата.

Следующим природным компонентом, выступающим в качестве основных факторов формирования городской среды, является вода. Чаще всего города и поселения в прошлом и теперь возникают на реках: Архангельск – в дельте Северной Двины; Санкт-Петербург – в дельте Невы и т.д. Выбор места для поселения на реке был не случайным. Прежде всего необходимо подчеркнуть ее водно-транспортное значение. По рекам всегда осуществлялась связь с другими городами. Река для города играла также роль оборонного рубежа. Поэтому многие города и поселения закладывались на высоких берегах рек, что оберегало их от всевозможных затоплений.

Велико значение рек в архитектурно-планировочных решениях города. Речной ландшафт всегда учитывался в традициях градостроительства. Пространство реки с набережными, площадями, парками, мостами становилось главным архитектурно-планировочным ансамблем города. Силуэт города со стороны реки получал самое эффектное и образное впечатление.

Вода рек всегда служила источником водоснабжения. Она использовалась для хозяйственных нужд, питья и других целей. Современный город сегодня – это целая система водоснабжения с водозабором и очистными сооружениями.

Демографическая емкость территорий

При научном подходе к планировке городской среды (объектов, созданных человеком – домов, дорог, предприятий; выбросов веществ и элементов природной среды) предполагается в первую очередь обеспечение условий экологического равновесия в районе (области, крае, регионе) при одновременном рациональном использовании его материальных, природных и трудовых ресурсов. Напомним, что под экологическим равновесием надо понимать такое динамическое состояние природной и городской среды, при котором соблюдаются предельно допустимые антропогенные нагрузки на среду обитания и воспроизводство основных компонентов биосферы (воды, воздуха, почвенного покрова, растительного и животного мира) для здоровых условий жизни человека. Следовательно, экологическое равновесие может быть установлено через емкость территории, которая количественно выражает способность ландшафта (местности) удовлетворять потребности города и населенного пункта в воде, ресурсах и других элементах, что в целом составляет потребную демографическую емкость.

Демографическая емкость городской среды, или емкость территории, – это то количество жителей, которое может проживать или находиться в границах того района, для которого определяется емкость.

Демографическую емкость территории, чел., можно определить по следующему выражению [44]:

где Ti – территория, имеющая наиболее благоприятные условия для проживания населения, га; Н – потребность в территории 1 тыс. жителей в зависимости от этажности и других характеристик застройки, га.

При определении демографической емкости территории учитываются: обеспеченность водными ресурсами (количество подземных и поверхностных вод);

рекреационные ресурсы;

условия организации сельскохозяйственной базы (дачных и огородных участков).

Демографическую емкость территории по рекреационным ресурсам определяют для жителей, отдыхающих в лесу и у воды. Максимальная численность отдыхающих принимается в зависимости от климатических условий региона:

в умеренном климате: в лесу – 75, у воды – 25%;

в районах с жарким сухим климатом: в лесу – 25, у воды – 75%.

При отдыхе в лесу емкость территории DЛ, чел., определяют по формуле

DЛ = (T · Л · 0,5 · 1000) / (Н · М),

где T – площадь района, га; Л – местность района в долях от общей площади; 0,5 – коэффициент, учитывающий организацию зон (среднее значение от 0,1 до 0,8); Н – ориентировочный норматив потребности 1 тыс. жителей в рекреации (при средней допустимой нагрузке 5 чел./га), принимается 2 км²; М – коэффициент распределения отдыхающих в лесу (в умеренном климате М = 0,3, в жарком – 0,1).

Среда обитания жизни человека должна учитывать комфортные психофизические условия и являться своего рода «фабрикой» воспроизводства основных элементов – атмосферного воздуха (кислорода), воды, почвы (земли), т.е. обладать репродуктивной способностью (PC). Такой расчет ведется по кислороду (Пк), водным ресурсам (Пв), почвенному покрову (Пп).

По данным вычисленных значений PC территории через индекс репродукции определяют возможные масштабы развития населенного пункта (жилья, промышленности и т.д.). Индекс репродукции (Ир) – это отношение показателей репродуктивной способности территории к показателям фактического или перспективного (с учетом планировки) потребления основных компонентов биосферы. Если Ир = 1, то имеет место сбалансированное потребление того или иного компонента природной среды; Ир < 1 указывает на неблагоприятное состояние данного района (города) и необходимость проведения мер по восстановлению экологического равновесия, которыми могут быть: ограничение жилищного строительства; размещение промышленности; повышение лесистости и устройство водоемов; изменение характера природопользования и улучшение других показателей.

Под демографической емкостью в районной планировке понимают максимальное число жителей района, которое может быть размещено (особенно с созданием нового промышленного комплекса) в его границах при условии обеспечения наиболее важных повседневных потребностей населения ресурсами при сохранении и умножении природной среды. Наиболее актуально определение демографической емкости промышленных и курортных районов.

Демографическую емкость крупных районов устанавливают на основе анализа наиболее важных для жизнедеятельности природных компонентов: территорий, пригодных для промышленного и гражданского строительства; сельскохозяйственных земель, необходимых для организации природной сельскохозяйственной базы; водных ресурсов; территорий, благоприятных для организации массового отдыха населения.

Демографическая емкость территорий – это показатель не нормативный, а некий планировочно-экологический порог, за пределами которого может нарушиться равновесие всех природных, хозяйственных и социальных условий. Возможны и более крупные масштабы развития некоторых районов, чем допускает их демографическая емкость (например, крупные многомиллионные агломерации), но в этом случае развитие таких районов неизбежно пойдет за счет ущемления интересов смежных районов или же за счет значительного удорожания строительства в рассматриваемом районе. Кроме того, демографическая емкость территории является переменной величиной. С ростом национального богатства, повышением плодородия земель и продуктивности лесов показатели демографической емкости отдельных районов и городских поселений, несомненно, будут повышаться.

Функциональное зонирование города

Функциональное зонирование является одним из важнейших градостроительных факторов, создающих условиях для предотвращения неблагоприятных воздействий от промышленных объектов на проживание населения города.

В городе выделяются следующие функциональные зоны:

селитебная – предназначена для жилья. На этой территории могут размещаться жилые здания, предприятия культурно-бытового обслуживания, административные здания, отдельные учреждения. Селитебная территория обеспечивается улицами, площадями, транспортом, складскими зданиями торговых предприятий, озеленением. В соответствии со СНиП 2.07.01-89 размещение селитебных территорий предусматривается с наветренной стороны, а также выше по течению (при размещении по реке) по отношению к промышленным и сельскохозяйственным предприятиям;

промышленная – размещаются промышленные предприятия с обслуживающими их учреждениями. Промышленная зона также обеспечивается дорогами, площадями, озеленением;

санитарно-защитная – защищает селитебные территории от вредного влияния промышленности и транспорта;

складская – территория разного рода складов со своими дорогами и коммуникациями;

зона отдыха – неотъемлемая часть любого города. К зеленой зоне относятся парки, спортивные сооружения и их территории, лесопарки.

Каждая функциональная зона должна быть обеспечена системой коммуникаций, которые в сумме называют системами жизнеобеспечения. Для создания таких систем необходимы предприятия по водо-, энерго-, теплоснабжению, сбору, утилизации отходов и другие производства. В сумме городская среда призвана наилучшим образом удовлетворять потребности человека, включающие комплекс социальных, экономических, эстетических и экологических факторов.

Для решения проблемы охраны окружающей среды при строительстве различных коммуникаций и систем жизнеобеспечения следует учитывать:

классификацию воздействий на природную среду и их последствия;

методы и средства ликвидации отрицательных воздействий на природную среду;

анализ конструктивных и технологических решений, уменьшающих воздействия на окружающую среду;

оценку ущерба, наносимого природе в процессе строительства и эксплуатации коммуникаций;

выбор оптимальных инженерно-технических решений системы жизнеобеспечения с учетом охраны окружающей среды.

На среду обитания благоприятно влияет комплексный характер застройки, включающий в себя комплексное планирование, проектирование и строительство. Несоблюдение требований комплексного освоения территории застройки приводит к тому, что внутри микрорайонов остаются отдельные участки, которые застраиваются спустя несколько лет, создавая неудобства проживания в этих местах. Обжитые районы, где есть минимальные условия для проживания, превращаются в строительные площадки на много лет. Люди данного микрорайона живут в окружении вечной стройки, в грязи, без зелени, с плохими дорогами. Поэтому нужно, чтобы после окончания строительных работ благоустройство селитебной территории завершалось в полном объеме в соответствии с проектами.

При функциональном зонировании должно быть обеспечено сохранение растительности, а по возможности и травяного покрова. Необходимо стремиться к максимальному использованию территорий под озеленение и к благоустройству дворов.

Городские флора и фауна как компонент территории

Флора (лат. Flora, от имени римской богини Флоры) – исторически сложившаяся совокупность видов растений, населяющих какую-либо территорию или населявших ее в прошедшие геологические эпохи.

Городская флора (или просто флора) является одним из важнейших компонентов не только городской среды, но и ее территорий. Растительность в городе способствует повышению ионизации воздуха – явлению, благотворному для человека. Наиболее активными ионизаторами воздуха являются такие породы деревьев, как ива, тополь (черный и пирамидальный), сосна, рябина. Многие растения выделяют в воздух летучие органические вещества – фитонциды, губительные для микробов. К ним относятся грецкий орех, можжевельник виргинский и полушаровидный, клен американский и др. Городская растительность поглощает из воздуха пыль и различные химические соединения. В ряде стран осуществляют посевы особо активных трав для очистки почв от загрязнений тяжелыми металлами.

В городских поселениях, как следует из СНиП 2.07.01-89 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений», необходимо предусматривать непрерывную систему озелененных территорий, удельный вес которых должен быть не менее 40%, а в границах территории жилого района – не менее 25%. В городах с промышленными предприятиями, требующими устройства санитарно-защитных зон шириной более 1 км, уровень озелененности территории застройки увеличивается не менее чем на 15%.

Особую группу озелененных территорий общего пользования составляют парки, сады, скверы, бульвары. Здесь площадь озелененных территорий принимается в зависимости от категории городов (крупнейшие, крупные, большие, средние и т.д.) и составляет от 10 до 12 м² на человека, за исключением городов-курортов, где эта норма увеличивается на 50%. В средних и малых городах, расположенных в окружении лесов, в прибрежных зонах крупных рек и водоемов, площадь озелененных территорий общего пользования уменьшается на 20%.

Примечательно, что по нормативу озелененные территории общего пользования, крупные парки и лесопарки должны составлять в городе не менее 10%. Наряду с парками городского и районного значения при разработке генеральных планов необходимо предусматривать специализированные детские, спортивные, зоологические и другие парки, ботанические сады, размеры которых принимаются по заданию на проектирование. Ориентировочные размеры детских парков допускается принимать из расчета 0,5 м² на человека, а спортивные парки – 12 м² на человека, включая площадки и спортивные сооружения.

На территориях городов и поселений с высокой степенью сохранности естественных ландшафтов, имеющих эстетическую и познавательную ценность, можно и даже рекомендуется отводить землю под национальные и природные парки. Организация этих парков должна предусматривать использование их территории в научных, культурно-просветительных и рекреационных целях с выделением, как правило, заповедной, рекреационной и хозяйственной зон.

Городские условия накладывают отпечаток на экологический состав флоры, как бы динамична и непостоянна она ни была. Флора может меняться за сравнительно короткий промежуток времени в зависимости от поселения, сноса строения или его реконструкции, от развития промышленности и других условий.

Формирование городской флоры – это яркий пример процесса изменения растительного мира под влиянием антропогенных факторов, получившего название «синантропизация флоры». В целом этот процесс ведет к уменьшению разнообразия флоры, т.е. к замещению слабовыносливых к климатическим условиям видов растений более выносливыми и ксерофитными.

Городская фауна представляет собой своеобразный животный мир. Особенностью городской среды является обилие домашних животных, а также приспособленных для городской жизни птиц (ворон, голубей, галок). Многие виды животных негативно влияют на качество среды (грызуны, насекомые), среди них серая крыса и домовая мышь, которые обладают необыкновенно высокой плодовитостью, прожорливостью и живучестью, а также рыжий таракан – бич жилых домов и других зданий.

Животный мир в городе имеет тенденцию к возникновению новых видов, у которых меняются и питание, и инстинкты, и поведение в целом: перелетные птицы становятся оседлыми, хищники – санитарами, а санитары – хищниками.

Существенная особенность животного мира в городской среде заключается в изолированности отдельных мест обитания, поэтому их можно рассматривать как островные и применять к ним правила островной биографии. Для ослабления островного местообитания животных рекомендуется предотвращать дробление лесопарковых массивов, создавать вокруг городов естественные зеленые зоны в виде «островов» и соединять их с центральными парками и пригородной зеленой зоной экологическими коридорами (аллеями, живыми изгородями).

В парках и лесопарках разнообразие и численность животных зависят от структуры древостоя, возраста деревьев, наличия кустарникового яруса, водоемов и изолированности этих местообитаний. Открытые площадки городской среды, как правило, предоставлены обыкновенным птицам.

Система качества городской среды и территорий

В систему качества городской среды и территорий входят несколько компонентов. Во-первых, природный объект – это ландшафт, в той или иной степени измененный человеком.

Во-вторых, природная среда, которая характеризуется показателями энергетического состояния (тепловым, электромагнитным полями), состояния атмосферы, вод и биоты. Качество природной среды часто оценивают по степени отклонения ее физико-химических характеристик от состояния города или участка, находящихся в идеальных условиях. Качество воздуха, например, можно оценить по количеству в слоях атмосферы газообразных составляющих: азота, кислорода, концентрации загрязняющих ее газов и частиц. На качество городской среды оказывают влияние площадь и состояние зеленых насаждений. Растения (прежде всего деревья и кустарники) наряду с другими функциями способствуют оздоровлению городской среды – снижению уровня шума и содержания пыли в воздухе, поглощению токсичных выбросов.

В-третьих, городская среда включает в себя весь компонент мира, созданный человеком не только в городе, но и в регионах (техносфера). Она не имеет аналогов в естественной среде и, как правило, либо совсем не вписывается в природные экосистемы, либо входит в них с больших трудом. Современного человека окружает именно такая среда. В одних случаях она смягчает воздействие на человека природных условий, в других отрицательно влияет на духовное и физическое здоровье человека.

В-четвертых, в городскую среду включается социальный компонент – население с его материальными потребностями, когда человека необходимо обеспечить жильем, сферой услуг, работой и духовными качествами (общение, доступ к объектам культуры, информации и т.п.). В этом случае очень показательным является условие полноценного занятия трудовой и общественной деятельностью.

В-пятых, различают здоровье индивидуальное (отдельного индивида) и здоровье популяционное, т.е. качество здоровья населения города. Популяционное здоровье определяется социально-экономическим развитием жизнеспособности населения, преемственностью поколений при возрастающих темпах жизни. Для характеристики здоровья населения города как естественной экологической системы используют следующие показатели: уровень рождаемости; здоровье потомства; возрастная структура; генетическое разнообразие; продолжительность жизни; приспособленность населения к различным природным условиям.

Анализ качества среды предусматривает оценку не только утилитарнополезного, но и утилитарно-бесполезного (создающего ощущение прекрасного, возвышенного) окружения человека. Эстетическую выразительность городу придает удачное размещение объекта в природном ландшафте, применение рациональной планировки пригородной застройки с сохранением зелени и зданий исторической культуры, т.е. сохранение природного комплекса. Именно их совокупность оказывает общее воздействие на человека.

Участки территории РФ, где в результате хозяйственной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных, объявляются зонами чрезвычайной экологической ситуации. Участки территории, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природоохранного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны, объявляются зонами экологического бедствия.

Под участками территорий понимается не какая-то отдельно взятая единица в пространстве, а городская среда с живыми организмами, где во главу угла ставится физическое и нравственное здоровье человека. Согласно Закону РФ «Об охране окружающей среды» оценка степени экологического неблагополучия территорий (городов, агломераций) проводится по признакам, приведенным в табл. 2.1 [44].

Таблица 2.1

Территориальные признаки экологического неблагополучия

Объект | Степень неблагополучия
Экологическое бедствие | Экологическая ситуация
Окружающая природная среда | Глубокие необратимые изменения | Устойчивые отрицательные изменения
Здоровье населения | Существенное ухудшение здоровья населения | Угроза здоровью населения
Естественные экосистемы | Разрушение естественных экосистем (нарушение природного равновесия, деградация флоры и фауны, потеря генофонда) | Устойчивые отрицательные изменения состояния естественных экосистем (уменьшение видового разнообразия, исчезновение отдельных видов растений и животных, нарушение генофонда)

Следует объяснить, что подразумевается под оценкой степени экологического неблагополучия и каким критериям она должна отвечать. Прежде всего качеству окружающей среды должны удовлетворять нормативы допустимого воздействия на окружающую среду, допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Мониторинговая служба города – это система наблюдений, которая может охватывать различные по размерам территории, в том числе и территорию города. Неотъемлемой частью мониторинга является прогнозирование. Прогноз – это предвидение изменений в развитии и исходе каких-либо событий, явлений, процессов на основании полученных данных. Мониторинговая служба города прогнозирует уровень загрязнения окружающей среды с учетом неблагоприятных метеорологических условий (антициклон, туман, инверсия), делает расчеты глубины загрязнения и его влияния на здоровье людей. Прогнозирование имеет большое значение для развития города, поскольку именно сегодня закладывается фундамент будущих изменений в городе. Прогноз может быть рассчитан на 10…15 лет, и от того, каким этот период окажется, зависит жизнь грядущих поколений.

Как можно предвидеть экологическое будущее города? Существует следующий ряд прогнозирования:

метод экспертных оценок, заключающийся в составлении прогноза на основании данных мониторинговой службы, программ развития страны, мнений экспертов;

метод аналогий, основанный на сходстве городов и происходящих в них процессах. Например, тепловая энергетика ответственна за выбросы SO2 в атмосферу. Проектируя аналогичное предприятие в другом городе, можно с уверенностью спрогнозировать высокий уровень загрязнения городской среды SO2, т.е., зная особенности развития одного города, можно спрогнозировать аналогичные последствия в другом;

метод ретроспективного прогнозирования (т.е. обращенного в прошлое, «будущее в прошлом»), связанный с тщательным изучением основных тенденций в развитии городской среды и территорий.

Экологические мероприятия при подготовке территории к застройке

Экологические мероприятия по инженерной подготовке территорий к строительству при разработке проектов планировки и застройки городских и сельских поселений следует проводить с учетом прогноза инженерно-геологических условий и планировочной организации микрорайона, квартала, объекта. К таким экологическим мероприятиям следует отнести защиту от затопления, подтопления, селевых потоков, снежных лавин, оползней и обвалов.

Отвод поверхностных вод со строительной площадки микрорайона осуществляют в соответствии со СНиП 2.04.03-85, при этом предусматривается дождевая канализация закрытого типа с предварительной очисткой стока. Открытые водоотводящие системы – канавы, кюветы, лотки – допускаются при застройке территорий одно-, двухэтажными зданиями, в сельских поселениях, а также на территориях городских парков и скверов.

При прокладке подводных трубопроводов возможно нарушение береговой линии водоема, приурезной и русловой частей. Воздействия от прокладки трубопроводов активизируют эрозионные процессы в грунтах, вызывают русловые деформации, нарушают естественное рельефообразование и ландшафтный вид территории.

В регионах с мерзлыми грунтами и в ряде мест европейской части России практикуется надземная прокладка коммуникаций. Однако такая прокладка имеет неэстетический вид по сравнению с подземной, кроме того, она является непреодолимым препятствием для мигрирующих животных (так как прокладка трубопроводов производится на высоте 0,5…1,0 м от поверхности земли).

При проектировании и строительстве переходов, транспортирующих воду, газ, нефть, основное внимание должно уделяться вопросам охраны окружающей среды, при этом должна обеспечиваться надежность трубопроводов. Сварочно-монтажные и изоляционные работы обычно проводят у берегов реки, занимая участки до 2 га и более. Часть этих работ выполняют в лесах или на полях. Растительность на таких участках практически полностью уничтожается. Если не выполнить рекультивацию, то произойдет разрушение берега реки, и почва подвергнется эрозии.

Очень пагубно на окружающую среду влияют взрывные работы, которые наносят огромный вред животному и растительному миру. Способ устройства траншей для прокладки любых трубопроводов с помощью взрыва должен быть исключен из практики строительства систем жизнеобеспечения. Взрывы и пожары могут происходить также при разрушении газопроводов, вследствие чего загрязняются водоемы и земля растворившимися в воде газами.

С завершением строительных работ на объекте и началом эксплуатации коммуникаций возникает опасность загрязнения окружающей среды из-за аварий или различных выбросов на трубопроводах. Так, при авариях на нефтепроводах в воду или на поверхность суши может быть выброшено до нескольких тысяч кубических метров нефти или других нефтепродуктов. При авариях или по каким-либо причинам на канализационной трассе выбрасывается большое количество загрязненных и весьма вредных сточных вод. Приведем такой пример. Прорыв нефтепровода под городом Ростов-на-Дону сопровождался растеканием нефти и пожаром, из-за которого вода из малой речки на некоторых участках просто испарилась.

Еще один пример. В 1998 г. под Москвой в военном госпитале в пос. Голицыне при перекачивании канализационных стоков по трубопроводу на очистные сооружения часто происходили аварии, поэтому эти стоки, естественно неочищенные, сбрасывались в водоем. Погибла часть фауны реки Вяземки. Непродуманное, а может быть, и преднамеренное размещение госпиталя, не имеющего своих очистных сооружений, в водоохранной зоне заложили потенциальную угрозу загрязнения не только водоема, но и поселка, так как разрывы канализационного трубопровода происходили и в других местах пути следования сточных вод. При размещении госпиталя никакое зонирование и никакие природоохранные нормативы не были соблюдены.

При освоении территории под строительство объектов с высоким уровнем грунтовых вод, на заболоченных участках необходимо проводить понижение уровня грунтовых вод. На территориях усадебной застройки, стадионах, в парках применяется открытая осушительная сеть. Работы при подготовке площадок под строительство в части понижения уровня грунтовых вод осуществляются в соответствии со СНиП 2.06.15-85.

Максимальное сохранение естественного рельефа, почвенного покрова и древесных насаждений необходимо проводить при вертикальной планировке по назначенным отметкам в проекте. На прибрежных участках в случае затопления паводковыми водами или ветровым нагоном воды территории поселений должны быть защищены путем подсыпки грунта или обвалованием. Эти методы несомненно эффективны. Отметку бровки подсыпанной территории следует принимать не менее чем на 0,5 м выше расчетного горизонта высоких вод с учетом высоты волны при ветровом нагоне. За расчетный горизонт высоких вод при наводнении следует принимать отметку наивысшего уровня воды, повторяемого один раз в 100 лет, для территорий, застроенных или подлежащих застройке жилыми и общественными зданиями, и один раз в 10 лет для территорий парков и спортивных сооружений.

Дороги, тротуары, площадки для стоянки транспорта – неотъемлемая часть города и любого населенного пункта. Они предназначены для организации движения транспорта и людей, создания необходимых и благоприятных условий жизни. Четкая и бесперебойная работа городского транспорта может быть обеспечена лишь при хорошо организованном ремонте и техническом обслуживании. В городских условиях важным элементом дорог, тротуаров и площадок является водоотвод. По современным требованиям водоотвод должен быть закрытого типа, так как дорога в городе должна иметь ливневую канализацию. Сток поверхностных вод в ливневую канализацию обеспечивается за счет вертикальной планировки территории города. Улицам придают профильный уклон. Проезжую часть улицы выполняют двухили односкатной. При таком устройстве дорожного полотна поверхностные дождевые или поливочные воды, а также воды от таяния снега стекают по покрытию к лоткам и через дождеприемные колодцы попадают в городские водостоки.

При проектировании и реконструкции дорог необходимо учитывать требования охраны зеленых насаждений, подземных коммуникаций и других элементов. Нередки случаи, когда деревья и кустарники гибнут из-за воздействия подземных сетей: переувлажнения почв из-за дефектов водопроводной сети, перегревания почв в зоне теплотрассы. Могут быть и другие случаи, когда трубы оплетаются корнями деревьев, которые проникают в трубу через зазоры. Результатом таких явлений может быть разрушение трубопроводов и воздействие на почву и растения неблагоприятных факторов. Неправильное устройство газонов часто является причиной загрязнения дорог. По правилам, бордюрный камень следует укладывать на 2…5 см выше уровня грунта газона, а высота бордюрного камня над дорогой или тротуаром должна составлять 10…15 см.

При застройке территорий или устройстве общественных парков можно наблюдать эрозию почв. На участках действия эрозионных процессов с оврагообразованием прежде всего необходимо упорядочить поверхностный сток, затем укрепить ложе оврага, провести террасирование и посадку деревьев на его склонах. В отдельных случаях допускается полная или частичная ликвидация оврагов путем их засыпки с прокладкой по ним водосточных и дренажных коллекторов. Если эта территория не связана с сохранением исторического ландшафта, овраги могут быть использованы для размещения гаражей, складов, каких-то коммунальных объектов, а также для устройства парков и мест отдыха населения.

Немало хлопот при строительстве приносят оползни. В городских и сельских поселениях, которые расположены на территориях, подверженных оползневым процессам, строительные правила предусматривают, прежде всего, упорядочение поверхностного стока, перехват потоков грунтовых вод, предохранение естественного контрфорса оползневого массива от разрушения. Существуют методы повышения устойчивости откоса механическими и физикохимическими средствами, а также террасирование склонов, посадка зеленых насаждений. Противооползневые мероприятия в градостроительстве следует осуществлять на основе комплексного анализа геологических и гидрогеологических условий того или иного района.

Для защиты зданий, сооружений и территорий застройки, размещенных в селеопасной зоне, необходимо в первую очередь сохранить лес, если он имеется; осуществить посадку древесно-кустарниковой растительности, террасирование склонов; укрепить берега селеносных рек; соорудить плотины и запруды в зоне формирования селя. Эффективным методом защиты территории застройки является строительство селенаправляющих дамб и отводящих каналов на конусе выноса.

Тема 3. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Градостроительная документация

Для планирования городских и сельских поселений, создания благоприятной среды обитания и других условий жизнедеятельности населения в соответствии с Градостроительным кодексом РФ разрабатывается градостроительная документация, включающая в себя:

территориальные комплексные схемы градостроительного планирования развития территории районов, сельских округов;

генеральные планы городских и сельских поселений;

проекты черты городских и сельских поселений.

Градостроительная документация по застройке территорий городских и сельских поселений включает в себя:

проекты планировки частей территорий городских и сельских поселений;

проекты межевания территорий;

проекты застройки кварталов, микрорайонов и других элементов планировочной структуры городских и сельских поселений.

Обязательными условиями для утверждения градостроительной документации любого вида являются ее согласование с соответствующими органами санитарно-эпидемиологического надзора и комитетами по охране окружающей природной среды, а также заключения органов охраны памятников культуры в случаях, определенных законодательством в области охраны памятников истории и культуры, и других заинтересованных государственных органов с учетом мнения населения.

Градостроительная документация любого вида выносится на обсуждение жителями городов, микрорайонов и других поселений и подлежит опубликованию. Порядок проведения обсуждения устанавливается законами и иными нормативными правовыми актами субъектов РФ и нормативными правовыми актами органов местного самоуправления.

Градостроительная документация о градостроительном планировании развития территорий, городов и поселений учитывается при разработке федеральных программ в области экологического развития Российской Федерации и целевых программ в области охраны окружающей среды субъектов Федерации, при разработке прогнозов социально-экономического развития территорий Российской Федерации и территорий субъектов Федерации. Таким образом, градостроительная документация о градостроительном планировании развития территорий и поселений является первичной документацией, где в той или иной мере отражаются экологические условия и природные ресурсы, вопросы развития и размещения производства, расселения и планировки рекреационных территорий, использования водных ресурсов и экологической безопасности.

Градостроительная документация до ее утверждения подлежит государственной экспертизе в порядке, определенном Градостроительным кодексом РФ, законом об экологической экспертизе и другими нормативными правовыми актами Российской Федерации, а при необходимости и законами субъектов Федерации. Государственная экспертиза градостроительной документации осуществляется в целях установления соответствия данной документации требованиям законодательства Российской Федерации.

Государственная экспертиза градостроительной документации осуществляется федеральными и территориальными государственными органами. На федеральном уровне государственная экспертиза градостроительной документации осуществляется в отношении объектов градостроительной деятельности федерального значения, в том числе схем и проектов развития инженерной, транспортной и социальной инфраструктуры благоустройства территорий.

Территориальными органами государственная экспертиза градостроительной и проектной документации осуществляется в части целевых программ охраны окружающей среды субъектов Федерации и территорий муниципальных образований, а также схем и проектов развития инженерной, транспортной и социальной инфраструктуры и благоустройства территорий.

Заключение государственной экспертизы градостроительной и проектной документации должно быть основано на заключениях государственной экологической экспертизы, комитетов по земельным ресурсам и землеустройству, специально уполномоченных органов охраны памятников культуры, государственного фонда недр, государственного горного надзора, санитарно-эпидемиологического надзора, а также других заинтересованных государственных органов, перечень которых определяется заданием на разработку градостроительной и проектной документации в соответствии с законодательством Российской Федерации.

При разработке документации определяется зонирование. В основном зонирование направлено на обеспечение благоприятной среды жизнедеятельности человека; защиту территорий от воздействия чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; защиту окружающей среды от загрязнения; охрану и использование особо важных природных территорий, в том числе природных ландшафтов, территории историко-культурных объектов; охрану сельскохозяйственных земель и лесных угодий.

Ограничения на использование территорий для застройки устанавливаются в зонах:

охраны памятников истории и культуры;

историко-культурных комплексов и объектов;

особо охраняемых территорий, в том числе санитарной охраны;

санитарных, защитных, санитарно-защитных и зонах промышленных предприятий и комплексов;

водоохранных и прибрежных защитных полос;

источников водоснабжения;

залегания полезных ископаемых;

подверженных воздействию чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;

чрезвычайных экологических ситуаций и экологического бедствия;

с экстремальными природно-климатическими условиями.

С учетом ограничений на использование этих зон определяются и функциональное назначение, и интенсивность их использования. Данные о видах использования территорий установленных зон и об ограничениях на их использование включаются в проекты планировки и застройки.

Территория пригородной зоны включает в себя земли, примыкающие к границе (черте) города и предназначенные для развития территории данного города, территорий городских и сельских поселений, других муниципальных образований, входящих в пригородную зону данного города (территория резерва для развития поселения); для размещения промышленных, коммунальных и складских объектов, объектов инженерной, транспортной инфраструктуры, садоводческих и дачных кооперативов, мест отдыха населения, а также для ведения сельского хозяйства и выполнения защитных и санитарногигиенических функций.

Использование территории пригородной зоны города и градостроительная деятельность в ее границах осуществляются на основе строительных норм и правил с учетом интересов населения городских и сельских поселений, других муниципальных образований, входящих в пригородную зону данного города. Зонирование территорий пригородных зон городов определяется в территориальных комплексных схемах градостроительного планирования развития территории субъекта Федерации, части территории субъекта Федерации (в том числе пригородной зоны), района, сельского округа, а также в генеральных планах городов, разрабатываемых вместе с их пригородными зонами, с учетом землеи лесоустроительной документации. В пригородных зонах городов выделяются зеленые зоны, выполняющие санитарные, санитарно-гигиенические и рекреационные функции. В зеленых зонах запрещается хозяйственная и иная деятельность, оказывающая вредное воздействие на окружающую природную среду.

Экологические проблемы в территориальных комплексных схемах градостроительного планирования

Экологические задачи на стадии генеральных планов промышленных предприятий, городских и сельских поселений вытекают из территориальных комплексных схем градостроительного планирования развития территорий районов. Социально-экономический блок является важнейшим в районной планировке, потому что включает в себя все, что входит в понятие производственной или народно-хозяйственной базы района. Население, промышленность, сельское хозяйство, социальная сфера выступают в комплексных схемах градостроительного планирования как основные элементы, из которых складывается функциональная структура района, взаимодействуя со всеми факторами градопромышленной экологии.

Архитектор-планировщик – градостроитель в широком смысле этого слова – должен знать особенности и закономерности развития главных элементов хозяйственного комплекса района: населения, промышленности, сельского хозяйства и непроизводственной сферы. Разработка территориальных комплексных схем градостроительного планирования развития территорий районов и вместе с тем социально-экономическая гипотеза позволяют представить объект планировки, ощутить последствия принятых в проекте масштабов развития и почувствовать условия, в которых будет жить население района, а следовательно, предложить систему сохранения и улучшения окружающей среды.

Промышленность как важнейшая составная часть народно-хозяйственного комплекса основана на тенденциях развития и размещения производительных сил. Из всех видов народно-хозяйственной деятельности промышленность обладает наибольшим районным градообразующим потенциалом и в значительной мере определяет масштабы и темпы роста населения, а также проблемы экологической безопасности среды обитания человека.

При разработке территориальных комплексных схем градостроительного планирования развития территорий районов наиболее важными вопросами в сфере промышленного производства являются направленность и масштабы развития отраслей промышленности и отдельных крупных предприятий. При решении вопросов развития и размещения промышленности в данном районе принимаются следующие факторы риска загрязнения окружающей среды: близость к источникам природных ресурсов; планировочные и инженерностроительные условия, в том числе условия водоснабжения, очистки и сброса сточных вод; санитарно-гигиенические условия и другие факторы, касающиеся водозабора, очистных сооружений, организации единой строительной базы. Все эти факторы по-разному влияют на городскую среду и поселения. Современной теорией размещения промышленного производства как наиболее эффективной принято размещение промышленности в виде групп отдельных производств – промышленных комплексов и промышленных узлов. Например, предприятия черной и цветной металлургии, химические и нефтехимические группируются в крупные комплексы технологически взаимоувязанных производств.

Степень загрязнения воздушного бассейна и вод зависит от группы предприятий. Для группы, входящей в комплекс на базе химических производств, черной и цветной металлургии, ширина санитарно-защитной зоны равна 3…15 км, а размер территории составляет 500…1000 га. Степень загрязнения очень большая. Комплексы, создаваемые на базе тяжелого, автомобильного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, с количеством занятых 20…30 тыс. чел. и площадью 100…300 га также отличаются весьма высокой степенью загрязнения окружающей среды. Комплексы на базе деревообрабатывающей и химической промышленности с числом занятых 5…15 тыс. чел. и территорией 100…300 га имеют среднюю степень загрязнения, и по этим условиям дополнительное размещение в них промышленности нецелесообразно ограничивать.

Варианты возможных проектных решений оценивают по целому ряду факторов, и сопоставление их производят не только по технико-экономическим показателям, но и по экологическим и экономическим условиям в данном районе, которые могут быть решающими.

Агропромышленный комплекс и лесное хозяйство также входят в состав градостроительной документации. Развитие и размещение сельского хозяйства в районе – составная часть проблемы формирования единого территориального районного комплекса. Параметры агропромышленных комплексов в большей степени определяются специализацией сельскохозяйственного производства, поэтому при развитии территорий районов конкретизируются и уточняются состав отраслей сельского хозяйства и их размещение. Для этого проводят анализ почвы, оценивают климатические условия и ряд других показателей. Все решения по развитию агропромышленного комплекса исходят из наиболее эффективного использования земельных ресурсов, отходов переработки продукции ведущих отраслей сельскохозяйственного производства.

Лесное хозяйство – это специфическая отрасль, и в ее задачу входит удовлетворение потребностей страны в древесине. Лес выполняет экологические, социальные, гигиенические и эстетические функции. Чтобы упорядочить пользование лесами государственного фонда и предупредить истощение запасов древесины, все леса разделяют на три группы. Структурные изменения лесных массивов наиболее часто наблюдаются близ городов, использующих их в качестве лесопарков, мест отдыха населения, зеленых охранных зон.

Производственная база строительства (строительный комплекс) занимает в развитии территорий районов особое место. Необходимо знать состав и мощность предприятий, особенности сырьевой базы для производства строительных материалов, сейсмичность, рельеф и т.д. Состав и мощность предприятий строительной базы зависят от объемов строительно-монтажных работ и инвестиций в строительство. Структура и особенности территориальной организации производственных баз имеют отличия в различных природно-климатических зонах.

Главными факторами размещения производства строительных материалов являются доступность их потребления и обеспечение ресурсами. Они могут быть межрайонными, районными и мобильными предприятиями. При дальности транспортирования строительных материалов и изделий, например от 100 до 500 км, повышается фактор загрязненности территорий.

Непроизводственная сфера включает в себя отрасли народного хозяйства, непосредственно не участвующие в производстве материальных ценностей: жилищно-коммунальное хозяйство, бытовое обслуживание, транспорт, связь, здравоохранение и прочую социальную инфраструктуру. Достаточно развитая инфраструктура и ее хорошая организация (в районе) способствуют повышению эффективности основных функций: снижению затрат на строительство и повышению жизненного уровня населения. Правильное использование рельефа местности под объекты строительства и обеспечение их хорошими дорогами являются благоприятным экологическим фактором среды обитания человека.

Формирование социальной инфраструктуры становится особенно актуальным в связи с признанием доминирующей роли человеческого фактора в общественном развитии. К социальной инфраструктуре относят разнообразные учреждения общественного обслуживания, массового отдыха и культурно-оздоровительные.

Одной из важных задач территориальных комплексных схем развития районов является планировочная организация рекреации (рекреационной территории) во взаимодействии с формированием других территориальных систем (производственной и расселения). Рекреационный район может быть обособленной структурной единицей или составной частью зоны. Рекреационные зоны и районы классифицируются в зависимости от того, какой вид отдыха предпочтительнее. Все они организуются на основе благоприятных природных факторов. Размер территории, назначение и планировочная организация определяются с учетом природных особенностей местности и удаленности относительно населенных мест.

Разработка региональных рекреационных систем позволяет обеспечить взаимосвязь системы центров курортно-рекреационных районов, городских центров общественного обслуживания населения; комплексность природоохранных мероприятий; последовательность проектирования рекреационных территорий на стадии районного планирования, генерального плана городских и сельских поселений и проектов застройки.

Экологические задачи в генеральных планах промышленных предприятий

Экологические задачи при разработке генеральных планов промышленных предприятий во многом сходны с санитарными требованиями, соблюдая которые, можно обеспечить охрану окружающей среды. В целях обеспечения устойчивого функционирования естественных экологических систем, защиты природных комплексов, ландшафтов и особо охраняемых территорий от загрязнения и негативного воздействия хозяйственной и какой-либо другой деятельности устанавливаются защитные и охранные зоны.

Разберем более подробно эти требования. Прежде всего, предприятия, их отдельные здания и сооружения, являющиеся источниками выделения в окружающую среду вредных веществ, электромагнитных волн, радиочастот, ионизирующих излучений, шума, следует отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Это вовсе не значит, что не надо бороться с источниками выделения вредных веществ в атмосферу, но санитарно-защитная зона до некоторой степени ограничивает их распространение в окружающей среде, если территория санитарно-защитной зоны не выходит за границы, установленные государственными нормами, и если она благоустроена, озеленена, правильно (в соответствии с проектом) выбраны породы деревьев, зеленых насаждений, а со стороны селитебной территории сделана полоса кустарниковых насаждений длиной от 20 до 50 м в зависимости от класса предприятий, то все это в комплексе обеспечивает сохранность окружающей среды.

В соответствии с санитарной классификацией предприятий, производств и объектов, по СанПиН 42.2.1/2.1.1.1031-2001, устанавливаются следующие размеры санитарно-защитных зон, м:

для предприятий I класса | 1000
II класса | 500
III класса | 300
IV класса | 100
V класса | 50

Санитарно-защитная зона может увеличиваться в зависимости от эффективности очистки выбросов в атмосферу, но во всех случаях она устанавливается совместно Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава России и ведомством промышленного предприятия.

Площадки для строительства предприятий должны выбираться с учетом аэроклиматической характеристики и рельефа местности, естественного проветривания, а также рассеивания в атмосфере производственных выбросов и условий туманообразования. Возможно использование земель, отведенных под санитарно-защитные зоны, под размещение и строительство различных подсобных объектов, как это видно из санитарных норм проектирования промышленных предприятий.

Площадь санитарно-защитной зоны должна быть увеличена:

при отсутствии способов очистки выбросов предприятиями;

при размещении жилой застройки с подветренной стороны по отношению к предприятию;

при невозможности снизить поступающие в окружающую среду шум, электромагнитные волны радиочастот и другие вредные факторы до пределов, установленных нормами.

Если правильно установить размеры санитарно-защитной зоны, то обеспечивается не только благоприятный микроклимат на данной территории, но и лучшие условия окружающей среды города и региона. Неотъемлемой частью защиты территории и окружающей природной среды являются требования к водоснабжению и особенно канализации.

При разработке генеральных планов предприятий и промышленных узлов необходимо соблюдать расстояния между зданиями и сооружениями в зависимости от степени огнестойкости и категории производств. Охладительные пруды, водоемы, шламоотстойники и другие объекты следует размещать так, чтобы в случае аварии жидкость при растекании не угрожала затоплением предприятию или жилым и общественным зданиям.

Вертикальная планировка – неотъемлемая часть работ на строительной площадке, поэтому необходимо соблюдать уклоны ее поверхности для различных составов грунтов. В среднем они принимаются от 0,003 до 0,005. При просадочных грунтах уклон планируемой поверхности принимается 0,005. При размещении предприятий на склоне или у его подошвы в целях защиты территории от подтопления водами с верховой стороны необходимо устраивать нагорные канавы, которые в каждом случае принимаются по расчету в соответствии с нормами по проектированию водоснабжения, наружных сетей и сооружений.

На площадках промышленных предприятий следует предусматривать закрытую сеть дождевой канализации; при открытой сети водоотвода размеры кюветов и канав трапецеидального сечения принимаются шириной по дну 0,3 м, а глубиной 0,4 м.

В целях охраны окружающей среды отдельно стоящие резервуары с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, сжиженными горючими газами, ядовитыми веществами в соответствии с правилами и нормами располагаются, как правило, на более низких отметках по отношению к зданиям и сооружениям предприятия и в соответствии с требованиями пожарных нормативов должны быть обнесены (с учетом рельефа местности) сплошными несгораемыми стенками или земляными валами. В случаях размещения таких сооружений на более высоких отметках для них предусматриваются дополнительные мероприятия по предотвращению любых аварий наземных резервуаров.

Предприятия и промышленные узлы, расположенные в районах, подверженных ветрам со скоростью более 10 м/с, должны быть защищены полосами деревьев и другими насаждениями шириной не менее 40 м. На площадках предприятий, выделяющих вредные вещества в атмосферу, не допускается посадка древесно-кустарниковых насаждений в виде плотных групп и полос, вызывающих скопление вредностей. Не рекомендуется устраивать декоративные водоемы, фонтаны, дождевые установки вблизи предприятий с производствами, выделяющими аэрозоли, так как они способствуют увеличению концентрации вредных веществ.

Размещение инженерных сетей производится в технических полосах наземным способом, что обеспечивает занятие наименьших участков территории и увязку со зданиями и сооружениями. Для производств с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами размещение наружных сетей под этими зданиями не допускается.

Надземные инженерные сети, размещаемые на опорах, эстакадах, в галереях или на стенах зданий и сооружений, имеют свои технологии и экологические особенности. Их прокладка определяется пп. 4.23…4.27 СНиП П-89-80.

Более жесткие экологические требования предъявляются к прокладке подземных инженерных сетей. Как правило, их надлежит прокладывать вне проезжей части автомобильных дорог. Размещение их в каналах, туннелях и траншеях допускается в соответствии с правилами пп. 4.10...4.13 СНиП П-89-80 «Генеральные планы промышленных предприятий».

В соответствии с инструкцией по разработке схем генеральных планов групп предприятий с общими объектами (промышленных узлов) в составе общей пояснительной записки к схеме генерального плана промышленного узла даются: раздел по защите окружающей среды, в котором приводятся данные о состоянии воздушной и водной среды, а также о вредных выбросах от предприятий; расчет принимаемых размеров санитарно-защитных зон; предложения по эффективной очистке воздушного и водного бассейнов с учетом их фактического состояния по снятию, хранению и нанесению плодородного слоя почвы на рекультивируемые земли, а при экономической целесообразности – и на малопродуктивные угодья. Если в пределы санитарно-защитных зон попадают жилые, общественные здания и сооружения, подлежащие сносу, определяются необходимые затраты на осуществление этих работ и даются предложения по очередности их выполнения.

В пояснительной записке определяются также необходимые мероприятия по защите от шума, сохранению от загрязнения почв, ландшафтов, по охране памятников истории и культуры.

Промышленные предприятия и промышленные узлы следует размещать на территориях, предусмотренных комплексной схемой градостроительного планирования, генеральным планом города или населенного пункта, проектом планировки промышленного узла. Размещение предприятий и промышленных узлов не допускается:

в I поясе зоны санитарной охраны источников водоснабжения;

в I поясе зоны санитарной охраны курортов, если предприятия не связаны с эксплуатацией природных лечебных средств курорта;

в зеленых зонах городов;

на землях заповедников и их охранных зон;

в зонах охраны памятников истории и культуры;

в опасных зонах отвалов породы угольных и сланцевых шахт или обогатительных фабрик;

в зонах активного карста, оползней, оседания или обрушения поверхности под влиянием горных выработок, селевых потоков, снежных лавин, которые могут угрожать застройке и эксплуатации предприятий;

на участках, загрязненных органическими и радиоактивным отбросами, до истечения сроков, установленных органами санитарно-эпидемиологической службы;

в зонах возможного катастрофического затопления в результате разрушения плотин или дамб.

В соответствии с нормативами зоной катастрофического затопления является территория, на которой затопление имеет глубину 1,5 м и более и может повлечь за собой разрушение зданий, сооружений, гибель людей и вывод из строя оборудования предприятия.

В районах, влияющих на состояние атмосферного воздуха, размещение объектов определяется в соответствии с Законом РФ «Oб охране атмосферного воздуха», а в районах, влияющих на обитание и условия размножения животных, – с Законом РФ «О животном мире». Предприятия и промышленные узлы с источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами I и II классов опасности не следует размещать в районах с преобладающими ветрами со скоростью до 1 м/с и длительными инверсиями, туманами (если их за год более 30…40, а в течение зимы 50…60 дней).

Размещение предприятий в прибрежных полосах (зонах) водоемов допускается в соответствии с Водным кодексом РФ и по согласованию с органами по регулированию использования и охране вод. На прибрежных участках рек и других водоемов планировочные отметки площадок предприятий должны приниматься не менее чем на 0,5 м выше расчетного горизонта вод с учетом подпора и уклона водотока.

Устройство отвалов, шлаконакопителей отходов и отбросов промышленных предприятий и их размещение на площадке допускается только при обосновании невозможности их утилизации. Участки для них определяются за пределами предприятий и II пояса зон санитарной охраны подземных водоисточников с соблюдением санитарных зон. Отвалы, содержащие уголь, сланец, свинец, ртуть и другие горючие и токсичные вещества, отделяются от жилых и общественных зданий санитарно-защитной зоной, причем расстояние между отвалами угольных или сланцевых шахт и производственными и складскими зданиями должно быть не менее величины опасной зоны сдвига отвалов.

Экологические задачи в генеральных планах городских и сельских поселений

Генеральный план является основным документом развития городских и сельских поселений. Он разрабатывается