Учет фактора запыленности в формировании городской застройки

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность:18.00.04 - Градостроительство, планировка

сельских населенных пунктов

25.00.36 - Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

УЧЕТ ФАКТОРА ЗАПЫЛЕННОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Стеценко Светлана Евгеньевна

Москва 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет”

Научный руководитель - доктор архитектуры, доцент Птичникова Галина Александровна

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Сидоренко Владимир Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Лазарева Ирина Владимировна

доктор технических наук, профессор Потапов Александр Дмитриевич

Ведущая организация:

Комитет по градостроительству и архитектуре администрации Волгограда

Защита диссертации состоится “ “________2006 г. в “ “ часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.09 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 113114, г. Москва, Шлюзовая наб., д.8, ауд. №___

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГСУ по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Автореферат разослан “ “ ___________2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета к. т. н., доцент Плотников А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Высокая запыленность городской среды является причиной серьезных эколого-гигиенических проблем городов. Негативное влияние пыли проявляется в различных сферах деятельности человека, особенно, в городском строительстве и хозяйстве. Запыленность приводит к росту экономических потерь за счет повышения затрат на эксплуатацию и ремонт зданий и сооружений, вредного воздействия на растительность. Важным аспектом рассматриваемой проблемы является отрицательное влияние запыленности городской среды на здоровье и психологическое состояние человека. Существует прямая зависимость показателей заболеваемости населения города от количества выпадающей пыли.

Запыленность городской среды, связанная с увеличением поступления количества техногенной пыли в жилую застройку, зачастую значительно превосходит по объему природные источники. В результате, под воздействием негативного влияния фактора запыленности оказываются районы, расположенные за пределами аридных и степных климатических зон. Это подтверждают данные Государственного доклада “О состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2002 году”, в котором приведен перечень городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Из 34 городов списка (Волгоград в том числе) - загрязнение атмосферы в 14 городах, обусловлено высоким содержанием пыли. Кроме того, с пылью связано и поступление большинства химических веществ в городскую атмосферу. Вопрос ветропереноса пыли от природных и техногенных источников и, как следствие, запыленность городской среды актуален для большинства крупных городов России, но является недостаточно изученным. Даже в районах с активной пылеветровой деятельностью, обусловленной природно-климатическими условиями, недостаточно учитывается фактор запыленности при принятии градостроительных решений. Обзор отечественных исследований показал недостаточность учета фактора запыленности при формировании городской среды. Таким образом, очевидна актуальность данного исследования.

Целью данной работы является разработка методики оценки пылеветрового режима жилой территории и степени ее запыленности, а также рекомендаций по учету фактора запыленности в городском строительстве.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать свойства и характеристики пыли, способствующие ухудшению качества городской среды.

2. Выявить природно-климатические, техногенные, градостроительно - планировочные и строительные факторы, обуславливающие запыленность городской среды.

3. Определить в натурных условиях закономерности вертикального распределения концентрации пыли в воздухе в зависимости от планировочного типа и этажности застройки.

4. Определить в лабораторных условиях закономерность пылеотложений на фасадных поверхностях и их самоочищающую способность.

5. Сформулировать основные методические положения оценки пылеветрового режима жилой территории и степени ее запыленности.

6. Разработать градостроительно - планировочные приемы, уменьшающие запыленность городской жилой среды, и рекомендации по использованию устойчивых к запылению фасадных поверхностей.

Объектом исследования являются горизонтальные и вертикальные деятельные поверхности природного и искусственного происхождения, входящие в состав элементов, слагающих городскую среду. Главным образом, рассматриваются поверхности фасадов зданий.

Предметом исследования является запыленность деятельных поверхностей элементов городской среды.

Методы исследования определены в соответствии с поставленной целью. Решение поставленных задач осуществляется с использованием обобщения практического научного опыта; теоретических работ; натурных и экспериментальных исследований; математического и графоаналитического методов. запыленность фасадный городской градостроительный

Научная новизна работы заключается в рекомендациях по учету фактора запыленности в городском строительстве и разработке мер по его уменьшению. Впервые разработана методика проведения оценки пылеветрового режима жилой территории и степени запыленности городской жилой среды, основанной на закономерностях механизма внутригородского пылепереноса и аэрационного режима городских территорий. Новизну представляют выявленные закономерности вертикального распределения пыли в воздухе у фасадных поверхностей, выраженные математическими формулами.

Границы исследования включают территории городской застройки; в качестве планировочного модуля в диссертации принята территория жилой группы. В работе исследовались физические процессы запыления среды, включающие пылеперенос частиц и их аккумуляцию на деятельных поверхностях. В работе не учитывалось воздействие химического состава пыли на деятельные поверхности элементов городской среды, а также химический состав воды, используемой в эксперименте для установления способности поверхностей к самоочищению.

Практическая значимость работы заключается в возможности прогноза и оценки степени запыленности городской среды, а также уменьшения негативного влияния фактора запыленности на качество среды градостроительно-планировочными и строительными средствами.

На защиту выносятся следующие положения диссертации:

1.Классификация городской пыли по дисперсному составу.

2.Метод оценки запыленности внутридворовых территорий.

3.Результаты экспериментальных исследований по определению влияния различных поверхностей на пылезадержание и самоочищение.

4.Зависимости распределения концентрации мелкодисперсной пыли в воздухе в зависимости от планировочного типа жилых групп и этажности застройки.

5.Градостроительно - планировочные приемы, уменьшающие запыленность деятельных поверхностей элементов городской среды.

Апробация результатов работы

Полученные результаты исследований докладывались на международных, межрегиональных и межвузовских научно-практических конференциях. “Крупные города на пороге ХХI века: проблемы, перспективы” (Волгоград, 2000); межрегиональная научно-техническая конференция “Экологизация специалистов в ВУЗах” (Саратов, 2001); VII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2002); научно-практический семинар (Котбус, Германия, 2002).

Публикации. Основные результаты научных исследований по теме диссертации изложены в 11 научных работах и 3-х учебно-методических указаниях.

Результаты диссертации получили внедрение при выполнении следующих работ:

· “Анализ состояния жилого фонда Краснооктябрьского района г. Волгограда”. (Научно-технический отчет “МУ ЖКХ” Краснооктябрьского района г. Волгограда, 2001 г.).

· “Генеральный план парка и благоустройства торгового комплекса “Сталинградский” в Тракторозаводском районе г. Волгограда”, Волгоград, АПЦ “Среда-проект”, 2004 г.

· “Проект экологического парка в Калаче-на-Дону”, Волгоград, Волгоградский региональный ботанический сад, 2005 г.

Некоторые положения диссертации стали основой выполнения научно-исследовательских работ, осуществленных по гранту ДААД (Немецкой службы академических обменов) в 2001-2002 г г. в Бранденбургском техническом университете г. Котбуса, Германия. Использовались при выполнении дипломного проектирования, чтении лекций и практических занятий.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы - 223 страницы, в том числе 30 таблиц и 42 рисунка, список литературы из 147 наименований, приложений на 34 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе “Запыленность как экологический фактор, влияющий на качество городской среды” представлен анализ исследований российских и зарубежных авторов по проблеме оценки состояния и защиты природно-технических систем¹, по вопросам свойств и состава пыли², процесса пылеобразования и пылепереноса³, организации городской жилой среды в условиях активной пылеветровой деятельности⁴ и обеспечения ее оптимальным режимом аэрации⁵, приемов оздоровления среды при реконструкции застройки⁶.

Пыль является частью системы аэрозолей и характеризуется: размером частиц, дисперсностью, характером возникновения, формой, химическим составом, происхождением, гигиеническим воздействием. Диапазон размеров частиц пыли находится в пределах от 10^-5 до 10^-2 см, что позволяет отнести пыль к классу грубодисперсных аэрозолей.

В условиях города источниками формирования природной пыли являются пыльные бури, непокрытые пылящие поверхности городских территорий, массивы зеленых насаждений в период цветения. Диапазон размеров частиц природной пыли колеблется от 0, 5 до 100 мкм. Основными источниками техногенной пыли являются предприятия горнорудной, металлургической и угольной промышленности, тепловые электростанции, а также строительные площадки, производство автомобильных шин и резиновых технических изделий, предприятия по производству технического углерода, строительных материалов и минеральных удобрений, автотранспорт, места складирования отходов. Диапазон размеров частиц техногенной пыли колеблется от 0,1 до 500 мкм. Особого внимания заслуживают частицы средней и мелкой дисперсности (менее 10 мкм), так называемые РМ-10, которые содержатся в выхлопных газах автомобилей, работающих на бензине, и являются продуктами сгорания.

Под запыленностью городской среды в настоящей работе понимается присутствие в воздухе частиц пыли и запыление ими вертикальных и горизонтальных деятельных поверхностей в процессе осаждения. Влияние фактора запыленности на качество городской среды проявляется через ухудшение здоровья человека, разрушение строительных материалов и металлических конструкций, перегрев поверхностей, ухудшение эстетического облика застройки.

Вертикальные и горизонтальные поверхности элементов городской среды при способствующих условиях становятся источниками вторичного запыления. Поэтому одним из основных средств уменьшения запыленности воздуха рассматривается утилизация пыли с поверхностей элементов городской среды.

Возникновение и распространение пыли в городской среде связаны с

процессом пылепереноса, под которым понимается процесс захвата, подъема и переноса ветровым потоком твердых частиц природного и техногенного происхождения и их оседания на различных поверхностях. Выделяют адвективный, местный и внутригородской механизмы пылепереноса. Запыленность городской среды обусловлена, прежде всего, внутригородским пылепереносом. Главной двигательной силой процесса пылепереноса является ветровой поток определенной скорости. Скорость ветра, способную оторвать частицу от поверхности, принято называть критической или пороговой. Ее величина колеблется от 3,5 м/с для частиц размером 100-500 мкм до 4,5 м/с для частиц диаметром 500-1000 мкм. Мелко- и среднедисперсные частицы способны подниматься вверх за счет конвективных потоков и слабых ветров.

В процессе поступления техногенной пыли на территорию жилой застройки автором выделяются несколько этапов: -поступление техногенной пыли в атмосферу и ее осаждение на прилегающую к источнику городскую территорию, последующее смешивание техногенной и природной пыли и ее подъем в воздух, -перенос уже природно-техногенной пыли на территорию жилой застройки и запыление городской жилой среды. Пыль, подхватываемая ветровым потоком, может перемещаться в горизонтальном и в вертикальном направлениях, переноситься на дальние расстояния, достаточные для транзита мелкодисперсных частиц, токсичных веществ, микроорганизмов, пыльцы и.т.д. на территорию жилой застройки и там оседать.

Таким образом, для городского воздуха характерно преобладание частиц мелкой и средней дисперсности, которые являются наиболее опасными для здоровья населения. В воздухе городов аридных и степных зон также присутствуют крупнодисперсные частицы, наличие которых обусловлено природно-климатическими особенностями территорий. В работе предлагается следующая классификация частиц, согласно их размерам:

1)Мелкодисперсная пыль, с размером частиц от 0,1 до 1,0 мкм;

2)Среднедисперсная пыль - размер частиц от 1,0 до 10 мкм;

3)Крупнодисперсная пыль - размер частиц от 10 до 100 мкм.

Под городской жилой средой в данном исследовании понимается территория внутридворового пространства, ограниченная фасадами жилых зданий и включающая весь набор ее составляющих - озеленение, дворовые проезды, элементы благоустройства. На территории жилой застройки запылению подвергаются: воздух; фасады зданий (выступающие элементы фасада, стекла окон и др.); конструкции зданий и сооружений; покрытия дорожек и площадок; растительность. Элементы городской среды, аккумулируя пыль на своих поверхностях, становятся источником ее вторичного запыления.

Во второй главе “Анализ факторов, определяющих запыленность городской среды” рассмотрены природно-климатические и техногенные факторы, градостроительно - планировочные и строительные факторы.

Предрасположенность среды к запылению зависит от региональных метеорологических условий и способности почвы к дефляции. От влажности грунта зависят его силы сцепления, определяющие критическую скорость отрыва пылевых частиц, от механического состояния почвенно-растительного покрова - интенсивность пылеобразования, от вида грунта - значения пороговых скоростей ветра. Интенсивность процесса пылепереноса зависит от силы ветра. Совпадение периодов атмосферной засушливости и активной ветровой деятельности со скоростью ветра выше пороговой определяет масштабы и характер пылепереноса.

При отсутствии притока природной пыли в город извне запыленность среды объясняется наличием техногенных источников пылеобразования, совместно с влиянием неблагоприятных градостроительно - планировочных и строительных факторов. В работе исследуется влияние планировочных параметров городской застройки на активизацию локального пылепереноса. Сверхпротяженность зданий, открытость жилой застройки господствующим ветрам, завышенная площадь внутридворового пространства и его неосвоенность благоприятствуют запыленности городской жилой среды. К этому следует добавить наличие естественных и искусственных пылящих покрытий на территории внутридворового пространства, а также необоснованное расположение озеленения на территории двора и использование случайного породного состава, исключающее возможность предотвращения проникновения запыленного ветрового потока на территорию жилой застройки и ее запыления. Ускоренный отвод поверхностных вод с территории жилой застройки и их нерациональное использование способствует быстрому иссушению поверхностного слоя естественных покрытий территории. Использование строительных материалов, аккумулирующих пыль, для покрытия пешеходных и транспортных зон и отделки фасадов зданий приводит к вторичному запылению городской жилой среды.

Таким образом, запыленность городской среды характеризуется следующим образом:

S_зап= ? (W,d,V,б,N,C), (1)

где, S_зап - запыленность городской среды;

W - влажность воздуха, %;

d - дисперсный состав пыли, мкм;

V - скорость ветра, м/с;

б - угол направления ветра;

N - шероховатость деятельной поверхности, мкм;

С - коэффициент, учитывающий концентрацию пыли в зависимости от планировочных параметров застройки.

В третьей главе “Экспериментальное моделирование запыленности в городской застройке” определены закономерности пылеотложений на вертикальных поверхностях, в зависимости от характеристик пыли и самой поверхности. Эксперимент проводился в лаборатории кафедры “Строительных материалов и строительной химии” Бранденбургского технического университета г. Котбус (Германия). Задача эксперимента заключалась в установлении: -механизма оседания пыли на различных фасадных поверхностях; -особенности оседания пыли природного и техногенного характера; -способности фасадных поверхностей самоочищаться от пыли под действием осадков. Эксперимент состоял из двух этапов: 1)Запыление поверхности модели; 2)Очищение запыленной поверхности под действием воды.

Для проведения опытов автором была разработана и сконструирована экспериментальная установка. В эксперименте участвовала пыль природного происхождения (пыль песчаная, как наиболее встречаемая в составе городской, с диаметром частиц 0-100, 125 мкм) и техногенного происхождения (пыль угольная с диаметром частиц 0-40 мкм). Химический и гранулометрический состав, форма частиц исследовались автором с помощью электронного растермикроскопа. В качестве опытных образцов фасадной поверхности использовались плитки-образцы фасадной наружной штукатурки фирмы ИСПО (ISPO, Германия). В эксперименте задействовано 150 панелей-образцов (всего 10 типов панелей). Плитки были подобраны с различной шероховатостью поверхности, для последующего возможного перенесения результатов эксперимента на плитку любого производителя.

Таким образом, восприимчивая поверхность, участвующая при запылении и самоочищении, имела различную фактуру и определялась показателями шероховатости и рельефности. Оценка фактуры поверхностей проводилась с помощью светового стереомикроскопа.

Исследование поверхностей опытных образцов определило присутствие трех основных типов поверхностей с различной шероховатостью поверхностного слоя: грубой, тонкой шероховатостью и обтекаемой поверхностью. Процесс запыления модели заключался в пылеветровом воздействии на ее поверхность, со скоростью воздушного потока 7 - 7,7 м/с.

Фасадные строительные материалы, традиционно формирующие внешний облик фасадов зданий, создают значительные по площади поверхности, аккумулирующие городскую пыль. К таковым относятся кирпич силикатный и керамический, бетон и штукатурка.

Результаты исследования определили аналогии между фактурой поверхности экспериментальных образцов штукатурки и традиционных фасадных материалов. Выполнение эксперимента позволило установить закономерности запыления поверхностей моделей и определить их степень самоочищения под действием воды.

Для описания результатов оценки пылеотложений в результате проведения I этапа эксперимента были введены оценочные критерии:

1.Степень запыления: 0 - незначительное запыление (отдельные песчинки на поверхности панели, незначительное изменение цвета поверхности от пылинок летучей золы); 1 - среднее запыление (слой пыли ?0,5 мм); 2 - сильное запыление (слой пыли ?0,5 мм).

2.Способность штукатурки к самоочищению:

0 - незначительная способность (вся поверхность штукатурки запылена, частичное улучшение во впадинах макронеровностей, пылеотложения на шероховатости поверхностного слоя; 1 - средняя способность (остаточные явления во впадинах макронеровностей, задержание пыли на поверхности микронеровностей); 2 - сильная способность (практически полное очищение поверхности от пылевых частичек). Результаты исследования степени запыления фасадных поверхностей и их способности к самоочищению представлены в табл. 1.

По итогам эксперимента определились следующие закономерности пылеотложения и самоочищения поверхности:

1.Угольная пыль задерживается на фасадной поверхности в одинаково большом количестве, вне зависимости от типа шероховатости поверхностного слоя и наличия или отсутствия рельефности поверхности. Это означает, что мелкодисперсная городская пыль, часто техногенного характера, может воздействовать на городскую среду в большей мере, чем природная пыль, вследствие не только своей токсичности, но и большей способности задерживаться на поверхности.

2.Песчаная пыль, частицы которой крупнее частиц угольной пыли, в основном задерживаются за счет рельефности фасадной поверхности. Для образцов с обтекаемой поверхностью показатель степени запыления поверхности имеет максимально низкое значение. В этой связи для снижения пылеотложений крупных частиц пыли на деятельных поверхностях необходимо уменьшение рельефности поверхности.

3.Самоочищение поверхности образцов от угольной пыли малоэффективно, когда шероховатость поверхностного слоя относится к грубому типу, лучшую способность самоочищения демонстрирует поверхность с тонкой шероховатостью. Наилучший показатель самоочищения имеет обтекаемая поверхность. Для песчаной пыли характерна средняя способность самоочищения как для поверхности с грубой, так и с тонкой шероховатостью. Наилучший показатель самоочищения принадлежит также штукатурке с обтекаемой поверхностью.

Степень восприимчивости фасадной поверхности к пылезадержанию, а значит, ее устойчивости к пылеветровому воздействию предлагается определять по общему баллу по формуле:

S= S_з - S_о (2)

где, S - степень восприимчивости фасадной поверхности к пылезадержанию;

S_з- степень запыления фасадной поверхности;

S_о- самоочищающая способность фасадной поверхности.

Чем ниже показатель S, тем более устойчива поверхность к пылеветровому воздействию. Результаты оценки восприимчивости фасадной поверхности к запылению представлены в табл.1.

Опытные плитки-образцы были разделены на три группы:

1.Типы поверхностей с общим баллом S ? 2, т.е. поверхности, которые обладают худшими показателями пылезащиты и способностью самоочищения;

2.Типы поверхностей с общим баллом 0 ? S ? 2, т.е. поверхности, обладающие средней степенью запыления и средней способностью самоочищения;

3.Типы поверхностей с общим баллом S < 0, т.е. поверхности, которые или сильно запыляются, но эффективно самоочищаются, или имеют низкую степень запыления.

Для определения математических закономерностей распределения мелкодисперсной пыли в воздухе города были проведены натурные исследования в Тракторозаводском районе г. Волгограда. Жилой фонд представлен в основном жилыми группами строчного и квартального типа, сформированными 5-ти этажными зданиями. Для каждого планировочного типа застройки были определены по 3 точки отбора проб. На основании полученных данных были вычислены средние концентрации пыли в воздухе. Распределение пылевых частиц в воздухе жилых территорий определялось с помощью весового способа установления содержания пыли в единице объема воздуха. На основании полученных результатов замеров были выведены зависимости концентрации пыли от высоты (С от Н), описывающие экспериментальные данные методом наименьших квадратов. Кривые распределения концентраций пыли представлены на рис. 1, 2, 3.

Таблица1 Балльная оценка результатов запыления и самоочищения образцов фасадных поверхностей по итогам экспериментальных исследований
Тип штукатурки	Характеристика отделочных материалов	Степень запыления фасадной поверхности, Sз	Самоочищающая способность фасадной поверхности, Sо	Общий балл по формуле, S
	Зернистость поверхности, мм	Тип шерохова-тости поверхностного слоя	Характер фактуры штукатурки	Угольная пыль	Песчаная пыль	“Голубая” песчаная пыль	Угольная пыль	Песчаная пыль	“Голубая” песчаная пыль
А	1,5	тонкая	“сграффито” или с насечкой	2	2	2	0	1	0	5
В	1	тонкая	сформированнаяс помощью торкретирования или шпателя	1	1	1	1	1	1	0
С	2	грубая	Роликовая структура	2	2	2	0	1	1	4
D	2,5	тонкая	“сграффито” или с насечкой	2	1	2	1	1	1	2
E	2	грубая	Сформированная с помощью затирки	2	1	1	0	1	1	2
F	1	обтекаемая	свободно -структурируемая	1	0	0	1	1	1	-2
G	1,5	обтекаемая	Сформированная с помощью торкретирования	2	0	0	2	1	2	-3
H	0-2	обтекаемая	роликовая структура	2	0	0	2	2	2	-4
J	0-3	обтекаемая	“сграффито” или с насечкой	2	0	0	2	2	2	-4
K	0-2,5	тонкая	“сграффито” или с насечкой	2	1	1	1	1	1	1

Сквм= -0,0032Н2+0,006Н+0,9938 (3)	1-замеры концентрации пыли в зоне примагистральной территории

Рисунок 1. Распределение концентрации пыли для 5-ти этажной застройки квартального типа в зоне примагистральной территории

Сквд= 0,0005Н2-0,0171Н+0,225 (4)	2- замеры концентрации пыли в зоне придомового пространства

Рисунок 2. Распределение концентрации пыли для 5-ти этажной застройки квартального типа в зоне придомового пространства

Сстр= 0,0019Н2-0,0973Н+1,1438 (5)	3- замеры концентрации пыли в зоне примагистральной территории

Рисунок 3. Распределение концентрации пыли для 5-ти этажной застройки строчного типа в зоне примагистральной территории

Кривая распределения концентрации пыли квартального типа застройки в зоне примагистральной территории (рис. 1) показывает, что до уровня 3-го этажа наблюдается незначительное медленное падение концентрация пыли, а с 3-го по 5-ый этаж происходит усиление падения концентрации пыли (формула 3).

В зоне придомового пространства данного типа застройки (рис. 2) происходит резкое снижение концентрации пыли, а затем замедление процесса снижения концентрации (формула 4). Распределение концентрации пыли для строчного типа застройки (рис. 3) показывает плавное снижение концентрации пыли с увеличением высоты (формула 5). Опыты показали, что чем выше от источника пылеобразования, тем ниже концентрация пыли как для квартального, так и для строчного типа застройки, на примагистральной или придомовой территории.

В четвертой главе “Рекомендации по улучшению качества городской среды с учетом фактора запыленности в условиях реконструкции застройки” рассматривается метод оценки запыленности городской среды в предпроектных исследованиях при формировании жилой застройки и ее санации и даются рекомендации по снижению запыленности.

Предлагаемый в работе метод оценки запыленности городской среды включает в себя три основных этапа (табл.2).

Первый этап заключается в определении аэрационного режима территории, типа почв;- локальных источников пылеобразования и их зон влияния на жилую группы; -градостроительно-планировочных факторов, усиливающих запыленность городской среды. Зоны потенциального запыления в границах неблагоприятного ветрового сектора отмечаются на генеральном плане района в масштабе 1:10000, 1:5000. Итогом первого этапа предпроектного анализа является назначение очередности проведения мероприятий по санации городской жилой среды. Второй этап предпроектного анализа заключается в построении карты пылеветровой активности территории жилой группы, которая выполняется в масштабе 1:1000. Назначаются зоны, согласно группам коэффициентов скорости ветра, где выделяются: -зона пылеветровой тени; -зона возможного пылепереноса; -зона пылеветровой активности; -зона пылеветровой гиперактивности. Третий этап предпроектного исследования решает две задачи: -определяет источники пылеобразования на территории жилой группы; -определяет пылеустойчивость фасадных строительных материалов зданий. Определение источников пылеобразования на территории жилой группы выполняется на основании дифференциации покрытий по их типу: пылящие и непылящие покрытия, искусственного или природного происхождения. Совмещение карты (схемы) пылеветровой активности территории жилой группы со схемой покрытий внутридворовой территории позволяет дать оценку запыленности участков и провести зонирование территории по степени их запыленности: -зона слабой запыленности; -зона средней запыленности; -зона высокой запыленности (прил. рис.). На определившихся участках внутридворового пространства, соответствующих назначенным зонам, предлагается использование различных планировочных мероприятий по уменьшению запыленности территории (табл. 3).

Таблица 2 Методика проведения оценки запыленности среды в предпроектных исследованиях при формировании городской застройки
Этапы	Состав работ	Результат	Масштаб
I этап Оценка факторов запыленности	1.Оценка природно-климатических условий (тип почв, режим аэрации территории и др.). 2.Определение источников пылеобразования (природные/техногенные). 3.Оценка градостроительных условий (замкнутость и открытость дворовых пространств и др.)	Назначение очередности мероприятий по уменьшению запыленности территории (I, II, III очереди)	М 1:10000 М 1:1000
II этап Оценка пылеветровой активности территории	4.Построение карты (схемы) пылеветровой активности на территории жилой группы.	Зонирование территории по степени пылеветровой активности (4 типа).	М 1:1000
III этап Зонирование территории по запыленности	5.Анализ покрытий территории жилой группы (пылящие/непылящие покрытия) 6.Анализ фасадных поверхностей зданий, формирующих внутридворовое пространство (по типу строительных материалов).	А)Определение степени запыленности участков территории жилой группы (3 степени). Б)Определение степени устойчивости фасада здания к пылеветровому воздействию (3 группы).	М 1:500 М 1:200

Таблица 3

Рекомендации по уменьшению запыленности территории внутридворовых пространств

Степень запыленности участка	Рекомендации
	по функциональной организации территории	по применению покрытий поверхностей	по озеленению
Слабая	Размещение игровых площадок для детей дошкольного возраста.	Мощение непылящее природное или искусственное с озеленением.	Использование озеленения со средней и малой способностью пылезадержания и самоочищения.
Средняя	Размещение игровых площадок для школьников и взрослых, площадок для тихого отдыха.	Мощение непылящее природное или искусственное, с озеленением, с фильтрационными стыками.	Устройство зеленых насаждений, имеющих высокую способность пылезадержания и самоочищения.
Высокая	гиперактивный пылеперенос	Организация пылеветрозащитного озеленения. Устройство автопарковок и хозплощадок	Мощение непылящее с озеленением или без него с инфильтрационными стыками, или из водопроницаемого камня. Мощение с озеленением или пылящие искусственные покрытия, с проведением обязательной влажной уборки.	Применение пылеветрозащитных устройств (перголы с вертикальным озеленением, декоративные стенки - габионы), зеленые насаждения с высокими показателями ажурности. Посадка зеленых насаждений с высокой очищающей способностью листьев. Озеленение фасадов зданий
	активный пылеперенос
	зона пылеветровой тени

Уменьшение запыленности среды строительными методами осуществляется с помощью дифференциации поверхности фасада здания на ярусы (прил. рис. 4). Согласно предлагаемому “принципу ярусности” рекомендуется применять фасадные строительные материалы, с определенными свойствами фактуры поверхности, в зависимости от высоты яруса. При разработке фасада здания для его нижних ярусов, следует исключить применение фасадных строительных материалов, имеющих рельефность. Одним из критериев для выбора фактуры фасадной поверхности должен быть показатель высокой устойчивости ее к запылению. Рельефность оказывает незначительное влияние на запыленность поверхности верхнего яруса фасада здания, поскольку мелкодисперсная пыль осаждается в равной мере, как на гладкую, так и на рельефную поверхность. При чем мелкодисперсная пыль локализуется на верхних склонах макронеровностей поверхности и часто обладает сферичной формой, что благоприятствует самоочищению фасада под действием атмосферных осадков. Поэтому для отделки третьего яруса главным показателем является высокая способность поверхности к самоочищению.

Таким образом, для снижения запыленности среды, уменьшения вероятности ее вторичного запыления и повышения эффективности утилизации пыли, в диссертации разработаны рекомендации по использованию различных отделочных строительных материалов в соответствии с “принципом ярусности”.

Основные выводы и результаты исследования

По итогам проведенного анализа имеющихся разработок в области снижения пылеветровой активности на территории городской застройки и результатам проведенных экспериментов получены следующие выводы:

1.Природные и антропогенные составляющие городской пыли оказывают негативное влияние на здоровье населения и элементы городской застройки, пыль является причиной ухудшения качества жилой среды. Выявлена необходимость учета фактора запыленности в формировании городской среды.

2.Зонирование территории города по степени вероятности пылеобразования должно производиться с учетом следующих факторов пылеобразования: -природно-климатических условий территории (скорость и направление ветра, влажность воздуха, дисперсный состав городской почвы); -наличия площадных и линейных источников пылеобразования; -типологии планировочной организации жилой застройки и ее этажности.

3.Установлены математические зависимости распределения мелкодисперсной пыли в городской застройке в зависимости от ее планировочного типа.

4.Разработана теоретическая модель пылепереноса и создана экспериментальная установка по исследованию механизма пылеотложения на вертикальных деятельных поверхностях городской застройки (фасадах зданий).

Установлены закономерности пылеотложений и способности самоочищения

фасадных поверхностей.

5.Параметрами, определяющих выбор типа отделки фасада являются: характер структуры и микроструктуры поверхности штукатурки во взаимосвязи с дисперсностью пыли.

6.Определены основные направления мероприятий, предназначенные для уменьшения запыленности городской жилой среды:

1)снижение ветра на участках пылеветровой агрессии;

2)улучшение микроклимата на участках застоя и выпадения пылевых частиц;

3)организация поверхностей, обеспечивающих утилизацию осевших частиц и исключающих возможность вторичного запыления среды.

7.Снижение пылеветровой деятельности на территории городской застройки возможно следующими градостроительно - планировочными приемами:

-изменение конфигурации, этажности и протяженности зданий;

-посадка пылеветрозащитных зеленых насаждений.

- приемами геопластики -изменение природного рельефа или создание искусственного путем чередования повышения и понижения отметок внутридворовой территории, которое обеспечит эффективное пылезадержание и утилизацию пыли под действием дождевых осадков или полива. Активное использование природного рельефа на участках или создание искусственного рельефа снижает вероятность вторичного пылеобразования и пылепереноса.

-применение современных методов мощения;

-применение системы комбинированного многокомпонентного покрытия. Чередование природного покрытия, водной поверхности и искусственного пылящего покрытия; травяного покрова или поверхностей с экологическим мощением - природно-искусственного барьера и искусственного пылящего покрытия. Такую систему можно применять как на участках вероятного направления поступления пыли во внутридворовое пространство, так и на участках локального вторичного внутридворового пылепереноса.

-вертикальная планировка внутридворовой территории. Экологически оправданная вертикальная планировка, уменьшающая чрезмерное перегревание поверхностей и высыхание почвы. Организация сбора дождевых вод в специальные резервуары - дворовые мини-водоемы для сбора дождевых осадков;

-рациональное использование дождевой воды.

-строительными методами - применение фасадных отделочных материалов с максимальной устойчивостью поверхностей к пылезадержанию, согласно дифференциация поверхности фасада здания на ярусы.

8.Разработан принцип зонирования территории городской жилой среды по степени ее запыленности:

-зона высокой запыленности. Назначается на участке зоны пылеветровой агрессии при наличии источника внутридворового пылеобразования или без него.

-зона средней запыленности. Соответствует зоне возможного пылепереноса на карте пылеветрового режима территории, при совпадении ее с участком территории двора, имеющего пылящие поверхности.

-зона слабой запыленности. Назначается в случае наложения зоны возможного пылепереноса и непылящих участков территории двора.

-зона пылеотложений. Соответствует зоне пылеветровой тени на участках любого покрытия, на которых происходит затухание ветра и выпадение пылевых частиц.

Применение комплекса полученных выводов и рекомендаций по итогам данного исследования позволяет спрогнозировать на территории внешней жилой среды явление ветропылепереноса, уменьшить негативное влияние пыли на здоровье населения, на конструктивные элементы жилой среды, а значит улучшить эстетический, психологический и физический комфорт населения и продлить эксплуатацию жилых зданий.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Стеценко С.Е. К вопросу о реконструкции заводских поселков в структуре крупного города на примере г. Волгограда // Материалы международной научно-практической конференции “Крупные города на пороге ХХI века: проблемы, перспективы”. Ч.2. Волгоград: - ВолгГАСА, 2000. - с. 101-102.

2.Стеценко С.Е., Птичникова Г.А. Экологический аспект реконструкции индустриальной жилой застройки // Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 70-летию строительного образования в Волгоградской области. Волгоград: ВолгГАСА, 2000. - с. 21-22.

3.Стеценко С.Е., Птичникова Г.А., Сидоренко В.Ф. Учет фактора ветропылезащиты при реконструкции индустриальной жилой застройки городов Юга России // Материалы международной научно-практической конференции “Problems of international cooperation in the field of Architecture Civil Engineering and Environmental protection”, Tunisia. Волгоград: ВолгГАСА, 2000. - с. 55-58.

4.Стеценко С.Е. Экологичность как составляющая качества внешней жилой среды // Тезисы докладов межрегиональной научно-технической конференции “Экологизация специалистов в ВУЗах”. Саратов, 2001. - с.24-25.

5.Стеценко С.Е., Птичникова Г.А., Сидоренко В.Ф. Механизм ветропереноса природно-техногенной пыли в условиях городской среды // Материалы международной научно-практической конференции “Problems and Prospects in ecological Engineering”, Tenerife, Spain. Волгоград: ВолгГАСА, 2001. - с. 66-68.

6.Стеценко С.Е., Сидоренко В.Ф., Птичникова Г.А. Приемы регулирования ветропылепереноса на территории городской застройки // Architecture, Civil Engineering and Ecology, Program, papers and repotrs of international scientific and practical conference-seminar, Spain, Barselona. Волгоград: ВолгГАСА, 2002. - с. 29-31.

7.Стеценко С.Е., Сидоренко В.Ф., Птичникова Г.А Исследование механизма пылеотложения на поверхности наружных строительных материалов // Тезисы докладов научно-практической конференции молодых ученых. Волгоград: ВолгГАСА, 2002. - с. 57-59.

8.Стеценко С.Е. Методика проведения экологической реконструкции жилой территории в аспекте запыленности городской среды// 2002-год Волгоградской области в ЮРО РААСН. Первые итоги. Сб. докладов научно-практической конференции Южного регионального отделения РААСН. Волгоград: ЮРО РААСН, 2003 г. - с. 60-64.

9.Стеценко С.Е. Пыль в системе аэрозолей// Проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии: Доклады и сообщения международной научно-технической конференции, Касабланка, Марокко. Волгоград: ВолгГАСУ, 2003. - с. 60-61.

10.Стеценко С.Е. Определение пылеветровой нагрузки на территорию жилой застройки от природных и техногенных источников пылеобразования // Наука и образование как фактор оптимизации среды жизнедеятельности: Доклады международной научно-практической конференции-семинара, Хаммамет, Тунис. Волгоград: ВолгГАСУ, 2004. - с. 139-140.

11.Стеценко С.Е. Градостроительно-планировочные приемы уменьшения запыленности городской среды // Жилищное строительство, 2006, №8 - с. 25-26.

12.Стеценко С.Е., Косицына Э.С., Коростелева Н.В. Оценка ветрового режима территории жилой застройки: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Экология городской среды”. Волгоград: ВолгГАСУ, 2003. - 11 с.

13. Стеценко С.Е., Косицына Э.С., Коростелева Н.В. Оценка условий инсоляции в жилой застройке: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Экология городской среды”. Волгоград: ВолгГАСУ, 2004. - 15 с.

14. Стеценко С.Е., Косицына Э.С., Коростелева Н.В. Комплексная оценка и учет экологических факторов при градостроительном проектировании: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Экология городской среды”. Волгоград: ВолгГАСУ, 2003. - 14 с.



Размещено на Allbest.ru