автореферат диссертации по энергетике, 05.14.16, диссертация на тему:Совершенствование методологии эколого-системного подхода к проектированию городской транспортной инфраструктуры

ЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК : 625.712.36

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ ЭКОЛОГО-СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГОРОДСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Специальность 05.14.16 - Технические средства и методы защиты

окружающей среды (промышленность)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Семин Е.Г.

Санкт-Петербург 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.............................................................................................................................................4

1. Экологические проблемы функционирования и развития

транспортной инфраструктуры городов и направления их решения.................................10

1.1. Необходимость использования эколого-системного подхода при планировочной организации транспортной

инфраструктуры городов............................................................................................................ 10

1.2. Основные направления воздействия транспортной

инфраструктуры на окружающую среду в городах.................................................................19

1.3. Оценка влияния транспорта на загрязнение окружающей среды

в Санкт-Петербурге........................................................................................................................27

1.4. Направления снижения негативного воздействия

транспортной инфраструктуры на окружающую среду городов..........................................34

2. Формирование эколого-системного подхода к проектированию

транспортной инфраструктуры городов....................................................................................42

2.1 Анализ и оценка действующих экологических

требований при проектировании транспортной инфраструктуры.....................................42

2.2. Разработка принципиальных положений методологии проектирования транспортной инфраструктуры городов

с использованием эколого-системного подхода........................................................................47

2.3. Существующие подходы к определению влияния техногенной

нагрузки на окружающую среду и здоровье населения..........................................................53

3. Разработка методического инструментария эколого-системного

подхода к проектированию городской транспортной инфраструктуры.............................63

3.1. Основные положения методического инструментария эколого-системного подхода к проектированию городской

транспортной инфраструктуры...................................................................................................63

3.2. Обоснование методики оценки условного риска здоровью

объектами транспортной инфраструктуры.............................................................................67

3.3. Экологическое зонирование городских территорий

различного функционального назначения...............................................................................95

4. Методика комплексной техно-эколого-экономической оценки и сравнительного анализа проектных решений

развития транспортной инфраструктуры.................................................................................109

4.1. Эколого-экономическая оценка проектных решений развития

транспортной инфраструктуры................................................................................................109

4.2. Комплексная техно-эколого-экономическая оценка и

сравнительный анализ проектных решений........................................................................115

4.3. Практическая апробация использования методического инструментария эколого-системного подхода к проектированию транспортной инфраструктуры на примере строительства новой транспортной магистрали с мостом через реку Неву

в Санкт-Петербурге.....................................................................................................................118

Заключение................................................................................................................................131

Список литературы................................................................................................................143

ПРИЛОЖЕНИЯ 156

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 157

ПРИЛОЖЕНИЕ2 158

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 159

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 160

Введение

Актуальность темы исследования

Транспортная инфраструктура и городская среда находятся в постоянном и тесном взаимодействии. Архитектурно-планировочные, геоморфологические, климатические, инженерные и другие особенности городских территорий в той или иной мере определяют условия формирования и развития транспортной инфраструктуры. В то же время эксплуатация транспорта оказывает заметное влияние на состояние городской среды и, в особенности, на состояние тех ее элементов, которые находятся в непосредственном контакте с транспортом или подвержены его прямому воздействию.

Увеличение числа городов и расширение их территорий предъявляют повышенные требования к транспортной инфраструктуре, которая в условиях высоких темпов роста транспортных потоков оказывает все более негативное влияние как на производственную сферу (через фактор «транспортной усталости»), так и на условия жизни горожан (через факторы загрязнения окружающей среды).

К числу факторов отрицательного воздействия транспорта на окружающую среду относятся газовое, пылевое, шумовое, электромагнитное и тепловое загрязнения. Объекты транспортного комплекса являются крупными потребителем водных ресурсов, загрязняют поверхностные водотоки.

В результате загрязнения окружающей среды происходит снижение иммунитета, растет заболеваемость населения города болезнями органов дыхания, нервной системы, системы кровообращения, онкологическими заболеваниями.

Интенсивное воздействие транспортных систем на состояние городской среды требует постоянного контроля и регулирования транспортной нагрузки. Проблема регулирования взаимодействия транспортной инфраструктуры и городской среды является в настоящее время одной из важнейших задач крупнейших городов.

Изучению данной проблемы посвящены многие труды отечественных и зарубежных ученых: Владимирова В.В., Дьякова А.Б., Киселева A.B., Ложкина В.Н., Румянцева Г.И., Фридмана К.Б., Фролова А.К., Чистяковой С.Б., Яницкого О.Н., Mackay D., Magnussen Н и др. Благодаря их исследованиям появились новые данные о влиянии транспортного комплекса на состояние окружающей среды и здоровье населения, сформированы подходы к решению проблемы ограничения и нормирования техногенной нагрузки на окружающую среду, разработаны рекомендации, предусматривающие проведение природоохранных мероприятий для снижения негативного воздействия транспорта.

В исследованиях ученых подчеркивается, что одной из наиболее эффективных форм управления процессом взаимодействия транспортной инфраструктуры и городской среды является территориальная организация транспортной системы, основы и принципиальные решения которой закладываются на этапе градостроительного проектирования. При этом основным стратегическим направлением совершенствования территориальной организации транспортной инфраструктуры становится установление экологически допустимых и экономически обоснованных соотношений между элементами транспортного комплекса и компонентами городской среды с учетом пространственной дифференциации ее функциональных показателей на основе использования эколого-системного подхода.

Применение эколого-системного подхода позволит перейти к осуществлению координированных управляющих воздействий для достижения сбалансированного развития городских систем, обеспечит эффективное функционирование транспортной инфраструктуры при сохранении экологически приемлемого качества городской среды.

Эта важнейшая градостроительная проблема еще не получила должного освещения в научной и методической литературе. Существующая практика проектирования недостаточно полно учитывает последствия развития транспортной инфраструктуры для экологической среды города, ограничиваясь расчетом локальных эффектов без учета кумулятивного эффекта от влияния техногенной составляющей на экологическое состояние городской среды, не позволяет дифференцировать допустимые уровни техногенной нагрузки на окружающую среду в зависимости от функционально-планировочных особенностей территории и, соответственно, выделить типовые требования по сохранению средовых систем. Используемый в практике транспортно-градостроительного проектирования критерий оптимальности проектных решений формируется на основе экономических приоритетов и не учитывает социально-экологических последствий от реализации различных вариантов развития транспортной инфраструктуры.

В настоящее время возникла необходимость разработки новых подходов к градостроительному проектированию транспортной инфраструктуры, направленных на обеспечение сбалансированного материально-пространственного, социально-экологического и экономического развития города и повышение качества жизни населения.

Для этого необходимо на основе системного подхода совершенствовать методологию проектирования транспортной инфраструктуры городов, позволяющую учитывать дифференциацию допустимого уровня техногенной нагрузки на окружающую среду, разрабатывать дифференцированные требования по сохранению средовых элементов в зависимости от функционального использования территорий, совершенствовать критерии

выбора наиболее эффективных проектных решений развития транспортной инфраструктуры с учетом экономических, экологических и социальных факторов.

Актуальность и недостаточная изученность рассматриваемой проблемы определили выбор темы данной диссертационной работы. Решению задачи совершенствования методологии проектирования транспортной инфраструктуры городов за счет использования эколого-системного подхода к оценке и выбору проектных решений посвящено диссертационное исследование.

Важность и актуальность изучения взаимодействия транспортной инфраструктуры и городской среды позволили четко определить объект и предмет диссертационного исследования.

В качестве объекта исследования рассматриваются явления и процессы, возникающие в городской среде в результате воздействия транспортной инфраструктуры. Взаимодействие транспортной инфраструктуры и окружающей среды рассматриваются на примере Санкт-Петербурга, где экологические проблемы особенно актуальны и во многом репрезентативны для крупнейших городов.

Предметом исследования является процесс управления взаимодействием транспортной инфраструктуры и городской среды на этапе градостроительного проектирования.

Целью диссертационной работы является разработка методического инструментария эколого-системного подхода к проектированию городской транспортной инфраструктуры.

Для достижения поставленной цели в процессе диссертационного исследования решались следующие основные задачи:

1) анализ особенностей взаимодействия транспортной инфраструктуры и городской среды;

2) рассмотрение существующих подходов к определению техногенной нагрузки на окружающую среду и здоровье населения;

3) анализ и оценка действующих экологических требований при проектировании транспортной инфраструктуры;

4) разработка принципиальных положений методологии проектирования транспортной инфраструктуры городов с использованием эколого-системного подхода;

5) обоснование методики оценки условного риска здоровью населения от воздействия объектов транспортной инфраструктуры;

6) формирование подходов к экологическому зонированию городских территорий различного функционально-планировочного назначения;

7) рассмотрение эколого-экономической оценки проектных решений развития транспортной инфраструктуры;

8) разработка комплексной техно-эколого-экономической оценки и сравнительного анализа проектных решений;

9) составление рекомендаций по практическому применению методического инструментария эколого-системного подхода к проектированию городской транспортной инфраструктуры.

Методологические основы и методы исследования

Методология исследования основана на использовании междисциплинарного подхода и опирается прежде всего на фундаментальные труды отечественных и зарубежных специалистов в областях градостроительного проектирования, урбоэкологии и медицинской экологии. Многоаспектный, «стыковой» характер исследуемых проблем предопределил необходимость использования достижений ряда смежных технических дисциплин, теоретической и прикладной экологии, экономической теории, теории управления и логистики.

Теоретические положения диссертации разработаны на основе диалектического метода и с позиций эколого-системного подхода. Исследование конкретных вопросов осуществлялось с использованием структурно-функционального анализа, графического, логического и прогностического видов моделирования, экспертных оценок, картографического и статистического методов, типологий и классификаций.

Научная новизна исследования

Диссертационная работа посвящена еще малоисследованному научному направлению: развитию теоретических основ территориальной организации транспортной инфраструктуры на основе эколого-системного подхода и совершенствованию методического инструментария проектирования развития транспортной системы городов с учетом экологических факторов.

Наиболее существенные новые научные результаты, полученные в процессе диссертационного исследования, заключаются в следующем:

1) разработаны принципиальные положения эколого-системного подхода к проектированию городской транспортной инфраструктуры;

2) разработана методика интегральной оценки транспортной нагрузки на окружающую среду;

3) определен алгоритм проведения экологического зонирования городских территорий различного функционально-планировочного назначения на основе оценки условного риска здоровью населения от воздействия техногенной нагрузки;

4) разработаны методические основы эколого-экономической оценки проектных решений развития транспортной инфраструктуры;

5) разработана методика комплексной техно-эколого-экономической оценки и сравнительного анализа проектных решений.

Практическое значение работы

Результаты проведенного исследования ориентированы на использование при решении задач градостроительного проектирования и управления взаимодействием транспортных систем и городской среды. Конкретно материалы диссертации могут быть использованы проектными, научно-исследовательскими и эксплуатационными организациями градостроительной и транспортной специализации, управленческими структурами городов, службами санитарно-эпидемиологического надзора и экологического мониторинга как инструмент для объективной оценки предпроектных предложений и возможных проектных решений по организации транспортной инфраструктуры.

Апробация и внедрение результатов исследования

Методический инструментарий эколого-системного подхода к проектированию транспортной инфраструктуры, предложенный в диссертации, был апробирован и внедрен при разработке следующих проектов, выполненных с участием автора:

- Генеральный план развития центра Санкт-Петербурга;

- Концепция развития въездных магистралей в Санкт-Петербург;

- Программа первоочередных мер стабилизации транспортной системы Санкт-Петербурга до 2004 г. и прогноз ее комплексного развития на перспективу до 2010 г.;

- Экономическое обоснование реконструкции моста А.Невского и прилегающих территорий;

- Экономическое обоснование сооружения транспортной развязки на пересечении Ушаковской набережной с улицей Ак. Крылова.;

- Технико-экономическое обоснование строительства новой транспортной магистрали с переходом через Неву в Санкт-Петербурге и др.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и отечественных конференциях, заседаниях градостроительного Совета Санкт-Петербурга,

заседаниях транспортных секций Дома ученых и Дома архитекторов, на научно-практических семинарах, посвященных проблемам транспорта и экологии города.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Предмет защиты составляет развернутая система теоретических и методических положений эколого-системного подхода к проектированию транспортной инфраструктуры городов.

1. Экологические проблемы функционирования и развития транспортной инфраструктуры городов и направления их решения 1.1. Необходимость использования эколого-системного подхода при планировочной организации транспортной инфраструктуры городов

Характерный для современного этапа исторического развития процесс урбанизации сопровождается формированием крупных городов и городских агломераций, где особенно интенсивно происходит замещение естественных биогеоценозов урбо- и агроценозами. В результате данного процесса появляются новые взаимосвязи между природными компонентами и объектами градостроительной деятельности, создаются их новые пространственные сочетания и формируются различные качества.

Исследование множества взаимосвязанных явлений, происходящих в окружающей среде в условиях городов и городских агломе