автореферат диссертации по архитектуре, 18.00.04, диссертация на тему:Учет фактора запыленности в формировании городской застройки

На правах рукописи

УУ

Стеценко Светлана Евгеньевна

УЧЕТ ФАКТОРА ЗАПЫЛЕННОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ВОЛГОГРАДА)

Специальность: 18.00.04-Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель - кандидат архитектуры, доцент

Птичникова Галина Александровна Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Сидоренко Владимир Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Лазарева Ирина Владимировна

кандидат технических наук Гутников Владимир Анатольевич

Ведущая организация:

Комитет по градостроительству и архитектуре Волгограда

бо

Защита диссертации состоится « SS » морИ^Я 2005 г. в « i¥ »часов на заседании диссертационного совета Д212.138.09 в Московском государственном строительном университете (МГСУ) по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набережная, д. 8, ауд. №_У/2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГСУ

Автореферат разослан « ¿>J » 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета

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 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 природной среды Российской Федерации в 1998 году», в котором приведены перечни городов с наибольшим и высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Из 30 городов первого списка (Волгоград в том числе) и 36 городов второго списка -загрязнение атмосферы в 16 и 7 городах соответственно, обусловлено высоким содержанием пыли. Кроме того, с пылью связано и поступление большинства химических веществ в городскую атмосферу. Вопрос ветропереноса пыли от городских природных и техногенных источников на жилую территорию и, как следствие, запыленность городской жилой 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 отсутствие комплексного подхода в рассмотрении механизма внутригородского пылепереноса, с учетом техногенной и природной пыли, и методики оценки запыленности городской среды.

Таким образом, очевидна актуальность данного исследования. Приоритетным и эффективным направлением решения вопроса уменьшения запыленности городской среды, согласно современным градостроительным тенденциям, следует считать процесс модернизации и санации жилой застройки.

Целью данной работы является разработка методики оценки пылеветро-вого режима жилой территории и степени ее запыленности, а также рекомендаций по учету фактора запыленности в городском строительстве. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать свойства И уяряотуршггиуи лмпи гопрг^тпуг^.,^ ухудше-

нию качества городской сред! [. РЭС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА

С 08

I т *

2. Определить природно- климатические, техногенные, градостроительно - планировочные и строительные факторы, имеющие наибольшее влияние на 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 пылеветро-вого 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 жилую среду. Главным образом, рассматриваются поверхности фасадов зданий. В основу экспериментальных исследований и построения теоретической схемы в качестве объекта исследования был выбран г. Волгоград - один из ярких представителей индустриальных городов, находящийся в условиях активной пылеветровой деятельности.

Предметом исследования является запыленность деятельных поверхностей городской жилой среды, обусловленная поступлением пыли в городской воздух от различных источников и процессами пылепереноса и пылеотложе-ния.

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

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 аэраци-онного режима городских территорий. Новизггу представляют выявленные закономерности вертикального распределения пыли в воздухе у фасадных поверхностей, выраженные математическими формулами.

К наиболее значимым результатам настоящего научного исследования можно отнести:

-установление характера пылеотложений на фасадных поверхностях зданий; -установление математической зависимостей распределения концентрации мелкодисперсной пыли в воздухе;

-рекомендации по учету запыленности в предпроектных исследованиях при формировании городской застройки;

-разработка градостроительно - планировочных приемов,

уменьшающих запыленность деятельных поверхностей городской жилой среды.

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

На защи-iy выносятся следующие положения диссертации: 1 .Характер пылепереноса в условиях городской среды. 2.Метод оценки запыленности внутридворовых территорий. 3.Зонирование дворового пространства по степени запыленности.

4.Уравнение распределения концентрации мелкодисперсной пыли в воздухе города.

5.Мероприятия по санации городской жилой среды. Апробация результатов работы

Полученные результаты исследований докладывались на международных, межрегиональных и межвузовских научно-практических конференциях. «Крупные города на пороге XXI 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 (Коттбус, Германия, 2002).

Публикации. Основные результаты научных исследований по теме диссертации изложены в 10 работах.

Результаты диссертационной работы получили следующее внедрение при выполнении:

-«Анализа состояния жилого фонда Краснооктябрьского района г. Волгограда». (По заказу «МУ ЖКХ» Краснооктябрьского района г. Волгограда, 2001 г.). -«Экологической реконструкции жилой застройки Центрального района (Ворошиловского района, Красноармейского района, Краснооктябрьского района, Тракторозаводского района) г. Волгограда», Волгоград, ВолгГАСА, 2003 г. -«Генерального плана парка и благоустройства торгового комплекса «Сталинградский» в Тракторозаводском районе г. Волгограда», Волгоград, АПЦ «Среда-проект», 2004 г.

-«Экологического парка в Калаче-на-Дону», Волгоград, Волгоградский региональный ботанический сад, 2005 г.

Основные положения диссертации стали основой выполнения научно-исследовательских работ, осуществленных по гранту ДААД (Немецкой службы академических обменов) в 2001-2002 г г. «Реконструкция жилой застройки новых земель Германии» (БТУ, Коттбус, Германия).

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: 179 страниц основной текст, содержащий 30 таблиц, 42 рисунка; список литературы из 147 наименований, приложений на 34 страницах.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, характеризуется степень изученности данного вопроса в научной литературе и практике, формулируются цель и задачи исследования, определяются объект и предмет исследования, указываются научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе «Запыленность как экологический фактор, влияющий на качество городской среды» рассматривается фактор запыленности как один из экологических факторов, определяющий качество городской среды. Одним из источников загрязнения среды рассматривается пыль, имеющая природный и техногенный характер возникновения и негативно действующая на здоровье человека и его городское окружение.

Предлагаемая работа опирается на исследования российских и зарубежных авторов по проблеме запыленности городов и ее влияния на состояние городской среды1, по вопросам свойств и состава пыли2, процесса пылеобразова-ния и пылепереноса3, организации городской жилой среды в условиях активной пылеветровой деятельности4 и обеспечения ее оптимальным режимом аэрации5, приемов экологической 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 и относит пыль к классу грубодисперсных аэрозолей. 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.

В условиях города источниками формирования природной пыли являются пыльные бури, непокрытые пылящие поверхности городских территорий, массивы зеленых насаждений в период цветения. Диапазон размеров частиц 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

1.Работы Берлянда М.Е., Бретшнайдера Б., Владимирова В.В., Евгеньева И.Е., Кратцера П.А., Кондратьева К.Я., Курфюрста И., Лазаревой И.В., Реймерса Н.Ф., Янди К. и др

2.Работы Белана Б.Д., Глазовского Н.Ф., Заде Г.О., Йеха Ч., Реймерса, Сиурного К , Янина Е.П. и др.

3.Работы Коваленко П.П., Луценко C.B., Махонько К.П., Орловой Л.Н., Першина М.Н., Семенова O.E., Сидоренко В.Ф. и др.

4.Работы Карамышева В.А., Серебровского Ф.Л., Чистяковой С.Б. и др.

5.Работы Гутникова В.А., Лифанова И. К., Реттера Э.И., Серебровского Ф.Л., Семашко К.И., Скрыля И.Н., Соколова С.Д., Чолояна Е.С. и др.

6.Работы Касьянова В.Ф., Птичнтсовой Г.А , Шепелева Н.П., Шумилова М.С. и др.

производству технического углерода, строительных материалов и минеральных удобрений, автотранспорт, места складирования отходов. Диапазон размеров частиц 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.

Для городского воздуха характерно преобладание частиц мелкой и средней дисперсности, которые являются наиболее опасными для здоровья населения. В воздухе городов аридных и степных зон следует ожидать присутствие крупнодисперсных частиц, обусловленное природно-климатическими особенностями территорий.

Результаты влияния пыли на качество городской среды зависят от совокупности свойств пыли и различных факторов, определяющей запыленность городской среды и ее санитарно-гигиеническую неблагополучность. Под запыленностью городской среды в настоящей работе понимается присутствие в городском воздухе частиц пыли и запыление ими вертикальных и горизонтальных деятельных поверхностей в процессе их осаждения. Влияние фактора запыленности на качество городской среды проявляется вследствие ухудшения здоровья человека, разрушения строительных материалов и металлических конструкций, перегрева городских поверхностей, ухудшения психологического комфорта человека.

Городские поверхности, принимающие пыль, являются в свою очередь накопителями пыли, которые при способствующих условиях становятся источниками вторичного запыления городской среды. Поэтому одним из основных средств уменьшения запыленности среды рассматривается утилизация пыли с ее поверхностей.

Возникновение и распространение пыли в городской среде связано с процессом пылепереноса, под которым понимают 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. Согласно исследованиям точные значения пороговой скорости для мелких частиц до сих пор мало изучены. Характер перемещения частиц пыли зависит от их размеров. В научной литературе различают такие способы перемещения как сальтация, перекатывание и взвешенное состояние.

Механизм поступления техногенной пыли на территорию жилой застройки определен автором несколькими этапами: -поступление техногенной пыли в атмосферу и ее осаждение на прилегакмцую к исх очнику городскую террито-

рию, 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, запыляя городскую жилую среДУ-

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); конструкции зданий и сооружений; покрытия дорожек и площадок; растительность.

Во второй главе «Анализ факторов, определяющих запыленность городской среды» рассмотрен ряд факторов, играющих важную роль в процессе формирования запыленности городской среды. К их числу отнесены природно-климатические и техногенные факторы, градостроительно - планировочные и строительные факторы.

Предрасположенность среды к запылению зависит от региональных метеорологических условий и способности почвы к пылению. 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 из вне, запыленность среды объясняется наличием техногенных источников пылеобразования, совместно с неблагоприятными градостроительно - планировочными и строительными факторами.

Планировочные параметры городской застройки влияют 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, приводят к вторичному запылснию городской жилой среды. Санация городской застройки в аспекте ее запыленности будет наиболее эффективна при использовании градостроительно - планировочных приемов, уменьшающих запыленность городской жилой среды и средств утилизации пыли с ее поверхностей.

В третьей главе «Экспериментальное моделирование запыленности в городской застройке» проведены экспериментальные исследования по определению степени пылезадержания и самоочищающей способности фасадных поверхностей. Таким образом, определялись закономерности пылеотложений на вертикальной поверхности, 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 воды. Поэтому предварительно было определено, что эксперимент должен состоягь из двух этапов: 1)3апыление поверхности модели; 2)Очищение запыленной поверхности под действием воды.

Для проведения опытов автором была разработана и сконструирована экспериментальная установка (рис.1). В эксперименте учасхвовала пыль природного происхождения (пыль песчаная, как наиболее встречаемая пыль 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).

Восприимчивая поверхность, участвующая при запылении и самоочищении имеет различную фактуру и определяется показателями шероховатости и рельефности. Практический и теоретический анализ, проведенный автором, показал, что оценку фактуры поверхностей следует проводить визуально или 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 заключаелся 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 автор относит кирпич силикатный и керамический; бетон и штукатурку.

Рис. 1. Экспериментальная установка после проведения процесса запыления модели летучей золой.

Результаты исследования определили аналогии между фактурой поверхности экспериментальных образцов штукатурки и традиционных фасадных материалов.

Опыт проводился в 3 серии: 1)запыление/очищение 50 моделей угольной пылью, запыление/очищение 50 моделей песчаной пылью, запыление/очищение 50 моделей окрашенной песчаной пылью. Выполнение эксперимента позволило установить закономерности запыления поверхностей моделей и определить их степень самоочищения под действием воды. Результаты запыления панелей оценивались визуально и с помощью светового стереомикроскопа.

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 поверхности штукатурки и ее способности к самоочищению представлены в табл. 1.

По итогам эксперимента определились следующие закономерности пылеотложения и самоочищения поверхности:

1.Угольная пыль задерживается на поверхности штукатурки 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.

Г"*

Таблица. 1. Балльная оценка ¡результатов запыления и самоочищения по итогам экспериментальных исследований.

Тип штукэтуоки Характеристика отделочвых материалов Степень запыления поверхности штукатурки, в, Самоочищающая способность поверхности штукатурки, 8>о Общий балл по формуле, в

Зернистость поверхности, мм Тип шероховатости поверхности ого слоя Характер фактуры штукатурки Угольная пыль Песчаная пыль «Голубая» песчаная пыль Угольная пыль 1 Песчаная пыль «Голубая» песчаная пыль

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И

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

О 2,5 тонкая «сграффито» или с насечкой 2 1 2 1 1 1 2

Е 2 грубая сформированная с помощью затирки 2 1 1 0 1 1 2 ;

Р 1 обтекаемая свободно -структурируемая 1 0 0 1 1 1 -2

С 1,5 обтекаемая сформированная с помощью торкретирования 2 0 0 2 1 2 -3

Н 0-2 обтекаемая роликовая структура 2 0 0 2 2 2 -4

] 0-3 обтекаемая «сграффито» или с насечкой " 2 0 0 2 2 2 -4 "

К 0-2,5 тонкая «сграффито» или с насечкой 2 1 1 1 1 1 1

2.Песчаная пыль, частицы которой крупнее частиц угольной пыли, в основном задерживаются за счет рельефности поверхности штукатурки. Для штукатурок с обтекаемой поверхностью, показатель степени запыления поверхности имеет максимально низкое значение. Получаем, что для снижения пылеотложений крупных частиц пыли на городских поверхностях, главным образом необходимо уменьшить рельефность поверхности.

3.Самоочищение поверхности штукатурки 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.

4.0пыты показали определенную эффективность воздействия атмосферных осадков или искусственного дождевания на запыленную поверхность экспериментальных образцов. Особенно эффективны поверхности с обтекаемой шероховатостью, т.е. имеющей силиконовое покрытие.

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

Бз - Б,, , где

в,- степень запыления поверхности штукатурки, в,,- самоочищающая способность поверхности штукатурки.

Чем ниже показатель 8, тем более устойчива поверхность штукатурки к пылеветровому воздействию. Результаты оценки восприимчивости фасадной поверхности к запылению представлены в табл.1. Согласно общему баллу в, опытные плитки-образцы можно разделить на три группы:

1 .Типы поверхностей с общим баллом в - 2 и более, т.е. поверхности, которые обладают худшими показателями пылезащиты и способностью самоочищения. Данные показатели имеет штукатурка типа А и С;

2.Типы поверхностей с общим баллом в - от 0 до 2, поверхности, обладающие средней степенью запыления и средней способностью самоочищения. Данные показатели относятся к штукатурке типа В, К, О, Е;

3.Типы поверхностей с общим баллом в - меньше 0, поверхности, которые, или сильно запыляются, но эффективно самоочищаются, или имеют низкую степень запыления. Данными свойствами обладает штукатурка типа Р, в, Н, I.

Для определения математических закономерностей распределения мелкодисперсной пыли в воздухе города были проведены натурные исследования в Тракторозаводском районе г.Волгограда, жилой фонд которого имеет жилые группы - представители, строчного и квартального типа, сформированные 5-ти этажными зданиями (30,3%). Были определены 6 точек отбора проб, исходя из условия - 3 точки отбора для каждого планировочного типа застройки. На основании полученных данных были вычислены средние концентрации пыли в воздухе. Распределение пылевых частиц в воздухе жилых территорий определя-

лось с помощью весового способа установления содержания пыли в единице объема воздуха. На основании полученных результатов замеров были выведены уравнения кривых зависимостей (Н от С), описывающие экспериментальные данные методом наименьших квадратов. Для выведения кривых использовалась программа Excel. Кривые распределения концентраций пыли представлены на рисунках 2, 3,4. Рисунок 2.

Распределение концентрации пыли для 5-ти этажной

3

- застройки квартального типа в зоне примагистральной

О 1,5 3 4,5 6 7,5 9 10,5 12 13,5 15 16,5

Кривая распределения концентрации пыли квартального типа застройки в зоне примагистральной территории (рис. 2) 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.

В зоне придомового пространства этого же типа застройки (рис. 3) происходит резкое снижение концентрации пыли, а затем замедление процесса снижения концентрации. Распределение концентрации пыли для строчного типа застройки (рис. 4) показывает плавное снижение концентрации пыли с увеличением высоты. 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 предпро-ектных исследованиях при формировании жилой застройки и ее санации и даются рекомендации снижения фактора запыленности. Предлагаемый метод оценки (табл.2) запыленности среды включает в себя три основных этапа. Первый этап предпроектного анализа заключается в определении фоновой оценки запыленности среды и качественной характеристики запыленного воздушного потока, поступающего в жилую группу. Для чего определяется аэра-ционный режим территории, тип почв;- локальные источники пылеобразования

и их зоны влияния на жилую группы; - градостроительно-планировочные факторы, усиливающие запыленность городской среды. Рисунок 3.

* Распределение концетрацнн пыли для 5-т этажной

* застройки квартального типа в зоне придомового и пространства

О 1,5 3 4,5 6 7,5 9 10,5 12 13,5 15 16,5

Рисунок 4.

"г Распределение концентрации пыли для 5-та этажной а застройки строчного тала в зоне лр имагистральной $ территории

0 1,5 3 4,5 6 7,5 9 10,5 12 13,5 15 16,5

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 мероприятиий 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 пылеобра-зования на территории жилой группы; -определяет пылеустойчивость фасадных

Таблица 2. Методика проведения оценки запыленности среды в предпроектных исследованиях при реконструкции жилой застройки.

Состав работ Результат Масштаб

1. Природно-климатические условия: - тип почв, -режим аэрации территории. 2.Источники преобразования: -природные/техногенные. 3.Градостроительный фактор: -замкнутые дворовые пространства, в зоне влияния природного и техногенного запыления; -замкнутые, превышающие рекомендуемую площадь двора и незамкнутые, в зоне влияния одного из источников запыления; -незамкнутые дворовые пространства. пороговая скорость ветра; п¡¿неопасный сектор зоны влияния источников запыления очередь экологической реконструкции: III очередь; II очередь; I очередь План района М 1:10000 План жилой группы, жилого/комвлекса М 1:1000

Построение схемы пылеветровой активности на территории жилой группы. Определение зон с различной степенью пылеветровой активности (4 зоны). План жилой группы/комплекса М 1:1000

1.Анализ покрытий территории жилой группы: пылящие/непылящие покрытия. 2.Анализ фасадных строительных материалов зданий, формирующих внутридворовое пространство. Определение степени запыленности участков территории жилой группы. Степень устойчивости фасада здания к запылению. План жилой группы/комплекса М 1:1000

строительных материалов зданий. Определение источников

пылеобразования на территории жилой группы выполняется на основании дифференциации покрытий по принципу пылящие и непылящие покрытия, искусственного или природного происхождения. Совмещение карты пылеветро-вой активности территории жилой группы со схемой покрытий внутридворовой территории позволяет дать оценку запыленности участков и провести зонирование территории по степени из запыленности: -зона пылеотложений; -зона слабой запыленности; -зона средней запыленности; -зона высокой запыленности. На определившихся участках внутридворового пространства, соответствующих зонам пылеотложений и слабой запыленности, предлагается использование различных планировочных мероприятий.

Таблица 3.

Рекомендации по экологической реконструкции территории внутридворового пространства в зависимости от степени запыления

Степень запыленности участка Рекомендации

по функциональной организации территории по применению покрытий и озеленения

Зона пылеотложений Устройство временных автостоянок, хозплощадок. Использование фасадных материалов с высокой способностью самоочищения. Мощение с озеленением или пылящие искусственные покрытия, с проведением обязательной влажной уборки. Посадка зеленых насаждений с высокой очищающей способностью листьев. Озеленение фасадов зданий.

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 пылепере-нос - отсутствие функциональных площадок. -активный пылеперенос -размещение функциональных площадок и водных объектов. Мощение непылящее из водопроницаемого камня, с инфильтрационными стыками. Устройство многокомпонентного покрытия. Организация пылеветрозащитного озеленения. Мощение непылящее с озеленением, с инфильтрационными стыками или из водопроницаемого камня. Применение пылевет-розахцитных устройств (перголы с вертикальным озеленением, декоративные стенки - габионы), зеленые насаждения с высокими показателями ажурности.

Уменьшение запыленности среды строительными методами

осуществляется с помощью дифференциации поверхности фасада здания на ярусы, соответствующие уровню цокольного этажа, первого, второго этажа и выше. Согласно ярусам фасада здания рекомендуется к применению фасадные строительные материалы, с определенными свойствами фактуры поверхности. При санации фасада здания, для его 1 и 2 яруса, следует исключить применение фасадных строительных материалов, имеющих рельефность. Главным критерием для выбора фактуры фасадной поверхности в условиях санации здания должен быть показатель высокой устойчивости поверхности к запылению. Рельефность поверхности оказывает незначительное влияние на запыленность поверхности 3 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 макронсровностей поверхности и часто обладает сферичной формой, что благоприятствует самоочищению поверхности под действием атмосферных осадков. Поэтому для фасада 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, автор рекомендует характеристики фактуры поверхностей для 1, 2 и 3 ярусов фасадов зданий.

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 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.

б.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, обеспечивающее 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.

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 .К вопросу о реконструкции заводских поселков в структуре крупного города на примере г. Волгограда (соавт. Птичникова Г.А.)// Материалы международ-

ной научно-практической конференции «Крупные города на

пороге XXI века: проблемы, перспективы». Волгоград, BMA - ВолгГАСА. -2000 г.

2.Экологический аспект реконструкции индустриальной жилой застройки (со-авт. Птичникова Г.А.)// Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 70-летию строительного образования в Волгоградской области. Волгоград, 2000 г. З.Учет фактора ветропылезащиты при реконструкции индустриальной жилой застройки городов Юга России (соавт. Птичникова Г.А., Сидоренко В.Ф.)// Материалы международной научно-практической конференции «Problems of international cooperation in the field of Architecture Civil Engineering and Environmental protection». Tunisia, 2000 r.

4.Экологичность как составляющая качества внешней жилой среды // Тезисы докладов межрегиональной научно-технической конференции «Экологизация специалистов в ВУЗах». Саратов, 2001г.

5.Механизм ветропереноса природно-техногенной пыли в условиях городской среды (соавт. Птичникова Г.А., Сидоренко В.Ф.)// Материалы международной научно-практической конференции «Problems and Prospects in ecological Engineering». Tenerife, Spain, 2001 r.

6.Приемы регулирования ветропылепереноса на территории городской застройки (соавт. Сидоренко В.Ф., Птичникова Г.А.)// Architecture, Civil Engineering and Ecology, Program, papers and repotrs of international scientific and practical conference-seminar. Spain, Barselona, 2002 r.

7.Исследование механизма пылеотложения на поверхности наружных строительных материалов (соавт. Сидоренко В.Ф., Птичникова Г.А.)// Тезисы докладов научно-практической конференции молодых ученых. Волгоград, ВолгГАСА, 2002 г.

8.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.

9.Пыль в системе аэрозолей// Проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии: Доклады и сообщения международной научно-технической конференции. Касабланка, Марокко, 2003 г. с. 60-61. Ю.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, 2004 г. - стр. 139-140.

Подписано в печать 21.09 -2005 г Заказ №654 • Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета.

400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

»18314

РНБ Русский фонд

2006-4 18445