автореферат диссертации по архитектуре, 18.00.04, диссертация на тему:Влияние транспортных потоков на формирование экологической среды в городах

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШШЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ.В.В.КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

ВАСИЛЬЕВА Ирина Евгеньевна

УДК 504.05/.06(1-21):711.553;б5б.13.

ВЛИЯНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРад В ГОРОДАл

18.00.04. - Градостроительство, районная планировка, 'ландшафтная архитектура и планировка сельскохозяйственных населенных мест

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 199<5

Работа выполнена в Челябинском техническом университете

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

ИГНАТЬЕВ Ю.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, проф.

■ СИЛЬЯНОВ В.В. - кандидат технических наук, зав. сектором ШВД генплана г.Москвы ГЛУХАРЕВА Т.А.

Ведущая организация - Головной проектный институт "Челя-

бинскгражданпроект"

Защита состоится 1992г. в А часов на

заседании специализированного Совета К 053.11.09. при Московском инженерно-строительном-институте им.В.В.Куйбышева по адресу: г.Москва, Шлюзовая наб.,д.8,ауд. У

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке-института.

Просим Вас принать участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу:129337,Москва,Ярославское шоссе,26,МИСИ им.В.В.Куйбышева,Ученый Совет.

Автореферат разослан ^/Тээиг. / О ¿{У''

Учёный секретарь специализированного Совета кандидат технических наук,доцент

АЛЕКСЕЕВ Ю.В.

: . , ОЩАЯ ^ХАРАКТЕРИСТИКА РАЕ01Ы . ..г j Актуальность темы. Тенденции роста интенсивности дви-. жения, более широкого использования грузовых автомобилей при.*. ;.' "вЬ&Ь к' двльнейшему усугублению экологической ситуации в городах. В условиях экологического дискомфорта проживает 35-40& городского населения. Борьба с загрязнением воздушного бас*? , сейна городов вредными выбросами автотранспорта и зашумленностью жилых зон занимает одно из важнейших мест в системе мероприятий по оздоровлению окружающей среды, направленных на повышение эффективности градостроительства.

Возникает необходимость в снижении уровня загрязнения воздушного бассейна на основе комплексной атмосфероохранной деятельности, сочетающей в себе технико-экономические, организационные и градостроительные мероприятия. Однако в существующих исследованиях воздействия транспорта на городскую среду рассматриваются изолировано, что приводит порой к улучшению качества "воздуха за счет роста показателей шумового дискомфорта. Поэтому при обосновании комплекса средозащитных ме-' роприятий необходимо одновременно учитывать ряд факторов. На выбор мероприятий наиболее"существенное влияние оказывают транспортно-градостроительные характеристики. Влияние тран-спортно-градостроительных параметров на эффективность меропри- -ятий малоизучено, чем затруднен их обоснованный выбор.

На фоне повышения внимания к экологическим проблемам значительно возрастают требования к уровню проработки вопросов, связанных с.задачами оздоровления городской среды. К настоящему времени -запросы повседневной проектной практики в рассматриваемой области стали значительно опережать возможности градостроительной теории. Таким образом учет факторов окружающей среды при проектировании и реконструкции существующих городов представляет собой актуальную тему исследования на всех уровнях градостроительного проектирования.

Несмотря на значительный объем публикаций по шумовому воздействию автотранспорта, кочественному состоянию атмосферы городов и безопасности движения отсутствует общая методика оценки негативных воздействий автотранспорта в различных транспортно-градостроительных условиях, что затрудняет комплексную оценку воздействий, прогноз состояния городской среды, а также выбор и обоснование наиболее рационального комплекса мероприятий, направленных на достижение максимального

■3

экологического эффекта.

Целью диссертационной работы является совершенствование проектирования и реконструкции городов с учетом достижения максимального экологического и экономического эффекта средо-защитных мероприятий с использованием комплексного критерия оценки воздействий автотранспорта на городскую среду.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие основные задачи исследования:

- разработка комплексного критерия оценки воздействия автотранспорта на городскую среду;

- разработка оценочного показателя с целью прогнозирования рационального комплекса средозащитных мероприятий, позволяющего улучшить качественное состояние среды;

- рекомендации по использованию мероприятий и оценка возможности снижения воздействий автотранспорта в городах в зависимости от степени опасности загрязнения.

Методика исследования.

В основу методики исследования положен системный подход к исследованию взаимосвязей всех элементов глобальной техно-экологической системы "магистральная сеть города - окружающая среда". На основе гомоморфизма (отображения одного множества на другое) основано моделирование экосистемы и изменение ее состояний по всеобъемлющему экономическому критерию.

При решении поставленных задач использовались методы логистического и пофакторного анализа, системного подхода, математического моделирования и качественного моделирования через матрицы оценки воздействий (метод экспертных оценок^.

В работе использовался обширный литературный материал по рассматриваемым вопросам, материалы лабораторных экспериментов по распространению загрязнений, результаты качественного моделирования изменения состояния экосистем.

Определение экологического эффекта по различным•факторам при использовании средозащитных.мероприятий осуществлялось с применением полученных рядом авторов закономерностей.

Научная новизна проведенных исследований заключается в комплексной оценке качественного состояния среды в городах от воздействия транспортных потоков с учетом комплексного показателя ущербов и обосновании рационального комплекса" срёдо- — защитных мероприятии на основе оценочного критерия.

В работе оценено влияние транспортно-градострбительных

параметров на экологию, по результатам моделирования на ЭВМ получены уравнения регресси по методу наименьших квадратов ' для величин ущербов, оценена динамика изменения весомостей шума, загазованности, дорожно-транспортных происшествий по срокам прогнозирования для городов различной величины и планировочной структуры, определены основные направления средо-защитной деятельности.

На основе комплексного показателя ущербов оценено качественное состояние городской среды от экологических воздействий автотранспорта по степени их опасности для человека.

Разработанный оценочный показатель комплекса средозащит-ныхных мероприятий позволяет объединить их эффективность и экономичность с учетом стоимости городских земель и прогнозировать рерспективность использования. Разработан алгоритм для реализации задачи выбора оптимального комплекса средоза-щитных мероприятий с учетом 'приоритета их использования.

Оценена возможность снга^ния воздействий автотранспорта в городах с использованием оптимального комплекса средозащит-ных мероприятий в зависимости от степени опасности загрязнения.

На защиту выносятся основные положения: .

- обоснование комплексного критерия оценки воздействия автотранспортных потоков на состояние городской среды;

- оценка качества городской среды от воздействий авто- ■ транспорта с использование, комплексного показателя ущербов;

- обоснование оптимального комплекса средозащитных ме- . роприятий й рекомендаций по их использованию в различных транспортно-градостроительных•условиях.' , .

Практическая ценность работы. Выполненные исследования имеют методический и практический характер:

- комплексная оценка состояния среды и классификация степени опасности ее с учетом совместного действия шума и загазованности от автотранспорта позволяют, оценить направления развития и реконструкции городов и транспортных систем;

- позволяют наметить и обосновать основные направления средозащитной деятельности,.- оценить возможности снижения экологических нагрузок;

- позволяют обосновать рациональный комплекс средозащитных мероприятий, их области применения "и приоритет их внедрения'с учетом максимальной эффективности в определенных

условиях и минимума затрат.

Реализация работы. Научные результаты, полученные в диссертации были использованы институтом "Челябинскгражданпроект" при .разработке "Проекта пятилетнего плана развития жилищного и гражданского строительства на 13 пятилетку I99I-IS95r.r." в разделе "Охрана окружающей среды".

Апробация работы. Основные научные результаты диссертационной работы докладывались на:

- зональных научно-технических семинарах в г.Челябинске "Город-транспорт-человек",1986г.'."Город и окружающая среда", 1987,1989,1985г.г.;

- Ш зональной конференции в г.Свердловске "Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов".. • . 1990г.»"Схемы и проекты организации движения в городах в условиях самоуправления территорий",1991г.;

- научно-техническом семинаре г.Челябинска "Основные направления снижения загрязнения воздуха в городах и промышленных центрах",1990г.

Публикации.По результатам исследований опубликованр 10 печатных работ общим объемом 0,94 п.л.

Объем работы.Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы 208 наименований советских и зарубежных авторов, приложений.

Диссертация содержит 168 страниц, включая 28 рисунков, 33 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, цели и задачи, практическая ценность и новизна-работы.

В первой главе оценена роль транспорта в загрязнении городской среды по основным факторам воздействия, определена тенденция к приоритету экологии'в транспортной науке, комплексности исследований и системному подходу к оценке воздействия на окружающую среду. * •

Оценено влияние транспортно-градостроительных параметров на показатели негативных автотранспортных воздействий и возможные направления снижения транспортного шума и загазованности. Из соображений обеспечения оптимальной инсоляции,аэрации -и экономии городских земель оптимальными определены размеры улиц в линиях застройки от 2-х до 3-х средних этажностей при-

легающей застройки.

Чтобы обеспечить наибольшую критность смены воздуха на" магистрали требуется сохранить, наибольшую скорость ветра ■ применением более свободных приемов застройки, то с точки зрения шумозащиты целесообразной является групповая застройка, в которой доля населения в условиях дискомфорта снижается до 25-30/4. Точечная и строчная приемы за'стройки характеризуются долей населения в условиях дискомфорта более 50?6. Таким образом при проектировании жилых районов и микрорайонов, а также при выборе вариантов реконструедии важным моментом является совместный учет факторов шума и загазованности автотранспорта на стадии проекта детальной планировки, для чего требуются дополнительные исследования и эксперименты. „

Отсутствие комплексной оценки эффективности средозащит-ных мероприятий по ряду факторов затрудняет обоснование их . использования и решение задачи выбора рационального комплекса средозащитных мероприятий на всех уровнях градостроительного проектирования.

Глава 2 посвящена обоснованию комплексного критерия оценки воздействия автотранспорта на городскую сроду на основе исследования взаимодействий элементов техногенной системы "магистральная сеть города - ¿кружащая среда".

Важнейшие антропогенные воздействия автотранспорта -шум, загазованность, дорожно-транспортные происшествия. В городах с населением более 1шш.жит. концентрация СО на 2030% а окислов азота в 2-3 раза выше, чем в городах с населением ХООтыс.жит. Уровень шума на магистралях крупнейших городов в часы "пик" на 8-10 дБА превышают соответствующие уровни в городах с населением ЮОтыс.жит. Тал как все фактора воздействия оцениваются в разных единицах измерения - ч/млн, мг/м3, дБА, количество отчетных дорожно-транспортных происшествий в год,- то сегодня имеется возможность оптимизировать транспортную систему города и ее воздействие на среду по, всеобъемлющему фактору влияния - экономике. Совместно оценить и сопоставить воздействие основных факторов можно с помощью комплексного показателя ущербов - КПУ, состоящего из суммы ущербов по п факторам воздействия:'

ИПУ = .2 У; . (I)

Весомости факторов воздействия определяются из соотношения:

W -- Уг/«ПУ (2)

Моделирование с использованием ЭВМ системы "магистральная сеть города - окружающая среда" позволяет не только оценить антропогенные нагрузки на городскую среду, но и обосновать закономерности изменения ущербов от основных независимых транспортно-градостроительных характеристик на основе стандартных методик, определить весомости факторов воздействия. Несмотря на несовершенство существующих методик оценок ущербов, полученные уравнения регрессии по методу наименьших квадратов адекватно отражают взаимосвязь ущербов и транспортно-градостроительных характеристика их влияние на величину ущербов оценивается коэффициентами детерминации -Д.-

Динамика изменения ущербов от загазованности оценена с использованием данных ИКТП и уточненного проекта долговременной комплексной программы развития транспорта.СССР по двум вариантам: при простом увеличении транспортной работы П); с учетом изменения структуры парка, перспективных норм' токсичности и улучшения технического состояния парка в эксплуатации {П ) . Динамика изменения удельных величин ущербов оценивается общим уравнением регрессии с коэффициентами детерминации основных параметров Д^= 0,56 и 0,37:

(3)

где % - удельный годовой экономический ущерб от загазованности автотранспорта,руб/чел.год; коэффициент влияния планировочной структуры города на ущерб от загазованное,ти;

= (4,84 •10~3И + 0,758) - коэффициент влияния уровня авщлобилизации на удельный ущерб; Si -(Л 46 + ~ коэффициент влияния величины го-

рода на удельный ущерб; ff= (I +/VI0) - коэффициент влияния коэффициента

управления движением-на удельный ущерб; j-b = 100/(0,188-3% 0,058-5+ 98,13) - коэффициент влияния линейной плотности магистральной сети на удельный ущерб: Ит = 1/Га(Т - 1990) + в(Т - I990J+ П- коэффициент ___ динамики прогнозируемого изменения величин бов к 1990г. а1 =. 1,96 Ю"4 ; АП = -3,541 Ю-3 ;

в*= -2,201 КГ2 ; в11 = 6,101 Ю~2.

Портативный ущерб от загазованности на основе методики ПЛВ с максимальной относительной ошибкой 5«*^= + 7. ..12% :

Кб-гг,/8.р (4)

где 'Уз- расчетная скорость ветра на магистралях на высоте 1,5-2,Ом от земли, м/с;

' У' - коэффициент стабильности вестрового потока. Уравнение регрессии удельного ущерба от шумового загрязнения среды с коэффициентами детерминации основных параметров Д?= 0,54, Д"= 0,40 : г* "ш » _ ' „ р г

Уш -- -/ш'Тш Уш -/ш (Ъ)

где Уш - удельный годовой экономический ущерб от шума авто-^ транспорта,руб/чел.год; - коэффициент влияния планировочной.структуры на удельный ущерб от шума;

_/£= (I,2277 .Н°'°^5-0,3775; - коэффициент влияния величины города на удельный ущерб;

{ш = 1,758 ) - коэффициент влияния уровня автомо-

билизации на удельный ущерб;

/о?= ^0,183<5 -1,33-5^0 + 0,57) - коэффициент влияния лине-'гной плотности магистральной сети на удельный ущерб;

/«Г= /'Г - коэффициент" влияния сроков прогнози-

рования на удельный ущерб. . Нормативные ущербы от шума расчиташ из условия обеспечения эквивалентного уровня звука на линии застройки 55дЕА из соотношения:

Коэффициенты влияния планировочной 'структуры городов разной величины на удельные ущербы определены усредненно на основе анализа трудовых корреспонденции с использованием гравитационной модели КИСИ.^р I и I для городов комн./ пактной планировочной структуры с центрическим размещением основных фокусов тяготения относительно главных магистралей и квадратной сеткой улиц.

Точность расчетных формул оценивалась путем сравнения вычисленных значений по предлож ~нным формулам и по стандартным методикам для 14 городов Челябинской области. Максимальная относительная ошибка^«.? - 7-10%. Полученные значения коэффициентов детерминации г,3= 0,89 и /£= 0,92 мезду исход-

9

ними и расчетными значениями подтверждают возможность использования расчетного метода.

Допустимая экологически обоснованная величина затрат на транспортную экологию оценена суммой нормативных предотвращенных ущербов по факторам воздействия. Оптимальные затраты и состав комплекса средозащитных мероприятий с учетом транспортной составляющей и дорожно-транспортных происшествий определяются из условия достижения должного эффекта и минимума суммарных приведенных затрат. Затраты на средозащит-ные мероприятия должны изменяться с возрастанием КПУ пропорционально размерам городов и уровню автомобилизации, значит вопросы рационального из распределения должны выходить на первый план. С ростом численности населения городов и развитием автомобилизации увеличивается доля экологической составляющей в составе КПУ и фактора загазованности. Наиболее рациональны затраты на мероприятия комплексного характера или направленные на снижение воздействия факторов с наибольшей их долей в составе КПУ.

В качестве эксперимента для определения весомостей фактора загазованности от воздействия автотранспорта по существующему состоянию для четырех по величине городов был исполь- . зован метод экспертных оценок с учетом коэффициента компетентности экспертов со среднеквадратическим отклонением средневзвешанных экспертных значений от теоретически ¿> =0,076, что определяет хорошую' сходимость с расчетными.

Третья глава посвящена комплексной оценке качества городской среды при воздействии автотранспорта на уровне проекта детальной планировки, генерального плани города и комплексных транспортных схем.

На выброс потока и шумность влияют полОсность, длина перегона, состав потока и режим управления движением. В зоне координированного регулирования и АСУД очевидна шумо и газозащитная эффективность за счет увеличения доли времени работа потока в установившемся режиме несмотря на рост.пропускной способности . С ростом скорости движения шум потока возрастает, ло снижается пробеговый выброс.Скорости потока, соответствующие минимальным суммарным экологическим характеристикам, колеблются от 35 до 55км/ч в зависимости от интенсивности -движения и состава потока. Чем больше интенсивность движения и меньше грузовых автомобилей в потоке, тем выше оптимальная

V 10 •

скорость. Скорости потока от 40 до бОкм/ч обеспечивают также максимальную пропускную способность.

' Величины необходимых уровней.снижения воздействий определяют отклонение показателей качественного состояния среды от нормативного уровня и являютпя исходными для оценки состояния среды и определения рационального комплекса средозащитных мероприятий. Для удобства расчета необходимого уровня снижения загазованности предложены номограммы по СО для определения удельного и допустимого выброса потока.

Существует возможность с использованием ЭВМ расчитать экологические характеристики транспортных потоков ("программы "Гарант","Эколог") .методика УНД-86. Для оценки состояния среды по ряду факторов на стадии проекта детальной планировки предложен комплексный показатель качественного состояния среда - Х>: „

Эч -- 2 Ы,

где Л - относительный показатель состояния среды по ¿-му фактору;

& — коэффициент приведения 1-го фактора к оценочной шкале: .

У3 =1; Иш(ьзг-Л-врэ■ Уш?)/Уш (8)

ВI - коэффициент весомости »-'-го фактора при совместном действии п факторов:

Вг « (9)

Относительные показатели качественного состояния среды определены как отношение фактических значений воздействий к допустимым в соответствующих единицах' измерения, а также через необходимые уровни снижения воздействий:

- А X н /иЛОЛ + / ; (Ю)

% - $*юо/(гоо-, -

где - доля выброса оксида углерода в смеси газов;

Хлоп - допустимый уровень звука,дБА; лА*, ьСн - необходимые уровни снижения воздействий,дЕА,Я. Основшм критерием гигиенической оценки состояния воздушной и акустической среды является дифференциация степени, опасности загрязнения в долях к предельно-допустимым вели- . чинам и изменение состояния здоровья детей. Относитбльные показатели качественного состояния среды по факторам шума

и загазованности скорректированы но логарифмической шкале и разделены по степени фактической опасности на категории: чрезвычайно опасное (Р), высокоопасное (Е), опасное (Д) , умеренноопасное (С) , малоопасное (Д) , безопасное (А) -табл.1.

Таблица I.

Модифицированная оценочная шкала

Степень' опасности загрязнения Оценочный показатель по загазованности Оценочный показатель по шуму

разовый среднесуточный

Безопасное (А) <1,0 ■41,0 <1,0

Малоопасное (В) 1,0-2,15 1,0 1,0-1,3

Умеренно опасное (С) 2,15-4,64 1,0-3,0 1,3-1,68

Опасное (Д) 4,64-10,0 3,0-4,8 1,68-2,20

Высокоопасное (Е) 10,0-17,0 • 4,8-6,7 2,2-2,66

Чрезвычайно (р) опасное > 17,0 6,7-17,1 >2,66

Состояние среды по факторам шума и загазованности распределяется неравномерно по классам магистралей. С преобладанием грузовых автомобилей и транспорта общего пользования и снижением полосности роль шумового фактора заметно возрастает. Оценено качественное состояние магистралей при. !'пиковойи загрузке п пересчетом на любой уровень загрузки. Если на жилых улицах в часы"пикп достигается умеренно опасный уровень загрязнения, то на общегородских магистралях ' смешанного движения - опасный и высокоопасный.Согласно основным закономерностям суточных изменений загрузки сети степень опасности загрязнения можно дифференцировать по уровню загрузки и определить наиболее вероятные уровни загрязнения.

На уровне генерального плана города и комплексных транспортных схем экологические воздействия автотранспорта можно также оценить показателем качественного состояния среды: 1

Укпу * Уг/У? (12)

где У:,У1Н - величины ущербов, характеризующие фактические-и предельно-допустимые уровни воздействия, млн.руб/год.

Показатель Л<пу позволяет прогнозировать состояние среда от экологических воздействий автотранспорта в городах - рисЛ, и дать рекомендации по составу комплекса средозащитных мероприятий на основе экономических критериев и качественного ' состояния среды - табл.2.

Таблица 2.

Рекомендации по применению средозащитных мероприятий в городах

У кпу Качественное состояние среды Средозащитные мероприятия *

4 1,0 (А) безопасное не оребуется средозащитных мероприятий ' ,

1,0-2,2 (В) малоопасное применение организационных мероприятий и неспециализированных защитных сооружений, озеленения

2,2-4,6 (С) умеренно опасное использование комплекса средозащитных мероприятий, специализированных защитных сооружений, тоннелей мелкого заложения

4,6-10,0 (Д).опасное использование комплекса высокоэффективных средозащитных мероприятий, специализированных защитных сооружений, тоннелей мелкого и глубокого заложения

. >10,0 (Е) высокоопасное изоляция транспортных потоков, тоннели мелкого и глубокого заложения ■

Четвертая глава посвящена прогнозированию рационального комплекса средозащитных мероприятий от воздействий автотран-

спорта в городах. •

Защитные мероприятия от воздействий автотранспорта направлены на устранение- отрицаткльного действия, на реципиентов тех вредных факторов, предотвращение которых в источнике выброса невозможно путем ускоренного рассеивания, локализации и нейтрализации. Они требуют значительных объемов капиталовложений и эксплуатационных расходов, поэтому выбор экономически. эффективного комплексг средозащитных мероприятий является одним из основных резервов повышения экономической эффективности градостроительства и критерием оптимизиции выделяемых на его развитие материальных и финансовых ресур-

100

тыс. шиг.

жпу II

го

9 »

?

и

5

г а

.г

•

•

.¿гпМ>см*хг-

■Ы.шит.

Jкn^) 1*

500 тыс. шит.

1990 /995" ¿ООО

О

1990

11

(ООО тыс. »миг.

о

1990

1995- гооо Т

Рис.1, I Прогноз качественного состояния среды от воздействий автотранспорта в городах

1995 гооо г

сов. Актуальность рационального использования, комплекса природоохранных мероприятий в городах будет возрастать с каждым Т^одом пропорционально автомобилизации и росту автомобильных перевозок. Наибольшую эффективность средозащитная деятельность дает на стадии проектирования.Возможность определения эффективного комплекса средозащитных мероприятий на стадии проекта детальной планировки осложнена отсутствием совершенных методик оценки ущерба. Для ранжирования и оценки эффективности приемлим метод качественного моделирования "экспертных оценок" с учетом компетентности экспертов.

Для определения рационального'комплекса средозащитных мероприятий автором предложен количественный метод, ориентированный на максимальный эффект.при наименьших затратах, который заключается в определении минимального оценочного показателя предложенного комплекса мероприятий - 9 :

9-- Як/?, Ш]

где 1с!« - капитальные затраты на мероприятия с учетом стоимости городских земель,тыс.руб/год;

Р - совокупный коэффициент полноты (инженерно-технической значимости) по ряду факторов.

Оценка используемого комплекса средозащитных мероприятий осуществляется через конвекционное соответствие категорий прогнозирования (весьма перспективно, перспективно, малоперспективно, неперспективно ) коэффициенту полноты. Коэффициент полноты для комплекса средозащитных мероприятий определяется на основе их эффекта по снижению воздействий в баллах с учетом приоритета в использовании:

К . (Н)

где. сумма оценок комплекса д мероприятий по

/)• " *¥>/■! ь фактору;

с/|'= Ч) - максимальная сумма оценок по тем же харак-■ теристйкам;

- бальная оценка эффективности у' мероприятия по * Фактору; б -'максимальный балл в базисной матрице;

У^} — функция, нормирующая вес характеристик.

На основании укрупненных расчетов по оценочному показателю можно ранжировать защитные мероприятия в городах по группам в порядке приоритета в использовании на всех стадиях

проектирования - табл.3. С увеличением размеров городов приоритетными являются мероприятия с максимальной эффективностью и минимальной площадью 'городских территорий, необходимых для их внедрения.

Таблица-3.

Приоритет в использовании мероприятий

Вида мероприятий Группа по приоритету Способы снижения воздействий

з источ-тке ла. магистрали по пути распространения з застройке

Градостроительно-плзнировочные Транспортно-административные Транспортно-организационные (системы регулир.) Инженерно- ■ ,технические I п Ш 1У' + + + + + +

■ Предпочтение в крупнейших городах следует отдать сооружениям линейного типа ('стенкам, кавальерам), требующим минимальных площадей отвода, и экранирующим зданиям на линии застройки, позволяющим снизить уровень шума на 20-30дБА и загазованности на 60-80%. Эффективность инженерных сооружений по снижению загазованности доставляет от 20 до 65% и расчитана по методике проф.Ф.Л.Серебровского с помощью коэффициентов трйнспортмации скорости воздушного потока, на основе лабораторных экспериментов в аэродинамической трубе. Обоснованы зоны влияния защитных сооружений, оценена их эффективность неадекватная по шуму и загазованности. Наиболее показательными и устойчивыми являются результаты исследования распространения шумов, как волновой функции, мало зависящей от скорости и направления воздушного потока.

• Предложена схема реализации задачи определения ыини-мааьного оценочного показателя на ЭВМ, где граничным условием является максимальный оценочный показатель, дифференцированный для городов по степени опасности загрязнения, и величина максимальных затрат на транспортную экологию с учетом нормативного срока окупаемости.

Многие мероприятия, помимо экологического эффекта, имеют эффект по снижению дорожно-транспортных происшествии,

транспортных задержек, увеличения скорости сообщения и т.д. Эксплуатационные расходы имеют тенденции к увеличению и со ставляют от 5 До 35% величины капитальных затрат. Принимая нормативные сроки окупаемости капитальных вложений за предельные, оценена эффективность капитальных вложений в намеченные мероприятия: малоэффективно, эффективно, высокоэффективно. Комплексная экономическая эффективность мероприятий определяется отношением полных затрат и эксплуатационных расходов с учетом стоимости городских земель к предотвращенному ущербу по всем факторам. При учете транспортной составляющей и эффекта снижения дорожно-транспортных происшествий эффективность систем организации максимальна, срок окупаемости в сравнении с экологическим эффектом снижается'в 10-15раз, что позволяет отнести транспортно-организационные мероприятия к разряду приоритетных в городских условиях. Экономическая эффективность применения более совершенных систем организации возрастает с ростом численности населения городов и ростом автомобилизации.

Области применения специализированных"защитных сроруже-ний в городах определены с учетом экономической эффективности. Чем крупнее город, тем дальше к периферии отодвигается область применения сооружений, где соответственно должны располагаться наиболее напряженные транспортные коммуникации, и повышается эффективность использования подземного пространства в центральных зонах городов. Экономия средств, связанная с использованием подземного пространства^ является • критерием определения областей применения тоннелей мелкого и глубокого заложения.

С использованием оценочного показателя и областей применения' сооружений оценена возможность снижения воздействий ' автотранспорта в городах в зависимости от степени опасности загрязнения - табл.4.

Таким образом проведенные исследования.позволяют: - оценить влияние транспортно-градостроительных параметров на состояние среда в городах от воздействий автотранспорта и качество городской среды с учетом комплексного критерия воздействий; "

-осуществлять экологическую экспертизу•вариантов развития и реконструкции городов и комплексных транспортных схем по воздействиям автотранспорта и оценить необходимые затраты

Таблица 4.

Оценка возможности снижения воздействий автотранспорта в городах в зависимости от степени опасности загрязнения ,

С -пень опасности загрязнения Номпл. показатель Возможное состояние среды при реализации комплекса средозащитных мероприятий в в городах с населением:

среды ЮОтыс.жит. 500тыс.жит. 1000тыс.жит.

Безопасное . (А) 1,0 ш//. не требуется '///*/// средозащитню мероприятий

Малоопасное (В) 1,0-2,2 ш '////Л А

Умеренно опасное (С) 2,2-4,6 в \\А< \ V /А*///

Опасное (А) 4,6-10,0 с С И

Высокоопасное (Е) 10,0-17,0 Л Д./А/

Чрезвычайно опасное ( Р) > 17,0' хлууу /А/

/А/

ЕХХХЯ -

У7777\ -

возможное состояние среда при освоении подземного пространства;

неприемлимая область, никакими мероприятиями невозможно достичь безопасных уровней; прогнозируемые области загрязнения в городах при уровне абтомобилизации 50-70авт/тыс.жит.; при уровне автомобилизации 150-300авт/тыс.

нит,....

на транспортную экологию;

- обосновать области применения и дать рекомендации -по рациональному коютлексу средозащитных мероприятий с учетом их многоплановой эффективности и приоритета в использовании.

Основываясь на результатах проведенных исследований целесообразно расширить их область с учетом полного комплекса антропогенны?: воздействий на формирование экологической среды в городах, разработать рекомендации по учету транспортной экологии на всех уровнях градостроительного проектирования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ публикаций и научных работ отечественных и зарубежных специалистов по проблемам негативных воздействий автотранспортных'потоков позволяет выявить некоторые особен-, ности и недостатки:

- на фоне растущих темпов автомобилизации проявляется широкий спектр отрицательных явлений; наиболее существенными и изученными воздействиями автотранспорта являются- шум, загазованность, дорожно-транспортные происшествия;

- при практически неинменной технологии транспортного процесса отмечается сложность в значительном снижении удельных показателей экологической безопасности транспортных средств;

- концентрация большого количества транспортных средств на сравнительно ограниченной территории в городах; массовое проникновение загрязнений в застройку и трудность их локализации; максимальные воздействия транспортных, потоков сосредоточены в приземном слое - зоне жизнедеятельности человека;

- оценка эффективности средозащитных мероприятий и инженерных сооружений производилась раздельно по факторам шума и загазованности бея учета влияния на эффективность

_транспортно-градостроительных условий. Оптимальное решение указаных проблем снижения воздействий транспортных потоков в городах возможно лишь на основе учета всех взаимосвязанных факторов, определяющих качество городской среды.

2. На основе анализа воздействий в результате моделирования на ЭВМ изменения состояния техногенной системы "магист-

ральная сеть города - окружающая среда" выявлены основные транспортно-градостроительные параметры формирования воздействий автотранспорта в городах: уровень автомобилизации, величина города, линейная плотность магистральной сети и уровень организации движения, планировочная схема, скорость ветра на магистралях,- и определена неадекватность их весовых характеристик по коэффициентам детерминации параметров на ' удельные ущербы по шуму и загазованности. На удельные ущербы ■ от загазованности определяющее влияние оказывает уровень автомобилизации, а на удельный ущерб от шума - линейная плотность магистральной сети.

3. На основе стандартных методик в процессе моделирования получены уравнения регрессии удельных ущербов от воздействий автотранспорта, адекватно отражающие их зависимость

от транспортно-градостроительных параметров. Оптимальные затраты на транспортную' экологию в городах определяются величиной необходимых предотвращенных ущербов от достигнутого до нормативного уровня. В городах компактной планировочной структуры с линейной плотностью магистральной сети Зкм/км^ необходимые предотвращенные ущербы измьняются от 25-50тыс. руб/км для малых до 85-95тыс.руб/км для крупнейших городов / при уровне автомобилизации^150-250авт/тыс.кит. в ценах 1950г./. ' ' '

4. В процессе моделирования на ЭВМ с использованием гравитационной модели отмечена неадекватность влияния планировочной структуры города на удельные ущербы. По экологическим критериям наиболее приемлимы для крупнейших городов компактные планировочные структуры с центрическим размещением основных фокусов тяготения относительно главных магистралей и квадратной сеткой улиц, для малых городов приемлимы также и линейные планировочные структур!. Самыми неблагоприятными по экологическим характеристикам для крупнейших городов являются линейные и расчлененные планировочные структуры с прямоугольной вытянутой сеткой улиц.

5. С целью совместной оценки трудносопоставимых, негативных воздействий автотранспорта-на человека, имеющих различную природу и характеристики воздействий, предложен комплексный показатель ущербов - КПУ, состоящий из суммы ущербов. Он' позволяет с экономической точки зрения оценить весомость •каждого фактора при совместном действии и проследить их ди-

'намику в городах на уровне генерального .плана города и комп-

- лексных транспортных схем. С ростом городов и развитием автомобилизации увеличивается доля экологической составляющей КПУ и фактора загазованности, что подчеркивает все возрастающую весомость и. значимость проблем транспортной экологии в городах и позволяет рекомендовать преимущество затрат на мероприятия комплексного характера, позволяющие уменьшить воздействия либо всех основных факторов, либо максимально весомых в составе КПУ.

6. В процессе вычислительного эксперимента на ЭВМ выявлено дополнительное снижение воздействий в зоне координированного регулирования и АСУД за счет увеличения доли времени; работы потока в установившемся режиме (несмотря на рост пропускной способности Экономическая эффективность применения более соваршенных систем организации возрастает с ростом городов и уровня автомобилизации и требует самостоятельных исследований.

7. Для оценки качественного состояния среди от экологических воздействий автотранспорта на различных стадиях проектирования предложен комплексный показатель' качественного состояния среды , в котором весомости факторов при совместном действии оценены по КПУ. Сопоставлять воздействия шума и загазованности по степени опасности на основе гигиенических оценок воздействий предложено по единой оценочной шкале. Показатель качественного состояния среды на уровне генерального плана города позволяет рекомендовать состав комплекса средозащитных мероприятий -(табл«2), и прогнозировать опасный уровень загрязнения в городах с населением более .500тыс.жут. при уровне автомобилизации НБОавт/тыс.жит..Показатель качественного состояния среды на уровне проекта детальной планировки

- позволяет оценить экологические воздействия автотранспорта по степени опасности для человека на магистралях разных, категорий 'в зависимости от уровня.загрузки и сопоставить их. Если на" жилых улицах в часы "пик" достигается умеренно опасный уровень загрязнения, то на общегородских магистралях - опасный и высокоопасный. С увеличением в составе потока доли грузовых автомобилей и транспорта общего пользования и снижением полосности роль шумового фактора возрастает.

8. Для выбора рационального комплекса средозащитных мероприятий по критерию максимальной эффективности и минимальных затрат предложен оценочный показатель б и схема, реали-

. зации на ЭВМ задачи определения оптимального' комплекса среда-

защитных мероприятий по минимальному оценочному показателю. Граничным критериями являются максимальные затраты на транспортную экологию в городах на основе необходимых предотвращенных ущербов и.максимальный'оценочный показатель комплекса средозащитных мероприятий, дифференцированный по степеням опасности загрязнения. '

9. Заимствованный из теории математического прогнозирования коэффициент полноты Г в составе оценочного-показателя позволяет в бальной системе оценить эффективность мероприятий, прогнозировать перспективность их использования и ранжировать ' мероприятия по приоритету. На уровне генерального плана города по приоритету использования мероприятия ранжированы в следующей последовательности: грздостроительно-планировочные, , транспортно-админис тративные, транспортно-организационные, инженерно-технические. С изменением транспортно-градострои-тельных условий изменяется состав и эффективность мероприятий комплекса. Выбор оптимального комплекса средозащитных мероприятий осложняется небостаточно изученной многоплановой эффективностью мероприятий во всех сферах воздействия'транспорт- ■ ного процесса., ;

10. На основе анализа предотвращенных ущербов по различным факторам воздействия и нормативной эффективности оценена эффективность средозащитных мероприятий по областям: малоэффективно, эффективно, высокоэффективно. Совместный учет экологического эффекта, снижения количества дорожно-транспортных происшествий и транспортной составляющей при совершенствовании систем организации движения позволяет увеличить срок окупаемости капитальных' вложений в 20-25раз по сравнению с экологическим эффектом й отнести организационные мероприятия к разряду высокоэффективных и приоритетных в городских условиях по экономическому критерию.

11. На основе оценки экономической эффективности с учетом стоимости городских земель определены области применения специализированных защитных сооружений. Иа них наиболее предпочтительны сооружения линейного типа, требующие минимальны-: площадей отвода, которые целесообразно создавать в средних и

' периферийных зонах городов, где соответственно должны располагаться наиболее напряженные транспортные магистрали. Основ-, ныё влияющие.параметры на эффективность защитных сооружений -величина города и уровень автомобиллзации. Чем крупнее город, тем дальше от центра отодвигается'область-применения сооруке-

ний, возрастает эффективность создания подземных транспортных коммуникаций. Области применения тоннелей мелкого и глубокого заложения обосновываются экономией средств в результате сокращения площадей освоения городских территорий, *• улучшения условий движения транспорта, оздоровлением городской средн, снижением дорожно-транспортных происшествий.При благоприятных инженерно-градостроительных условиях тоннели мелкого заложения приемлимы в крупных и крупнейших городах, а глубокого - в крупнейших городах с населением _хЗ,5млн.жжг.

12. В зависимости от степени опасности загрязнения и величины города оценены возможности снижения воздействий автотранспорта с.> учетом областей применения средозащитных мероприятий (габл.4.|В городах с населением $.250 тыс.жит. при чрезвычайно опасном и высокоопасном воздействиях автотранспорта на среду никакими мероприятиями и сооружениями невозможно снизить воздействия до безопасного уровня.

13. На примере г.Челябинска применены результаты диссертационных исследований.Дан прогноз ожидаемых загрязнений от автотранспортных воздействий, в 1995г. и среднем по городу ожидается умеренноопасный уровень загрязнения. По критерию экономической эффективности определены области применения специализированных сооружений и тоннелей по зонам города с помощью которых возможно снижение воздействий в среднем по городу до малоопасного уровня.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Воздействие автотранспорта на городскую застройку/ Васильева И.Е.»Игнатьев Ю.В.//Город и окружающая среда:Тез. докл. конф..Челябинск,1987,с.28-29.

2. Динамика воздействия загазованности от автотранспорта ' на городскую среду/Васильева И.Е.//Основные направления снижения загрязнения воздуха в городах и промышлвнных центрах: Тез.докл.н-техн. семинара,20-21сент..Челябинск,1990,с.23-2Й.

3. Инженерше сооружения по защите окружающей среды от воздействия автомобильного транспорта в городах/Васильева И.Е., Игнатьев Ю.В.//Город-транспорт-человек:Тез.докл. н-техн. семинара , Челябинск , 1986 , с . 4 .

4. Комплексная оценка эффективности систем организации движения/Васильева И.Е.//Схемы и проекты организации движения

в городах в условиях самоуправления территорий:Тез.докл.регион; н-практ. семинара,13-14июня,Свердловск,1991,с.-40.

5. Мероприятия по снижению воздействия транспортных потоков на окружающую среду/Игнатьев Ю.В.,Костин A.M.,Ва- • сильева И.Е.//Методич.рекомендации к семинару,Челябинск,1986.

Оценка эффективности и целесообразности использования шумо и газозащитных инженерных сооружений в городах/ -Васильева И.Е..Игнатьев Ю.В.//Город и окружающая среда:Тез. докл.зонал.семинара,Челябинск,1985,с.28-29. *

7. Прогнозирование комплекса средозащитных мероприятий от воздействия автотранспорта/Васильева И.Е.//Вопросы планировки и застройки городов:Тез.докл. к зонал. конф.,25-26мая, Пенза,1989,с,-46//Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов:Тез.докл. в Ш зонал.конф.,13-14 июня,Свердловск,1990,с.-23//Экология городов и урбанизированных территорий:Тез.докл. к зонал.конф.»Челябинск,1989,с.-23.

L