Architecton: Proceedings of Higher Education №3 (51) September, 2015

Theory of architecture

WATERTIGHT COATINGS: EVOLUTION OF URBAN ENGINEERING IMPROVEMENTS

УДК: 712
Шифр научной специальности: 38.7

Abstract

C экологической точки зрения территории современных городов представляют собой техногенные ландшафты, охватывающие большие площади и имеющие ландшафтные характеристики, отличающиеся от природных, т. е. тех, которые были на этих территориях до застройки. Помимо вызванного урбанизацией изменения химического и физического состава верхних слоев почв, изменения состава воздуха, шумового и визуального загрязнения пространства, меняется и микроклимат приповерхностной почвенной зоны. В первую очередь, изменения касаются аэрационного режима, доступа прямого солнечного света и водно-теплового баланса. Основной причиной, вызывающей изменения водно-теплового балансa территории, является нарушение естественного режима инфильтрации, испарения и транспирации выпадающих атмосферных осадков в результате увеличения процента водонепроницаемых покрытий. Речь идет о поверхностях крыш, заасфальтированных улицах и площадях, а также водонепроницаемых покрытиях на площадках инженерного благоустройства. Это, в свою очередь, приводит к возникновению так называемого «urban heat island effect» – эффекта перегрева городской среды.

В мировой практике проблема решается созданием в жилой среде специальных компенсационных мероприятий, поддерживающих благоприятный микроклимат. Это могут быть задерживающие дождевую воду пруды, искусственные понижения рельефа на площадках с зелеными насаждениями и газонами для инфильтрации и испарения дождевых вод, дренажи обратного действия и пр. Научный интерес представляет разработка подобных мероприятий и в условиях России, первый этап здесь – исследование актуального состояния и тенденций в балансе городских покрытий и коэффициентов поверхностного стока застроенных территорий.

Екатеринбург – город с более чем миллионным населением, промышленный и культурный центр Уральского региона с активно развивающимся строительным сектором. Город растет не только за счет прироста городской территории и освоения незастроенных ландшафтов, но и за счет уплотнения ранее освоенных городских территорий и реконструкции промышленных зон. В результате в Екатеринбурге наблюдается тенденция к сокращению доли озеленения в общем балансе городских территорий и увеличению площадей, занятых элементами улично-дорожной сети, а также открытыми стоянками автомобилей. Город Екатеринбург – мегаполис, в котором в полной мере представлены известные тенденции изменений техногенных ландшафтов. В связи с этим Екатеринбург взят в качестве объекта для исследования величины этих изменений.

Для выявления тенденции увеличения доли водонепроницаемых территорий в жилой застройке в зависимости от ее возраста, а также в контексте исторического развития города выполнено статистическое исследование архивных инженерно-топографических планов селитебных территорий Свердловска–Екатеринбурга в исторической ретроспективе. При этом в отдельную группу (I тип) была выделена индивидуальная малоэтажная жилая застройка всех годов постройки, во II тип застройки – территории, относящиеся к массовой жилой застройке 1960–1970 гг. («хрущевки»), в III тип – 1980–1990 гг. («брежневки» и «пентагоны»), IV тип – современная жилая застройка, характерная для 2000–2010 гг. За основу этой градации взята архитектурная типология Свердловска–Екатеринбурга, предложенная архитектором С. М. Лыжиным [1], которая квалифицирует застройку по ряду признаков: год постройки, этажность, архитектурно-планировочная структура и др. [2].

Конкретными объектами исследования стали планировочные районы Екатеринбурга: Верх-Исетский, Комсомольский (ЖБИ), Ботанический, Заречный, Сортировочный, ВИЗ и центральная часть города. Эти районы наиболее характерны и наиболее полно отражают тип массовой застройки выделенных периодов. На инженерно-топографических планах исследуемые микрорайоны ограничены линиями застройки. В пределах этих территорий выделены и подсчитаны площади застройки, заасфальтированных покрытий, грунтовых покрытий и газона. Обобщение статистических результатов после подсчета элементов благоустройства и определения средневзвешенных значений по соотношению площадей покрытий (в общей сложности по 23 районам суммарной площадью 210 га) позволило установить связь баланса покрытий с условно выделенными типами застройки.

По данным обследования установлено, что для каждого типа застройки характерно определенное соотношение баланса поверхностей. Такое единообразие в балансе покрытий в застройке конкретных периодов может быть связано с тем, что проектирование и строительство велись по одним и тем же нормам с использованием типовых решений на основе градостроительных тенденций времени застройки. Показатели по усредненным значениям баланса покрытий для выделенных типов застройки представлены в виде диаграмм (рис. 1).

Рис. 1. Баланс покрытий застроенных ландшафтов в зависимости от типа застройки

С помощью метода корреляционного анализа данныx по балансу покрытий получены зависимости доли озелененных и заасфальтированных покрытий от общей площади селитебных участков (рис. 2)

Рис. 2. Зависимость процента площади покрытий от времени массовой жилой застройки Екатеринбурга

По полученным результатам прослеживается устойчивая тенденция увеличения количества заасфальтированных поверхностей в зависимости от года постройки. Иными словами, наблюдается тенденция «зачеканивания» дневной поверхности земли в водонепроницаемые покрытия. Она аналогична тому, что происходит в настоящее время и высокоурбанизированных странах Западной Европы и Северной Америки.

На основании полученных результатов исследования баланса покрытий для всех четырех выбранных типов застройки и ранее установленных значений предложенного автором так называемого коэффициента «лужности», характеризующего качество водонепроницаемых покрытий [2], выполнен расчет, который уточняет значения коэффициента поверхностного стока для территорий в зависимости от типа застройки по предложенной классификации, далее эти значения сопоставлены с рекомендованными в справочной и нормативной литературе.

Приведем пример расчета коэффициента поверхностного стока для застройки II типа:

k_ст^II = k₁ × s₁^II + k₂ (1 – K_л ^II) × s₂^II + k₃ × s₃^II + k₄ × s₄^II =
= 0,90 × 25,7 + 0,95 (1 – 0,015) × 17,2 + 0,20 × 6,7 + 0,10 × 50,4 = 0,45

где k₁ – коэффициент стока с крыш, нормативный по [4];
k₂ – коэффициент стока с заасфальтированных покрытий;
k₃ – коэффициент стока с грунтовых покрытий;
k₄ – коэффициент стока с газона;
K_л^II – коэффициент лужности водонепроницаемых покрытий для II типа застройки;
s₁^II – доля площади застройки (крыш) для II типа застройки;
s₂^II – доля площади заасфальтированных покрытий ;
s₃^II – доля площади грунтовых покрытий;
s₄^II – доля площади газона.

Сравнение полученных результатов с диапазоном  известных значений коэффициента поверхностного стока для застройки различных периодов из справочной литературы [3, 4] представлено на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость коэффициент поверхностного стока от типа застройки

Полученные в результате исследования значения коэффициентов в зависимости от исторического типа застройки в некоторых случаях отличаются от справочныx данныx. Выход за границы справочных значений коэффициента для IV типа застройки связан с тем, что эта величина для современной застройки возрастом менее 15 лет ранее еще не исследовалась и в целом «современная застройка» является относительным понятием в справочной литературе. На основе статистического анализа принято положение, что полученные значения достоверны в контексте исторических типов массовой жилой застройки г. Екатеринбурга, т.е. поставленных граничных условий исследования.

Заключение

На основании исследования на примере г. Екатеринбурга на данный момент прослеживается устойчивая тенденция увеличения заасфальтированных и других водонепроницаемых покрытий современных городов, что, в свою очередь, приводит к увеличению коэффициента поверхностного стока и, следовательно, к увеличению объема и скорости отвода воды с территории. A значит, исходя из экологических принципов проектирования и условий создания комфортного микроклимата на застроенных территориях, все более актуальным становится разработка компенсационныx мероприятий, способныx задерживать осадки в месте их выпадения и улучшaть тем самым микроклимат техногенных ландшафтов. Отметим, что cуществует еще и практическая значимость компенсационных мероприятий, задерживающих осадки, заключающаяся в том, что попутно снижается нагрузка на водоотводные системы и очистные сооружения, а следовательно, и расходы на их строительство и эксплуатацию.

References

1. Lyzhin, S.M. (2005) The Intrigue of Housing. Ekaterinburg: Filantrop. (in Russian)

2. Tiganova, I.А., Vedernikov, A.A. (2014) Study of technogenic factors influencing the maintenance of natural water and heat balance and creation of a comfortable microclimate in a city environment (with reference to Ekaterinburg). Construction as formation of a living environment: Proceedings of the 17th International interuniversity research conference of undergraduate, postgraduate and doctoral students and young scientists (23 –25 April, 2014, Moscow). Мoscow: MGSU. (in Russian)

3. Recommendations for estimating the extent of additional infiltration ground water recharge in case of technogenic flooding of industrial and residential built-up areas. Moscow: DAR/VODGEO, 2008. (in Russian)

4. Recommendations for estimating systems of collection, drainage and cleaning of land run-off from residential areas, industrial sites and determining conditions for its discharge into water bodies. Moscow: NII VODGEO, 2014. (in Russian)

Citation link

Tiganova I.A. WATERTIGHT COATINGS: EVOLUTION OF URBAN ENGINEERING IMPROVEMENTS [Online] //Architecton: Proceedings of Higher Education. – 2015. – №3(51). – URL: http://archvuz.ru/en/2015_3/8 

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная