ИГ вопросы проектирования и обустройства городских территорий.
Города - это сложные инженерные системы, состоящие из элементов, объединенных функциональными связями. В практике их проектирования и обустройства используют множество различных СНиПов и других справочников и разработок (СНиП 2.07. 01--89; СНиП 2.07-85 и др.). Главными хозяйственными элементами городских ландшафтов являются улицы и кварталы, промышленные и жилые комплексы, отдельные здания и парки. Сейчас все большее значение приобретают элементы природно-экологического каркаса городов.
Функционально улицы выполняют роль транспортных артерий. Вдоль них прокладываются и основные магистральные трубопроводы и ЛЭП. Загруженность улиц транспортными средствами зависит от того, какие функциональные зоны они соединяют и какова планировка города. Их пропускная способность определяется (при прочих равных) шириной проезжей части и уклонами, то есть площадью изымаемой под нее земли и рельефом территории. Обычно ширина улиц в городах колеблется от 12 - 15 м в жилых кварталах, до 30 - 40 м (магистрали). В том числе на газоны отводится от 3 до 14 м.
Наиболее благоприятным для всех видов городского транспорта является профиль улиц, близкий к горизонтальному. Увеличение уклонов ведет к снижению скорости, увеличению расхода горючего у автотранспорта, перерасходу электроэнергии, загазованности улиц. Однако абсолютно горизонтальный профиль улиц при плохо организованном дренаже ведет к их затоплению в периоды обильных дождей и таяния снега, что тоже снижает их пропускную способность. На сток и застаивание воды, а следовательно на допустимые уклоны влияет также профиль и покрытие дороги.
Уклоны местности, сказываются и на выборе направления улиц, и на удорожании земляных работ при их строительстве. Определение оптимальных уклонов для разных улиц основывается на технических возможностях и безопасности разных видов транспорта в городе. Заметное влияние на безопасность транспорта оказывает и климат. То есть природные условия могут предопределить преимущественные виды городского транспорта. В таблице 4.6. приведены допустимые уклоны улиц для разных видов городского транспорта.
Таблица 4.6.
Нормативы максимально допустимых уклонов улиц
для городского транспорта
| Вид транспорта | Уклоны, | % |
| предельный | средний | |
| Автомашины | 15,0 | 6,0 |
| Автобус, троллейбус | 12,0 | 5,0 |
| Трамвай | 12,0 | 3,0 |
| Метро | 3,3 | 1,0 |
Для безрельсового транспорта предельные уклоны зависят от дорожного покрытия (табл. 4.7.), а также погодных условий холодного периода (морозы, гололед, оттепели).
Таблица 4.7.
Допустимые уклоны городских улиц в зависимости от их
дорожного покрытия
| Тип дорожного покрытия | Максимальные | уклоны, % | Минимальные уклоны |
| Транспортные магистрали | Прочие улицы | ||
| Асфальт | 1,5 | 5,0 | - |
| Щебенчатое | 3,0 | 6,0 | 0,5 |
| Булыжное | 5,0 | 8,0 | 0,5 |
Максимальные уклоны улиц с разным покрытием расчитываются, исходя их условий торможения движущегося транспорта на спуске. Если уклоны местности больше допустимых то для прокладки дороги необходимы работы по выполаживанию ее трассы.
Проектные материалы Генеральных планов городов и других крупных поселений обычно включают в себя следующие разделы, в разработке которых могут принять участие географы-геоэкологи:
1. Общие сведения о городе и историко-географическая справка.
2. Природные и инженерно-строительные условия территории.
3. Экономическая, социальная и историческая база развития города.
4. Общая планировочная организация территории. В том числе: а) основные ландшафтно-архитектурные, историко-культурные, экономические и экологические принципы проектной организации городской территории; б) ландшафтно-архитектурный анализ и оценка территории и строительно-планировочных условий; в) принципиальные положения по формированию объемно-пространственной композиции города; г) планировочная структура и функциональное зонирование территории.
5. Планировочно-архитектурная организация территории жилой и общественной (историко-культурной, коммунально-бытовой и т.д.) застройки.
6. Организация промышленных и складских территорий.
7. Организация транспорта и основные магистрали.
8. Организация и обустройство природно-экологического каркаса территории, зеленых насаждений, санитарных, водоохранных и рекреационных зон.
9. Инженерно-техническое обустройство территории: водо- и энергоснабжение, канализация, связь, уборка территории.
10. Охрана окружающей Среды. Мероприятия по охране воздушного бассейна, вод, почв, растительности, санитарно-гигиенические, ландшафтно-планировочные, организация уборки, вывоза, складирования и переработки мусора и других отходов.
В частности функциональное зонирование городской территории проводится исходя из эколого-экономической, технологической и гигиенической целесообразности. Обычно, из экологических соображений, выделяются селитебная, промышленная и рекреационная зоны. Ветровой режим, уклоны местности и направления течений в реках, определяющие перенос загрязнителей из промзон, сильно влияют на взаимное размещение и характер застройки остальных функциональных зон поселений. Поэтому они подлежат обязательному анализу при ИГ обосновании проектных решений.
Территориальное планирование этих зон включает: — геоэкологический анализ территории жилой застройки и композиционной вписанности в нее территорий общественной застройки (административных, коммунально-бытовых, культурных и спортичных сооружений), а также элементов озеленения;
— геоэкологический анализ промзон и их взаимодействия с селитебными, рекреационными и природоохранными территориями;
— анализ уличной сети (прямоугольная, радиальная, кольцевая) и основных транспортных корридоров (магистральных), мостовых переходов, а также геоэкологических проблем с ними связанных;
— анализ системы зеленых насаждений, их типы, размещение, количество и состояния (природно-экологический каркас территории);
— анализ организации систем энергообеспечения, водоснабжения, канализации и обоснование их геоэкологического обустройства;
— анализ организации уборки, складирования и переработки отходов;
— анализ технолого-экологического каркаса территории, геоэкологических проблем с ним связанных и путей их решения;
— организация и обустройство рекреационных территорий.
Важным элементом пространственной планировки городов является ее оптимизация по критериям минимизации протяженности транспортных маршрутов между промышленной, селитебной и рекреационной функциональными зонами и благоприятности экологической обстановки в них.
При проектировании кварталов жилой застройки рельеф и преобладающие ветры могут определять ориентировку зданий, планировку кварталов и улиц. Так уклоны местности около 10 не влияют на ориентировку зданий. Однако при увеличении уклонов и горизонтальных размеров зданий быстро растут объемы земляных работ. Если здание длинной стороной расположено вдоль склона, то дополнительный объем земляных работ (V) можно расчитать по формуле: V= ml2tga / 2,
где m - ширина, l - длина здания, а - угол наклона поверхности.
В таблице 4.8. приведены допустимые уклоны местности при разной ширине зданий, расположенных поперек склонов, расчитанные В.Г.Давидовичем, исходя из санитарных и строительных норм.
Таблица 4.8.
Допустимые уклоны местности в зависимости
от ширины зданий
| Ширина (м) | Максимальный уклон (%) |
Исходя из нормативов данной таблицы можно варьировать уже и параметрами технических систем (шириной и ориентацией зданий).
Очень большое влияние на планировку, характер застройки и архитектуру зданий оказывает климатический фактор, а также этнокультурные традиции и цивилизационные установки, наличие и размещение на застраиваемой территории памятников культуры. Например, скорости, повторяемость и направления преобладающих ветров сильно сказываются на проветриваемости (аэрации) городских территорий, соответственно, и степени их загрязненности автотранспортными и промышленными выбросами. Кроме того ветровой режим влияет и на климатическую комфортность проживания в городских кварталах. Их планировка и застройка, в свою очередь, влияют на ветровой режим территории. По скоростям преобладающих воздушных потоков в городах выделяют следующие аэрационные зоны: — застойные зоны - территории со скоростями ветров (V) 0 - 1 м/сек (в них приземный воздух почти не обновляется, загрязнителизастаиваются и накапливаются); — комфортные зоны V в пределах 1 - 3 м/сек (проветриваются, а ветер не создает биоклиматического дискомфорта для жизни); — зоны допустимого (умеренного) дискомфорта для людей находящихся вне помещений с V от 3 до 5 м/сек; — дискомфортные зоны с V ветра более 5 м/сек.
Для определения степени климатической комфортности и опасности загрязнения территории от источников атмосферных выбросов или перевеивания пыли по преобладающим направлениям ветров, используется классификация степени суточной устойчивости направлений ветра: С до 40 — слабая устойчивость; С от 41 до 70 — умеренная устойчивость; С > 70 — сильная устойчивость.
“Зеленое строительство” — создание природно-экологических элементов архитектурно-планировочного каркаса города. Сюда входят различные формы зеленых насаждений (лесопарки, парки, скверы, бульвары, газоны, санитарно-экологические зоны и др.). Их размещение в городе должно учитывать ландшафтную структуру территории, климатический район, характер застройки, численность населения и производственную специфику. Так по численности населения выделяют крупные города > 250 тыс. жителей, большие — 100 - 250 тыс. человек, средние — 50 - 100 тыс. чел., мелкие — < 50 тыс. жителей. В них по видам пользования выделяют насаждения общего пользования ( парки, скверы, сады, стадионы, газоны на улицах), ограниченного пользования (в жилых микрорайонах, кварталах, дворах, школах и других общественных территориях), специального назначения (санитарно-защитные, кладбища и др.).
В градостроительных нормативах существуют нормы площади и формы зеленых насаждений на 1 тысячу жителей и на 1 человека, в зависимости от численности городского населения. Однако они несколько меняются в зависимости от климатического района. В умеренно холодном и умеренном районах, где сосредоточены почти все города России, эти колебания весьма незначительны. В больших и крупных городах по градостроительным нормам на 1 жителя должно быть: насаждений общего пользования — 24,6 м2, ограниченного пользования (в зависимости от норм жилой площади) — 32 - 40 м2 (в том числе в жилых микрорайонах — 15 - 24,7, а на промплощадках — 8 м2), спецназначения — 13 м2. Для средних, соответственно, — 20,6; 34 - 43 (в т.ч. 18 - 27 и 8); 13 м2, а для мелких — 18; 38 (в т.ч. 22 - 33 и 8); 13 м2. Однако, на то, как реально используются эти пространства жителями городов, а также на ландшафтно-экологический каркас территории не всегда обращают внимание. Сейчас же характер, конфигурация и размещение зеленых массивов по значимости, приближаются к критериям оценки жилья по удаленности от места работы и его площади. Общая площадь зеленых зон часто жителей заботит меньше, чем наличие зелени во дворе или поблизости. Оказывается, что если из окна квартиры видны газоны и деревья, то увеличивается работоспособность и даже продолжительность жизни. Дом с видом на зеленый массив стоит на 20 - 30 % дороже, чем с видом на застроенную территорию. То есть, в разных социально-экономических условиях одни и теже эколого-технологические факторы и условия имеют неодинаковую значимость и по разному интерпретируются в общественном сознании. Это следует учитывать при ИГ проектировании. Важную экологическую, ландшафтно-архитектурную и санитарно-гигиеническую роль в городах могут играть зеленые корридоры вдоль городских водных артерий и других водоемов, а также вдоль тальвегов рельефа, перегибов рельефа (бровок террас и др.) и господствующих водоразделов. Кроме того все более заметную роль в проектировании имеют эколого-технологические и геотехнологические обоснования организации санитарно- и природо-защитных зон вокруг промышленных комплексов и ценных природных объектов.
Для территории России с суровым и разнообразным климатом значительная роль в проектировании поселений отводится энергоснабжению, в частности, отопительным системам. Они расчитываются на основе таких климатических характеристик как продолжительность холодного периода, минимальные декадные температуры, ветровой режим, максимальные глубины промерзания почво-грунтов и др. Эти климатические характеристики по регионам сильно варьируют. В строительной климатологии и СНиПах существуют региональные нормативы отопительных систем и сезонов, а также карты районирования СССР и его регионов по продолжительности и интенсивности отопления.
Водоснабжение и канализация. Огромное значение для городских ТПХС имеют условия организации водоснабжения и сброса канализационных стоков. При организации водоснабжения города проводят исследования по выбору мест водозаборов. Для этого оцениваются гидрометеорологический режим имеющихся источников водоснабжения (расходы воды, их надежность), особенности русловых и других деформаций, ледовый и температурный режимы, химический состав вод и санитарно-гигиенические условия самого водоема и прилегающих территорий. Кроме того анализируются потенциально опасные хозяйственные объекты, способные отрицательно влиять на источник водоснабжения. Для водозабора должны выдерживаться нормы и требования как по химическому составу, температуре и перепадам температур воды, так и по расстоянию от источников возможного и существующего загрязнения (очистных сооружений, сбросов, пристаней, портов и др.).
Особая роль для организации водоснабжения принадлежит рельефу местности (уклоны, расчлененность, перепады высот). Чем больше относительные превышения, тем больше энергетические расходы на подъем воды, необходимый для устойчивого водоснабжения города. Рельеф городской территории и особенности застройки характеризуются полями высотных уровней. Они и определяют сложности и удорожание водоснабжения. Если город расположен у подножья возвышенности или горного хребта, то достаточно поднять воду на определенную высоту (большую, чем высота городской территории с застройкой), и далее она пойдет самотеком. В крупных городх с промышленными зонами, разбросанными на обширной территории территории с относительно ровным рельефом, проектируют водонапорную сеть с водонапорными башнями и подстанциями в узловых точках. С удалением от каждой башни, в соответствии с падением пьезометрического уровня, падает напор воды. Соответственно выделяются концентрические зоны возможной разноэтажной застройки городской территории. То есть условия водоснабжения могут определять архитектуру города. При пересеченном рельефе эта картина осложняется. В данном случае в понижениях могут располагаться здания повышенной этажности, а на возвышенностях - наоборот пониженной. В крупных современных городах водонапорные башни заменяют насосными станциями. Прокладка магистральных водопроводов наиболее оптимальна по линиям местных городских водоразделов, так как это повышая надежность, снижает стоимость водоснабжения. Водозаборы бывают поверхностные из открытых водоемов и подземные из аллювиальных и межпластовых горизонтов. Вокруг водозаборов организуются санитарно-защитные зоны. Максимальные радиусы подзон особо строгого водоохранного режима (до 3 км) имеют открытые водозаборы и системы неглубоких водозаборных скважин из аллювиальных отложений (0,3 - 1 км). Далее организуются две зоны менее строгого режима. Последняя определяется из расчета времени возможной фильтрации из нее имеющихся загрязнителей до водозабора. Это время не должно быть меньше 50 лет. В противном случае загрязняющие производства следует удалить из нее.
С системой водоснабжения городов функционально тесно связана система канализации. Территории, охватываемые системой городской канализации в соответствии с рельефом местности обычно делят на канализационные бассейны. В канализационной системе выделяются приемники, канализационная сеть, очистные сооружения, водосбросы. Жидкие сбросы в нее подразделяются на промышленные, комунально-бытовые и ливневые. Последние по особенностям загрязнения и объемам зависят от характера и повторяемости атмосферных осадков, а также территории, с которой они стекают (автомагистрали, промзоны, территории жилой застройки, парки и т.д.). Канализационная сеть обеспечивает отвод - сброс сточных вод с поверхности городской территории. Поэтому она должна иметь определенный общий уклон. Обычно канализационная сеть прокладывается по тальвегам в рельефе.
Слишком большие, или наоборот малые, уклоны местности ведут к удорожанию строительства за счет увеличения земляных работ, увеличения диаметра труб и других факторов. Минимальные диаметры труб в зависят от уклонов в канализационной сети городских территорий. Так для водопроводных и канализационных труб диаметром 250 мм минимально допустимые уклоны в сетях составляют 0,4%, а при диаметре 500 мм — 0,15%. Во избежании быстрого изнашивания труб их максимальные наклоны в подземных и наземных системах водопроводных и канализационных сетей редко превышают 5% (около 3% в среднем).
Однако глубины заложения водопроводной и канализационных сетей, влияющие на стоимость их прокладки, зависят не только от характера рельефа, но и других факторов. Прежде всего это климатические факторы, определяющие глубину промерзания грунтов - зимняя температура воздуха, продолжительность морозного периода, режим выпадения и глубина снежного покрова. Механический состав грунтов, их увлажненность, экспозиция склонов, растительность и другие природные факторы, также влияют на глубину промерзания грунтов. Заметно дороже строительство и в тех случаях, когда мощность рыхлых отложений меньше глубины промерзания грунта.
Для канализационной сети важное значение имеет положение основных базисных уровней: верхнего - начала канализационной сети на верхних ступенях водоразделов, и нижнего - местных базисов эрозии, куда сбрасываются загрязненные канализационные воды (поля орошения или фильтрации, река).
На поля орошения сбрасываются слабоочищенные или даже неочищенные сточные воды бытовой канализации. Они входят в систему очистных сооружений и служат для улавливания и естественного разложения (под влиянием солнечных лучей, кислорода воздуха, почвенных микроорганизмов и растений) значительного количества органических остатков. Часть территории полей орошения может использоваться для ведения пригородного сельского хозяйства. Неосвоенная часть полей орошения часто служит местом плотного заселения и сохранения различных видов околоводных птиц и зверей (кулики, ондатры и др.). Однако при неправильной организации и размещении поля орошения могут оказывать крайне неблагоприятное воздействие на прилегающие территории, инженерные объекты и население. При размещении их с наветренной стороны от жилых и промышленных объектов они становятся источником неприятных и вредных испарений и запахов. Могут они быть и источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, очагом распространения заболеваний и паразитов. Обычно поля орошения располагают на хорошо фильтрующих почво-грунтах. Размеры занимаемых ими площадей устанавливают исходя из соотношения 10 м2 полей, на 1 м3 канализационных сбросов. Однако, в связи с постоянным ростом загрязнения и заиливания почво-грунтов, эта норма увеличивается каждые 3 года до 30 м2 на 1 м3 сбросных вод.
Поля фильтрации отличаются от полей орошения тем, что на них поступают воды с меньшим содержанием загрязняющих органических веществ. Использование полей фильтрации и, соответственно, таких вод в сельском хозяйстве ничем не отличается от обычного поливного земледелия.
Поля орошения и поля фильтрации размешают на открытых солнечных, хорошо проветриваемых участках местности, с подветренной стороны от населенных пунктов и промышленных зон. При обосновании проектов размещения полей орошения и фильтрации учитывают характер слагающих территорию пород, инженерно-геологические процессы и явления (карст, суффозию, просадки и др.), способные повлиять на загрязнение подземных и поверхностных вод, подтапливание территорий и фундаментов инженерных сооружений.