Разработка шумозащитных методов с применением зеленых насаждений при развитии селитебных территорий городской застройки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.22, кандидат технических наук Винников, Юрий Анатольевич

• Винников, Юрий Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2010

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка шумозащитных методов с применением зеленых насаждений при развитии селитебных территорий городской застройки»

В условиях техногенного развития общества приоритетным направлением остается создание благоприятного климата для работы и отдыха населения, составляющим элементом которого является достижение акустического комфорта в мегаполисах, городах и других населенных пунктах.

В настоящее время выполнение нормативных значений звука в местах нахождения людей основывается на действующей в нашей стране нормативной базе: федеральных законах, ГОСТах, СНиПах, отраслевых, ведомственных документах, постановлениях и распоряжениях Правительства РФ и др. [39-46,58, 102-105, 118-120, 123-125, 127-131, 133, 136-138].

За последние годы все большее внимание уделяется градостроительно-планировочным методам снижения шума, которые не только способствуют шумозащите, но и в значительной степени сокращают затраты на строительно-акустические конструктивные средства шумозащиты. От степени обоснованности применяемых проектных решений зависит не только состояние окружающей среды, но и величина будущих необходимых затрат и средств на ликвидацию отрицательных последствий, возникающих из-за шумового дискомфорта.

Современная градостроительная наука и практика базируется на накопленных знаниях и существующих методах оценки шума, излучаемого источниками [13, 26, 32-33, 59, 96, 116, 126]. Изучены условия распространения звука в городской среде и его изменения в зависимости от отдельных градостроительных элементов.

Перспективное градостроительное развитие предусматривает в обязательном порядке обеспечение экологической безопасности мест проживания и реализации прав граждан на благоприятную окружающую среду. Реализация эколого-градостроительных требований предусматривает ликвидацию зон шумового дискомфорта на территории жилой и общественной застройки.

Это достигается применением современных методов строительства, благоустройства и озеленения, организации дорожного движения, возведения инженерных сооружений, шумозащитных домов и защитных экранов вдоль основных магистралей города и железнодорожных путей.

В планировочной структуре любого города имеется селитебная территория, на которой располагается жилая застройка с объектами социально-культурного, бытового, производственного назначения, а также с зелеными массивами и насаждениями. Состояние акустической обстановки селитебной территории является производной множества городских источников и оценивается интегральным показателем их воздействия.

В градостроительстве озеленение является составной частью общего комплекса мероприятий по планировке, застройке и благоустройству населённых мест. В основе озеленения селитебных территорий современного города - насаждения во дворах, при группах домов, в садах жилых районов и микрорайонов, на участках учреждений различного назначения. Их дополняют насаждения общегородского и районного значения в парках культуры и отдыха, в детских, спортивных и др. специализированных парках, в скверах и на бульварах, на промышленных, коммунально-складских территориях, на полосах отвода земель для транспортной коммуникации, а также в заповедниках, санитарно-защитных и водоохранных зонах. Составной частью озеленения крупного города являются насаждения пригородной зоны, создающие условия для массового отдыха населения среди природного окружения и содействующие оздоровлению городского воздушного бассейна: леса и лесопарки, плодовые сады.

Озеленение селитебных территорий городской застройки приводит к значительному снижению уровня шума, а также способствует улучшению микроклимата и санитарно-гигиенических условий: снижению скорости ветра, задержке пыли и аэрозоли; уменьшению концентрации дыма и вредных газов в воздухе, созданию в населённом пункте природной пейзажной среды.

Городской шум имеет тенденцию роста. Увеличение плотности движения на улицах, также мощностей двигателей различных видов транспорта привело к тому, что средний уровень шума на улицах больших городов, составляющих в недавнем прошлом 60-80дБА, в настоящее время достигает 75-95дБА, что превышает санитарную норму в среднем на 25дБА.

Шум, создаваемый транспортными потоками, вредно воздействует как на пешеходов на улице, так и на людей, находящихся внутри здания. С другой стороны, размещение предприятий на территории городов также значительно ухудшает акустический комфорт прилегающей жилой застройки, т.к. шумовой вал, не встречая преград, легко проникает внутрь селитебной территории [63, 93, 95, 109].

Многие промышленные зоны, находящиеся внутри селитебной территории, создают избыточное звуковое давление и в ночное время, с интенсивностью не меньшей, чем в дневное время.

Такое шумовое воздействие наносит непоправимый вред здоровью людей. Перегрузка слуховых нервов и центров мозга оказывает разрушающее влияние на весь организм человека. Шум вызывает раздражение нервной системы, ускоряет процесс утомления, усиливает интенсивность пульса, под его действием повышается кровяное давление, нарушаются пищеварительные процессы, что ведет к возникновению и развитию болезней сердечнососудистой системы и желудочно-кишечного тракта. Поэтому снижаются показатели работоспособности населения.

Учитывая вред, который причиняется шумом человеческой жизнедеятельности, важно комплексно решать проблему устранения, либо существенного снижения уровня шума в градостроительной практике. Таким образом, острота проблемы указывает на необходимость расширения работ по проблемам оздоровления окружающей среды городов, устранения противоречий между увеличением объема городского транспорта и обеспечением здоровых, комфортных условий жизни населения. Борьба с шумом должна идти в двух основных направлениях: путем снижения шума в самом источнике, в частности, в транспортных средствах или производственном оборудовании, и путем создания защитных устройств между источником и объектом, требующим нормализации шумового режима.

Снижение шума в источнике, уменьшение загазованности вредными выбросами автотранспорта - задачи, главным образом, технические, требующие значительных затрат времени и средств. Поэтому, судя по прогнозным оценкам, в ближайшие 30-50 лет, наряду с техническими средствами решения данной проблемы, целесообразно использовать все возможные архитектурно-планировочные и градостроительные мероприятия по ограничению распространения шума в окружающей городской среде.

В настоящей работе рассматривается акустический аспект проблемы в конкретном приложении к оптимизации среды крупных городов методами и средствами озеленения территорий различного функционального назначения. Важнейшей экосистемой городов являются озелененные пространства, жизнь в окружении которых одно из определяющих условий нормального физического и психического здоровья человека. Немаловажное значение для развития экологического направления градостроительной деятельности имеет глубокое осознание роли озелененных пространств, с помощью которых становится реальным решение широкого круга экологических проблем и задач. Однако, сложившиеся приемы и традиции в озеленении городов, а также ландшафтно-эстетические принципы их проектирования, не обеспечивают минимальный акустический комфорт функциональных зон наиболее уязвимых в экологическом отношении: примагистральные территории, внутри-квартальные посадки, контактные промышленно-селитебные районы и т.п.

Не менее важны и серьезны факты отставания проводимых работ по оптимизации среды обитания человека от темпов развития транспорта и городского хозяйства, отчуждения под строительные нужды территорий, предназначенных для перспективного озеленения и существующих насаждений. Общим фоном эколого-градостроительных неудач является действующая нормативная и теоретическая база проектирования: СНиП 23-03-2003, СНиП 2.07.01-89, СН 2.2.4/2.1.8.562-96, ГОСТ 17.5.301-78 и др., основные положения которых не содержат практических рекомендаций по созданию шумоза-щитных систем озеленения городов. Это требует от градостроительной теории более глубоких исследований закономерностей реализации шумозащиты озелененными пространствами и разработки основ их планировочной организации в полном соответствии с динамикой урбанизационных процессов и тенденциями деградации среды [13, 26, 32, 33, 59, 96, 116, 126].

Целью диссертационной работы является развитие теории и методологии снижения уровня шума в планировочной структуре крупных городов на основе применения шумозащитного озеленения.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• изучены и обобщены шумовые режимы во внутриквартальных пространствах селитебной территории, их спектральный состав и интенсивность;

• установлены теоретические и практические предпосылки применения зеленых насаждений в качестве шумозащитных мероприятий во внутриквартальных территориях жилой зоны;

• разработаны и апробированы методики исследования акустических свойств зеленых насаждений, используемых в основных планировочных приемах и градостроительных решениях озеленения внутриквартальных пространств;

• получены экспериментальные данные о распространении уровня проникающего шума во внутридворовые территории при различных вариантах их озеленения; • по результатам экспериментальных исследований разработана методика расчета эффективности подкроновых посадок шумозащит-ных зеленых насаждений во внутриквартальных пространствах, их конструкций, приемов озеленения.

Решение указанных задач позволило добиться поставленной цели исследования.

Объектом исследования являются шумозащитные мероприятия в планировочной структуре крупных городов.

Предметом исследования являются градостроительные планировочные приемы шумозащитного озеленения внутри селитебной территории.

Теоретической и методологической основой исследования являются работы отечественных и зарубежных авторов по изучению и использованию шумозащитных свойств зеленых насаждений (ШСЗН) для оптимизации селитебных территорий городской среды, законодательные и нормативные акты Российской Федерации, направленные на улучшение экологической обстановки в стране, охрану окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов, создание благоприятных условий проживания и здорового образа жизни трудящихся. В диссертации использовались экспериментальные методы исследований, основанные на методах статистической акустики, а также методы модельных исследований и макетирования. Применение этих методов позволило исследовать акустические процессы в трудно воспроизводимых и варьируемых конструкциях шумозащитных насаждений. Экспериментальные данные получены на прецизионной акустической аппаратуре фирм «RFT» и «TES» с их последующей компьютерной статистической обработкой.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований подтверждается использованием современных методических приемов и применением прецизионной аппаратуры, достаточным объемом экспериментальных данных, статистически обработанных с применением современных компьютерных технологий, а также сравнением полученных результатов исследований с данными отечественной и зарубежной литературы.

Практическая значимость работы. Разработанный метод расчета акустической эффективности использования шумозащитных зеленых насаждений во внутриквартальных пространствах позволяет с высокой достоверностью наиболее полно оценить различные приемы планировки их посадок. Причем акустическая эффективность по предложенной методике позволяет оценить различные конструкции посадок, их дендрологический состав с точки зрения не только звукоизоляции, но и звукопоглощения. Полученные дополнительные данные по внутриквартальным шумам жилой застройки позволяют расширять вариантный ряд планировочных структур дворового озеленения,т.е. более рационально расходовать средства на решение социально-экономической и экологической проблем создания условий проживания на селитебных территориях. Макетный метод исследований позволяет получать экспресс-данные об акустических свойствах шумозащитных насаждений.

Научная новизна исследований заключается в открытии новых свойств шумозащитных зеленых насаждений, находящихся во внутриквартальных ограниченных пространствах городской застройки, а именно рассмотрении их как объемно-акустических преград, обладающих как звукоизолирующими, так и звукопоглощающими свойствами.

На основе этого была разработана макетная методика исследования звукоизолирующих свойств шумозащитных насаждений аллейного типа, имеющих продольный межкроновый разрыв. При этом данная методика позволяет учитывать изменения спектров звукопоглощения и звукоизоляции при изменении конструкции посадок а, следовательно, наиболее полно использовать возможности шумозащитных насаждений при их проектировании. В результате проведенных исследований получены аппроксимированные частотные кривые, позволяющие проектировать шумозащитные насаждения с требуемой акустической эффективностью и однородностью. Объем произведенных экспериментов позволил уточнить картину распространения проникающего уровня шума во внутриквартальные пространства.

Новой является разработанная методика расчета эффективности шумозащитных свойств зеленых насаждений во внутриквартальных пространствах.

Личный вклад автора заключается в разработке методов работы и проведения исследований в натурных и моделируемых условиях, в сборе, обработке и анализе экспериментальных материалов, получении обоснованных выводов и заключений, разработке практических методических рекомендаций на основе обработанных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методические рекомендации по снижению внутриквартальных шумов внутри селитебных территорий с помощью зеленых насаждений.

2. Методы исследования звукоизолирующих и звукопоглощающих свойств шумозащитных зеленых насаждений аллейного типа (с внутренней реверберацией).

3. Модельная экспресс-методика определения звукоизолирующих свойств зеленых насаждений.

4. Методика расчета эффективности подкроновых посадок, дополняющая имеющиеся методики и учитывающая повышение акустического комфорта во внутриквартальных пространствах за счет звукопоглощающих свойств шумозащитных зеленых насаждений.

Внедрение результатов исследования. Результаты данного диссертационного исследования использованы при выполнении следующих научно-проектных работ:

• «Проект озеленения дворовых пространств комплекса 4-5-этажных жилых домов по ул. Пересвета в г. Брянске» (2000 г.);

• «Проект озеленения дворовых пространств в микрорайоне «Московский» г. Брянска (2000 г.).

Основные положения диссертации по применению шумозащитных насаждений в планировочной структуре крупных городов включены в учебный курс «Архитектура гражданских и промышленных зданий» в Брянской государственной инженерно-технологической академии (БГИТА).

Апробация результатов исследования. Основные положения, сформулированные в диссертации, обсуждались и были одобрены на следующих научно-практических конференциях:

- научно-практические конференции Брянской государственной инженерно-технологической академии (г. Брянск, 1998-2001 гг.);

- международный экологический симпозиум «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия» (г.Санкт-Петербург, 2000 г.);

- международная научно-практическая конференция «Экология, наука, образование, воспитание» (г. Брянск, 2000 г.);

- международные научные чтения «Стратегия выхода из глобального экологического кризиса» (г. Санкт-Петербург, 2001 г.);

- научно-технический семинар «Экология, акустика, светотехника и защита от шума» (г.Севастополь, 2001 г.).

Основное содержание диссертации опубликовано в статьях и докладах, всего в 8 печатных работах.

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