Тема 6. Природные факторы в формировании градостроительных объектов.

6.1. Охрана окружающей среды в градостроительстве. Природный ландшафт как комплекс градостроительных ресурсов. Выбор территории для размещения населенных мест. Предпроектный анализ природно-климатических условий площадки строительства города. Природные условия как материальный компонент градостроительных систем.

Охрана окружающей среды в градостроительстве

Экологической системой называют любое сообщество живых существ и среду его обитания, объединенных в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Экосистемы могут быть разных размеров, например, глобальная экосистема - это биосфера, горная страна, бассейн крупной реки - это мезоэкосистема, а экосистема гнилого пня - это микроэкосистема.

Город, прежде всего, сложная система, характеризующаяся многообразными внутренними и внешними связями естественного, технического, социального происхождения. Как сложную систему город можно представить в виде динамичного взаимодействующего сочетания двух субсистем - природной и антропогенной, которые, в свою очередь, подразделяются на ряд взаимодействующих подсистем: природная - на геосистему, гидросистему, аэросистему и биосистему, антропогенная - на подсистемы: производственную, градостроительную, инфраструктурную.

Вместе с тем, город - особая экосистема, главные отличия которой от экосистем, известных в природе, заключаются в том, что в ней доминирует человек, силой своего ума и логикой социального поведения, имитируя многие естественно протекающие в природных экосистемах процессы. Человек искусственно создает и регулирует потоки вещества и энергии, формирует и разрывает трофические цепи, во многом влияет на процессы теплового и газового обмена. Он во многом автор и среды своего обитания, ибо материальная сфера города, его архитектура - результат деятельности человека как социального существа: "Архитектура - среда, в которой человечество существует, которая противостоит природе и связывает человека с природой, среда, которую человечество создает, чтобы жить, и оставляет потомкам в наследство, как улитка раковину - иногда жемчужную. Разница только в том, что у раковины жемчужина - результат болезни, а подлинная архитектура - результат здоровья и огромной созидательной силы человечества"

Город - чрезвычайно зависимая экосистема. Все экосистемы - открытые структуры, но города - структуры сверхоткрытые. Они полностью зависят от их окружения, в чем проявляется экологический "паразитизм" урбанизированных образований. Город не может прокормить свое население за счет своей территории, он "дышит" чужим воздухом, "пьет" чужую воду и одновременно с этим выбрасывает в биосферу большое количество продуктов своего метаболизма. Это видно из табл. 1, где приведены ориентировочные объемы некоторых ресурсов и размеры территории, необходимой для покрытия их дефицита "средним" миллионным городом.

Человечество издавна строило города с учетом природных особенностей - наличия водоемов и рек, живописного рельефа, господствующих ветров и т.д. В выборе места для строительства городов достаточно гармонично сочетались функционально-утилитарные и идейно-эстетические требования

Представления об экополисе весьма различны. Одни исследователи считают, что экополис - это поселение, застроенное биопозитивными (т.е. экологичными) зданиями, обогреваемыми солнечной энергией, имеющими замкнутый водооборот и т.д. Другие - что экополис - это безотходный город с идеально функционирующими инженерно-техническими системами экологической компенсации. Третьи во главу угла ставят идеальное озеленение, способное "перерабатывать" продукты городского метаболизма и т.д. Вероятно, правы и первые, и вторые, и третьи. Одно из последних представлений об экополисе принадлежит А.Ф.Реймерсу, который считал, что принципы создания экополиса должны включать следующие три основных требования:

соразмерность архитектурных форм (домов, улиц и др.) росту человека;

пространственное единство водных и озелененных площадей, создающих хотя бы иллюзию вхождения природы в город и расчленяющих его на "субгорода";

приватизацию жилища, включающего элементы природного окружения непосредственно у дома и квартирное озеленение (на балконах, вертикальное озеленение улиц, создание газонов на крышах домов и т.п.).

В целом же экополис - это главным образом малоэтажный город с обширными "природными каналами" садов, парков лесопарков (даже лесов), полей, водоемов и т.п., создающий благоприятные экологические условия, как для жизни человека, так и для существования многих видов растений и животных в его пределах [8].

Самая сильная тема в идее экополиса - тема озеленения. Тезис "не зелень в городе", а "город в зелени" особенно справедлив для экополиса. Более того, ряд исследователей считает необходимым условием хорошо озелененного города всемерное увеличение и усиление автотрофного блока, снабжающего городскую экосистему органическими веществами (продукты питания и сырье для человека; корм для домашних животных) и кислородом; использование, по возможности, всех свободных площадей (не только Земли, но также стен и крыш зданий) для выращивания зеленых растений, что может в значительной степени снять зависимость города от окружающих питающих экосистем, увеличивая его саморегулируемость.

С подобными представлениями об экополисе можно согласиться, хотя тут же возникают вопросы. Как быть с существующими городами, особенно имеющими историческую ценность? Считать ли, что экополисы - это преимущественно новые города? Почему в малых городах, так называемых академгородках (Пущино, Протвино, Черноголовка и др.), наиболее соответствующих, вероятно, представлению об экополисе, повышенное число самоубийств?

Отдавая должное роли озеленения городов, удобству жилищ, совершенству инженерно-технической инфраструктуры, комфортности физической среды в целом, нельзя забывать о том, что главным действующим лицом в городской экосистеме является человек. Его социальная сущность предъявляет требования к экосистеме, в которой он живет, не только с биологических позиций. "Экологичный" город - экополис и в культурном, и в социально-психологическом, и в эстетическом отношениях должен быть достойной средой обитания человека. Все поселения на планете должны превратиться в конце концов в экополисы - таков экологический императив человеческого рода.

Исследования городских экосистем в последние десятилетия постоянно расширялись и охватывали следующие важнейшие направления:

экологические факторы, влияющие на процессы урбанизации;

динамику природных и антропогенных процессов в городских экосистемах;

экологические процессы и городские технические системы;

экологическую индексацию в городах;

потоки энергии и веществ;

эффективность использования энергии в городах;

качество жизни в урбанизированных районах;

городскую флору и фауну;

значение экологии города (урбоэкологии) в развитии теории взаимодействия человека и природы;

традиционную и "экологичную" (биопозитивную) застройку;

потенциальную емкость городских систем и систем экологического обеспечения;

видеоэкологию и др.

До сих пор содержание термина "экосистема города" понимается весьма узко: проблемы экологической методологии в градостроительстве неправомерно отошли на второй план, а на первое место вышли исследования конкретных узко гигиенических проблем окружающей среды. Это, конечно, закономерно, учитывая реалии сегодняшнего дня. Вместе с тем, развиваться должны оба этих важнейших направления - и гигиеническое, и экологическое, поскольку ноосферная стратегия человечества, как об этом уже было сказано выше не может быть оторвана от эволюции биосферы. Но одновременно с этим необходимо исследовать и историко-культурные особенности развития городов, поскольку понятия "экология человека" (в том числе и урбоэкология) и "экология культуры" тесно между собой связаны, обуславливают друг друга, а исторический аспект при исследовании сложных, динамических, эволюционизирующих городских систем крайне важен.

Роль градостроительства в охране окружающей среды оценивается в настоящее время по его вкладу в решение преимущественно гигиенических целей. Между тем обострение глобальной экологической обстановки, необходимость обеспечить условия устойчивого развития городов и других поселений требуют более развернутого и комплексного подхода к проблеме, в частности понимание города как экологической системы со всеми вытекающими из этого последствиями, а градостроительства как важнейшего средства формирования среды обитания человека. Сейчас, как никогда, важны исследования именно экологических особенностей (а не только гигиенических или сугубо "озеленительных" аспектов) городов и градостроительства, что крайне необходимо и для обеспечения более полного взаимного проникновения градостроительства и экологии.

Экологическая направленность в эволюции современного градостроительства и архитектуры ощущается все более сильно. Однако нередко забывают о том, что экология конца XX века так же отличается от экологии XIX столетия, как современный автомобиль отличается от паровой повозки Кюньо. Современная экология - понятие очень емкое, приобретшее в наши дни философско-методологическое значение. И градостроительная проблематика здесь не является исключением.

экологические исследования все более широко стали охватывать антропологические и социальные проблемы. Возникло понятие социальной экологии, тесно соприкасающейся с учением В.И.Вернадского о ноосфере - то есть биосфере, гомеостаз которой поддерживается разумом человека.

Экологический подход привел также к вычленению внутри социальной экологии - экологии культуры, в которой изучаются пути сохранения, восстановления и развития различных элементов культурной среды, созданной человечеством на протяжении всей истории его развития - памятников архитектуры, исторических городов, ландшафтов и т.д. Проблема сохранения культурного наследия и в том числе памятников архитектуры и градостроительства является, по существу, частью экологических проблем, сопутствующих общим процессам прогресса и выживания человечества.

"Экологизация" градостроительства, то есть подход к городским системам - объектам изучения и проектирования как к экологическим системам, понимание городской и, в частности, градостроительной культуры как важнейшего элемента экологии человека, более глубокий учет пространственно-временных характеристик градостроительных объектов в их историческом аспекте сулит большие возможности в изучении градостроительных процессов не только как части более всеобщего явления ноосферогенеза, но и с точки зрения цикличности, синхронности, диахронности и других временных характеристик, а также более глубокого понимания особенностей локализации этих процессов.

Экологизация градостроительства немыслима без исследования жизненных процессов, формирующих среду обитания человека, в том числе и процессов культурологического порядка. При этом значительно расширяются возможности изучения этой среды вплоть до художественного пространства. Экологический аспект, в свою очередь, требует пересмотра некоторых положений теории и истории градостроительства и архитектуры, поскольку он основан на единстве пространственно-временной и причинно-следственной структуры мира, единстве материальных и духовных вставляющих его элементов.

Среда обитания людей - сложное понятие, отражающее сущность человека как биологического вида и одновременно как социального существа, что коренным образом отличает его от других представителей животного мира. Поэтому не случайно в БСЭ даны два определения среды - обитания живых организмов и среды социальной. В первом случае мы читаем: "Среда - совокупность абиотических (неорганических) и биотических (органических) условий обитания животных, растений или микроорганизмов одного или разных видов" [2, с. 359]. Во втором: "Среда социальная - окружающие человека общественные, материальные и духовные условия его существования, формирования и деятельности" [2, с. 359].

среда обитания - неразрывная категория, где вследствие устойчивых и сильных пространственных, временных и причинно-следственных связей все процессы жизнедеятельности людей, в том числе и градостроительство как наиболее всеобщее средство и результат формирования такой среды, взаимосвязаны и обусловлены друг с другом. Однако до сих пор в градостроительном планировании и проектировании, даже в научных исследованиях города, городские агломерации, системы расселения не принято рассматривать как сложные демоэкосистемы, уделяя основное внимание главным образом работе с традиционными, наиболее "архитектурными" предметами - функциональной и пространственной структурами тех или иных урбанистических образований.

Активно взаимодействуя между собой (а не просто сосуществуя, как это было в более ранние эпохи), природная и искусственно созданная человеком среды - биосфера и техносфера формирует качественно новое состояние среды обитания: первичная биосфера и созданная человеком искусственная среда - техносфера соединяются в новую цельную систему - биотехносферу [131. Биотехносферу можно представить как сложнейшее переплетение больших систем науки, техники, экономики, культуры, живой природы, материальных и социальных (в том числе градостроительных) структур в их непрестанном взаимодействии.

Формирование биотехносферы идет постепенно и неравномерно во времени и пространстве. Переход биосферы в биотехносферу - исторически неизбежный и закономерный процесс, темпы которого все более ускоряются. Нередко этот процесс сопровождается недостаточно контролируемой эксплуатацией природных ресурсов, загрязнением и деградацией окружающей среды, нарушением экологического равновесия, что может, в конце концов, привести к утрате биотехносферой ее биологической первоосновы, а вследствие этого и к необратимому экологическому кризису в глобальном масштабе.

основой биотехносферы должна остаться биосфера со всеми сложными процессами в ней протекающими, с ее энергетикой, геохимическими циклами, трофическими цепями и огромным разнообразием всего живого. На всех этапах развития биотехносфера должна находиться в состоянии динамического гомеостаза, то есть экологического самообеспечения, согласованного с законами природы и одновременно с этим с потребностями развивающего общества.

Таким образом, биотехносфера является переходной ступенью на пути эволюции биосферы и трансформации ее в ноосферу. Из сказанного выше видно, что ни о какой ноосфере не может быть и речи без разумного отношения к биосфере на всех этапах ее эволюции.

Человек - часть биосферы. В его дуализме как биологического вида и одновременно социального существа проявляется сложность его отношений с природой. Человек деформирует биосферу в целом и, будучи сам ее частью, ощущает последствия этой деформации на себе. Эволюция человека как социального существа происходит более или менее безболезненно, но изменения в экологии человека как биологического вида слишком стремительны. Эти изменения могут привести к серьезным нарушениям в жизнедеятельности человеческого организма, в том числе и в его генетическом аппарате. Поэтому неправильно противопоставлять друг другу, как это еще нередко делают, антропоцентристский и экологический подходы к проблемам окружающей среды, поскольку природа (биосфера) выступает не только как источник сырья, водных и других ресурсов, но и как среда обитания людей. От состояния биосферы в целом зависит благополучие и здоровье человечества и это убедительно показано в целостной картине мира, открытой и описанной великими философами прошлого и современности.

Экологическое значение биосферы, в том числе и для здоровья людей, непрерывно растет. Поэтому забота о биосфере - это одновременно забота и о человеке, о среде его обитания, биологических, материальных, психологических условиях его жизни. При этом необходимо усиливать три основных планетарных функции биосферы - ее биологическую продуктивность, поддержание оптимального гидрологического и газового состава среды и способность биосферы к биологическому самоочищению.

Только тогда биосфера, оберегаемая и сохраняемая людьми, действительно превратится в ноосферу - систему разумных научно-обоснованных поступков в глобальном масштабе.

Важнейшую роль в формировании ноосферы должны играть урбанизированная среда как ее существенная часть, расселение как важнейшая пространственно-временная форма взаимодействия общества и природы и градостроительство как активный и всеобщий процесс развития среды обитания.

К концу XX столетия перед человечеством в полный рост встал призрак глобального экологического кризиса, в результате которого мы можем вместо ноосферы получить хаос и безжизненную планету. Экологический императив, безусловно, будет диктовать мировому сообществу свои условия, экологическая парадигма кардинально изменится - сохранение среды обитания людей, выживание человечества станут не только темой экологических монографий и статей, но и главной целью развития общества. Поэтому и градостроительство будет не только отражать, но и воплощать в жизнь новые идеи о городах, их планировке и застройке. Предвестником такого нового "ноосферного" подхода к градостроительству уже сейчас можно считать все чаще и чаще выдвигаемые идеи об устойчивом развитии городов и их систем, о строительстве "экологических городов" - экополисов и т.д.

Ландшафтно-экологический подход в градостроительстве.

Конструктивный преобразующий характер градостроительства отражает его роль как фактора экологического развития. Масштабы градостроительной деятельности так велики, что появилась необходимость выявить особое направление в градостроительной науке - градостроительную экологию

Экология - наука о сложных взаимосвязях в природе, взаимоотношениях живых организмов со средой их обитания.

Внутри градостроительной экологии выделяется 2 направления:

-природоохранительное,

-гигиеническое.

1) Имеет цель - минимизировать разрушение существующей природной сре­ды: использовать процессы, происходящие в ней для совершенствования

градостроительной деятельности: восстановить произведенные разрушения с целью восстановления экологического равновесия.

2) Имеет цель - гармоническое развитие человека, защита его от неблагоприятных воздействий как природной, так и техногенной среды: минимизация этих воздействий путем внедрения рациональных градостроительных решений.

На разных уровнях градостроительного проектирования эти направления сохраняются, хотя и имеют различный удельный вес.

на региональном уровне /РСР/ природа относительно устойчива, роль человека- «вмешательство»,

на локальном уровне /ПРН/ природа подвержена большим изменениям, роль человека – «регулирование»

на уровне города /ГП/ элементы природы практически преобразованы,

роль человека – «управление».

Чем выше территориальный уровень - тем больше возможность и необходимость сохранения природы. На региональном уровне - сохранение территории, в городе - обеспечение гигиенических условий жителей.

Особо стоит вопрос экологии при организации сельского расселения.|

Аграрный ландшафт, как и городской ландшафт, является антропогенным ландшафтом, в котором нарушены естественные процессы.

Природообразующая деятельность человека на всех исторических этапах оставляла устойчивые изменения в природной среде.

Следы таких преобразований в Европе в возрасте 6 тыс. лет - остатки древних сооружений, вторичные леса, свалки, остатки поселений, каменных сооружений, дорог, садов, лугов, рыбных прудов, виноградников.

Решение, экологических задач в обеспечении возможности адаптации природной среды к новым условиям, в проведении мероприятий по совершенствованию среды.

«Не следует слишком обольщаться победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитываем, но, во вторую и в третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значения первых». Ф.Энгельс "Диалектика природы".

Структура и динамика ландшафта.

Прогноз и расчет всех изменений среды в результате градостроительного воздействия - составная часть проектного анализа на всех уровнях. Проектирование решает проблему связи между природными и градо­строительными системами (природным и антропогенным) ландшафтами.

Ландшафт: территориальная система, состоящая из природных или природных и антропогенных компонентов и комплексов, развивающихся во взаимосвязи.

Любая градостроительная деятельность ведет к необратимым изме­нениям ландшафта. Для достижения устойчивости градостроительного ландшафта необходимо действовать заодно с природой, но не против неё.

Природные ландшафты состоят из горных пород, воздуха, воды, почвы, растительности и животного мира. Эти компоненты постоянно воздействуя друг на друга образуют внутренние связи ландшафта. Относительная устойчивость этих связей - условие экологического равновесия.

Антропогенные ландшафты формируются под действием человека. Их компоненты являются целиком или частично антропогенными, хотя и производными от природных.

Виды антропогенных ландшафтов - определяются видом и технологией человеческой деятельности:

-сельскохозяйственный,

-промышленный,

-селитебный,

- рекреационный,

-лесохозяйственный,

-водохозяйственный.

Городской ландшафт - особый вид, для него характерно сочетание многообразных функций. Природные ландшафты имеют в принципе одинаковую структуру, формирующуюся из "ячеек", границы которых проходят по водораздельным хребтам. Передача веществ и энергии между ячейками происходит "по ветру", "по склону". Ячейка, соответствует водосборному бассейну реки.

Природные ландшафты под воздействием антропогенной нагрузки могут переходить в антропогенные ландшафты.

Изменения могут быть обратимыми, т.е. такими, что позволяют природному ландшафту после окончания воздействия вернуться в исходное состояние. В противном случае изменения считаются необратимыми.

Среди антропогенных воздействий следует выделить, те, которые ста­вят своей целью - необратимые изменения. Это все градостроительные преобразования.

Промышленное освоение территории создает необратимые изменения, но они являются побочными и нежелательными.

Наиболее изучены в градостроительстве изменения ландшафтов, вызванные сменой функционального назначения территории, т.е. непосред­ственного освоения и строительства. Вертикальная планировка, реорга­низация водостока, водозабора, ликвидация существующей растительнос­ти. Гораздо менее изучен процесс дальнейших изменений антропогенных ландшафтов у возникающих в процессе эксплуатации, и ведущие к возрождению части прежних компонентов и разрушению сделанного…

Еще меньше изучено, распространение влияния на смежные ландшафты.

Таким образом, путь решения задач градостроительной экологии в прогнозировании по ряду направлений:

1) прогноз возможного развития данного ландшафта для использования его природными закономерностями,

2) прогноз характера изменения внутренних и внешних связей запроектированного антропогенного ландшафта с учетом возможного использования природных закономерностей,

3) прогноз развития антропогенного ландшафта по этапам, на которых возникнет потребность дальнейшего вмешательства в состояние антропогенного ландшафта.

Научные основы ландшафтно-экологического подхода.

В градостроительной экологии происходит интеграция фундаментальных и прикладных наук : географических, биологических, гигиенических, инженерно-технических.

Используя подходы и знания научных дисциплин, ориентированных на изучение окружающей среды, градостроительство синтезирует их у конструктивных решениях по целенаправленному регулированию разви­тия систем расселения. В проектировании затрагиваются три основных аспекта взаимоотношения человека и природы.

-обеспечение рационального природопользования /экономия ресурсов,

-повышение устойчивости природных и антропогенных ландшафтов,

-использование природных компонентов для создания городской среды с высоким гигиеническим комфортом.

Характер воздействия урбанистики на окружающую среду.

1.Изменение геологической среды и нарушенность территорий.

В городах образуются антропогенные геологические процессы. Сильные изменения происходят в гидрографической сети, выпадении осадков. Меняются условия стоков, инфильтрации. Застройка, устройство дорожных покрытий, снегоуборка снижают коэффициент инфильтрации.

Образуются депрессионные воронки подземных вод и опускание почв. (в Мехико на 7мм.). в Москве исчезло 100 малых рек и ручьев, 700 озер, 50 болот и …….

Земельный фонд СССР – 9 га/чел.

Для с/х и градостроительных целей – 3 га/чел.

Другие неудобные территории – сейсмические зоны, закарстованные, лессовые, просадочные грунты, заболоченные и заторфованные территории, многолетняя мерзлота.

Площадь неудобных и ……. Территорий в пределах городской черты – 8% от общей площади города.

2. Загрязнение почвенного покрова твердыми бытовыми и промышленными отходами.

Почва – огромная роль в обмене веществ и энергии, утилизации отходов, образовании гумуса.

2.1. Бытовые отходы.

Твердые бытовые отходы (ТБО).

Санитарная очистка включает два комплекса работ:

2. сбор и удаление бытовых отходов

3. обезвреживание и переработка

Проблема не решена.

СССР – 225 кг ТБО/чел. в год

США - 900 кг ТБО/чел. в год

Франция – 300 кг ТБО/чел. в год.

- основной способ обезвреживания – свалка (полигон). Перекладывание мусора с одного места на другое не имеет перспектив: загрязняет среду, поглощает огромные территории.

Обезвреживание мусора – 50-100 лет.

• высоконагруженные полигоны;

• переработка на компост;

• мусоросжигательные заводы

2.2. отвалы и отходы производства – горнодобывающая, черная и цветная металлургия, химия и …… промышленность, энергетика.

.Загрязнение атмосферы.

-поступление техногенной тепловой энергии;

- выброс СО₂

- выброс двуокиси серы, фенолов, свинца.

За последние 100 лет выброс увеличился в 30 раз.

В с/х местности в 610 раз, а в городах в 150 раз больше, чем над океаном.

Основные загрязнители – энергетические установки, промышленное производство, транспорт, коммунально-бытовой сектор, с/х.

Лайнер за 8ч. в полете сжигает 3т….. кислорода, столько за это время вырабатывает 25 тыс. га леса.

4.Загрязнение и истощение водных ресурсов.

Рост потребности воды для: промышленности, с/х, коммунально-бытовых услуг.

Город – 300-600 л/сутки;

С/х 20-30 л/сутки - 100-120 л/сутки - ………….;

общие потребности пресной воды в мире – 3000 км 3 в год. 1

1700 км3 безвозвратно, 1300 км3 сбрасывают в реки.

Развитие коммунального хозяйства в городах, рост численности населения, увеличение сточных вод (бытовые, талые, дождевые).

5.Шум, вибрация, электромагнитные поля, радиация.

Уровень шума повышается на 0,5-1 дБ в год.

30-40% городского населения живет в зонах акустического дискомфорта. Экономический ущерб (рост заболеваний, снижение производительности труда) значителен.

Электромагнитные излучения.

АЭП – воздействие на с/х культуры.

Электромагнитный фон в грунтах.