Екологія міських систем

2







Міністерство освіти та науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра екології















МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсової роботи з курсу “Екологія

міських систем ” студентами напряму 6.040106

“Екологія, охорона навколишнього середовища

та збалансоване природокористування"

денної та заочної форм навчання

(Частина 1)





Затверджено методичною

комісією напряму 6.040106

“Екологія, охорона навколишнього середовища та

збалансоване природокористування ” 

Протокол №9

від 27 червня 2008р.







Рівне 2008


Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Екологія міських систем” студентами напряму 6.040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування ” денної та заочної форм навчання (Частина 1). Мороз О.С., Хомич Н.Р., - Рівне: НУВГП, 2008р. - 20 с.

Упорядники: Мороз О.С., канд. с. - г. наук, доцент. Хомич Н.Р., асистент.

Відповідальний за випуск - Клименко М.О., доктор с.-г. наук, професор, завідувач кафедри екології.


Зміст



Вступ

1. Просторово-морфологічні характеристики міста

2. Оцінка системи міста

2.1 Оцінка розвитку міста у просторі

2.2 Стійкість міських ландшафтів до антропогенної трансформації

2.3 Загальна оцінка людського потенціалу

3. Оцінка впливу антропогенних чинників на місто

3.1 Оцінка кількості автотранспорту

3.2 Визначення потенціалу самоочищення атмосфери

3.3 Районування території міста за ступенем забруднення

3.4 Оцінка шумового забруднення

Література

Додатки

Додаток 1. Значення адитивних коефіцієнтів

Додаток 2. Питомі викиди шкідливих речовин

Додаток 3. Коефіцієнт впливу певного типу автомобіля

Додаток 4. Рівень технічного стану автомобілів

Додаток 5. Витрати палива для автомобілів

Додаток 6. Характеристика погодних умов

Додаток 7. Шкала забруднення міської території

Додаток 8. Допустимі рівні шуму




Вступ



Що являє собою місто? Передусім, місто уже на початку свого існування являло собою факт концентрації населення знарядь виробництва, капіталу, тоді як для села характерним і донині є протилежне - ізольованість і роз‘єднаність. Необхідно навести загальні дані про сучасний стан міст України. Висвітити інформацію про стан атмосферного повітря, водних ресурсів, загальний стан середовища міста.


1. Просторово-морфологічні характеристики міста



В даному розділі курсової роботи, необхідно надати повну інформацію про такі характеристики міста, як: територія, населення, щільність забудови, озеленення, інженерна інфраструктура.

Територія.

Провести детальний аналіз природно - ландшафтних і соціально - економічних умов території міста. Провести аналіз відкритості території. Зробити прив’язку до території яка зображена на планшеті згідно варіанту. З довідкових джерел необхідно навести загальну площу міста в гектарах.

Населення.

Місто надає більшості проживаючих тут різні можливості для отримання освіти та перекваліфікації, причому чим більше населення міста тим більшою кількістю можливостей перекваліфікації воно володіє. У даному підрозділі необхідно охарактеризувати населення міста, а саме: надати інформацію про загальну кількість населення міста, зайнятість населення по галузям промисловості та міського господарства.

Озеленення.

В даному підрозділі необхідно надати інформацію про роль рослинного світу в системі міста та житті міського населення.

Описати флору території міста, які рослини та дерева переважають на території міста в цілому. Окремо подати інформацію по території яка показана на планшеті. Інформацію бажано подати в табличній формі.

Інженерна інфраструктура.

Необхідно розписати інфраструктуру автошляхів міста, які типи автошляхів переважають в місті. Подати інформацію про залізничний транспорт.


2. Оцінка системи міста



2.1 Оцінка розвитку міста у просторі



Урбанізовані ландшафти визначають основні риси обличчя міста. Вони складаються з зон: парки, водойми, об’єкти КЗЗ, житлова забудова міста, загальноміський центр, промислово - складські зони, промислові зони зони.



Таблиця 2.1. Зонування міста

№

Назва зони

Площа зони, (га) 

1…







Необхідно знайти на планшеті дані типи зонального розподілу міста, підрахувати їх площу в гектарах згідно масштабу. Дані занести до таблиці 2.1



2.2 Стійкість міських ландшафтів до антропогенної трансформації



Розглядаючи ландшафт, варто зупинитися на використанні цього терміна в минулому і в теперішній час, оскільки часто він несе неоднакове смислове на вантаження. Одним із критеріїв, що визначають регіонально - екологічну стійкість території площею S, служить показник геодинамічного потенціалу Gг, що характеризує ступінь схильності освоюваної території до деградаційних процесів і визначається відношенням Sу/S (де Sу - площа території ураженої несприятливими екологічними процесами).

Визначити за допомогою вихідних даних геопотенціальну стійкість території міста за формулою:



 (2.1)


де ka - адитивні коефіцієнти, які визначені методом нормуючої функції (Додаток 1).

За отриманим результатом та при допомозі таблиці 2.2, можемо провести класифікацію стійкості урбоекосистеми міста.



Таблиця 2.2. Оцінка стійкості урбоекосистеми

№ з/п

Тип використання території

ka

Sу

Sу/S

W

Клас 

Градації 

стійкості

1

Парки, водойми, об’єкти КЗЗ

1











2

Житлова забудова міста

0,5











3

Загальноміський центр

0,25











4

Промислово - складська забудова

0,125











5

Промислові зони

0,0625













Таблиця 2.3. Класифікація стійкості урбоекосистеми

Клас урбоекосистеми

Градації стійкості



стійка в цілому

стійка в малому

нестійка в цілому

Керований замкнутий

0,9

1,0

-

Некерований замкнутий

0,6

0,8

0,1

Керований відкритий

0,4

0,5

-

Некерований відкритий

-

0,2

0



По отриманим результатам робимо відповідний висновок, що до стійкості урбоекосистеми міста.


2.3 Загальна оцінка людського потенціалу



Для ефективної просторової організації регіональних систем важливо систематизувати інформацію про наявний потенціал регіону. Постає вимога опрацювати теоретичні і методичні засади оцінки потенціалу простору. Дослідження окремих складових ресурсного потенціалу та його оцінки ведуть Л. Гринів, Г. Гуцуляк, І. Горленко, М. Ігнатенко, О. Літовка, Е, Новиков, А. Маринич, В. Руденко. Широкого поширення у науці набули поняття економічний, трудовий, природно - ресурсний, виробничий, рекреаційний, науково - технічний, духовний, аграрний, політичний, інформаційний і т.д. потенціали.

Дослідження моделі ПРОГРЕС передбачає: заповнення простору інформацією, структуризацію містобудівних задач у просторі, виявлення внутрішніх та зовнішніх диспропорцій і суперечностей у просторі, виявлення кількісних залежностей між характеристиками простору, окреслення просторових значень, тобто незмінних значень, які суттєво впливають на ефективність системи.

Людський вимір є узагальненою змінною містобудівного (регіонального) простору. 

Населення може бути структуризованим за різними ознаками, щодо: статі, віку, кваліфікації, інших параметрів. Для будь - якої категорії людей характерні кількісні показники. 

Це, зокрема, кількість людей, що проживає на території, якісні характеристики-духовність, освіченість, використання - зайнятість, професійна структура.

У даному підрозділі курсової роботи пропонується користуючись вихідними даними, проаналізувати основні складові потенціалу міста та області (регіону).

Людський потенціал L кількісно можна охарактеризувати чисельністю населення в місті (області, регіоні) Nн, кількістю працездатних людей Nпр.

Якісний склад населення можна оцінювати освітнім рівнем, тобто відношенням людей з різним рівнем освіти до загальної кількості людей:



 (2.2)



де Р - освітній рівень населення, ai - коефіцієнт вагомості певного освітнього рівня, Niн - кількість людей, що мають певний освітній рівень.

Далі пропонується розглянути найбільш важливе для оцінки просторового потенціалу поєднання просторових характеристик. В абсолютних одиницях це буде кількість людей Nфі, зайнятих у певній складовій певної галузі міста (області, регіону). Сума ∑ Nфі / Nпр означає кількість працюючих людей. У відносному вираженні маємо структуру зайнятості населення:



 ; (2.3)



де і - відповідно, частка людей, зайнятих в певній сфері діяльності, та частка непрацюючих людей.

Дані, що наведені вище становлять методологічну основу для створення моделі розвитку потенціалу міста (області, регіону). Наступним кроком у розрахунках по даному підрозділу пропонується користуючись вихідними даними провести аналіз розвитку людського виміру у Вашому місті.

Людський вимір характеризується кількістю населення Nн та його якісними властивостями, (Таблиця 2.3).



Таблиця 2.4. Основні характеристики людського виміру

Показники

Значення

Чисельність населення, тис. осіб



Віковий склад населення:

молодше від працездатного

працездатне

старше від працездатного



Зайнятість по галузям:

сільське господарство

нефункціональна сфера

промисловість





До якісних характеристик віднесемо якість демографічної ситуації, освіченість і приріст населення. Освіченість можна виразити формулою:



 (2.4)



де Θо - рівень освіченості, Ni - кількість населення певного освітнього рівня (ВНЗ, ЗОШ, ПТУ), λi - коефіцієнт вагомості освітнього рівня (ВНЗ - λi - 0,5, ЗОШ - λi - 0,5, ПТУ - λi - 1).

Якість демографічної структури населення можна охарактеризувати за віковими групами (0 - 18 років, 18 - 60 років, 60 і більше) за формулою:



 (2.5)



де Θд. с. - якість демографічної структури, Ni, λi - кількість населення певної вікової групи та її вагомий коефіцієнт. Вагомий коефіцієнт певної вікової групи становить: 0 - 18 років - λi - 0,3, 18 - 60 років - λi - 0,5 та 60 і більше - λi - 0,2. 

Значення приросту населення задано у вихідних даних до курсової роботи, згідно варіанту. Звідси узагальнений середній показник якості людського виміру міста (області, регіону) можна виразити формулою:


 (2.6)



Як результат, оптимальні умови розвитку людського виміру будуть спостерігатися при ΘL = 1. При значенні ΘL < 1 (область негативних результатів), у місті чи регіоні, для певних якісних характеристик людського виміру необхідно вжити відповідних заходів. За результатом, що отриманий по формулі 2.6, будуємо діаграму корисності людського фактора.

При оцінці використання наявного людського потенціалу в області, першим показником, який пропонується визначити у курсовій роботі є показник зайнятості населення у різних сферах господарства (у нашому випадку це сільське господарство та нефункціональна сфера). Показник якості зайнятого населення визначаємо по формулі:



 (2.7)



де N1 - кількість населення що зайнята у сільському господарстві, для якого λi - 0,4. N2 - кількість населення що зайнята у не функціональній сфері (робота яка не передбачає випуску готової продукції), для якої λi - 0,6. Nпр. н. - кількість працездатного населення (згідно варіанту).

Після цього, визначаємо використання наявного людського потенціалу за формулою:



 (2.8)



де ηL - коефіцієнт використання населення, Nпр. та Nпр. н. - відповідно, кількість зайнятого у відповідній сфері населення та кількість працездатного населення. Nпр. = N2. За наявними даними та результатами оцінки, пропонується заповнити узагальнену карту використання потенціалу міста, таблиця 2.4



Таблиця 2.4. Використання потенціалу міста

Показник

Значення

Ранг проблеми

Чисельність населення, тис. осіб



-

Людський вимір:

Θо

Θд. с.

Θпр. 





Продовження таблиці 2.4

Зайнятість в основних галузях:

сільське господарство

нефункціональна сфера

промисловість








3. Оцінка впливу антропогенних чинників на місто



3.1 Оцінка кількості автотранспорту



Метою запропонованої методики є отримання інформації про викиди шкідливих речовин автотранспортом у територіальному розрізі. В основу методики розрахунку викидів шкідливих речовин автотранспортом закладено середній питомий викид по автомобілях окремих груп з урахуванням використаного палива: вантажні та нелегкові з бензиновим ДВЗ, а також які працюють на зрідженому газу, вантажні та нелегкові спеціальні дизельні, автобуси з бензиновими ДВЗ, а також які працюють на зрідженому газі, автобуси дизельні, легкові, службові та спеціальні, легкові індивідуального користування та легкові які належать приватним підприємцям.

В загальному обсязі шкідливих викидів враховуються тільки три основних шкідливих речовини: окис вуглецю (СО), вуглеводні (СН) та окисли азоту (NO). 

Питомі викиди цих речовин наведені в додатку 2. 

Викид шкідливих речовин коригується в залежності від технічного стану автомобілів та їх середнього строку перебування в експлуатації. 

Для кожної підгрупи автомобілів маса викинутої шкідливої речовини визначається по формулі:



 (3.1)



де: М - маса шкідливої речовини викинутої за розрахунковий період (розрахунковий період становить один рік), m - питомий викид шкідливої речовини автомобілем даної групи з певним двигуном (Додаток 2), Z - пробіг автомобіля даної груп з певним двигуном, Пк = Кв *Кт, де Кв - коефіцієнт впливу певного типу автомобіля (Додаток 3), Кт - коефіцієнт впливу технічного стану (Додаток 4). 

Розрахунок пробігу автомобілями проводиться за формулою:



 (3.2)



де: В - витрати палива автомобілів за розрахунковий період тис. т. (Додаток 5), (розрахунковий період - 1 рік). Питомі викиди шкідливих речовин в атмосферу на 1 км пробігу для всіх груп автомобілів (Додаток 2). Дані розрахунку заносяться до таблиці 3.1

Ступінь забрудненості повітря автотранспортом залежить не тільки від інтенсивності руху, кількості та характеру викидів, а й від типу забудови, рельєфу місцевості, напряму вітру, вологості і температури повітря. Ступінь впливу автотранспорту на навколишнє середовище розраховуємо за формулою:



 (3.3)



де: А - фонове забруднення атмосферного повітря (0,5 мг/м3), N - сумарна інтенсивність руху автомобілів за одну годину, Кв, - коефіцієнт впливу певного типу автотранспорту (Додаток 3), КА, - коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості (Таблиця 3.2).



Таблиця 3.2. Значення коефіцієнту КА

№

Тип місцевості

Значення КА

1

Транспортні тоннелі

2,7

2

Транспортні галереї

1,5

3

Магістральні вулиці багатоповерхова забудова) 

1,0

4

Вулиці з одноповерховою забудовою

0,6

5

Дороги з одноповерховою забудовою

0,4

6

Естакади

0,4

7

Пішохідні тоннелі

0,3



КН, - коефіцієнт, що враховує швидкість вітру (Таблиця 3.3).



Таблиця 3.3. Значення коефіцієнту КН

№

Швидкість вітру, м/с

Значення КН

1

1

2,70

2

2

2,00

3

3

1,50

4

4

1, 20

5

5

1,05

6

6

1,00



КУ - коефіцієнт, що враховує ухил місцевості (Таблиця 3.4).



Таблиця 3.4. Значення коефіцієнта КУ

№

Повздовжній ухил, град. 

Значення КУ

1

0

1,00

2

2

1,06

3

4

1,07

4

6

1,18

5

8

1,55



Кв - коефіцієнт, що враховує вологість повітря (Таблиця 3.5)



Таблиця 3.1. Викид шкідливих речовин автотранспортом

Тип автомобілю

Викид окису вуглецю

Викид вуглеводнів

Викид окислів азоту



Пробіг автомобілів км/рік

Питомий викид на 1 км

Пв

Річний викид т/рік

Пробіг автомобілів км/рік

Питомий викид на 1 км

Пк

Річний викид т/рік

Пробіг автомобілів км/рік

Питомий викид на 1 км

Пк

Річний викид т/рік

Вантажні, нелегкові

Вантажні, нелегкові 

спеціальні

Автобуси

Легкові, службові 

спеціальні

Легкові 

індивідуального 

користування



































































































































Таблиця 3.5. Значення коефіцієнта КВ

№

Відносна вологість,%

Значення КВ

1

100

1,45

3

90

1,30

4

80

1,15

5

70

1,00

6

60

0,85

7

50

0,75

8

40

0,60



Кn - коефіцієнт, що залежить від типу перехресть (Таблиця 3.6)



Таблиця 3.6. Значення коефіцієнту Кn

№

Тип перехрестя

Значення коефіцієнту Кn

1

Регульоване світлофорами

1,8

2

Нерегульоване

2,1

3

Саморегульоване

2,0

4

Кільцеве

2,2

5

З низькою швидкістю

1,9



3.2 Визначення потенціалу самоочищення атмосфери



Оскільки природна незмінена рослинність у межах урбоекосистеми відсутня, то доцільно визначати потенціал самоочищення для компонентів ПТК.

Основним критерієм самоочищення атмосфери є числове значення метеорологічного потенціалу самоочищення атмосфери (МПСОА). Цей показник розраховується за формулою:



 (3.4)



де: К - числове значення МПСОА, Т - кількість днів з туманами (Додаток 6), О - кількість днів з опадами (Додаток 6), В1 - кількість днів з швидкістю вітру 0 - 1 м/с (Додаток 6), В2 - кількість днів з швидкістю вітру > 6 м/с (Додаток 6). Згідно варіанту, з таблиці додатку 6 необхідно вибрати значення показників підставити у формулу та розрахувати числове значення МПСОА. Дані розрахунків заносяться до таблиці 3.7.



Таблиця 3.7. Розрахунок значення метеорологічного потенціалу самоочищення атмосфери

№

Показники

Значення

1

Кількість днів з туманами



2

Швидкість вітру 0 - 1 м/c



3

Швидкість вітру > 6 м/с 



4

Кількість днів з опадами



5

МПСОА





3.3 Районування території міста за ступенем забруднення



Як в урбоекології так і в екології міських систем не існує єдиного підходу до визначення масштабів забруднення міського середовища. Для умов міста найбільш прийнятною методикою є запропонований В.Г. Гмошинським (1977) комплексний коефіцієнт забруднення. Його і необхідно розрахувати в даній роботі. Порядок виконання роботи наступний:

Користуючись планшетом на якому зображене місто, розбити його на квадрати (0,5км. 0,5 км).

2. Визначити основні фактори - забруднювачі у кожному квадраті (підприємства, заводи, фабрики).

Користуючись залежністю , визначити відношення площі забруднення до площі квадрату.

Згідно рівняння:



 (3.5)



де G2 (f) = , де в свою чергу S1 - площа, яка потрапила під вплив забруднення, S - площа території (площа квадрату) підрахувати ступінь забруднення.

Користуючись градацією рівня забруднення (Додаток 7) визначити рівень забруднення урбоекосистеми по кожному квадрату, та занести дані до таблиці 3.8.



Таблиця 3.8. Визначення комплексного коефіцієнту забруднення

№

Площа забруднення, S1

Значення Gзаг

Рівень забруднення











3.4 Оцінка шумового забруднення



Згідно з діючим в Україні законодавством, рівень шуму, що створюється автотранспортом (акустична характеристика) визначається шумометром на відстані 7 м від першої (ближньої) розрахункової точки до смуги транспортного потоку. Дані по розрахунку заносимо до таблиці 3.9


Таблиця 3.9. Визначення рівня шуму

VN

X1

X2

X3

V7

Норматив















Рівень шуму на нормативній відстані визначається за формулою:



 (3.6)



де: N - інтенсивність руху автотранспорту авто/год, ∑n - сума поправок, яка враховує відхилення умов від типових. Поправки визначаються за формулою



 (3.7)



де: XN, - поправка на співвідношення громадського та вантажного транспорту (1 - 5 дБ), XV, - поправка на відхилення швидкості руху (2 - 8дБ), XI, - поправка на ухил автошляху (1,2 - 3,4), Xтр - поправка на рух трамваю вздовж вулиці (2 - 3 дБ). 

Наступним шляхом є розрахунок рівня шуму від автомагістралі, на відстані м. (8 - 14 м) за формулою:



 (3.8)



Де: VN - рівень шуму від джерела на відстані дБ., V7 - рівень шуму від джерела дБ., X1 - зниження шуму внаслідок поширення звукових хвиль в атмосфері, X2 - зниження шуму під впливом земної поверхні, X3 - зниження шуму під впливом зелених насаджень, X4 - поглинаючий ефект будівель (25 дБ).


 (3.9)



де: PI - відстань від джерела шуму.



 (3.10)



де: КN - коефіцієнт поглинання шуму, який дорівнює для асфальту - 0,9, відкритого грунту - 1, газону - 1,1.



 (3.11)



де: К3 - коефіцієнт зниження звукової енергії зеленими насадженнями, що становить - 1,2 для смуги з двох рядів дерев з чагарником та шириною 6 м, 1,5 - для тієї ж смуги але шириною 7 м. Після виконання розрахунків отриманий результат по рівню шуму необхідно порівняти з нормативними значеннями (Додаток 8).


Література



Габрель М.М. Просторова організація містобудівних систем / Інститут регіональних досліджень НАН України. - К.: Видавничий дім А.С.С., 2004. - 400 с.

Кучерявий В.О. Урбоекологія. - Львів: Світ, 1999. - 372 с.

Кучерявий В.О. Фітомеліорація. - Львів: Світ, 2003. - 539 с.

Мольчак Я.О., Клименко М.О., Фесюк В.О., Залеський І.І. Рівне: природа, господарство та екологічнч проблеми. Монографія. - Рівне: НУВГП, 2008. - 314 с.

Солуха Б.В., Фукс Г.Б. Міська екологія. - К., 2003. -338с.

Экология города. Учебник / под ред. Стольберга Ф.В. - К.: Либра, 2000. - 400 с.


Додатки



Додаток 1. Значення адитивних коефіцієнтів



Значення

Тип використання території

1

Парки, водойми, обєкти КЗЗ

0,5

Житлова забудова міста

0,25

Загальноміський центр

0,125

Промислово - складська забудова

0,0625

Промислові зони




Додаток 2. Питомі викиди шкідливих речовин



Групи автомобілів

Поточний рік



СО

СН

NOx

Вантажні та нелегкові

49,60

10,70

6,5

Вантажні та нелегкові спеціальні

10,50

6,2

6,4

Автобуси

45,6

8,5

6,2

Легкові, службові та спеціальні

14,9

1,3

1,8

Легкові індивідуального користування

14,1

1,2

1,7




Додаток 3. Коефіцієнт впливу певного типу автомобіля



№

Тип автомобіля

Значення Кв

1

Вантажні та нелегкові

2,9

2

Вантажні та нелегкові спеціальні

0,2

3

Автобуси

3,7

4

Легкові, службові та спеціальні

1,5

5

Легкові індивідуального користування

1,0




Додаток 4. Рівень технічного стану автомобілів



Групи автомобілів

Поточний рік



СО

СН

NOx

Вантажні та нелегкові

1,93

1,63

0,87

Вантажні та нелегкові спеціальні

1,99

1,86

0,81

Автобуси

1,92

1,64

0,9

Легкові, службові та спеціальні

1,71

1,59

0,79

Легкові індивідуального користування

1,71

1,59

0,70




Додаток 5. Витрати палива для автомобілів



№

Тип автомобіля

Значення В,

тис. тонн

1

Вантажні та не легкові

5

2

Вантажні та не легкові спеціальні

3

3

Автобуси

4

4

Легкові, службові та спеціальні

7

5

Легкові індивідуального користування

7




Додаток 6. Характеристика погодних умов



Показник

Варіанти



1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Т

50

20

20

40

25

70

10

20

50

40

О

10

15

10

5

5

10

15

5

10

15

В1

20

40

50

40

50

20

70

50

30

30

В2

5

35

20

20

50

40

20

40

40

20




Додаток 7. Шкала забруднення міської території



Показник

Рівень забруднення

1,0 - 1,5

Середній 

1,5 - 2,0

Високий

2,0 - 2,5

Підвищений 




Додаток 8. Допустимі рівні шуму



№

Характер території

Допустимий рівень шуму, дБ





День (з 7год. до 23 год) 

Ніч (з 23 год. до 7 год) 

1

Селітебна зона

55

45

2

Рекреаційні зони

50

40

3

Санітарно - курортні зони

45

35

4

Заповідники

25

20

5

Житлові будинки

35

25