Проектирование на сложном рельефе с учетом морфологии и аэрационного режима склоновых территорий

УДК 712.24, 712.00

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НА СЛОЖНОМ РЕЛЬЕФЕ С УЧЕТОМ МОРФОЛОГИИ И АЭРАЦИОННОГО РЕЖИМА СКЛОНОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ

А.Е. Коробейникова

Аннотация. В современном мире, в условиях сложной экологической и экономической ситуации строительство и возможности расселения на склоновых территориях являются широко обсуждаемыми и изучаемыми вопросами. В статье рассматривается связь рельефа застраиваемой территории и биоклиматической комфортности застройки. Представлена зависимость морфологии склона и аэрационного режима, напрямую влияющая на параметры аэрации и биоклиматический комфорт, способные повысить индикаторы здоровья проживающего на данной территории населения. Продемонстрированы типы домов, использование которых при строительстве на склонах может считаться наиболее рациональным благодаря использованию для их возведения конструкций, дополнительно укрепляющих склон во избежание смещения масс горных пород по склону. Также поднимается вопрос о важности учета явления «теплового острова» при застройке неурбанизированных склоновых территорий и его влияния на локальный климат.

Ключевые слова: склоны, геопластика, аэрация, биоклиматическая комфортность, тепловой остров.

PLANNING ON A DIFFICULT TERRAIN TAKING INTO ACCOUNT MORPHOLOGY AND AERATION MODE OF SLOPE AREAS

A.E. Korobeinikova

Abstract. In the modern world, in a difficult environmental and economic situation, the construction and the possibility of settlement in the slope areas are widely discussed and studied issues. The article deals with the relationship of the terrain of the developing area and bioclimatic comfort of building. Outlines the correlation between the slope morphology and the aeration regime. This correlation directly defines aeration and bioclimatic comfort parameters and has the capacity to improve the health indicators of the population residing in the area. The types of houses as well as the most rational slope strengthening construction of structures to avoid displacement of rock masses along the slope have been analyzed. This article also raises the question of the importance of the phenomenon of «thermal island» in the development of non-urbanized slope areas and its impact on the local climate.

Key words: slopes, geoplastics, aeration, bioclimatic comfort, thermal island

До недавнего времени города практически не сталкивались с проблемами освоения сложных рельефов, так как имели достаточные площади свободных резервных территорий. На сегодняшний день архитекторы и градостроители обратили внимание на освоение так называемых неудобных земель, к которым относятся и склоновые. К склоновым относятся те поверхности, на которых перемещение материала происходит по большей части под силой тяжести. Несмотря на то что к склоновым территориям относится большая часть суши, строительство в такой местности требует достаточного количества дополнительных изысканий, так как на склонах происходит множество опасных экзогенных процессов, таких как обвалы, оползни, лавины и т.д. Помимо инженерно-технических изысканий по созданию искусственного ландшафта одним из интересных с архитектурной и градостроительной точки зрения является метод использования типов домов, конструктивные части которых могут служить дополнительными элементами укрепления склона. К таким типам домов относятся «заглубленный дом», «террасный дом», «дом на открытых сваях» (рисунок 1) [5, с. 7].

Рисунок 1. Тип «заглубленный дом

Основной процесс, повсеместно происходящий на склонах, - это денудация - движение обломочного материала от положительных форм рельефа к отрицательным. Большая часть материала перемещается под воздействием ветра. Скорость, тип выветривания и, соответственно, денудации определяет климат территории [4]. Это значит, что в условиях градостроительного освоения таких территорий очень важно получить максимальное количество информации о силе, скорости господствующих ветров и температурном режиме.

Склоновые территории классифицируются по морфологии, генезису и возрасту. Морфология склонов включает в себя крутизну, форму и длину, которые влияют на развитие рельефа и обусловливают возникновение денудационных процессов в пределах склона (рисунок 2). Таким образом, выделяют крутые, средней крутизны, пологие, высокие, низкие склоны и т.п. Морфология склонов определяется рельефообразующими процессами, геологическим строением, физико-географической обстановкой (тип рельефа, климат, растительность), тектоническими движениями и др.

Морфологические и геометрические характеристики склонов под застройку в обязательном порядке необходимо определять в рамках предпроектного анализа, так как именно они будут влиять на аэрационный и ветровой режим территории. Необходимо по возмож-

Рисунок 2. Морфологические типы склонов: а - прямые, б - выпуклые, в - вогнутые, г - ступенчатые, д - террасированные, е - со сложным рельефом, ж - структурные, з - аструктурные склоны

МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Ветер --»

Пологий склон

Зоны ДВП

Ламинарное обтекание пологих склонов

в несильный ветер на крутом подветренном склоне

Рисунок 3. Зоны динамического восходящего потока (ДВП) и образование подветренного ротора при пологом и крутом склонах

ности выбирать пологие, не обрывистые склоны во избежание образования подветренного ротора и ДВП, либо проводить мероприятия по локальному изменению рельефа в процессе геопластики (рисунок 3). Данному вопросу необходимо уделять особенное внимание так как усиление ветра и вихревые потоки неизбежно влияют на микроклимат и локальный климат территории и, как следствие, комфортность нахождения на данной территории, особенно это касается регионов с повышенной влажностью. В то же время застройка должна иметь правильную аэрацию и быть проветриваема.

Помимо учета морфологии склона, влияющей на ветровой режим, в процессе изучения и подготовки территории необходимо осознавать, что застройка неурбанизированной загородной местности внесет существенные изменения в локальный климат. Поэтому проектировщику необходимо уделить особое внимание определению формы, ориентации и высотности здания с учетом всех климатических особенностей региона, а также другим не менее важным особенностям [3]. Одна из наиболее важных, возникающих при городской застройке территории, - это «тепловой остров», характеризующийся повышенной по сравнению с загородной местностью температурой воздуха (рисунок 4). Подобное явление напрямую влияет на биоклиматическую комфортность проживающих, так как в летнее время совместно со снижением скорости ветра комфортность пребывания значительно снижается.

t воздуха «пик»

Рисунок 4. Сечение «островов тепла» над застроенной территорией и пригородом

МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Также влияние «островов тепла» отмечено в локальном увеличении интенсивности циркуляции конвекционных потоков воздуха и уменьшении горизонтального движения воздушных масс, что впоследствии может привести к усилению ветра в ночное время по сравнению с пригородной зоной. В долгосрочной перспективе «тепловые острова» способны смещать территорию города по климатическим характеристикам в южном направлении, а также увеличивать число дней с оттепелями, что существенно усложняет жизнь хозяйственным и дорожно-эксплуатационным службам, а также наносит вред состоянию компонентов природной среды [6, с. 31-44]. Также на скорость ветра будет влиять шероховатость подстилающей поверхности, что в условиях застройки склоновых поверхностей представляет собой интересную задачу, требующую более детального изучения аэродинамики и ветрозащиты склонов с потенциальной городской застройкой. Необходимость учета данных факторов и особенностей аэрационного режима склонов, связанных с их геометрическими параметрами, ставят перед градостроителями и проектировщиками сложную задачу по освоению склоновых территорий с учетом биоклиматической комфортности.

Исследование обтекания склона ветровым потоком очень важно как на этапе предпро-ектного анализа, так и в процессе проектирования, поскольку на основе полученных закономерностей и количественных характеристик этого процесса разрабатываются рекомендации по улучшению аэрационного режима на данной территории архитектурно-строительными и инженерно-техническими методами [1]. Определить аэродинамические характеристики склона возможно несколькими методами: методом натурных лабораторных исследований, теоретических расчетов, а также методами по экспериментальному и численному моделированию ветровых воздействий [2]. Для проверки окончательного варианта застройки рациональнее всего создать физическую модель и проверить ее в аэродинамической трубе. Это позволит получить количественные характеристики и общую картину аэрации будущей застройки [7].

Библиографический список

1. Руководство по оценке и регулированию ветрового режима жилой застройки. М., 1986.

2. Егорычев О.О., Дуничкин И.В. Вопросы прогнозирования микроклимата городской среды для оценки ветроэнергетического потенциала застройки // Вестник МГСУ. 2013. № 6.

3. Литвенкова И.А. Экология городской среды: урбоэкология: курс лекций. Витебск, 2005.

4. Макарова Н.В., Суханова Т.В. Геоморфология. М., 2009.

5. Суворов В.О. Типология объемно-планировочных решений жилища для территорий со сложным рельефом // Архитектон: известия вузов. 2014. № 47.

6. Eliasson I. The use of climate knowledge in urban planning // Landscape and urban planning. 2000. Т. 48. № 1-2.

7. Ricci A. et al. Local-scale forcing effects on wind flows in an urban environment // Proceedings of PHYSMOD 2015-International Workshop on Physical Modeling of Flow and Dispersion Phenomena. Zurich, Switzerland, 2015.

А.Е. Коробейникова

аспирант Московского государственного строительного университета, старший преподаватель кафедры архитектуры Московского информационно-технологического университета - Московского архитектурно-строительного института E-mail: anna-chega@mail.ru