Контрольная работа Микролиматические особенности города
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
План
1. Введение …………………………………………………………………….3
2. Особенности микроклимата в городе ……………………………………4
3. Микроклиматические параметры в городской застройки : скорость...5 ветра в городской среде температура воздуха и поверхностей, ее изменчивость в городе………………………………………………………...6
4. Оптимальные и экстремальные микроклиматические условия……….. 7
5. Влияние ветра на жизнедеятельность в городской среде……………….9
6. Комплексные биоклиматические показатели, международные и российские стандарты………………………………………………………....10
7. Нормативные требования по учету микроклимата……………………….12
8. Комплексное воздействие городов на природную среду………………...15
9. Список использованной литературы………………………………………18
1. Введение
Городская среда во многих крупных городах продолжает терять качество, что делает ее не только дискомфортной, но и опасной для здоровья населения. Потеря качества городской среды связана не только с чрезвычайно высоким уровнем физико-химического загрязнения атмосферы, шумовым, вибрационным и другими видами техногенного воздействия, но и с появлением на территории городов климатических аномалий мезо- и микромасштаба. Уплотнение застройки, рост эмиссии техногенного тепла, уничтожение зеленых насаждений, увеличение площадей с искусственным покрытием и другие виды антропогенного преобразования земной поверхности приводят к изменению радиационного и теплового баланса, деформации полей характеристик ветра, температуры воздуха, перераспределению осадков и многим другим последствиям. Большинство из этих воздействий на приземный слой атмосферы неблагоприятно сказывается на самочувствии населения, использующего территорию города как для рекреации, так и просто передвигающегося по ней пешком по пути на работу и обратно или с другими целями.
Перечисленные проблемы заставляют задуматься о возможных способах улучшения микроклиматических условий мелиорации микроклимата. Для большей части открытых городских пространств не применимо активное воздействие на микроклимат техническими средствами, какими пользуются для создания микроклиматических условий внутри зданий. Поэтому основным и наиболее важным для профессии архитектора направлением в решении этого вопроса является использование определенных композиционных решений застройки и конструктивных особенностей зданий, применение имеющих направленное микроклиматическое воздействие материалов для отделки фасадов зданий и искусственных покрытий, использование МАФ, озеленения и других элементов благоустройства.
Однако, идея мелиорации микроклимата архитектурно-строительными средствами сталкивается с рядом проблем, в числе которых нерешенность вопросов нормирования биоклиматической комфортности и безопасности застройки, недостаточность действующей нормативной базы в части регулирования микроклиматических параметров, а также несовершенство проектных методик и, как следствие, сложность прогнозирования этих параметров на стадии проектной подготовки строительства
2. Особенности микроклимата в городе
Городская климатология, как самостоятельное направление в прикладной климатологии начала развиваться около 50 лет назад. Это развитие было направлено прежде всего на изучение взаимодействия окружающей среды и городских структур в ходе антропогенного преобразования естественных природно-климатических условий на территориях, занимаемых городской за стройкой. Одна из основных задач городской к климатологии применение теории климата и климатообразования к нуждам городского планирования и архитектуры. Взаимодействие городской климатологии и градостроительства идет во встречных направлениях. С одной стороны, развитие городской среды приводит к изменению климатических условий, с другой стороны климатические условия включаются в процесс принятия градостроительных и архитектурно-строительных решений.
Для систематизации исследований и их применения к нуждам хозяйственной деятельности в климатологии используется понятие климатических масштабов. Основными являются макро мезо и микро масштабы. Макромасштаб применяется в метеорологии и климатологии для изучения процессов и явлений, по размерам сопоставимым с полушарием или крупными его регионами (морями, континентами), он является слишком крупным и в архитектурно-климатическом анализе не используется Под мезомасштабными изменениями климата обычно понимают процессы, происходящие под влиянием крупного города или какой-либо территории крупного озера, долины реки, горного массива и т.п. Например, о климате Москвы в целом говорят как о мезоклимате.
Каждый участок застройки и отдельные строительные объекты имеют на своей территории и в непосредственной близости от нее собственный микромасштабный климат микроклимат. Его характерная размерность от одного метра до первых сотен метров, в зависимости от контрастности физических свойств подстилающей поверхности и размеров размещенных на ней зданий и сооружений. Температура воздуха и отдельных поверхностей в пределах таких участков может изменяться на несколько градусов на незначительном удалении друг от друга, и даже небольшие препятствия могут вносить заметные возмущения в потоки воздуха.
3. Микроклиматические параметры в городской застройки : скорость ветра в городской среде температура воздуха и поверхностей, ее изменчивость в городе
К основным микроклиматическим параметрам, влияющим на биоклиматические показатели городской среды, относятся интенсивности солнечной радиации и теплового излучения ограждающих конструкций зданий и рельефа (радиационный баланс); температура и влажность воздуха, направление и скорость ветра. Для общих случаев отдельных групп зданий, зеленых насаждений и т.д. оценка микроклиматических изменений может выполняться на основе общих закономерностей и специально разработанных графоаналитических методов. Для частных случаев и конкретных участков застройки оценка микроклиматических условий выполняется по результатам специального натурного обследования и методами математического моделирования.
Изменение ветрового режима под влиянием городской застройки , с одной стороны, является наиболее очевидным фактом, с другой стороны подчиняется довольно сложным законам гидротермодинамики, а потому является далеко не тривиальным явлением. Сама по себе городская застройка, имея более высокий коэффициент шероховатости, чем большинство природных ландшафтов, снижает скорость воздушного потока у земли. Но за счет повышенной теплоотдачи в атмосферу город создает мезомасштабную термическую конвекцию, что может усиливать скорость ветра на фоне штилевых условий.
В самом общем случае воздействие городской застройки на скорость ветра выражается в увеличении числа безветренных и маловетреных дней в городе и снижении максимальной скорости ветра в среднем на 10-30% по сравнению с незастроенной пригородной территорией. На территориях с застройкой повышенной плотности и внутри групп зданий, образующих замкнутые и полузамкнутые внутридворовые пространства, скорость ветра снижается на 70% и более.
С градостроительной точки зрения ветровой климат должен влиять на ширину и направление улиц, взаиморасположение функциональных зон относительно друг друга, размещение предприятий относительно жилых районов и мест организованного отдыха и т.д. Обеспечение ветрового комфорта городской территории является одной из основных задач архитектурно-климатического анализа и проектной деятельности.
Как микроклиматический показатель, температура воздуха интегрирует множество факторов климатообразования самого разного масштаба количество поступающей к поверхности земли солнечной радиации, поглощающие, отражающие и излучающие свойства подстилающей поверхности и предметов (зданий, сооружений) на ней расположенных, преобладающие типы атмосферной циркуляции, структуру микромасштабной циркуляции, выделение техногенного тепла и т.д.
Наиболее ярко влияние урбанизации на климат прослеживается в образовании на территории городов устойчивых положительных аномалий температуры островов тепла. Их интенсивность зависит от площади и плотности застройки, ее теплотности, количества жителей, естественных природно-климатических условий. В общем случае, чем больше город, тем больше положительная аномалия температуры воздуха в нем. В климатическом выражении для малых и средних городов умеренной зоны контраст температуры город-пригород составляет величину 12С в среднем за год.
Тепловые ощущения на территории города при одной и той же температуре воздуха могут существенно различаться в зависимости от температуры окружающих человека поверхностей. Например, переходя в жаркий солнечный летний день на теневую сторону улицы, мы намного меньше страдаем от перегрева, хотя воздух на обеих сторонах улицы имеет примерно одинаковую температуру. Это происходит из-за того, что процесс теплообмена организма с окружающей средой зависит не только от температуры воздуха, но и от радиационного баланса организма. На территории городской застройки за счет различной ориентации и экспозиции по освещенности элементов среды, а также различия их теплофизических свойств, таких как поглощающая и отражающая способность, их температура в солнечный день может существенно различаться.
Аналогичной изменчивости на территории городской застройки подвержены и другие микроклиматические параметры (например -абсолютная и относительная влажность воздуха), влияющие на теплоощущения людей, что
приводит к неоднородности биоклиматической комфортности внутри городской застройки и необходимости ее оптимизации. Решение этого вопроса должно начинаться с физиологически обоснованного нормирования микро-климатических условий и разработки биоклиматических показателей, определяющих оптимальные, допустимые и экстремальные состояния микроклимата городской среды
4. Оптимальные и экстремальные микроклиматические условия
О степени влияния на самочувствие человека и на его работоспособность микроклиматические условия подразделяются на: оптимальные, допустимые, вредные и опасные. Критериальные показатели теплового состояния человека, соответствующие пределу переносимости внешней термической нагрузки, зависят от степени адаптации, скорости охлаждения или перегревания, тепловой устойчивости организма, возраста, пола, состояния здоровья и т.д. Оптимальные микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей микроклимата, которые при их совместном воздействии на человека обеспечивают сохранение теплового состояния организма. В этих условиях напряжение терморегуляции минимально, общие и/или локальные дискомфортные теплоощущения отсутствуют, что является предпосылкой сохранения высокой работоспособности. В оптимальном микроклимате обеспечивается комфортное тепловое состояние организма человека.
Допустимые микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей микроклимата, которые при их совместном воздействии на человека могут вызывать такое изменение теплового состояния,
при котором наблюдается умеренное напряжение механизмов терморегуляции. При этом может возникать незначительный дискомфорт общий и/или локальным теплоощущениям. При этом сохраняется относительная термостабильность, может иметь место временное снижение работоспособности, но не нарушается здоровье. Допустимы такие параметры микроклимата, при которых тепловое состояние организма можно признать удовлетворительным.
Вредные микроклиматические условия параметры микроклимата, которые при их совместном действии на человека вызывают изменения теплового состояния организма: выраженные общие и/или локальные дискомфортные теплоощущения, значительное напряжение механизмов терморегуляции, снижение работоспособности. При этом не гарантируется термостабильность организма человека и сохранение его здоровья. Степень вредности микроклимата определяется как величинами его составляющих, так и продолжительностью их воздействия.
Экстремальные (опасные) микроклиматические условия параметры микроклимата, которые при их воздействии на человека даже в течение непродолжительного времени (менее 1 ч) вызывают изменение теплового состояния, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции, что может привести к нарушению состояния здоровья и возникновению риска смерти. Кроме того, к экстремальным показателям можно отнести тепловой удар, холодовой стресс и воздействие шквалистого ветра.
5. Влияние ветра на жизнедеятельность в городской среде
Отдельные факторы внешней среды оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека не только при экстремальных значениях комплексных биоклиматических показателей, но и сами по себе, независимо от
других микроклиматических параметров. К таким факторам относится механическое воздействие ветра на человека. Ветровое воздействие может быть как просто негативным, так и раздражающим, мешающим выполнять какие либо действия. По динамическому воздействию, не связанному с тепловыми ощущениями, ветер вызывает ряд физиологических ощущений у человека.
Для учета ветрового воздействия в условиях городской среды, где поле ветра имеет сложную структуру и непрерывно меняющуюся динамику, напомним, как в общих чертах выглядит обтекание воздушным потоком отдельных зданий и сооружений. Циркуляционные механизмы, возникающие при обтекании воздушным потоком препятствий, в метеорологии называются
динамической конвекцией.
Воздушный поток ветер возникает в атмосфере за счет разности давления над различными участками земной поверхности относительно крупного масштаба. Такой ветер носит название градиентного. Приближаясь к препятствию (зданию), воздушный поток замедляется, создавая положительное давление (зона подпора воздуха) с наветренной стороны и отрицательное давление (ветровую тень) с подветренной стороны. При этом воздушный поток, обтекающий здание сверху и с боков, ускоряется, компенсируя вызванное наличием здания уменьшение площади своего сечения.
Разделение потока по вертикали происходит примерно на уровне 2/3 высоты здания. Если бы здание располагалось в открытом пространстве, а нена рельефе, разделение потока происходило бы по центру наветренной его части. Вследствие инерции отклонившийся от своей изначальной траектории воздушный поток, обогнув здание, стремится сохранить более или менее прямолинейную траекторию. Поэтому в пределах некоторого пространства подветренной стороны здания, образуется зона отрицательного давления, имеющая приблизительно треугольную форму. В этой зоне формируются мелкие воздушные вихри, движение воздуха носит турбулентный характер. Наибольшее усиление ветра происходит в приземном слое, особенно если здание расположено на открытом пространстве или окружено малоэтажной застройкой. Максимальные порывы ветра возникают вокруг углов наветренного фасада.
Турбулентность возникает в тех местах, где ламинарный (не переме-шивающийся) поток отрывается от поверхности здания (зона отрыва). Возникновение турбулентности можно ожидать не только с подветренной стороны, но и у углов и кровли здания. Это происходит при обтекании любого препятствия, но чем оно выше, тем больше объемы воздуха вынуждены его обтекать, тем, следовательно, выше скорость огибающего здание потока. Пробтекании воздушным потоком группы зданий процесс носит более сложный характер, однако основные закономерности при этом сохраняются
В результате вокруг зданий, особенно имеющих большие габариты, формируется ветровой режим, отличный от ветрового режима окружающей территории, отличающийся повышенными скоростями ветра и образование зон турбулентности. Даже при невысоких скоростях градиентного ветра, его усиление в приземном слое за счет динамической конвекции бывает настолько сильным, что вызывает неблагоприятные и опасные последствия для населения, находящегося на прилегающей к зданию территории, а в отдельных случаях и для окружающей застройки и зеленых насаждений.
6.Комплексные биоклиматические показатели, международные и
российские стандарты
Типы и виды биоклиматических показателей.
Одинаковое субъективное восприятие окружающей среды или эквивалентное напряжение физиологических функций организма может наблюдаться при различных значениях и сочетаниях элементов микроклимата, различной физической нагрузке и степени одетости. Для формализации оценки комплекса факторов, определяющих уровень тепловой нагрузки на организм человека или риска для его здоровья (перегрев, переохлаждение), используются так называемые температурные индексы или комплексные биоклиматические показатели.
Температурные индексы можно условно разделить на 3 группы. К первой группе относятся индексы, описывающие теплоощущения человека. Как правило, они относятся к внутренней среде зданий и применяются к взрослому населению, находящемуся в состоянии легкой физической нагрузки.
Вторая группа индексы, описывающие теплоощущения человека, находящегося на открытом пространстве. Как правило, это показатели условий
комфортности, применяемые в архитектурно-климатическом анализе. Их особенность состоит в том, что они выражаются не через некоторую приведенную температуру, характеризующую тепловые ощущения человека, а определяют диапазон значений метеорологических факторов, при комплексном воздействии которых человек будет себя чувствовать себя относительно комфортно на открытом пространстве в застройке или в условиях естественного ландшафта. К этой группе также можно отнести индексы первой группы, применение которых удалось расширить до диапазона значений метеоэлементов, встречающихся в реальных климатических условиях.
Третья группа индексы экстремального воздействия. Они идентифицируют сочетания метеоэлементов, воздействие которых на организм человека не просто дискомфортно, а опасно для здоровья и жизни. Это самые упрощенные из всех индексов, учитывающие, как правило, не более двух параметров температуры воздуха и скорости ветра
7.Нормативные требования по учету микроклимата
Кроме перечисленных выше требований МГСН в проектной подготовке необходимо учитывать указания ещё двух нормативно-методических документов: Руководства по разработке раздела Охрана окружающей среды к проекту планировки (реконструкции) жилого района и Инструкции по проведению инженерно-экологических изысканий для подготовки проектной документации строительства, реконструкции объектов в г. Москве.
В Соответствии с Руководством, вышедшим в
Конечным результатом оценки микроклиматических условий жилого района является: при проектировании новой застройки выбор оптимального планировочного решения с позиции формирования благоприятной окружающей среды; при реконструкции жилого района разработка рекомендаций по улучшению микроклимата, восстановлению нарушенных норм инсоляции территории, температурно-влажностного и ветрового режимов, определяющих комфортность проживания населения. В результате составляются графические приложения в масштабе 1:5000 или 1:10000: Карта-схема микроклиматического зонирования территории по
условиям аэрации и теплового комфорта (существующее и проектируемое
положение).
Существенным недостатком Руководства..., делающим практически невозможным реализацию указанных требований, является отсутствие критериев оценки комфортности температурно-влажностного режима и слишком оптимальная оценка ветрового режима. Условия аэрации оцениваются без учета фоновой скорости ветра, его направления и температуры наружного воздуха. Инструкция по проведению инженерно-экологических изысканий для подготовки проектной документации строительства, реконструкции объектов в г. Москве была выпущена ГУП НИАЦ Москомархитектуры в
В соответствии с Инструкцией, анализ микроклимата территории намечаемого строительства выполняется с целью обоснования выбора участка с точки зрения пригодности для намечаемой хозяйственной деятельности и выработки рекомендаций для проектной подготовки строительства с позиций соответствия микроклиматических параметров окружающей среды действующим экологическим и санитарно-гигиеническим нормативам, условиям безопасного и комфортного использования территории населением, обеспечения благоприятных условий для рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и достижения оптимальных микроклиматических условий на прилегающей территории. Сбор и анализ микроклиматической информации состоит из двух частей: характеристики и анализа фоновых климатических показателей (по запросу МосЦГМС, климатическим справочникам) и характеристики микроклиматических особенностей территории намечаемого строительства. Предпочтение при этом отдаётся данным метеостанций, имеющим наиболее длинные ряды наблюдений и расположенным в сходных природных и градостроительных условиях. Выявление и анализ микроклиматических особенностей и условий аэрации исследуемой территории может производиться также по результатам натурных наблюдений за микроклиматом, натурного и/или математического моделирования микроклиматической ситуации.
Объем и состав работ по эколого-гигиенической оценке микроклимата
и условий аэрации зависит от размеров исследуемой территории, намечаемого вида хозяйственной деятельности, функционального назначения территории, особенностей градостроительного и природного ландшафтов. Качественно-количественный прогноз изменения микроклиматической ситуации и условий аэрации в результате реализации проектных предложений составляется по результатам математического или натурного моделирования микроклиматической ситуации на расчетный срок реализации проектных предложений. Материалы эколого-гигиенической оценки микроклимата и условий аэрации должны содержать сведения, касающиеся средних, оптимальных и экстремальных показателей ветрового и теплового режима территории с учетом особенностей её использования для размещения объекта намечаемого строительства и элементов благоустройства прилегающих к нему участков. Отчет об эколого-гигиенической оценке микроклимата и условий аэрации выполняется в виде пояснительной записки, таблиц и схем. В виде карт-схем приводится распределение направления и скорости ветра в наиболее часто повторяющихся погодных условиях (или характерных синоптических ситуациях), а также при направлениях и скоростях ветра, при которых могут возникать опасные для здоровья условия пребывания населения на рассматриваемой территории. В результате эколого-гигиенической оценки микроклимата и условий аэрации выделяются:- зоны опасно высоких скоростей ветра в приземном слое (на высоте человеческого роста - 1,5-
- зоны вероятного переохлаждения или обморожения от комплексного воздействия ветра и температуры воздуха (зоны вероятного обморожения следует выделять по результатам анализа ветрового режима при заданных значениях средней минимальной температуры воздуха с учетом времени пребывания населения на открытом воздухе); - зоны перегрева - участки с результирующей температурой в 15 часов превышающей 23°С на территориях школ и детских дошкольных учреждений (ДДУ) с сентября по май; на площадках отдыха, детских и спортивных площадках на территории микрорайонов - для наиболее жаркого месяца.
По результатам анализа и прогноза изменений микроклиматической ситуации и условий аэрации разрабатываются предложения по мелиорации микроклимата и оптимизации условий аэрации архитектурно-строительными и планировочными средствами, которые должны быть учтены на стадии проектной подготовки строительства и разработке проекта благоустройства территории. Ниже приведен пример одной из комплексных схем мероприятий по ветро- и климатозащите, разработанная в ходе практической работы автора, участвующего в проектной подготовке строительства по заказу ОАО Моспроект, МГУП МОСПРОЕКТ-2 им. М.В. Посохина и других организаций, занимающихся проектированием высотных зданий.
8. Комплексное воздействие городов на природную среду
"Расползание гоpодов" - спонтанный рост площади городской застройки, происходящий в следствие увеличения численности населения, во многом вследствие положительных миграционных потоков. Состав и напряженность экологических проблем города зависит от: его масштаба, природных условий городской территори и окружающей местности, характера и масштабов производства, особенностями геоэкологической ситуации, совершенством инженерных сетей и коммуникаций, уровнем культуры горожан.
Биосферная компонента города включает в себя, помимо человека, все виды зеленых насаждений, городские популяции животных - голубей, воробьев, ворон, галок, водоплавающих птиц, зимующих на проталинах водных объектов, крыс и мышей, "одомашненных" насекомых, таких как комары, блохи и тараканы, клопы, наконец микробного и вирусного населения многоэтажных зданий и городских квартир.
Преобразования геоэкологических условий в пределах городских территорий выражаются в изменении: водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами, теплового баланса и температурного режима атмосферы, геодинамической ситуации, почвенно-грунтовых условий, состояния подземного пространства в основании города. Биосферная компонента города включает в себя, помимо человека, все виды зеленых насаждений, городские популяции животных - голубей, воробьев, ворон, галок, водоплавающих птиц, зимующих на проталинах водных объектов, крыс и мышей, "одомашненных" насекомых, таких как комары, блохи и тараканы, клопы, наконец микробного и вирусного населения многоэтажных зданий и городских квартир. Преобразования геоэкологических условий в пределах городских территорий выражаются в изменении: водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами, теплового баланса и температурного режима атмосферы, геодинамической ситуации, почвенно-грунтовых условий, состояния подземного пространства в основании города.
Расползание гоpодов вызывает : сокращение сельскохозяйственных угодий; интенсификацию использования энеpгетических pесуpсов, вплоть до их истощения; ухудшение состояния воздушной сpеды; дегpадацию водных pесуpсов; утpату и сокpащение мест отдыха, а также зеленых масивов внутpи и по пеpифеpии гоpодов; возникновение и воздействие на организм человека электpомагнитных излучений; изменение микpоклиматических условий; осложнение инженеpных геоэкологических условий pазвития и эксплуатации гоpода, жилых и пpомышленных зданий, сооpужений и инженеpных систем, активизация и появление многих новых, не свойственных данной местности, инженеpно-геологических пpоцессов; осложнение зооэкологической обстановки; осложнение санитаpно-гигиенической и эпидемиологической обстановки; возникновение и усиление социальной напpяженности.
9. Список использованной литературы:
А.А. Мухутдинов, Н.И. Борознов. "Основы и менеджмент промышл. экологии" “Магариф”, Казань,1998
Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов 2006г.
Воронков Н.А. Основы общей экологии – Москва, 1999
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России – М, АО «МДС», 1996
