Введение к работе
Актуальность темы, В последние годы правительством республики уделяется значительное внимание проблемам градостроительства и жилищного строительства, в частности , актуальным в современных условиях вопросам охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов (ценнейших земель оазисов республики, где сосредоточено подавляющее количество городов и населенных пунктов). При интенсификации строительства следует постоянно помнить об экономном использовании территории, так как это единственный постоянный фактор: территория не увеличивается, но возрастает интенсивность ее использования. По мере увеличения затрачиваемых средств необходимо усилить заботу об их экономном использовании.
Но экология и экономика, хотя и являются противоречивыми, не антагонистичны. Они могут и должны гармонично сочетаться. Проблемы естественного освещения, инсоляции, Шума, электромагнитных излучений, защиты воздушного и зодного бассейнов и др. должны быть подчинены тем же требованиям.
Системное проектирование архитектурных объектов требует рассмотрения среды их функционирования, что даёт возможность обеспечить высокое качество выполняемых объектами функций на стадии их эксплуатации. Помимо социальной среды, рассмотренной в работах Н. В.Кузмина. X. Р. Дкумабаева, Л.И.Нефедова и др., необходимо учитывать комплексное взаимодействие окружающей (физической) среды и проектируемых объектов. Здесь возникают задачи охраны и совершенствования окружающей среды, а также обеспечения защиты населения от действия на него неблагоприятных факторов. Для их решения надо разработать графоаналитические методы имитационного моделирования, анализа и оценки окружающей среды, позволяющие учитывать экологические последствия реализации проектных решений и эксплуатации объектов.
На разных территориальных уровнях проектирования жилой застройки задачи анализа экологической среды имеют свою специфику и рассматриваются в двух аспектах - природоохранном и социально-гигиеническом.
Природоохранные проблемы наиболее полно и всесторонне решаются на рхннх уровнях проектирования, а при их решении основными целями являются: минимизация разрушения существующей окружающей среды: ис-
.!'.: ЬЗОВаНИе ПрОЦеоСОВ. ПРОИСХОДЯЩИХ 3 Природе, ДЛЯ СОВерй'9Н_:ТЕОВаНИЯ
.: .ін.'вннх видов жизнедеятельности; с>?::ание у^ловпл для сохранения экологического равновесия в приходных и антропогенных зона:-: гри ;д-
новременном рациональном использовании территориальных ресурсов.
Социально-гигиенические аспекты наиболее актуальны в процессе проектирования микрорайонов. Здесь основными целями экологического анализа являются: исследование источников неблагоприятных воздействий природной и техногенной сред; обеспечение условий гармоничного развития человека, касающихся его защиты от неблагоприятных воздействий, ^!KHйMJIзaция неблагоприятных воздействий посредством выработки и реализации рациональных проектных решений.
Под воздействием техногенных нагрузок происходит нарушение естественного "состояния природной среды. Можно выделить следующие типы нарушений: медико-экологические, ресурсные, инженерно-строительные, архитектурно-эстетические и др.
Наиболее опасны по последствиям и трудноустранимы медико-экологические нарушения-. К их основным видам относятся следующие загрязнения (Ю.А. Елизаров. Л.Ф. Лагунов. Г. Л. Осипов, Е.П.. Самойлюк и др.): химические, тепловые, аэрозольные, вибрационные, шумовые, электромагнитные'и др. Опасность загрязнения определяется характером и объемом загрязнения, размерами его источников и продолжительностью их воздействия, положением источника загрязнения по отношению к оцениваемой территории и т.д.
Шум - один из основных неблагоприятных факторов окружающей среды, отрицательно действующих на население больших городов, влияние которого на организм человека не ограничивается органами слуха, но и вызывает болезни сердца и сосудов, головные боли, раздражительность, нарушает обмен веществ, .приводит к желудочным заболеваниям. Шум способствует увеличению неврозов, вызывает психические заболевания, способствует снижению производительности труда.
Принимаемые проектировщиком решения не полностью исчерпывают
возможности по сглаживанию противоречия между растущими уровня:. шу
ма, с одной стороны, и требованиями к условиям жизни человека с дру
гой. Это объясняется, в основном, недостаточной изученностью сродо-
защитной эффективности комплекса градостроительних мероприятий но
регулированию .акустического режима.'отсутствием н&дежних мотоді-логи
ческих осноб'оценки и учета интенсивности этого ^фактора а ;; -линиях
городской среды, недостаточной проработкой системы покажите л и
критериев, характеризующих шумозащитный эффект принимаемых ішниро-
вочных"реа!ений в градостроительных документах. ... .---"
В этой связи возникла необходимость проведения научно-ис-спеяона-
тельской работы по обобщению отечественного и зарубежного опыта по разработке методических основ расчета уровня шума от различных его источников и формирования акустического режима микрорайонов и городов, оценке градостроительных мероприятий и решений по его снижению.
. Электромагнитное излучение оптического диапазона оказывает благоприятное воздействие на окружающую среду и имеет единственный естественный источник возникновения - Солнце. Учету и оценке согласно действующим СНиПам подлежат инсоляция (ультрафиолетовая часть спектра, представляющая прямые солнечные лучи) и естественная освещённость (видимая часть спектра, представляющая отраженный от небосвода рассеянный свет).
Основной количественный фактор инсоляции - ее продолжительность. При недостаточной продолжительности инсоляции (как в помещении, так и на территории застройки) в рассматриваемых областях бурно развиваются болезнетворнье микробы (со всеми вытекающими отсюда последствиями), могут произрастать такие растения как мох. лишаи, приводя в аварийное состояние жилые помещения.
Чтобы бороться с этими негативными последствиями необходимо иметь надежный аппарат расчета инсоляции еще на стадии проектирования жилой застройки. Оценка инсоляции требует учета большого числа факторов (формы, размеры, координаты и ориентация каждого здания, угол падения солнечного луча в любой момент времени, географическая широта местности и др.). расчета по ним в заданных расчетных точках времени инсоляции , построения области комфорта (инсоляции) и дискомфорта (затенения) и вычисления их характеристик. что приводит к значительным объёмам вычислений и геометрических построений. Этим определяется целесообразность применения математических методов при решении этих задач.
Исследования, методы, нормы и выводы по этим проблемам освещены в ряде работ, но сни не всегда взаимосвязаны, очень трудоемки и зачастую не точны (СИ. Думанская, У.Я. Юдин. И.Н. Скрыль. А.Я. Штейнберг и др.).
В этой срязп возникла необходимость: изучения методов и моделей расчетов таких *к.ологических факторов как инсоляция территории жило;": застройки, инсоляці'.я помещений, шум как на территории застройки, так и б помешончях: развития математического моделирования, задач данного кчасса; многокритериальной оценки по всем факторам окружающей сред:-.;; разработки алгоритмов и программного инструментария по расчету у.--:.:.-
дого экологического фактора; автоматизации проектирования жилой застройки.
Цель работы. Целью диссертации является:
анализ и систематизация теоретико-методологиченских разработок по теме диссертации;
обобщение графоаналитических методов и разработка, методики многокритериальной оценки зон комфорта и дискомфорта по всем экологическим факторам;
систематизация этапов градостроительного проектирования и экологических факторов, учитываемых в каждом из них;
формализация задач, разработка или модификация математических моделей инсоляции и уровня шума на территории жилой застройки, а также в помещениях зданий;
разработка алгоритмов и программного обеспечения расчета инсоляции и уровня шума как на территории жилой застройки, так и в помещениях зданий;'
проверка работаспособности разработанных алгоритмов и программного обеспечения на реальных проектных материалах с целью подтверждения основных теоретических предпосылок и эффективности предлагаемого подхода;
анализ полученных результатов и выработка рекомендаций к использованию созданного инструментария в практике градостроительного проектирования.
Методология и методика исследования. Теоретической и методологической основой' данного исследования послужили;, директивные документы по вопросам совершенствования и повышения качества архитектурных и строительных решений, снижения стоимости строительства здании и сооружений и рационального использования земли при строительство: методологические и инструктивные материалы Госкомархитекстроя РУз; труды научно-исследовательских и проектных институтов стран СНГ, а также публикации ведущих ученых и специалистов по теме диссертации, специальная и нормативная литература.
Основными статистическими материалами для исследования послужили фактические проектные материалы жилых районов г. Хартум (Судан), рекомендации по снижению уровня шума и"обеспечению инсоляцией те; ри-тории жилой застройки.
Объектом исследования и практического применения разработаш^го инструментария являются проекты застройки микрорайонов городив и по-
селков, проекта детальной планировки жилых районов, а также генеральный план города.
В качестве аппарата исследования использовались графоаналитические методы, методы системного подхода и анализа, математического моделирования, основные положения САПР и теории алгоритмизации и др.
Научная новизна. Основным научным результатом диссертации являются математические модели, алгоритмы и программное обеспечение, в савокупноста составляющих основу проблемно-ориентированной системы анализа и оценки окружающей среды, позволяющей учитывать экологические последствия и реализации проектных решений жилой застройки.
Обоснована необходимость проведения экологической экспертизы при проектирований жилой застройки и выбраны основные факторы окружающей среды, подлежащие обязательному учету при принятии проектных решений - инсоляция, шум, естественное освещение и др.
Предложена информационная технология оценки экологический среды функционирования объектов проектирования по инсоляции и шуму как на территории жилой застройки, так и в помещениях зданий.
Разработаны алгоритмы и программное обеспечение расчета инсоляции на территории жилой застройки и в помещениях зданий в заданные СНиПом месяцы года в зависимости от размещения, ориентации и высоты группы домов в застройке.
. Приведены математические, модели, алгоритмы и программное обеспечение расчета уровня шума, учитывающие проектную ситуацию (размещение зданий вдоль улиц, полос зеленных насаждений, экранов, перепадов высот рельефа местности и др.) и все виды источников шума (потоки легковых и грузовых автомобилей/ трамваи, железнодорожный транспорт, авиация, точечные источники шума).
Достоверность полученных результатов основана на апробирован-НОГП1 наушог1 базиса исследования ц подтверждается научной апробацией математических моделей, алгоритмов и программного обесаечения. а также внедрением их в проектную практику и в учебный процесс ВУЗа.
Практическая ценность работы. Полученные в диссертации результаты являются основой решения важной практической задачи совершенствования градостроительного проектирования и повышения эффективности проектных рошений жилой застройки.
Разработанные в диссертации модели, алгоритмы и программное обеспечение позволили решить ряд задач, указанных в:
-проблеме 1.13." "Разработка программно-инструментальных
- a -
средств информационно-диалоговых систем макроэкономического прогно
зирования товаров, услуг, труда и инвестиций {план АН РУз на
1994-1996 гг.); \
- теме ГКНТ РУз 30.3 "Разработка математического и программного обеспечения архитектурно-строительного проектирования (проблемы высшей школы)" на 1992-1996 гг.
Результаты исследования могут быть использованы при разработке проектов застройки микрорайонов, поселков, ПДП жилого района, генплана города, а также в составе системы оптимизации размещения зданий е жилой застройке.
Применение предлагаемой методики в проектной практике позволит разрабатывать проектные решения, оптимальные с точки зрения функционально-пространственной организации жилой застройки, санитарно-гигиенических и комфортных условий жизнедеятельности человека.
Основным практическим результатом исследования является внедрение созданного инструментария в практику проектного АООТ "Узшахар-созлик ЛИТИ", государственной компании "Эльтвелия" (Иордания), а таете в учебный процесс ГАСИ.
Апробация'работа. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следуювдх международных и республиканских конференциях:
-Международной конференции "Математическое моделирование и вычислительный эксперимент" (Ташкент, 1994);
-Международном симпозиуме ''Архитектурно-строительная наука в развитии экономики Республики Узбекистан" (Ташкент. 1994);
-Республиканской конференции "Проблемы информатики и управления, перспективы их решения" (Ташкент, 1Р96);
-Республиканской конференции '"Современные проблемы алгоритмизации" (Ташкент,1996), а также
-семинарах лаборатории "Моделирование инвестиционных процессов" института Кибернетики НПО "Кибернетика" АН РУз (1994-1996 гг.).
Публикации. Пс теме диссертации опубликовано 2 статьи, 3 тезиса доклада и 1 препринт.
Структура я объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и "прилсзкений. Объем текста 120 страниц, 20 рисунков, 8 таблиц. Список использованной литературы состоит из 54 наименований. .
структура изложения материала диссертации.
Во введение обосновывается актуальность темы диссертации, излагаются цели и задачи исследования.
Первая глава посвящена системному анализу параметров физической среди, взаимодействию проектировщика с системой "человек-окружающая среда", задаче экологической экспертизы в САПР градостроительного проектирования, оценке особенностей территориального распределения неблагоприятных экологических факторов и многокритериальной оценке зон комфорта и дискомфорта по всем экологическим факторам.
Вторая глава "Моделирование задач экологической оценки территории жилой застройки" включает в себя математические модели и методы количественной оценки затенения и инсоляции территории жилой застройки (п.2.1), математические методы, модели и алгоритмы оценки инсоляции помещений (п.2.2), математические модели анализа и оценки уровня шума (п.2.3) на территории жилой застройки и в помещениях.
Тетья глава 'Программное обеспечение задач экологической оценки жилой застройки" охватывает информацию об алгоритме и программе расчета уровня шума на территории жилой застройки (п.3.1), программном обеспечении расчета инсоляции на территории жилой застройки (п.3.3). Здесь же приводятся примеры реализации конкретных проектных задач по расчету инсоляции и уровня шума на территории жилой застройки и в помещениях зданий, а также анализ полученных результатов.
. В заключении сформулированы выводы и предложения по использованию полученных результатов в практике.
В приложении приведены копии справок и актов внедрения результатов исследования в народное хозяйство.
