Регулирование тепло-ветрового режима жилой застройки прибрежной территории Голубого и Белого Нила (на примере г. Хартума) Ахмед Эламин Мохтар Адам

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Природно-климатические условия хартума и практика регулирования тепло-ветрового режимажилой застройки 15

1.1. Природно-климатические и орографические характеристики Судана, г. Хартума и Голубого и Белого Нила 15

1.2. Градостроительные особенности территорий жилой застройки г. Хартума 24

1.3. Практика регулирования тепло-ветрового режима жилой застройки г. Хартума 26

1.4. Определение направления дальнейшего исследования 31

Выводы по главе 1 37

Глава 2. Методика натурных наблюдений, приборы и анализ полученных данных тепло-ветровогорежима, обработка материала 38

2.1. Выбор объектов исследования 38

2.2. Приборы исследования 40

2.3. Методика натурных наблюдений 44

2.4. Обработка результатов исследования 47

Выводы по главе 2 53

Глава 3. Анализ результатов натурных наблюдений тепло-ветрового режима жилой застройки 54

3.1. Трансформация воздушного потока под воздействием рельефа местности, застройки 54

3.2. Влияние шероховатости подстилающей поверхности на скорость ветра 60

3.3. Трансформация воздушного потока в жилой застройке 61

3.4. Влияние застройки прибрежной территории на ветровой режим з

3.5. Тепло-влажностной и ветровой режим застроенной прибрежной территории 78

3.6. Изменение тепло-ветрового режима квартальных территорий под влиянием Голубого и Белого Нила 84

3.7. Влияние элементов благоустройства на тепло-ветровой режим жилой застройки 85

3.8. Влияние Голубого и Белого Нила на тепло-ветровой режим жилой застройки разной плотности 89

Выводы по главе 3 93

Глава 4. Рекомендации по применению разработанной методики в градостроительном проектировании хартума 95

4.1. Рекомендации по оценке тепло-ветрового режима жилой прибрежной зоны г. Хартума 95

4.2. Рекомендации по применению расчетных методов оценки и регулирования микроклимата застройки прибрежных территорий 96

4.3. Рекомендации по регулированию тепло-влажностных условий застройки прибрежных территорий 101

4.4. Рекомендации по регулированию ветрового режима жилой застройки и улично-дорожной сети в прибрежной зоне 110

Выводы по главе 4 116

Заключение 117

Список литературы

• Практика регулирования тепло-ветрового режима жилой застройки г. Хартума
• Приборы исследования
• Влияние застройки прибрежной территории на ветровой режим
• Рекомендации по применению расчетных методов оценки и регулирования микроклимата застройки прибрежных территорий

Введение к работе

Актуальность темы исследования: Крупнейший г. Хартум - столица Республики Судан, находится в центральной части Судана, где Голубой и Белый Нил сливаются и текут на север с названием Нил, который через Египет впадает в Средиземное море. Город находится на высоте 400 м над уровнем моря и исторически образовался из трех сопредельных городов: Хартума, Омдурмана и Северного Хартума.

Особенности рельефа г. Хартума и наличие огромной реки Голубого и Белого
Нила, являются основными природно-климатическими факторами, которые
формируют микроклиматические предпосылки к архитектурно-планировочной
структуре жилой застройки. Хартум является самым жарким городом в мире.
Средняя температура зимой +22 С. по Цельсию (за самый холодных 10 дней), а
Нил вторая по величине река в мире (после Амазонки). Поэтому именно
прибрежная зона Нила требует комплексной градостроительной научно

обоснованной застройки, основанной на множестве природно-климатических, орографических, гидрологических и гидрографических особенностей. Сегодня проблема эффективного учета влияния Голубого и Белого Нила на тепло-ветровой режим и использования этих данных в градостроительстве чаще все остаётся без должного внимания.

В настоящее время территории вдоль берегов Голубого и Белого Нила используются нерационально. Отсутствуют благоустроенные территории набережных, в непосредственной близости от реки преобладает хаотичная застройка. Это, в свою очередь, сказывается на тепловом и ветровом режиме прибрежных территорий г. Хартума. Общей концепцией генплана развития города Хартума не предусматривается в должной мере развитие инфраструктуры и благоустройства прибрежных жилых территорий Белого и Голубого Нила. Отсутствуют также методические рекомендации и конкретные указания по учету влияния рек Голубого и Белого Нила на прибрежные территории с точки зрения формирования тепло-ветрового режима городской среды и, в особенности, учет его в проектах планировки. Не разработаны также правила застройки и

землепользования для данных территорий. До настоящего времени отсутствует в Хартуме свод правил по городскому строительству.

Учет местных особенностей природы и климата (рельеф, безветрие, направление ветра, пыльные бури и т.п.), играющие существенную роль при проектировании жилой застройки на прибрежных территориях Голубого и Белого Нила, представляют собой особую проблему и являются актуальной градостроительной проблемой.

Степень разработанности темы исследования: В рамках диссертационного
исследования проведен анализ нормативной и научно-технической

отечественной и зарубежной литературы по вопросам, связанным с природно-климатическими аспектами формирования городской среды и вопросам методического подхода к изучаемой проблеме на территориальном уровне, связанными с такими именами как С.Б. Чистяковой, И.В. Лазаревой, Ф.Л. Серебровского, Г.И. Полторака , И.С. Шукурова, В.Г. Крогиуса, А.А. Григоряна, А.Н. Римши, В.Ф. Касьянова, В.К. Лицкевича, Е.М. Микулиной, В.М. Фирсанова, М.С. Мягкова, Ю.В. Алексеева, Г.А. Машковой, Е.В. Щербиной и другие.

Теоретические и экспериментальные исследования аэродинамики зданий и их комплексов обобщены в капитальных трудах Э.И. Реттера, Н.М. Томсона, В.A.Батурина, В.М. Эльтермана, B. Талиева, И.К. Лифанова и других.

Исследование аэродинамических характеристик рельефа застройки и зданий в городах с жарким штилевым условием климата были изучены А.С. Антонини, В.С. Козаченко, А. Гиясовым, И.Н. Скрыль, В.Д. Оленьковым и другими.

Вопросы влияния водоемов на окружающую среду и на прибрежные полосы изучены в трудах Т.И. Алексеевой, Е.В. Ишерской, Э.Ф. Скоробогатовой, Н.А. Степановой, О.А. Филатова, Макарова А.С., М.П. Тимофеев, Б.Х. Шакербаев и других.

В изучение вопроса, отражающего влияние климатической защиты жилой застройки и зданий в жарком климате за рубежом, значительный вклад внесли Д.Аронин, Г. Аткенсон, Д. Дхар, В. Олджей, Д. Саини, Т. Роджер, Г. Липсмайер, Б. Эванс, С. Заколей и другие.

В ряде работ отечественных и зарубежных исследователей выявлены характерные особенности климата городов. Авторами отмечено, что в процессе взаимодействия водных поверхностей с градостроительными условиями существенно изменяются микроклиматические факторы. В работах В.Н. Адаменко, А. Гиясова, К.С. Леонтьевой, Г.К. Климовой, К.И. Семашко, Л.Я. Герцберг, И.С. Шукурова, С.Б. Чистяковой и др. проведена оценка природно-климатических условий, качества среды, разработаны рекомендации по учету микроклимата в проектах планировки и застройки.

Научная гипотеза диссертационной работы.

Автор гипотетически предлагает, что в летний жаркий период комфортность
территории жилой застройки в условиях сухого жаркого климата может быть
улучшена за счет системного и рационального подхода к проектным решениям,
учитывающего особенности влияния одной из главной реки мира Нила. Для
этого: необходима классификация и значимость дестабилизирующих

климатических факторов прибрежного характера; выявление тенденций

изменения эффективности проводимых мероприятий в зависимости от
нейтрализации и снижения негативных последствий (вызываемых

дестабилизирующими климатическими факторами); установление параметров планировки жилой застройки, вызванных дестабилизирующими климатическими факторами, оказывающих негативное последствие на физиологическое состояние человека и т.п.

Целью диссертационной работы является разработка научно

обоснованных рекомендаций по проектированию жилой застройки г. Хартума с учетом влияния благоприятного температурного и ветрового режимов Голубого и Белого Нила.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следующие задачи: выявить роль природно-климатических параметров в формировании благоприятного тепло-ветрового режима в жилой застройке прибрежной зоны Голубого и Белого Нила г. Хартума; выявить закономерности формирования тепло-ветрового режима традиционной и современной жилой

застройки в сухих жарких условиях; проанализировать микроклиматические факторы, оказывающие влияние на формирование тепло-ветрового режима жилой застройки и отдельных территорий в зависимости от рельефа местности, микроклиматического фона города, а также удаленности от Голубого и Белого Нила; сопоставить полученные теоретические результаты путем проведения натурных наблюдений; разработать методики и практические рекомендации по формированию тепло-влажностного и ветрового режима жилой застройки с учетом воздействия Голубого и Белого Нила.

Объектом исследования является: тепло-влажностной и ветровой режим жилой застройки г. Хартума, под влиянием Голубого и Белого Нила.

Предмет исследования: изучение влияния Голубого и Белого Нила на тепло- влажностной и ветровой режим прибрежной зоны (на примере г. Хартума) для формировании благоприятных и комфортных условий для проживания в жилой застройке.

Научная новизна:

1) В новом аспекте впервые решена задача по регулированию ветров и
термического режима жилой застройки, сформировавшейся на прибрежной
территории под воздействием Голубого и Белого Нила;

1. Обосновано и введено понятие «коэффициент ветродуйности застройки», показывающее соотношение между первоначальной скоростью воздушного потока и скоростью в пространстве самой застройки. Оптимальный показатель коэффициента - 0,5. Это означает, что участок застройки обязательно должен иметь сквозное пространство. Плотная прибрежная застройка Хартума, не учитывающая данный показатель, создает значительную гигиеническую нагрузку на территорию;

2. Впервые для Хартума разработана методика расчета естественной аэрации жилой застройки с учетом прибрежного рельефа путем оценки тепло-ветровых процессов застройки;

3. Впервые изучены возможности улучшения тепло-ветровых параметров жилой застройки Хартума посредством развития градостроительного потенциала

территории и реорганизации прибрежных территорий Голубого и Белого Нила;

5. Впервые определены пути и средства регулирования тепло-ветрового режима прибрежной жилой застройки;

6. Впервые даны научные рекомендации по планировке жилой застройки, благоустройству и озеленению прибрежной территории потенциального строительства.

Теоретическая значимость результатов работы заключается в том, что
полученные показатели позволяют осуществлять расчет и разработку
рекомендаций по организации жилой застройки в прибрежной территории и
составлять карты тепло-ветрового режима проектируемых территорий в

условиях воздействия Голубого и Белого Нила. Предложенное температурно-
влажностное и ветровое районирование прибрежной территории Хартума
позволяют проектировать эффективные элементы благоустройства и

формирование благоприятного тепло-ветрового режима среды

жизнедеятельности населения.

Практическая значимость результатов работы заключается в разработке
инженерно-градостроительных основ проектирования жилой застройки,

находящейся под воздействием Нила. Эти основы позволяют анализировать
микроклиматический режим застройки на предпроектной стадии с заданными
параметрами с учетом благоприятного микроклиматического режима.

Практическая реализация разработанных в диссертационной работе положений позволяет:

1. Выявить роль природно-климатических факторов в формировании жилой застройки;

2. Разработать инженерный метод аэродинамического расчета жилой застройки на прибрежной территории, позволяющий прогнозировать и улучшить тепло-ветровой режим;

3. Определить методы практического регулирования тепло-ветрового режима путем применения рациональных градостроительных и архитектурно-строительных средств;

4. Разработать методику совершенствования приемов планировки жилой застройки на прибрежных территориях Голубого и Белого Нила.

Методология исследования основывается на известных достижениях
фундаментальных положений градостроительной науки для получения
аналитических зависимостей и прикладных научных результатах

ориентированных на решение практических проблем проектирования жилой застройки. Методы исследования базируются на аналитическом системном анализе и синтезе, методах группировки, сравнения, статистической обработке информации, а также математических методах анализа взаимосвязей системообразующих факторов, и проведении конкретных натурных наблюдений.

Методы исследования: Изучение отечественного и зарубежного опыта проектирования жилой застройки по регулированию температурного и ветрового режимов; обобщение и систематизация методов оценки фоновых, местных, особых климатических условий; аналитический системный анализ ветрового режима на территории застройки с выявлением термически контрастных зон; натурные наблюдения за температурным, влажностным и ветровым режимами, связанными с проектированием жилой застройки с учетом воздействия Голубого и Белого Нила.

Положения, выносимые на защиту:

Закономерности формирования тепло-ветрового режима жилой застройки г. Хартума; Методика и практические рекомендации по регулированию тепло-влажностного и ветрового режимов прибрежной жилой застройки Хартума воздействиям реки Голубого и Белого Нила; Методика совершенствования приемов планировки и жилой застройки на прибрежных территориях Голубого и Белого Нила; Инженерный метод аэродинамического расчета жилой застройки на прибрежной территории, позволяющий прогнозировать и улучшить тепло-ветровой режим.

Степень достоверности работы определяется: строгостью применяемых методов теории вероятности и математической статистики, проведением и анализом натурных наблюдений, обобщением теоретических и практических

работ, теории и рекомендаций российского и зарубежного многолетнего опыта по регулированию тепло- влажностного и ветрового режимов в жилой застройке, соответствием результатов натурных наблюдений и теоретических положений.

Апробация результатов исследования. По основным результатам

диссертации были сделаны доклады на научно-практических конференциях: «Инновационное развитие технических наук в XXI веке» на тему: «Микроклимат застроенной прибрежной территории Голубого и Белого Нила города Хартума»; М., 2016. В современные Научные Исследования: теоретический и практический Аспект на тему: «Влияние элементов благоустройства на микроклимат застройки Хартума»; Сызрань, 2016. В «International conference on sustainable cities» на тему: «Development and metabolism of the city of Khartoum (Republic of Sudan): spatial designing of the coastal territory of the Blue and White Nile»; Web of Science Yekaterinburg 05.2016.

Публикации: основные результаты диссертации полно изложены в 7
опубликованных работах, обладающих научной ценностью, в т.ч. четыре работы
опубликованы в научных журналах, входящих в перечень рецензируемых

научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степеней кандидата наук, на соискание ученой степеней доктора наук. Одна работа опубликована в изданиях, входящих в международные реферативные базы Scopus и Web of Science.

Личный вклад автора состоит:

1. В разработке теоретических положений, изложенных в диссертации;

2. В проведении анализа работ отечественного и зарубежного опыта и исследований по проблеме регулирования тепло-влажностного и ветрового режимов жилой застройки в прибрежной застройке Хартума под воздействием

Голубого и Белого Нила с использованием математических расчетов;

3) В проведении анализа работ отечественного и зарубежного опыта и
исследований по проблеме воздействия тепло-влажностного и ветрового режимов
жилой застройки в прибрежной застройке Хартума под воздействием Голубого и
Белого Нила;

4. В сравнение результатов расчетов по предлагаемой методике и рекомендаций со статистическими данными городских метеостанций «Аэропорт» и «Шамбат»;

5. В разработке рекомендаций по регулированию микроклимата жилой застройки под влиянием Голубой и Белой Нила.

Структура и объем диссертационной работы: диссертация состоит из
введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 143
наименований. Общий объем диссертации составляет 137 страниц

Практика регулирования тепло-ветрового режима жилой застройки г. Хартума

Центр города — сеть прямоугольных улиц, застроенных двух-трехэтажными зданиями. На набережной Голубого Нила расположены Дворец республики, здания министерств и иностранных посольств.

Проблемы развития прибрежной территории г. Хартума с точки зрения градостроительства на современном этапе заключаются в следующем [4]: 1.Повышение уровня урбанизации населения, сопровождающеся огромным размахом нового строительства, его сосредоточением в сравнительно ограниченном числе городских центров и соответствовало определенному уровню развития производственных сил. 2. На современном этапе в связи с исчерпанием ресурсов интенсивного роста и резким повышением роли социального и научно-технического прогресса в развитии общества преимущественно экстенсивный путь развития утрачивает стимулирующее значение. 3. Серьезные недостатки функционирования города обусловлены отсутствием необходимой координации и взаимосвязи их формирования с тяготеющими к ним территориями при решении всех основных вопросов градостроительного развития (расселения, развития производственного комплекса, социальной инфраструктуры, использования территории, формирования транспортной системы, рекреационного комплекса, воспроизводства природной среды). 4. В разрез с генеральными планами во многих крупных районах г. Хартума размещаются новые предприятия, что, как правило, отодвигает реконструкцию и модернизацию сложившихся, ведет к срыву заданий по росту производительности труда. В процессе реконструкции предприятий их территории расширяются, а за счет прибрежных территорий увеличивается численность насиления. 5. Недостаточное внимание к проблемам социального развития г. Хартума привело к тому, что в городе темпы роста жилищного строительства оказались значительно ниже расчетных показателей генеральных планов, в то время как поставленная задача обеспечения каждой семьи отдельной квартирой требует его наращивания. В них отстает строительство объектов социальной инфраструктуры и, в первую очередь, таких ее отраслей, как здравоохранение, спорт, массовый отдых, торговля, общественный транспорт. Серьезные диспропорции в социальном функционировании городов возникают в связи с отставанием в развитии транспортных и инженерных сетей и сооружений от их территориального роста, увеличение границ городских территорий происходит в условиях крайне неэффективного использования огромных по площади сложившихся промышленных и коммунально-складских зон, нерационального функционального зонирования, ведущего к росту дальности деловых поездок, затрат времени и сил населения на реализацию культурно-бытовых потребностей и др. 6. Недооценка возможных экологических последствий является причиной не комплексного и бессистемного ведения в Хартуме работ по охране окружающей среды, иррациональному использованию природных ресурсов, санитарной очистке территорий. Напряженное положение складывается и в результате недостаточно активного внедрения ресурсосберегающих технологий, оборотных систем водоснабжения, повторного использования очищенных стоков для технических целей, использования вторичных ресурсов и т.д. 7. Система экологически ориентированных мероприятий должна явиться одной из важнейших основ совершенствования структурно-планировочной организации крупных городов, направлений их территориального развития, взаимного размещения функциональных зон и инфраструктур с учетом природоохранных и санитарно-гигиенических требований. Тепло-ветровой режим города - это климат приземного слоя воздуха небольших отдельных участков городской территории. Приземной слой воздуха занимает воздушное пространство двухметровой высоты над уровнем земли. На формирование тепло-ветрового режима оказывает воздействие орография территории местоположения участка. Выделяют следующие местоположения: вершины, верхние, средние и нижние части склонов (южных и северных), понижения, дно долин (продуваемых и непродуваемых), замкнутые понижения и котловины, поймы и первые террасы, надпойменные террасы [59].

На территории каждого типа существует определенный микроклимат, метеорологические показатели которого отличаются от показателей открытого ровного места. Тепло-ветровой режим для каждого из указанных местоположений, изменчив слабо изучен и неопределен. К основным микроклиматическим параметрам городской среды, относятся: интенсивность солнечной радиации; тепловое излучение ограждающих конструкций зданий и деятельной поверхности (радиационный баланс); температура и влажность воздуха; а также направление и скорость ветра. (рисунки 1.7 и 1.8).

Приборы исследования

Установлено, что ошибка средней разности температуры редко превышает 0,2С -0,4С, возможная ошибка средней разности относительной влажности составляет 1,5% -3%. Обработка полученного материала проводилась методами вариационной статистики и корреляционного анализа. При обработке использовалась связь между микроклиматическими показателями, их разностями и метеорологическими элементами. Для относительно стабильных во времени и пространстве метеорологических элементов, (температура и влажность воздуха), использовался метод разностей, основанный на устойчивости различий этих элементов в пунктах наблюдений, удаленных от реки и опорных стационарных пунктах. Результаты наблюдений позволили изучить закономерности изменения параметров у Нила и в застройке и построить графики их корреляционных соотношений.

Данные о ветровом режиме, подверженном большей изменчивости, сопоставлялись с многолетними исследованиями по методу регрессий.

Приборы, примененные в натурных наблюдениях и их технические характеристики, приведены в приложении Б.

Климатические, микроклиматические, а также актинометрические наблюдения проводились в соответствии с действующими положениями и инструкциями. Измерения климатических данных велись по всем намеченным точкам наблюдений на высоте 0,5 м и 1,5 м от уровня деятельной поверхности. Наблюдения на высоте 1,5 м давали картину изменений изучаемых показателей на уровне “дыхания взрослого человека” на высоте 0,5 м - на уровне дыхания ребенка" и позволяли установить степень воздействия на организм человека температурно-влажностного и ветрового режима деятельной поверхности. Число измерений и выбор объектов производились с целью наиболее полной характеристики микроклиматического режима, образующегося в городской среде. Наблюдения проводились в наиболее жаркие месяцы (апрель-май) 2015 45 2016 гг. по 6-9 дней, за период наблюдений было зафиксировано 2970 измерений каждого из микроклиматических параметров.

Была организована сеть стационарных пунктов наблюдений. Эти наблюдения необходимы для изучения динамики микроклиматических параметров во времени, для получения статистически обоснованных данных; измерения осуществлялись строго синхронно каждые 3 часа в период с 6 утра до 21 часа во всех выбранных точках - строго одновременно.

На территории города применялся маршрутный метод наблюдений для получения более полной картины пространственного распределения метеорологических показателей. Объезд пунктов наблюдений проводился на двух специально оборудованных автомобилях. Влияние местных условии на микроклимат изучалось с использованием следующих методов количественной оценки факторов климата, разработанных Г.К. Климовой [43].

Расчетный метод, позволяющий получить расчетные характеристики такого тепло-ветрового фактора, как солнечная радиация в зависимости от рельефа местности (в частности, ориентации и крутизны склонов), участков [46].

Метод сопоставления, давший возможность выявить отличительные, наиболее характерные черты тепло-ветрового режима по данным метеорологических станций «Аэропорт» и «Шамбат» наблюдаемые непосредственно на местности. Экспериментальный метод, предусматривающий проведение обширной программы натурных наблюдений, получение надежных результатов и определение тепло-ветрового режима отдельных районов.

Непременно соблюдались такие необходимые условия проведения натурных наблюдений, как: а) комплексность наблюдений, т.е. одновременно исследовались скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, температура деятельной поверхности, солнечная радиация; б) в способах произведения измерений использовались одинаковые для всех объектов приборы; в) во всех пунктах наблюдения измерения параметров микроклимата были синхронны. Измерения всех элементов климата производились на уровне 0,5 и 1,5 м от деятельной поверхности (земли).

Влияние застройки прибрежной территории на ветровой режим

В замкнутых дворовых пространствах скорость ветра существенно снижается, возникают обратные течения и завихрения. Направление и скорость потоков, проникающих в дворовое пространство через разрывы между зданиями, отличаются от первоначальных значений. Внутренние открытые пространства в застройке характеризуются выравниванием скоростей потоков и приближением их по направлению к первоначальному. Отмечается затекание потоков с улиц в ветровую тень фронтальных домов [75].

Заметно снижение скорости ветра вдоль фасадов зданий, параллельных направлению основного потока, В условиях, характерных значительным подпором потоков, в разрывах между зданиями скорость ветра может превышать первоначальное значение на 0,2 - 0,4.

Характер обтекания воздушным потоком преграды - здания зависит от комплекса факторов: конфигурации, размеров, конструкции и других характеристик преграды, а также от граничных и начальных условий, т.е. состояния шероховатости подстилающей поверхности и степени деформации профиля потока в начальном сечении, с которого начинается тормозящее влияние здания. При направлении ветра, перпендикулярном к фасаду здания выявлены следующие зоны потока: невозмущенная, вытеснения, разрежения и область следа, различающиеся характером изменения скорости воздушного потока. При обтекании здания воздушный поток огибает его сверху, с боков, а у основания образуется слабое возвратное течение. Давление воздуха с наветренной стороны повышается. На углах наветренной стены скорость ветра возрастает. С подветренной стороны здания возникает зона, где потоки перемещаются в обратном направлении по отношению к движущемуся потоку (рисунок 3.4).

Одной из характеристик ветрового режима застройки является коэффициент ветродуйности застройки- отношение это коэффициента к плотности застройки, определяемо размерами и конфигурацией фасадов зданий, расстояниями между

Примеры обтекания воздушным потоком различных типов застройки: a)- отдельно стоящие здания (соотношение расстояния между зданиями Ш к их средней высоте H составляет Ш/H 0); b)- среднеплотная застройка (H/Ш 0.7); в) и г)- высокоплотная застройка ними и планировочными приемами расстановки. Указанные факторы воздействия в предыдущих исследованиях изучались изолированно друг от друга, тем более не рассматривалось изменение ветродуйности застройки при строительстве новых зданий в окружении сложившейся застройки. Такая ситуация типична для застройки прибрежных территорий городов, и в прогнозе следует учитывать трансформации воздушных масс, поступающих с реки.

Для количественной и качественной оценок ветрового режима всей территории застройки для условий г. Хартума определялся «коэффициент ветродуйности застройки» по формуле р2=1,36 ViSФКп , (3.6) Где V0 - скорость бризового потока с реки Нил; 5ф - площадь фасада застройки, численно равная площади прямоугольника, описанного фасадом здания; ХViS i - скорость ветра в соответствующей высоте (на уровне третьего этажа) определенного участка застройки и площадь фасада застройки; - коэффициент продуваемости (методика НИИСФ) определяется по формуле Kn 5УVi Si , (3.7) V{ Si - скорость ветра в соответствующей зоне и ее площадь S - площадь застройки, численно равная площади многоугольника, описанного вокруг зданий. На основании натурных наблюдений строилась карта полей скорости ветра в застройке, где вся территория жилой застройки была разделена по скорости ветра на следующие зоны: Зона очень малых скоростей (затишье) 0 V1 /V0 0,4 Зона малых скоростей 0,4 V2 /V0 0,6 Зона умеренных скоростей 0,6 V3 /V0 0,8 Зона средних скоростей 0,8 V/V0 1,0 Зона повышенных скоростей 1,0 Vs/V0 1,3 Здесь V1, V2, V3, V4, V5 - скорости потока в соответствующих зонах. Нами рассмотрен участок территории, примыкающий к верхней террасе набережной и огражденный однорядной периметральной застройкой. Начальная плотность участка застройки 19,3% рассматривался случай, когда ветер дует с реки.

Без учета группы новых зданий коэффициент ветродуйности застройки участка составил 65%. Поступление потоков происходит через разрывы между зданиями как по фронту со стороны реки, так и со стороны улицы - створа. В разрывах по фронту отмечаются зоны повышенных скоростей (1,0 - 1,2). Потоки, поступающие с торцевой части, имеют скорости 0,6 - 0,8 первоначального значения, что объясняется проникновением ветра со стороны открытой территории в обход фронтальной застройки.

Под углом 30 к линии существующей застройки приводит к некоторому снижению ветродуйности застройки (К=71%). Потоки ветра ориентируются вдоль фасадов зданий, достигая в местах концентрации скорости 0,8 - 0,9 от первоначального значения.

Наименьшего значения (К=51%) ветродуйности застройки достигает при постановке шахматной групп новых зданий с ориентацией продольной оси параллельно направлению основного ветрового потока. Между зданиями основной поток претерпевает незначительные изменения, сохраняя скорость 0,6 -0,7 почти на всей территории участка.

Постановка исследований при изменении расстояния между однотипными зданиями позволила определить взаимовлияние их на формирование ветрового режима и выделить зоны с пониженными скоростями. Это дает возможность разрабатывать варианты планировочного решения с таким размещением зданий и элементов благоустройства, которое обеспечивает более благоприятные условия жизнедеятельности человека.

При размещении на исследуемом участке различного количества площади зданий изменяется плотность застройки. Влияние плотности застройки на значение коэффициента ветродуйности застройки показано на рисунок 3.5 и 3.6. Для варианта квартальной застройки с замкнутыми дворовыми пространствами и малыми разрывами по периметру кварталов проведена серия опытов для определения направлений и скоростей потоков на продольных и поперечных улицах при различных направлениях ветра. Принимались углы отклонения от первоначального направления - 90, 60 и 45.

Рекомендации по применению расчетных методов оценки и регулирования микроклимата застройки прибрежных территорий

Расчетное значение ширины зоны в застройке изменяется в ту или иную сторону под влиянием конкретных проектных решений планировки, организации рельефа и озеленения территории. В этом случае расчетная ширина зоны на свободных территориях является критерием оценки рациональности и эффективности проектных решений с точки зрения, формирования комфортного микроклимата застройки прибрежной территории.

Оценка ветрового режима осуществляется по данным климатических условий территории района и влияния, оказываемого на них застройкой. Эти данные получаем из наблюдений местных метеостанций "Аэропорт" Хартума.

При оценке определяются следующие характеристики ветра: 1- повторяемость различных скоростей ветра; 2- направление и особенность ветра в суточном и годовом ходе (преобладающий ветер, суточные и годовые розы ветров); 3- вероятность и непрерывная продолжительность скоростей ветра различных градаций, способствующих созданию комфортных и дискомфортных условий; 4- повторяемость различных сочетаний направлений и скорости ветра по продолжительно, месяцам, сезонам, году; 5- влияние, оказываемое рельефом и шероховатостью подстилающей поверхности на ветровой режим.

Трансформация климата под влиянием застройки определяется неравномерностью распределения температурного, влажностного и ветрового режимов. Для решения вопросов создания оптимальных тепло-ветровых условий производится оценка ветрового режима в следующей последовательности: 1- Распределение скорости ветра по высоте перед первым рядом зданий представляем в виде формулы (V/Vв) = (Z/Zв)n3 , (4.1) где V и Vв – горизонтальные скорости ветра на высоте Z и Zв, n3 – показатель степени, изменяющийся в зависимости от относительного расстояния рассматриваемого вертикального сечения от здания. 2- Кинематическое поле в нижнем слое характеризуется на плане изучаемой застройки линиями равных скоростей. 3- Средняя скорость в застройке, в разрывах, на улицах определяется по линиями равных скоростей. 4- По формулам (3.12) и (3.13) определяется средняя скорость ветра в застройке при различных направлениях ветра. 5- Для пересчета полученной скорости к скорости в приземной области, следует воспользоваться закономерностями изменения скорости по высоте и расчетами И.С. Шукурова. 6- На основании розы ветров данной местности, определяющей вероятность по направлениям и скоростям ветра, вычисляется средне взвешенная скорость. 7- В зависимости от климатических условий качество аэрации застройки, оценивается по коэффициентам ветродуваймости, предложенным Э.И. Реттером. Расчетная часть оценки ветрового режима выполняется в три этапа.

На первом этапе собирается, обрабатывается и анализируется информация метеонаблюдений с построением диаграмм повторяемости ветров по скорости и направлению для различных периодов времени.

На втором этапе по методике Э.И. Реттера составляется карта ветрового режима территории с применением топографической съемки, схемы расположения и данных наблюдений местных метеостанций и постов. Указанная карта позволяет определять скоростные характеристики ветра с учетом рельефа местности.

На третьем этапе рассчитываются значения скоростей ветровых потоков непосредственно в застройке с учетом поправочных коэффициентов карты ветрового режима и взаиморасположения зданий. Для этого в расчетных поперечниках проектируемого участка застройки определяется суммарное аэродинамическое сопротивление зданий и площади сечений ветровых потоков в разрывах между ними. Для расчета направления ветра определяются скорости ветра в рассматриваемых точках участка застройки, размеры ветровой тени, зоны повышенных скоростей.

Результаты расчетов показателей ветрового режима застройки по методикам И.С. Шукурова и Э.И. Реттера необходимо корректировать в соответствии с результатами настоящих исследований влияния Голубого и Белого Нила на тепло-ветровой режим прибрежной территории.

Прогноз степени влияния проектируемой застройки на тепло-ветровой режим и ширину зоны воздействия Голубого и Белого Нила включает в себя определение ширины указанной зоны на свободной территории, где предполагается размещение проектируемого района. Затем прогнозируется изменение температуры и влажности воздуха, общей ширины зоны воздействия реки под влиянием проектируемой застройки в зависимости от расчетного направления ветра. В расчетах используются коэффициенты ослабления или усиления застройкой воздействия Голубого и Белого Нила (таблица 4.1).