Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:
Проблема взаимодействия человека с окружающей средой на урбанизируемых территориях охватывает сегодня большой комплекс различных, но тесно взаимосвязанных вопросов, важное место среди которых занимает защита воздушной среды от загрязнений. Экологическая ситуация в современных городах характеризуется высокой степенью запыленности и загазованности атмосферного воздуха.
Действующая в настоящее время система атмосферозащитных мероприятий в городах, кроме службы контроля качества атмосферного воздуха, включает в себя два основных направления: мероприятия активного характера и мероприятия пассивного характера. К активным относят комплекс инженерно-технических и технологических мероприятий, основная цель которых - исключить полностью или частично выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Однако производственные выбросы попадают в атмосферу, следовательно, возникает необходимость проведения мероприятий пассивного характера, к которым относят организационные (вынос производственных предприятий за пределы застройки) и градостроительно-планировочные. Главная цель гра-достроительно-планировочных мероприятий - способствовать ускорению процесса рассеивания и выноса загрязняющих веществ за пределы застройки.
На процесс рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы активно влияет не только планировочная структура территории, но и сами здания (сооружения) , их взаимное расположение, габаритные размеры, ориентация относительно господствующих ветров. Одна из проблем, часто встречающаяся при рассеивании загрязняющих веществ от низких источников, состоит в том, что начальное рассеивание существенно увеличивается в аэродинамической тени строений, непосредственно прилегающих к источнику выброса.
В архитектурно-строительной практике, при разработке генеральных планов городов и населенных мест, а также проектов застройки крупных промышленных узлов проводится пофакторный анализ состояния атмосферы и прогноз его изменения после ввода предприятий в эксплуатацию в соответствии с нормативными документами. При проектировании объектов про-мышленно-селитебных территорий оценивается только ветровой режим застраиваемой территории. Процесс рассеивания загрязняющих веществ, тесно связанный с аэрацией территорий, в реальном проектировании отдельных объектов городского строительства непромышленного назначения практически не рассматривается. Проекты зданий индивидуального характера оцени-
ваются путем испытаний в аэродинамической трубе, что связано с рядом трудностей, среди которых не только высокая стоимость подобных исследований, но и малочисленность установок необходимой мощности. Поэтому наиболее рациональным и актуальным путем решения данной задачи, на наш взгляд, является применение математического моделирования рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.
Математическое моделирование обладает рядом существенных преимуществ:
позволяет выбирать наиболее оптимальный проектный вариант без влияния субъективного фактора;
позволяет оценивать возможные последствия принимаемых проектных решений;
дает возможность прогнозирования поведения исследуемой системы во времени;
- позволяет производить детальное исследование качества атмосферного воздуха и оценку воздействия от предполагаемых новых и от реконструкции уже существующих источников выброса примесей на качество атмосферного воздуха городских территорий.
ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ является разработка методики пофактор-ной оценки и прогноза состояния приземного слоя атмосферы и аэрационного режима на территории проектируемой и существующей застройки, прилегающей к источникам выбросов загрязняющих веществ с учетом габаритных размеров и геометрической формы.
ОСНОВНАЯ ИДЕЯ РАБОТЫ: оценка влияния принимаемых градостроительных решений на процесс рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы.
разработана методика исследований процесса рассеивания вредностей в приземном слое атмосферы, учитывающая геометрические параметры застройки территории;
разработана математическая модель рассеивания вредностей в приземном слое атмосферы на городских территориях;
обоснованы граничные условия, позволившие моделировать поля скорости и концентраций вокруг зданий строчной застройки;
- разработан метод расчета концентраций газовых примесей в приземном слое атмосферы застроенной территории.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, выводов, РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждается использованием классических положений механики сплошных сред, удовлетворительной сходимостью полученных результатов с расчетами по известным методикам.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в разработке методики, которая позволяет при проектировании объектов городского строительства проводить оценку влияния принимаемых градостроительных решений на процесс рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. Разработанный программный комплекс позволяет производить выбор наилучшего проектного варианта с точки зрения обеспечения нормативных параметров воздушной среды и аэрационного режима территории.
Диссертация выполнена в соответствии с планом важнейших научных исследований РГСУ по теме №01.9.2004851 «Разработка и внедрение в практику систем жизнеобеспечения в производственной и окружающей средах».
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы внедрены:
-
При проектировании объектов индивидуальной застройки по улице Доватора в г.Ростове-на-Дону.
-
При проектировании жилых домов в пос.Донской Новочеркасской ГРЭС и пос.Солнечнодольск Ставропольской ГРЭС.
-
Методика оценки рассеивания концентраций газовых примесей и разработанный программный комплекс для ПК используется в учебных курсах «Охрана окружающей среды» и «Охрана воздушного бассейна» для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды».
-
Материалы работы и результаты исследований вошли в учебное пособие «Загрязнение атмосферы населенных пунктов»для студентов вузов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды».
Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены:
на III Международной конференции "Экология города", г.Ростов-на-Дону, 1994 г.;
на Международной конференции "Ресурсе- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций", г.Белгород, 1995 г.;
на Российской научно-технической конференции, посвященной 25-летию ЗГУ, "Совершенствование технологических процессов пищевой промышленности и АПК", г.Оренбург, 1996 г.;
на второй международной научной студенческой конференции "Город и жология", г.Ростов- на-Дону, 1996 г.;
на Российской научно-технической конференции "Сертификация и управление качеством экосистем на Южном Урале", г.Оренбург, 1997г.;
на Юбилейной VII Международной конференции «Метод крупных частиц: теория и приложения», г. Москва, 1997 г.;
на научно-технических конференциях РГСУ в 1994-1998 гг .
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований по теме диссертационной работы опубликованы в 14 научных работах, а также в госбюджетных научно-технических отчетах кафедры Охраны труда и окружающей среды РГСУ за 1994-98 гг.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, содержит: 209 страниц, их них 148 страниц основного текста, 33 рисунка , 9 приложений, 9 таблиц. Список литературных источников содержит 175 наименований на русском и иностранных языках.