Роль зеленых насаждений в формировании комфортности жилой среды
Одна из главнейших и сложнейших сложностей современного градостроительства — качественное улучшение окружающей человека среды и организация здоровых и предельно благоприятных условий жизни в городах при высоких требованиях к их архитектуре в целом и к ландшафтной архитектуре в частности. В решении этой проблемы видное место принадлежит зеленому строительству.
Обратимся к фактам.
Центральным НИИ градостроительства Болгарии установлено, что комфортные условия жизни человека имеют место при следующих показателях основных факторов внешней среды:
• температура воздуха: 14-30 °С (юг) и 12-26 °С (умеренная полоса);
• скорость ветра: 0,5-3,0 м/с;
• относительная влажность: 30-70 %.
Дискомфортные условия фактически наблюдаются такие (Юг России):
• температура воздуха: до 43 °С (в последние 4 года);
• скорость ветра: 25 и более м/с (особенно в апреле, мае);
• относительная влажность воздуха: до 90 % в Таганроге, до 10-20 % в Волгограде и Махачкале.
Зеленые насаждения, если они разумно спроектированы, могут существенно улучшить эти показатели.
Приход и, соответственно, расход солнечной энергии складывают так называемый тепловой баланс, зависящий от следующих факторов:
• количество прямой солнечной энергии;
• количество рассеянной солнечной радиации;
• отношение количества отраженной радиации к количеству прямой и рассеянной радиации (альбедо);
• излучение отражающих естественных и искусственных поверхностей;
• встречное излучение атмосферы.
Количество прямой солнечной радиации зависит:
• от угла падения лучей Солнца на саму поверхность Земли;
• от высоты стояния Солнца;
• от облачности и прозрачности атмосферы (в Каире, например, 360 дней в году — солнечные, а остальные 5 — не обязательно дождливые);
• от продолжительности дня.
Из общего количества лучистой энергии Солнца, достигающей верхней границы атмосферы, до поверхности Земли в виде прямой радиации доходит 27 %; отражается облаками в мировое пространство — 33 %; поглощается облаками и атмосферой — 15 % и рассеивается в атмосфере — 25 %. Часть этой рассеянной радиации (16 %) доходит до поверхности Земли, а остальные 9 % уходят в мировое пространство.
Температура воздуха внутри застройки всегда выше, чем в зеленых массивах. Эта разница достигает иногда 10-12 %.
А.М. Издебский, проводивший исследования в Киеве, установил, что даже зимой температура воздуха внутри насаждений выше, чем в открытых участках.
Большое значение имеют критичные особенности теплового излучения обволакивающие человека искусственных и естественных поверхностей. Многочисленными исследованиями установлено, что различные поверхности и предметы по-разному отражают солнечное тепло. Чем ниже коэффициент отражения (альбедо), тем, соответственно, больше тепла излучает поверхность при условии, что она не прозрачна.
То есть окружающие в городской среде человека поверхности имеют низкое значение альбедо и, следовательно, излучают большое количество тепловой энергии (особенно булыжник и щебень). Совершенно другая картина наблюдается в зеленых насаждениях. Во-первых, листва взрослых деревьев и кустарников пропускает огромную часть солнечной энергии, так как листья в известной мере обладают прозрачностью. Во-вторых, листва действенно отражает гораздо больше энергии, чем любые перечисленные выше поверхности. В-третьих, листва поглощает заметную долю энергии и лишь в очень незначительном количестве излучает ее.
ЦНИИП градостроительства, получивший несколько отличные показатели в исследованиях, проведенных в Ташкенте, окончательно предложил принимать следующую классификацию крон древесных пород по способности пропускать прямую солнечную радиацию (в % от полученной):
На основе изучения радиационного режима на открытом месте и в тени в различных точках Москвы В.И. Федынский установил, что перепад температур оставался существенным даже в вечерние часы.
Однако значение суммарной радиации под кронами различных пород деревьев и на открытом месте неодинаково.
Под кронами деревьев поверхность (и человек) получает в среднем в 10 раз меньше тепловой энергии, чем на открытом месте. Люди это полностью прочувствовали в США и Западной Европе летом 2006 года, когда летние температуры побили все исторические рекорды: температура воздуха днем несколько недель подряд была даже в тени порядка 35-45 °С. Десятки людей в крупных городах погибли от перегрева.
Необходимо при ландшафтном проектировании учитывать и то, что в зависимости от диаметра самой кроны и высоты растений разные породы дают неодинаковый размер площади затенения. Т.Ф. Кузьмина еще в 1970 году установила, что тень в % от общей площади под кроной дерева составляет:
Площадь тени зависит и от времени суток: при косых лучах Солнца она больше, чем в полдень, при вертикальных лучах. Например, робиния лжеакация при ширине кроны 9,5 м в 12 часов дня затеняет 70 м2, а в 15 часов — 180 м2.
Следовательно, в зависимости от различных местных условий можно подбирать разные породы деревьев, наиболее соответствующие оптимизации теплового режима.
Повышенная влажность воздуха уменьшает прозрачность атмосферы и, следовательно, количество лучистой солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Считается поэтому, что повышение влажности нашего воздуха оказывает положительное влияние на качественное теплоощущение человека. Однако А.С. Антонини установил, что при температуре воздуха 37 °С и ветре очень высокая относительная влажность, предельно близкая к 100 %, негативно влияет на теплоощущения человека.
Благодаря транспирации листьев и стеблей деревьев, кустарников, трав и цветов влажность воздуха заметно увеличивается, потому что испаряющая поверхность в 20 раз больше площади почвы, занимаемой растениями. В.Г. Нестеров установил, что 1 га леса за год испаряет 20-70% атмосферных осадков. Н.М. Анастасьев и М.К. Харахинов изучали относительную влажность воздуха в различных частях среды обитания человека.
То есть относительная влажность воздуха на озелененной территории всегда выше, чем на безлесной. Л.О. Машинский проследил, как меняется относительная влажность воздуха в различных условиях.
Многими исследователями выявлено, что влажность воздуха увеличивается на расстоянии от земли, в 10-12 раз превышающем высоту насаждений (что очень важно в многоэтажной застройке).
Именно по этой причине расстояние между полезащитными лесонасаждениями в проектной практике принимается равным 40Н:
Различные виды деревьев и кустарников поглощают углекислоту и выделяют в атмосферу О2 по-разному. Исследования П.Т. Обыденного показали, что если эффективность самого газообмена ели обыкновенной принять за 100 %, то этот показатель у других культур будет таким:
Знание особенностей древесных и кустарниковых пород в газообмене дает возможность научно обосновать ассортимент выбираемых для озеленения культур.
Загрязнение атмосферы пылью, выхлопными газами автомобилей и выбросами промышленных предприятий — бич современных городов. Четверть века назад нас пугали примерами из зарубежной практики: в Питсбурге (США) на 1 км территории оседало 256 т пыли, а в Мехико — 260 т. При этом забывали о нарушении экологического равновесия во многих городах СССР. Например, в 1990 году в СССР выбросы вредных веществ в атмосферу составили 100 млн тонн, а в 120 советских городах содержание вредных веществ в атмосфере в 10 и более раз превышало предельно допустимые концентрации (ПДК). В границах России без транспорта было выброшено в атмосферу 70 млн тонн загрязняющих веществ.
В Ростовской области на каждого списочного жителя выбрасывалось ежегодно в атмосферу 115-120 кг вредных веществ; в Таганроге— 180кг/чел.; в Новочеркасске— 1500 кг/чел. В декабре 1989 года в Новочеркасске зарегистрировано 4 случая загрязнения атмосферы формальдегидом до 23 ПДК. В Волгодонске этот показатель постоянно составляет 5 ПДК.
В Новочеркасске, где в атмосферу ежегодно поступает более 250 тысяч тонн вредных веществ, — самый высокий показатель злокачественных образований по Югу России, а смертность населения, несмотря на высокий молодежный контингент, на 30-35 % выше.
В России критическое состояние атмосферы сложилось во многих городах Урала, Кузбасса и Восточного Донбасса. В Нижнем Тагиле более 10 лет назад поставлен первый в стране памятник жертвам экологической катастрофы. Ростов-на-Дону из-за высокой компактности застройки является лидером по загрязнению атмосферы выхлопными газами автомобилей.
Под кронами деревьев запыленность воздуха на 40-50 % ниже, чем над деревьями или рядом с ними. Это в летнее время. В зимнее время запыленность воздуха под кронами деревьев на 13-30% ниже.
Исследованиями НИИ Академии коммунального хозяйства (АКХ) установлено, что в воздухе участка, защищенного от промышленного предприятия любой зеленой полосой ажурного типа, оказалось на много меньше загрязнений, чем на незащищенном участке:
сернистого газа — на 14 %; окиси углерода — на 37 %; фенола — на 36 %; пыли — на 23 %.
В то же время фитонциды некоторых растений не оказывали заметного влияния на микроорганизмы.
Учеными выявлены следующие характеристики зеленых массивов и урбанизированных территорий.
Зеленые насаждения — эффективное средство защиты от шума. Человек может переносить без каких-либо особых последствий и раздражения шум, равный 20-25 дбА. Большее значение шумового ландшафта оказывает вредное влияние на человеческий организм: появляются признаки утомления и раздражения, нервозность и даже истощение нервной системы (при длительном воздействии шума силой более 60 дбА).
Самолет реактивный издает при взлете шум порядка 150 дбА. Это болевой порог, непереносимый — возможен разрыв барабанной перепонки. Звук 180 дбА вызывает усталость метала (разрушение); звук 190 дбА вырывает заклепки из металлоконструкций.
По исследованиям кафедры градостроительства Ростовской академии архитектуры и искусств, выполненным еще 25 лет назад, в Ростове на пр. Ворошиловском, Буденновском, Стачки, Октября, на ул. Большой Садовой и Красноармейской шум нередко достигал в те годы 120-125 дбА. В Новочеркасске такой шум зафиксирован на Баклановском проспекте, в Волгодонске — на ул. Морской, в Таганроге — наул. Дзержинского, Транспортной, в г. Шахты — на ул. Советской и Победы Революции. В наши дни эти показатели еще выше, так как транспортные потоки на названых магистралях существенно выросли. А что можно сказать о шумовом ландшафте г. Москвы?!
Если даже не говорить о здоровье человека (а это — главное!), игнорировать шумовую нагрузку ни в коем случае нельзя: повышение шума с 75 до 90 дбА снижает работоспособность человека на 25 %. Уменьшение шума на 1 дбА повышает производительность труда на 0,3-1,0 %.
Доказано, что если полоса зеленых насаждений глухая (т.е. не просматривается), обеспечивается 80-90 % шумоизоляция, что весьма важно не только для жилых домов, но особенно — для учебных и лечебных учреждений.
Для ориентировки в ландшафтном проектировании следует иметь в виду, что источники шума таковы:
Троллейбус 71-74 дбА;
легковой автомобиль 66-86;
автобусы 64-90;
грузовики (до 5 т) 80-98;
трамваи 85-90;
игра в волейбол 78;
игра в баскетбол 70;
игра в городки 75;
игра в теннис 65;
игра в настольный теннис 62;
стадион без трибун 83;
игры в плескательном бассейне 80;
мусоровоз 70;
разгрузка товаров у магазинов 70.
Санитарные нормы допускают в городе шум: в дневное время 60 дбА;
ночью 40 дбА.
Поэтому-то в Паланге (Литва) — крупнейшем прибалтийском курорте — ночью на улицах зажигаются табло: «Тише! Город спит».
Велика роль зеленых насаждений в борьбе с селевыми потоками (например, в 1921 году р. Алмаатинка за 5-6 часов вынесла 11,5 млн м3селевой массы), с грязекаменными потоками и оползнями, которые случаются как в горных районах (Осетия, Дагестан, Адыгея), так и на относительно спокойном рельефе (например, оползни имеют место в Таганроге, Ростове-на-Дону, Саратове и др. городах). Для борьбы с оползнями зеленые массивы закладывают поперек направления движения грунтовых масс; для профилактики селей — вдоль направления потенциального потока. Зеленые насаждения — эффективное средство борьбы с оврагами. Например, Валовая балка, известная событиями, описанными Пушкиным в «Казаках-разбойниках» (поэма о братьях Засориных), превратилась в наши дни в большую потяжину в городской черте Таганрога. И все — благодаря озеленению.
В Южной Корее, где выпадают интенсивные муссонные дожди, вызывающие селевые потоки, борьба с селями на склонах до 35-40 осуществляется их озеленением деревьями и кустарниками (при большей крутизне склонов они покрываются сетками из синтетических материалов).
В Новочеркасске ул. Московская была озеленена в 1860 годы по указу донского атамана Н. А. Краснокутского. 100% посадок были представлены пирамидальными тополями, что придавало улице строгость, стройность и ансамблевость. Через 85 лет деревья начали интенсивно пропадать, и в 1949 году силами студентов инженерно-мелиоративного института между тополями были посажены каштаны. Сейчас практически все озеленение улицы составляет каштан конский обыкновенный.
Вспомогательные функции зеленых насаждений:
• регулируют движение пешеходов на улицах, раскрывая только пешеходные переходы;
• разделительные полосы для движения транспорта;
• островки безопасности пешеходов;
• «прикрытие» ветхой и малопривлекательной застройки.
