Влияние озеленения и благоустройства на микроклимат

Print PDF

В продолжение темы климатогенной роли городской растительности

17.1. Средозашитные функции зеленых насаждений

В системе градостроительных мероприятий, направленных на решение проблемы охраны и улучшения качества окружающей среды в городе, особое место занимают зеленые насаждения, которые обладают целым комплексом разносторонних оздоровительных и средозащитных свойств. Одно из них — повышение комфортности микроклимата. Общегородские и внутриквартальные зеленые насаждения являются важным и обязательным элементом города и в санитарно-гигиеническом отношении.

Сразу следует отметить, что разговоры о зеленых насаждениях, как о чуть ли не единственных источниках кислорода для дыхания жителей городов, не имеют под собой абсолютно никаких научных оснований. Содержание кислорода в атмосфере сохраняется на уровне 21% в течение последних 200 миллионов лет. За это время сложилось устойчивое равновесие между выделением и потреблением кислорода растениями и животными, его связыванием и участием в глобальном геохимическом цикле. Основным продуцентом кислорода является Мировой океан, дающий около 70% кислорода на Земле. Снижение концентрации кислорода в какой-либо точке Земли за счет дыхания живых организмов и сжигания органического топлива быстро восстанавливается в результате вертикального и горизонтального перемешивания атмосферного воздуха. [это не вполне верно: при современном расползании городов локальный дефицит кислорода вполне возникает, и зелёные насаждения существенны для его ликвидации, см. расчёты соответствующей кафедры МАДИ]

В результате в местах выделения и потребления кислорода его концентрация изменяется не более чем на 0,01—0,001%, что находится в пределах изменения парциального давления кислорода, наблюдающегося при росте или падении атмосферного давления в синоптических образованиях (при изменении погоды) [103].

Растения поглощают около 1/3 выработанного ими же в процессе фотосинтеза кислорода для собственного дыхания, остальные 2/3 расходуются при разложении растительных остатков. Таким образом, положительный баланс кислорода достигается только при удалении отмершей растительной массы (например, уборке листьев) или при их отложении в виде торфа, угля и т.д. В городских лесах и лесопарках этого не происходит, поэтому распространенное мнение о них как о «легких города» является всего лишь заблуждением обывателей.

Функции зеленых насаждений в городах заключаются в другом — очищении атмосферного воздуха от химического загрязнения, их благоприятном воздействии на городской климат и снижении уровня шума. Это очень важно понимать для выработки грамотной, научно обоснованной стратегии развития системы зеленых насаждений в городе и обращении с уже существующими озелененными территориями.

Для выполнения своих средозащитных функций зеленые насаждения должны иметь вполне определенную конструкцию. Загущенные посадки деревьев мало помогают самоочищению атмосферы. Под их кронами воздух застаивается, переувлажняется, создаются благоприятные условия для размножения в воздухе патогенных микроорганизмов. Кроме того, только под свето- и воздухопроницаемыми кронами формируется полноценный травянистый покров, защищающий почву от переуплотнения, пересыхания и пыления.

Для фильтрации атмосферного воздуха кроны деревьев должны быть свело- и воздухопроницаемы, не сомкнуты. Обязательным условием является удаление опавших листьев, поскольку в тканях и на поверхности листьев за теплый период года накапливается большое количество пыли и других вредных веществ, поглощенных из воздуха. Например, за сутки на поверхности листьев взрослого вяза может осесть до 70 кг мелкодисперсной пыли, а одна взрослая липа крупнолистная может поглотить около 5 кг токсичных газов (см. Приложение 111Б).

Зеленые насаждения не только способствуют очищению атмосферного воздуха и снижают скорость ветра, но также регулируют температурно-влажностный режим городской среды и условия инсоляции территории, активно влияя на ее биоклиматическую комфортность, особенно в летний период. При жаркой погоде в городе могут создаваться неблагоприятные микроклиматические условия, ухудшающие теплоощущения человека под влиянием следующих факторов:

а) на открытых местах человек подвергается воздействию прямых солнечных лучей, что может обусловить явления перегрева;

б) поверхности стен зданий, мостовых, тротуаров и почвы дают значительное количество отраженной лучистой энергии, которая ухудшает радиационный режим открытых мест в городе, излучение таких нагретых поверхностей может составлять 30—40% от прямой солнечной радиации;

в) вблизи нагретых поверхностей температура воздуха значительно повышается.

Следовательно, житель города, находящийся на открытой, неозелененной территории, на тротуаре или в квартале вблизи зданий, может подвергаться воздействию не только прямой солнечной радиации, но и дополнительной радиации сильно нагретых поверхностей и влиянию более высокой температуры воздуха.

Решение городского озеленения на всех стадиях проектирования, начиная от выбора системы зеленых насаждений и заканчивая приемами озеленения отдельных участков застройки, должно производиться на основе последовательного учета состояния окружающей среды, ее отдельных компонентов и режима их функционирования в локальном масштабе. Эта последовательность определяется иерархией природно-климатических и градостроительных условий, а также особенностями микроклиматического режима, обусловленными влиянием местных природных факторов и объемно-планировочным решением застройки различного масштаба.

Система озеленения, если проектное решение по озеленению и благоустройству принято рационально, может существенно влиять на такие важные показатели качества городской среды как содержание в воздушном бассейне городов вредных примесей, прозрачность атмосферы, приход ультрафиолетовой радиации, температуру и влажность воздуха. Путем оптимального расположения застроенных участков и открытых озелененных пространств можно эффективно регулировать аэрационный режим. Только с этой точки зрения может быть проведена аналогия функций озелененных пространств с функциями легких.

17.2. Эффективность системы озеленения в Москве

Радиально-кольцевая система озеленения с включением зеленых клиньев удачно сочетается с архитектурно-планировочной структурой Москвы. Зеленые клинья Москвы берут свое начато в лесах пригородной зоны и глубоко проникают в пределы города Таким образом, они играют роль «каналов» поступления свежего, прозрачного воздуха пригородов и крупных городских зеленых массивов на территорию жилых районов и других структурных частей города, включая его центр. Микроклиматический эффект зеленых клиньев выражается в улучшении условий аэрации центральных районов. В целом по Москве происходит сокращение площади безбризовой зоны в пределах Садового кольца на 20—25%. Наибольшей оздоровительной эффективностью зеленых насаждений в улучшении состояния окружающей среды Москвы отличаются западный, северо-восточный и юго-западный зеленые клинья, глубоко проникающие в город и имеющие выход в пригородную зону (рис. 17.1; 172).

Влияние зеленых насаждении на улучшение комплекса показателей окружающей среды города в целом и непосредственно озелененной территории обеспечивается:

• единой дифференцированной системой озеленения города и лесопаркового защитного пояса с оптимальным распределением открытых озелененных и застроенных пространств;

• наличием в системе озеленения крупных зеленых массивов или крупных территориальных парковых систем — лесопарковых клиньев, включающих водные и другие открытые естественные пространства, смежные парки, сады, отдельные общественные комплексы, расчленяющий застроенные массивы города и проникающих к городским центрам;

наличием переходных звеньев — озелененных пешеходных полос, бульваров, специальных и защитных полос различного назначения, связывающих крупные парковые массивы и лесопарки с озеленением жилой застройки;

• оптимальным соотношением в озеленении древесно-кустарниковых пород на открытых пространствах города и достаточной лесистостью территории пригородной зоны;

• рациональной архитектурно-пространственной организацией и оптимальной качественно-видовой структурой насаждений: полнотой, ярусностью, ассортиментом растений, включая конструкцию озеленения отдельных функциональных элементов городской территории.

Сложившаяся система озеленения Москвы во многом отвечает перечисленным требованиям обеспечения благоприятных условий на территории города. Архитектурно-художественный облик Москвы примечателен органичным сочетанием современной планировки и застройки с богатым природным ландшафтом.

В результате многолетних исследований ЦНИИП градостроительства получены данные, показывающие в количественном выражении влияние основных элементов системы озеленения — крупных зеленых массивов города — на режим характеристик прозрачности атмосферы, а также на уровни освещенности и ультрафиолетового облучения (рис. 17.3). Доказано, что крупные лесопарковые клинья при их наветренном расположении являются эффективными проводниками свежего воздуха вглубь городской территории. Например, оздоровительная роль северо-восточного зеленого клина (Погонно-Лосиноостровский лесопарк) выражается в повышении прозрачности воздуха в 1,5— 2 раза, причем это влияние не ограничивается прилегающими жилыми районами, а распространяется вплоть до Центрального административного округа.

В пределах городской территории прозрачность атмосферы неодинакова: изменение фактора мутности составляет 20% (рис. 17.3). При западном направлении ветра фактор мутности одинаково низок как на наветренной окраине, так и над северо-восточным зеленым клином, что свидетельствует о наличии ядра чистого воздуха над этим лесопарком и затоке чистого воздуха в прилегающие жилые районы.

При прохождении над лесопарками и крупными парками площадью 600—1000 га (Погонно-Лосиноостровский, Измайловский, Кузьминский лесопарки) загрязненные воздушные массы существенно очищаются. Фактор мутности снижается на 10—30%, а аэрозольное помутнение, характеризующее долю взвешенных примесей, снижается на 10—40%, что приводит к повышению интенсивности видимой и ультрафиолетовой радиации на 15—25% (рис. 17.4).

Отсюда очевидна необходимость сохранения на территории городов всех крупных зеленых массивов, даже несмотря на высокую привлекательность их территорий для жилищного строительства и других видов хозяйственного использования.

Система озеленения Москвы оказывает существенное влияние на регулирование и такого признака климата крупных городов как «остров тепла». Плотно застроенный центр Москвы в летние ясные дни заметно перегревается по сравнению с периферией и окраинными районами. Суммарное терморегулирующее влияние, заключающееся в снижение интенсивности «острова тепла» существующей системой зеленых массивов Москвы, оценивается как минимум в 1—2°С. С увеличением площади зеленых насаждений согласно Генеральному плану Москвы, суммарный эффект системы озеленения на уровне верхней границы застройки и крон деревьев достигает 3,2 °С, что больше существующего почти в три раза [32].

В более мелком масштабе влияние зеленых насаждений на смягчение температурного режима проявляется в том, что температура листвы за счет транспирации никогда не досыпает таких высоких значений, как температура поверхности почвы и искусственных покрытий.

Зеленые насаждения в виде древесных и кустарниковых посадок, газонов и вьющихся растений защищают искусственные поверхности от прямой солнечной радиации, уменьшая нагрев воздуха и понижая радиационную температуру в объеме пространства застройки. Это способствует смягчению дискомфортных условий в летнее время в жилых кварталах, на улице и в городе в целом, хотя над асфальтированными участками отмечается повышение температуры воздуха на 1,5—3,0°С но сравнению с общим температурным фоном микрорайонов и дворов. На территории кварталов с высокой степенью озеленения, расположенных на периферии города, наоборот, температура воздуха снижается на 1,0—1,5⁰С по сравнению с фоном, а в городских лесах и лесопарках снижение может достигать и 6°С.

Наиболее протяженные элементы системы озеленения Москвы включают водные пространства и рельеф долин реки Москва и ее притоков. Наряду с высокой ландшафтной выразительностью с их помощью достигается значительный микроклиматический эффект как в результате комплексного терморегулирующего воздействия растительности и водной поверхности, так и вследствие снижения скорости ветра.

Терморегулирующая роль реки Москва в черте города на свободной от застройки территории прослеживается на расстоянии до 100 м, при этом максимальное снижение температуры воздуха в летний период составляет 1,5—2,0°С и отмечается в полосе до 50 м от уреза воды. Покрытые асфальтом набережные при определенных погодных условиях (штиль, безоблачно) могут полностью нейтрализовать это явление. За счет регулирования теплового режима в прибрежных зонах создаются благоприятные микроклиматические условия, в большинстве случаев используемые в качестве зон рекреации.

17.3. Зависимость эффективности озелененных территорий от их размеров и структуры

Мелиоративный эффект системы зеленых насаждений на разных уровнях приземного слоя атмосферы зависит от величины зеленых массивов (рис. 17.5, табл. 17.1), их взаиморасположения по отношению к застройке, протяженности вдоль господствующих ветров и видовым составом растительности. Расстояние, на которое распространяется влияние узкой полосы растений, не превышает 15-кратной высоты насаждений. Микроклиматический эффект от небольших зеленых массивов прослеживается на расстоянии до 150 м; от массивов площадью более 3 га — до 200 м; от массивов площадью 15 га — до 800 м.

При размерах зеленых массивов свыше 600—1000 га заметное снижение концентраций загрязняющих веществ наблюдается в 2—4-километровой зоне. Загрязнение воздуха пылью снижается в 2—3 раза, что приводит к существенному улучшению радиационного режима — интенсивность видимой и ультрафиолетовой радиации возрастает на 15—25%.

При движении воздушной массы над участком зелени происходит интенсивное изменение температуры нижних слоев воздуха. Зафиксированы ситуации, когда снижение температуры воздуха на высоте 2,5 м уже на расстоянии 100 м от наветренного края участка составляло 7,5°С, а влияние зеленого массива на температурный режим прилегающей территории распространялось на расстояние двухкратной его длины (рис. 17.6). Зеленый массив площадью 10 га летом снижает температуру воздуха всего на ГС. Однако за счет поддержания низкой температуры листьев в результате транспирации ими влаги существенно снижается радиационная температура в подкроновом пространстве даже небольших групп деревьев (рис. 17.6 в).

Солнечному нагреву подвергаются листья, в основном, верхних слоев кроны деревьев. Эти слои берут на себя роль «деятельной поверхности», которая имеет температуру на 2—5° выше, чем температура воздуха под кронами. В то же время поверхности листьев нижних слоев, защищенные от прямого солнечного облучения, имеют температуру ниже температуры окружающего воздуха внутри зеленого массива. Этому способствует также значительное испарение листьями влаги.

Температура почвы среди лесного массива даже в жаркий солнечный день не только ниже температуры почвы и воздуха открытых пространств, но на 2—3⁰ ниже температуры воздуха в лесу, что обусловлено меньшей интенсивностью солнечной радиации среди лесного массива, меньшим нагревом поверхности почвы.

Летом в жаркую погоду температура почвы среди внутриквартальных насаждений в сквере и в однорядных уличных посадках па 6⁰ ниже температуры почвы неозелененной территории города. Температура воздуха среди внутриквартальных наcаждений на 1,5°, в скверах на 5,2⁰, в палисаднике на 3,4⁰ и в однорядных уличных посадках на 2° ниже, чем температура воздуха на открытых местах.

Величина радиационно-температурного перепада на открытых участках и защищенных древесными посадками зависит от размера озелененной площади, а также густоты лиственного покрова и плотности кроны деревьев и кустарников. Небольшие площадки зеленых насаждений и редкая посадка деревьев оказывают незначительное влияние на снижение температуры воздуха. Разность температуры воздуха среди таких насаждений и городского воздуха практически не наблюдается. Тем не менее даже небольшие участки, засаженные деревьями (скверы, бульвары и уличные однорядные насаждения), снижают радиационную температуру в тени деревьев и тем самым оказывают благоприятные влияние на человека, находящегося среди таких посадок.

Перепад радиационных температур между территорией крупного зеленого массива с сомкнутыми кронами деревьев, дающими сплошную тень, и открытым инсолируемым участком сквера с партерной зеленью может составлять 38°С, тогда как перепад между затененным участком под кронами редких деревьев в сквере и облучаемым участком газона при тех же погодных условиях составляет не более 24°С. Таким образом, радиационная температура под кронами редких деревьев бывает выше, чем среди густого массива, почти на 14°С. Это говорит о том, что эффективность действия зеленых насаждений на уровень солнечной радиации сказывается ие столько на абсолютной величине радиационной температуры в затененном месте, сколько на величине радиационно-температурного перепада между облучаемым и затененным участками. Чем больше эта разница, тем выше эффективность действия зеленых насаждений на солнечную радиацию.

При переходе с озелененной площадки на открытую с радиационной температурой 60—70′ у наблюдаемых лиц отмечались значительные сдвиги в работе сердечно-сосудистой системы: пульс учащался на 8—18 ударов в минуту, а максимальное и минимальное кровяное давление понижалось на 5—10 мм ртутного столба. Повышалась температура кожи и тела, ухудшалось самочувствие, появлялись общая слабость, сердцебиение, головокружение, головная боль.

При переходе с площадки, затененной древесными насаждениями, на открытую инсолируемую площадку с высокой радиационной температурой в пределах 22—30° (раннее утро, облачные дни) у большинства людей сдвиги физиологических реакций незначительны, а теплоощущение — комфортное.

На открытой городской территории на широте Москвы летом в солнечные дни поток суммарной радиации может достигать больших величин — в среднем 0,93 кал/см²-мин, среди зеленых насаждений он падает до 0,12 кал/см²-мин, т.е. в 7 раз. Так, например суммарная солнечная радиация под каштаном конским составляет всего 4,8%, а под тополем пирамидальным — почти 12% от суммарной радиации на открытых участках местности (изменение радиации на 0,07 кал/см² уже ощущается человеком).

При большой сомкнутости полога, в густых лиственных насаждениях (полнота > 0,7) в жаркие дни преобладает температурная инверсия, которая выражается в значительном (до 10°С) понижении температуры воздуха на уровне 1,5 м.

Понижение температуры воздуха на озелененных территориях происходит не только из-за ослабления приходящей на поверхность земли суммарной солнечной радиации, но и за счет испарения влаги растительностью при ее большей отражательной способности, чем у большинства искусственных поверхностей. Исследования в Парке дружбы [83] показали, что температура поверхности, занятая газоном, днем на 10—12° ниже температуры на асфальте. В результате температура воздуха на высоте 0,5 м над газоном понижена на 1,5—2,0°, на высоте 1,5 м температура также ощутимо ниже, чем над асфальтом.

Зеленые насаждения можно использовать и с целью интенсификации проветривания территории застройки как «каналы-воздуховоды» или для создания термического контраста с пятнами застройки, в результате которого возникает микромасштабная термическая конвекция. Эти приемы широко применяются в мировой практике градостроительства и считаются эффективными средствами подачи свежего воздуха вглубь застройки, если такие «каналы» связаны с другими, достаточно большими массивами зеленых насаждений, особенно расположенными выше по рельефу.

В небольших по площади, изолированных от крупных зеленых массивов городских парках зона с комфортной средой практически отсутствует или занимает незначительную часть территории (менее 30%). Комфортные условия для отдыха населения можно обеспечить только в крупных парках площадью более 50 га, где зона с комфортной средой при компактной форме озелененной территории может занимать более 70% территории (табл. 17.2, рис. 17.7). При этом микроклиматическая эффективность парков с большой территорией снижается по мере увеличения протяженности их внешней границы. В случаях, когда участки парков имеют расчлененную или вытянутую конфигурацию, зоны отрицательного воздействия внешних факторов сближаются, и преимущество парков, обусловленное величиной их территории, в значительней мере нивелируется [60].

Таблица 17.2 Изменение величины зоны комфортности в зависимости от размеров парка¹

В зависимости от площади зеленого массива и характера размещения насаждений создаются различные экологические условия для роста и развития растений: оптимальные — на территории крупных парков и садов, неблагоприятные — на асфальтированных улицах, промежуточное положение занимают бульвары и скверы. По сравнению с парковыми насаждениями у деревьев, растущих на улицах Москвы, на 10—60% снижается интенсивность фотосинтеза и на 30—80% — дыхания. Количество хлорофилла уменьшается на 15—55%. Последнее ослабляет процессы синтеза органического вещества, что сказывается на жизнедеятельности растений, приводя к раннему пожелтению и преждевременному листопаду. Продолжительность периода вегетации и облиствения деревьев, растущих на городских улицах, в сравнении с посадками в парках, сокращается на 5—15 дней. Частично эту проблему можно решить подбором более устойчивых к городским условиям пород деревьев.

Ширина зоны влияния окружающей застройки на микроклимат зеленого массива составляет 100—200 м (в зависимости от начального контраста температуры). По мере увеличения площади зеленого массива от 0,5 до 200 га величина микроклиматических разностей возрастает для температуры воздуха от 1,5 до 6,5°С, для относительной влажности воздуха — от 2 до 13%. В крупных массивах в жаркие дни температура, по сравнению с прилегающей застроенной территорией, снижается на 4—6°С, достигая комфортных значений. Относительная влажность возрастает на 6—8%, что практически не ощущается человеком, т.к. бытовой порог ощущений по влажности составляет 10%. Зеленые насаждения влияют на влажность воздуха вследствие испарения влаги с поверхности листьев.

Влажность воздуха среди зеленых массивов в летние жаркие дни на 18—22% выше, чем на открытых местах и в замкнутых городских кварталах. На испарение 1 л воды требуется 600 ккал тепла. Этот процесс способствует понижению температуры листьев в нижних слоях кроны на 3—5° ниже окружающего воздуха, а также снижению температуры воздуха на 2—3° по сравнению с открытым пространством. Повышенная влажность воздуха зеленых массивов может распространяться на прилегающие инсолирумые открытые пространства.

Влажность воздуха может повышаться по отношению к влажности открытых пространств в зоне до 500 м от лесного массива. Даже неширокие древесно-кустарниковые полосы (10,5 м) могут увеличить на 8% влажность воздуха по сравнению с открытой степью на расстоянии до 600 м.

Эта способность зеленых насаждений оказывать регулирующие влияние на влажность воздуха в сухую, жаркую погоду среди городской застройки в сочетании с изменением радиационных и температурных условий является ценной в гигиеническом отношении и должна быть широко использована при планировке и благоустройстве территории населенных мест путем максимального внедрения зелени в жилые зоны.

В больших широколиственных массивах с многоярусными насаждениями высокой плотности (Ботанический сад, лесопарк Химки-Ховрино) ощущается существенное повышение влажности — выше порога ощущений. Здесь необходимо обеспечивать дополнительное движение воздуха, обеспечивающее достаточное проветривание. Обычно подвижность воздуха сохраняется в пределах: на бульварах и скверах — 25—50%, в парках и лесопарках — до 40% скорости ветра на открытой территории.

Таким образом, наиболее оптимальными по микроклиматической эффективности в Москве следует считать парки площадью 50—100 и более га, которые, благодаря своим размерам, пригодны для обеспечения благоприятных условий окружающей среды, способствующих, в свою очередь, лучшему произрастанию растительности. К таким озелененным территориям Москвы можно отнести парки Кусково, Дружбы, ЦПКиО им. Горького. Только в таких крупных массивах зеленых насаждений в летние жаркие дни формируются комфортные температурно-радиационные условия. Парки и скверы площадью от 3 до 20 га, а также вытянутой конфигурации, такие как парк Речного вокзала, спортивный парк Динамо, сквер на Песчаной ул., могут быть отнесены к категории комфортных объектов отдыха. Менее комфортные условия складываются в скверах площадью менее 2 га и бульварах шириной 50—70 м — сквер на ул. Чернышевского, бульвары Сретенский и Чистопрудный, — где проявляется неблагоприятное соседство городских магистралей и плотной застройки, создающей сильный перегрев.

В целях смягчения неблагоприятных микроклиматических условий вблизи зданий и на улицах, подвергающихся сильному нагреву солнечной радиацией, рекомендуется широкое применение вертикального озеленения вьющимися растениями стен зданий, особенно ориентированных на запад и юго-запад в умеренном и теплом климатическом районе, а в жарком, кроме того, ориентированных на восток и юго-восток. В жарких и теплых климатических районах большое распространение для этих целей получили посадки бугенвиллий, глициний, дикого и культурного винограда и др., для условий Москвы хорошо подходят виноград пяталисточковый и жимолость-каприфоль. Дополнительным мероприятием по смягчению радиационно-температурного режима вблизи стен зданий должна являться окраска стен в светлые тона, способные наиболее эффективно отражать тепловые лучи.

17.4. Регулирование режима аэрации застройки приемами озеленения

Особая роль зеленым насаждениям в городской среде отводится в качестве средств регулирования режима аэрации и проветривания жилых и общественных территорий.

С целью обеспечения оптимальных условий проветривания жилой территории дворовые пространства следует раскрывать в сторону зеленых массивов, а разрывы между домами необходимо озеленять. При осуществлении благоустройства территории дворового пространства целесообразно использовать малые формы — беседки, перголы, навесы и другие элементы, конструкции которых одновременно обеспечивают ветрозащиту локальных участков территории и достаточный воздухообмен.

Для интенсификации воздухообмена следует избегать загущенных посадок деревьев, количество и размещение которых должно удовлетворять требованиям обеспечения инсоляции и частичной ветрозащиты. В чрезмерно загущенных древесных посадках в жаркие летние дни могут создаваться малоблагоприятные микроклиматические условия. Такие случаи возможны и на открытых лужайках, окруженных со всех сторон густой, высокой древесной растительностью, препятствующей движению воздуха и повышающей его абсолютную влажность, а также на широких аллеях, когда расстояние между древесными посадками превышает двойную высоту деревьев и имеет место сильный нагрев поверхности почвы. Это объясняется недостаточным воздухообменом на замкнутых полянах, особенно в периоды штилевой и маловетреной погоды.

На локальных участках для улучшения условий проветривания застройки можно использовать газон и низкий кустарник, деревья с высоким штамбом (не менее 3 м), избегая при этом высоких живых изгородей (их высота должна быть не выше 0,75 м). Ориентация аллей, разрывы в зеленых насаждениях и обсадка площадок должны определяться с учетом основных направлений ветра. В целях создания местных токов воздуха используются разновысокие объемы зеленых насаждений.

Проблема ветрозащиты территории за счет зеленых насаждений особенно актуальна в условиях повышенного ветрового режима. При размещении лесной полосы в застройке область ветровой тени охватывает только 18% дворового пространства, а при размещении ее перед застройкой защищаемая площадь увеличивается в два раза. Расстояние, на которое распространяется влияние полосы, не превышает 15-кратной высоты насаждений. Зелеными насаждениями можно снизить скорость ветра более чем на 50%. Ветрозащитные свойства полос озеленения различных конструкций представлены в табл. 17.3 [70].

Для ветрозащиты жилой территории на ее границе, обращенной в сторону неблагоприятных ветров, необходимо предусматривать пояс из нескольких полос зеленых насаждений шириной 20—25 м, расположенный на расстоянии четырех высот зданий от застройки, а также ветрозащитные посадки на эффективно продуваемых участках территории (не менее двух рядов с ажурностью 25—40%).

Ветровой режим в пространстве между полосой и вытянутым по длине зданием зависит от высоты полосы (Н) и ее приближения к зданию, а также от различных конструктивных свойств полосы. Наибольшую ветрозащитную эффективность имеет ажурная полоса. При высоте всего 1/4 Н (Н — высота здания) она обеспечивает снижение скорости ветра в среднем до 50% в интервале 2—5Н. При дальнейшем приближении полосы к зданию скорость ветра увеличивается до 60—70%.

Продуваемая полоса обеспечивает устойчивое снижение скорости ветра до 60—80% не зависимо от интервала и высоты посадок. Непродуваемая полоса влияет на снижение скорости ветра только при высоте 0,5Н и выше. Причем в интервале 5—8Н скорость меняется от 0—5% у подветренной опушки до 50—75% — у наветренной стены здания. С приближением полосы к зданию (интервал менее ЗН) скорость ветра за полосой составляет не менее 60—80% от исходной, не зависимо от высоты полосы. В случае многосекционных зданий не следует приближать ветрозащитную полосу к зданию ближе, чем на расстояние 2Н.

Введение «точечного» дома в зону влияния защитной полосы высотой 7,5—6 м оказывает сильное возмущающее влияние на ветровую тень, что особенно проявляется при продуваемой конструкции полосы. Не зависимо от приближения полосы это влияние отчетливо прослеживается не только между полосой и зданием, но и по его бокам на расстоянии 45—50 м. Таким образом, можно констатировать, что на территории точечной застройки применение ветрозащитных полос мало эффективно. В этом случае рекомендуется локальная защита от ветра в виде компактных групп деревьев с широкими кронами, способных погасить потоки воздуха, отраженные от фасадов зданий.

Для создания ветрозащитных посадок необходимо выбирать деревья, устойчивые к хронированию. Это повышает плотность кроны и жесткость скелетных ветвей и снижает риск ветровала, с одной стороны, а с другой стороны дает возможность регулировать влияние посадок на прочие микроклиматические параметры — инсоляцию, влажность и т.д.

Эффективность ветрозащиты, так же как и шумозащиты, зависит от объемной массы листьев и ветвей растения. Чем больше объемная масса, тем выше эффективность. Деревья и высокорослые кустарники с «рыхлой» кроной рекомендуются для притенения мест с плохими условиями проветриваемости.

Решая в каждом конкретном случае вопросы регулирования аэрационного режима с целью обеспечения микроклиматического комфорта в застройке следует руководствоваться данными таблиц 17.4, 17.5, 17.6, в которых показана эффективность различных архитектурных решений, приемов озеленения и благоустройства городской среды [5; 45; 65].

В публикации [32] указано, что «одним из главных принципов формирования городских озелененных территорий» и мест массового отдыха

«…является сохранение естественно сложившегося ландшафта местности и его различное использование с учетом климатических условий».

Приведем ряд данных из этой работы. Подчеркивается значение обширных зеленых массивов для обеспечения комфортных условий. Снижение летних температур — важнейшая гигиеническая задача. Зеленые массивы в значительной мере регулируют тепловой режим города С увеличением площади зеленых насаждений, согласно Генеральному плану Москвы, суммарный эффект системы озеленения на уровне верхней границы застройки и крон деревьев достигнет 3,2°С, увеличившись по сравнению с существующим почти в 3 раза (расчеты ГГО). Согласно натурным исследованиям, влияние крупных массивов (Погонно-Лосиноостровский, Измайловский, Кузьминский лесопарки) на прилегающие к ним территории выражается

«…в понижении фактора мутности атмосферы на 10—30%, снижении аэрозольного помутнения на 20—40%, увеличении интенсивности видимой и ультрафиолетовой радиации на 15—25%».

Необходимо сохранять все крупные массивы площадью 600—1000 га. В небольших по площади массивах комфортная среда отсутствует или составляет менее 30%. Условия для отдыха можно сохранить в парках площадью более 50 га, где зона с комфортной средой занимает более 70%. Форма пятна массивов в плане должна быть компактной. Чрезмерно вытянутые массивы, тем более окруженные магистралями, имеют незначительную зону с комфортной средой.

Ширина зоны влияния окружающей застройки на микроклимат зеленого массива составляет 100—200 м (в зависимости от начального контраста температуры). По мере увеличения площади зеленого массива от 0,5 до 200 га величина микроклиматических разностей возрастает для температуры воздуха от 1,5 до 6,5⁰, для относительной влажности воздуха от 2 до 13%. В крупных массивах в жаркие дни температура снижается на 4—6°С, достигая комфортных значений. Относительная влажность возрастает на 6—8%, что практически не ощущается человеком, т.к. бытовой порог по влажности составляет 10%.

Но в больших широколиственных массивах с многоярусными насаждениями высокой плотности (Ботанический сад, лесопарк Химки-Ховрино) ощущается существенное повышение влажности — выше порога ощущений. Здесь необходимо обеспечить движение воздуха, проветривание. Обычно подвижность воздуха сохраняется в следующих пределах: на бульварах и скверах — 25—50%, в парках и лесопарках — до 40% скорости ветра на открытой территории.

Эффективность насаждений во многом определяется свойствами их кроны — плотностью, размером листьев и др. При большой сомкнутости полога в густых насаждениях (полнота > 0,7) в жаркие дни преобладает, температурная инверсия, которая выражается в значительном (до 10°С) понижении температуры воздуха на уровне 1,5 м (Раунер, 1972 г.). Поэтому в лиственных насаждениях с высокой сомкнутостью в течение жаркого дня температуры близки к комфортным.

Структура насаждений влияет на ветровой режим. В Измайловском лесопарке большая сомкнутость полога влечет понижение скорости ветра до штиля. Оптимальная скорость (более 0,5 м/сек) наблюдается в насаждениях с высоким пологом и сомкнутостью 0,7—0,8.

Летом влияние Москва-реки на свободной от застройки территории сказывается на расстоянии до 100 м, а максимальное снижение температуры (до 1,8°С) — в полосе до 50 м. При прочих равных условиях (асфальтированная набережная) на наветренном берегу около уреза воды Δt составляет — 0,1—0,2 и на подветренном — 0,6—0,9°С. Влияние реки Яуза прослеживается только в полосе до 20—30 м.

На озелененных набережных, при одноярусных продуваемых насаждениях с высоким сводом и при отсутствии высокого густого кустарника (Пушкинская набережная), Δt достигает -3°С (при средних значениях -1,7—1,8°С).

Усиление скорости ветра до 10—20% имеет место на подветренных открытых берегах. На Крутицкой набережной в прибрежной полосе до 100 м скорость возрастает до 10% но сравнению с открытым участком. На подветренных склонах (Крутицкая и Андронниковская набережные) скорость ветра снижается до 30%.

Согласно санитарным нормам, детские игровые и спортивные площадки, места отдыха должны быть затенены не менее чем на 1/2 площади; зоны пешеходного движения и прогулочные аллеи — не менее чем на 2/3. Инсоляция необходима утром и вечером, а также весной, осенью и зимой. На больших площадках отдыха, на полянах хороший микроклиматический эффект достигается посадкой деревьев, дробящих освещенную поверхность площадки; возможны посадки групп деревьев на южной и юго-западной сторонах с использованием преимущественно ширококронных деревьев.

На детских игровых площадках вблизи бассейнов рекомендуется посадка прозрачных рыхлых групп берез, ясеней и других пород с ажурной кроной (цель — получение дозы ультрафиолетовой радиации). Теневой эффект дают и малые архитектурные формы (беседки, перголы-навесы, трельяжи). Улучшение радиационного режима достигается заменой открытых мощений (асфальт, бетонная плитка) растительным покровом (газон, вьющиеся растения и др.). На орошаемом газоне человек получает на 40% меньше радиационного тепла, чем на поле без растительного покрова, а испарение пота, необходимое для терморегуляции, снижается на 300 г/час.

Исследования в парке Дружбы показали, что температура поверхности, занятая газоном, днем на 10-12°С ниже температуры на асфальте. В результате температура воздуха на высоте 0,5 м над газоном понижена на 1,5—2,0⁰С; на высоте 1,5 м температура также несколько ниже, чем над асфальтом.

В свою очередь, подбирая состав растений для климатомелиоративных мероприятий, необходимо учитывать и их собственные требования к условиям произрастания и реакцию на различные градостроительные условия. Различия в форме кроны, облиственности, габитусе, величине листьев обусловлены микроклиматическими особенностями мест произрастания и являются следствием анатомо-морфологических изменений.

При затенении застройкой у деревьев значительно снижается ширина кроны. При этом на солнечной и теневой сторонах улиц широтного направления кроны больше развиваются по ширине, чем на улицах меридионального направления.

Зеленые насаждения на улицах должны создавать теневой заслон для пешеходов, а сами должны быть освещены солнцем. На улицах широтного направления размещать прогулочную дорожку лучше с теневой стороны, а освещенное пространство занять зелеными насаждениями. Проезды, расположенные в меридиональном направлении, следует с восточной стороны окаймлять более густыми и высокими насаждениями, проезды широтного направления можно обсаживать с обеих сторон.

Облиственность древесных пород в условиях города, также зависящая от места их произрастания, весьма неравномерна. Так, если в пригородном парке крона дуба ослабляет свет в 45 раз, то в уличных посадках — лишь в 7 раз. У вяза наблюдается обратная картина. По визуальной оценке количество листьев в кроне здесь не больше, но у вяза в уличных посадках увеличивается оптическая плотность листа.

В системе методов регуляции водного режима большое значение имеет дождевание крон растений в сочетании с поливами, особенно в засушливое время вегетационного периода. При поливах и дождевании необходимо учитывать состояние воздушного бассейна и его загазованность. В период повышенного содержания токсических веществ поливы проводить не рекомендуется, т.к. насыщение организма растения влагой ведет к повышению интенсивности газообмена и поглощению токсикантов органами растения.

При влажности почвы 60% от полной влагоемкости сеянцы сосны образуют более полноценную хвою, а сеянцы дуба — большее количество листьев с хорошо развитой листовой пластинкой, наблюдается наибольший прирост. Для вяза обыкновенного и липы мелколистной оптимальны 80%. Для тополей канадского и бальзамического на легком суглинке — 80% от полной влагоемкости, а для лавролистного — 100%; на песке для первых двух — 60%, для лавролистного — 100%.

Еще одна физиологическая особенность — устьичная проводимость, определяющая скорость транспирации растения. Чем выше скорость транспирации, тем выше влажность воздуха и ниже его температура. Насаждения с высокоскоростной транспирацией хорошо справляются с переувлажнением почвенного покрова.

Исследования, проведенные в контрастные по влажности сезоны (два разных года), показали, что содержание воды в листьях деревьев существенно не изменялось: у липы оно сохранялось в диапазоне 65—75%, у дуба — 56—65%. Распределение пород по степени обводненности листьев (в порядке убывания): липа, клен, дуб, вяз, лиственница, сосна обыкновенная.

С увеличением температуры воздуха возрастает интенсивность испарения, в результате чего в листьях растений появляется водный дефицит даже при достаточном количестве в почве продуктивной влаги. В жаркие полуденные часы даже усиленный полив не может вызвать ассимиляцию влаги, если не будет снижено испарение воды с зеленой поверхности растений. Достичь этого можно уменьшением иссушающего действия ветра и повышением влажности воздуха

Приведенные данные должны послужить основой для проектирования зеленых насаждений при реконструкции микрорайонов и парков. Используя установленные закономерности изменения ветровых характеристик в зависимости от приемов застройки, параметров здания и характера озеленения можно решать вопросы оптимизации режима аэрации застройки и улучшения показателей комфортности городской среды».

Глава 17 в Мягков М.С., Губернский Ю.Д., Конова Л.И., Лицневич В.К. Город, архитектура, человек и климат. М.: Архитектура-С, 2007.

Примечание