Роль климатических факторов в формировании экологии жарких городов России

Введение. Совершенствование территорий современных городов способствует увеличению городской застройки и развитию транспортной и инженерной инфраструктуры. В связи с этим увеличивается потребление нефте­продуктов, что влияет на экологический баланс городских территорий. В крупных городах, расположенных в жарких регионах, формируются наиболее экстремальные экологические условия. Рост высотных зданий, интенсивное использование городского транспорта способствуют существенному загрязнению воздушного бассейна города. При высоких температурах, характерных для южных городов, загрязнение городского пространства является наиболее ощутимым.

Материалы и методы. Проанализирована экология в жарких городах России. Выявлены наиболее загрязненные участки городов, где концентрация загрязняющих веществ (ЗВ) превышает пределы допустимой из-за недостатка воздухообмена. Определена роль воздушных потоков термического происхождения в аэрации дворовых пространств.

Результаты. На примере девятиэтажного жилого здания в г. Волгограде выполнен анализ формирования воздушных потоков термического происхождения, описаны применяемые информационные материалы и научные методы. Приведен график натурных измерений скорости конвективных потоков у фасадов здания в разное время светового дня, регулирование которых может способствовать улучшению экологии городских территорий.

Выводы. Современные города с жарким климатом, которым характерна высотная плотная застройка, находятся в экологически неблагоприятных условиях. В дворовых пространствах создаются участки с застоями воздуха и концентрацией ЗВ в связи с нарушением аэрации территории. Проведенные исследования имеют практическую значимость и могут использоваться для оценки воздухообмена междомовых территорий при градостроительном планировании и развитии городских пространств. Формирование воздушных потоков термического происхождения, рассмотренные в исследовании, могут способствовать воздухообмену дворовых пространств и значительно улучшить экологическую ситуацию.

1. Гиясов Б.И., Зуева М.К. Исследование факторов, влияющих на экологию воздушного бассейна современных городов // Экология урбанизированных территорий. 2021. № 4. С. 19–24. DOI: 10.24412/1816-1863-2021-4-19-24. EDN UTHTXY.

2. Большеротов А.Л., Пряхин В.Н. Экологические проблемы плотно застроенных урбанизированных территорий // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2009. № 3. С. 72–76. EDN KVUXEV.

3. Кочуров Б.И., Ивашкина И.В. Экологические критерии и показатели территориального планирования города // Проблемы региональной экологии. 2010. № 4. C. 24–32. EDN NBGYEL.

4. Кашинцева В.Л., Леонова Д.А., Гиясов Т.Б. Роль конвективных потоков в экологии воздушного бассейна города // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 12 (1012). С. 27–30. EDN VNBPVF.

5. Hosseini M., Javanroodi K., Nik V.M. High-resolution impact assessment of climate change on building energy performance considering extreme weather events and microclimate — Investigating variations in indoor thermal comfort and degree-days // Sustainable Cities and Society. 2022. Vol. 78. P. 103634. DOI: 10.1016/j.scs.2021.103634

6. Pioppi B., Pisello A.L., Ramamurthy P. Wearable sensing techniques to understand pedestrian-level outdoor microclimate affecting heat related risk in urban parks // Solar Energy. 2022. Vol. 242. Pр. 397–412. DOI: 10.1016/j.solener.2021.05.076

7. Степанова Н.В., Шлычков А.П. Влияние комплекса метеорологических условий на загрязнение атмосферного воздуха города // Казанский медицинский журнал. 2004. Т. 85. № 5. С. 380–383. EDN HRMKPX.

8. Чекмарева О.В. Использование модели улицы промышленного города для управления пылегазовыми выбросами от автомобильного транспорта в атмосферу (на примере г. Оренбурга) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2005. С. 235–238.

9. Giyasov B.I., Giyasov T.B. Factors affecting modern urban environment // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 217. P. 02006. DOI: 10.1051/e3sconf/202021702006

10. Скобелева Е.А., Абрамов А.В., Пилипенко О.В., Пчеленок О.А., Родичева М.В. Прогнозирование динамики воздушной среды в городской застройке // Строительство и реконструкция. 2019. № 1 (81). С. 106–114. DOI: 10.33979/2073-7416-2019-81-1-106-114. EDN GPZNCG.

11. Koepke M., Monstadt J., Pilo’ F., Otsuki K. Rethinking energy transitions in Southern cities: Urban and infrastructural heterogeneity in Dar es Salaam // Energy Research & Social Science. 2021. Vol. 74. P. 101937. DOI: 10.1016/j.erss.2021.101937

12. Wang Q., Wang Y., Fan Y., Hang J., Li Y. Urban heat island circulations of an idealized circular city as affected by background wind speed // Building and Environment. 2019. Vol. 148. Pp. 433–447. DOI: 10.1016/j.buildenv.2018.11.024

13. Сокольская О.Н. Архитектурно-планировочные средства для создания благоприятной экологической обстановки в городах с жарко-штилевыми климатическими условиями // Вестник Таджикского технического университета. 2009. Т. 2–6. № 6. С. 39–41. EDN MBHEUF.

14. Башмаков И.А. Повышение энергоэффективности в транспортном секторе // Энергосбережение. 2010. № 1. С. 26–33. EDN UZCZRP.

15. Гиясов А., Баротов Ю.Г. Роль зеленых насаждений в оздоровлении микроклимата городской застройки южных районов // Экология урбанизированных территорий. 2018. № 3. C. 90–97. DOI: 10.24411/1816-1863-2018-13090. EDN YQITXF.

16. Cheng B., Gou Z., Zhang F., Feng Q., Huang Z. Thermal comfort in urban mountain parks in the hot summer and cold winter climate // Sustainable Cities and Society. 2019. Vol. 51. P. 101756. DOI: 10.1016/j.scs.2019.101756

17. Konijnendijk C.C. Science for the Sustainable City: Empirical insights from the Baltimore School of Urban Ecology // Urban Forestry & Urban Greening. 2020. Vol. 53. P. 126737. DOI: 10.1016/j.ufug.2020.126737

18. Табунщиков Ю.А., Шилкин Н.В. Аэродинамика высотных зданий // AВОК. 2004. № 8. C. 21–23.

19. Huang J., Gu M., Gao Y. Blockage effects on aerodynamics of isolated tall buildings under uniform turbulent flows // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2021.Vol. 212. P. 104607. DOI: 10.1016/j.jweia.2021.104607

20. Ким Д.А. Влияние городского острова тепла на микроклимат урбанизированного пространства // Инженерный вестник Дона. 2021. № 12 (84). С. 435–445. EDN JLNMEQ.

21. Самарин О.Д. Нормирование энергопотребления здания с учетом теплопоступлений от солнечной радиации // Жилищное строительство. 2013. № 1. С. 32–33. EDN PVXZBJ.

22. Giyasov B.I., Giyasova I.V. Regulation of air exchange in urban areas to improve their environment // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. P. 01034. DOI: 10.1051/matecconf/201819301034

23. Малявина E.Г., Бирюков С.В. Расчет воздушного режима многоэтажных зданий с различной температурой воздуха в помещениях // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2008. № 2. С. 40–44. EDN IJPZCZ.