Оценка экологической совместимости населенных мест и природной среды

Урбанизированные образования, как правило, представляют собой зависимые экосистемы, потребляющие природные ресурсы на значительных территориях. Чем больше город, тем значительней ареал его влияния, где возникают предпосылки нарушения экологического равновесия в природной среде. Один из путей решения экологического равновесия – определение экологической емкости (ЭЕТ) территории с существующей антропогенной нагрузкой (ЭЕТ – естественная способность претерпевать антропогенную нагрузку без существенного нарушения природного равновесия).

Основной показатель экологической совместимости населенных мест и природной среды - демографическая емкость территории (ДЕТ) – порог расчетного количества населения на единицу площади, увеличение которого возможно только при одновременном выполнении ряда экологических условий. ДЕТ определяют поэтапно, оценивая систему критериев.

Цель работы:рассчитать демографическую емкость территории.

Задание 1. Произвести расчет и анализ частных емкостей территории, для которой характерны следующие показатели: S = 600 км2 ; tн.о. = -200С; Δsлес = 0,25; Sраст. = 100 км2; Ктер1 = 0,4, Ктер2= 0,3, Ктер3=0,3; Gm=4м3/с; . Рж = 0,4 м3/чел. В сут ; kрасх = 1,8. 1 вариант для Какт =1,5; 2 вариант для Какт =2, 3 вариант для Какт =2,5.

По полученным результатам N1-N4 заполнить таблицу 1. Произвести анализ частных емкостей территорий: выявит показатели с критической нагрузкой, на основании чего сделать вывод о наиболее уязвимых звеньях при планировании района. Отметить возможные пути увеличения ДЕТ по критическому показателю.

Таблица 1

Производственные показатели оценки допустимой емкости территории

Показатель хозяйственной активности, Какт Частные значения допустимой емкости территории, тыс. чел.
N1 N2 N3 N4
1,5
2,0
2,5

Ход работы.

I этап. На пер­вом этапе выявляют значение исходных показателей.Эти показате­ли объединяют в четыре группы.

1. группа – территориальные показатели:

- общая площадь района (S);

- площадь урбанизированных территорий: всех населенных мест, от­дельно стоящих промышленных и коммунально-складских зон, внего­родских транспортных коммуникаций и объектов дорожного хозяйства (Sу);

- площадь урбанизированных территорий, выделяемая для новых поселений или расширения существу­ющих (Sуr);

-площадь растительного покрова, но без лесов и пашенных земель, существующего (Sраст) и по проекту планировки (S rраст);

-общая площадь территорий интенсивного сельскохозяйственного использования, существующая (SСХ) и намечаемая для расширения сельскохозяйственной базы и пригородного садоводства (SСХr);

2. группа – показатели, характеризующие гидросферу.

- кратность водообмена, которая зависит от скоростей течения. Они должны превышать 0,2 м/с;

- расходы воды, которые не должны быть меньше 5 м3/с;

- меженные расходы GM в пригодных для водопотребления водоемах и водотоках на входе в изучаемый район, м /с.

3. группа – показатели, характеризующие свойства биосферы – растительных сообществ по ведущим факторам, лимитирующим экологическую устойчивость системы. Эти факторы включены в таблицу 2.

4.группа – показатели, характеризующие потребление природных ресурсов.

а). Уровень хозяйственной активности жителей населенных мест. Его выражают коэффициентом Какт. При минимальной активности про­мышленно-хозяйственной деятельности Какт = 1,5, при средней Какт. = 2, а при высокой Какт.= 2,5.

б). Структура потребляемых топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). В практике обычно используют: 1) электроэнергию; 2) жидкое топливо и природный газ; 3) твердое топливо, уголь, сланец и т.д. Суммарную величину ТЭР определяют как сумму долей используемых видов в общем балансе энергоносителей и представляют в виде ТЭР =Ктер1+Ктер2+Ктер3 = 1.

Таблица 2

Ведущие факторы растительных сообществ, лимитирующие экологическую устойчивость системы

Расти-тельные сооб-щества Минимально допустимая доля Среднегодовой радиационный баланс R, ккал/см2 в год Интенсивность газообмена, т/га в год Продукция массы сухого вещества С, т/га в год
лесистости ΔSлес, % особо охра-няемых зон ΔSохр, % q (CO2) q (O2)
Природные
Лесотундра - 10-20 1,6 1,2 0,1
Северная и южная тайга 20-30 5,0 3,8 3,0
Южная тайга 30-35 7,6 6,0 4,8
Смешан-ные леса 35-40 9,0 6,7 5,7
Широко-лиственные леса 35-40 14,5 10,2 9,0
Лесостепи 40-45 6,5 5,0 4,0
Степи 45-50 4,5 3,3 3,0
Полупус-тыни - 45-55 1,0 0,75 0,7
Антропогенные (в условиях смешанных и широколиственных лесов средней полосы)
Сельхоз-угодья - - - 4,8-7,2 3,5-5,4 3-4,5
Парки и лесопарки - - - 6,3-8,2 4,7-6,2 0,7
Озеленен-ное населенное место - - - 1,0-1,3 0,8-1,0 0,6-0,8

в). Расход воды на жилищно-коммунальные и промышленные нужды. Его определяют по планируемой норме водопотребления на одного жителя. Если в структуре промышленности нет водоемких производств, то промышленные расходы воды учитывают, вводя коэффициент Квод. По статическим данным его можно принимать порядка Квод= 1,7.

II этап. На втором этапе определяют производственные показатели,необходимые для обоснования экологической емкости территории.

1. Частную емкость территории по расходу энергии (E1) определяют, исходя из того, что критерием является безопасный максимум исполь­зования энергии у поверхности земли. Тогда емкость тут/год рассчи­тывают по формуле

E1 = 4,29 RS,

где 4,29 — коэффициент пересчета величины 0,003 ккал/см2/год в тут/км2 в год; R — среднегодовой радиационный баланс территории, ккал/см2 в год; 5 — площадь территории исследуемого района, км2. Исходя из этого частная демографическая емкость территории, вычисленная по возможностям потребления энергии (емкости E1), будет равна:

N1 = E1/ Какт·Эуд,

где N1 – допустимое количество жителей района, чел., при разном значении коэффициента Какт, Эуд – нормативная величина удельного годового энергопотребления одним жителем на жилищно-коммунальные нужды в различных климатических условиях, тут./чел год. Эту величину рассчитывают по формуле

Эуд = 0,65 – 0,02 (tн.о. + 5),

где tн.о. – расчетная температура наружного воздуха, которую принимают в расчете отопления зданий в пределах tн.о.<-50С как среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

2. Частную емкость территории по условиям эмиссии углекислого газа в атмосферу (E2) определяют с учетом ассимиляционной способности растительного покрова района. При расчете учитывают, что растительные сообщества не однородны. Поэтому данные, приведенные в графе 5 табл.2, кор­ректируют поправочными коэффициентами.

Е2 = 0,07(S·ΔSлес·α + Sраст·ρ) q(CO2)100, т(CO2)/год

где S — площадь территории района, км2; ΔSлес — показатель лесистости, доли единицы; 5раст — площадь растительного покрова без лесов и пашен, км2; q(CO2)— интенсивность газообмена — ассимиля­ции углекислого газа растительным сообществом, т/год, принимается по табл. 2; α — поправочный коэффициент к показателю лесистости, принимаемый по табл. 3; ρ — то же, к показателю площади расти­тельного покрова, принимаемый по той же таблице.

Таблица 3

Тип растительного сообщества Значения поправочных коэффициентов
α ρ
Смешанные, широколиственные и таежные леса 1,3 0,85
Лесостепи и степная зоны 1,4 0,9

Исходя из полученной величины Е2 определяют частное ДЕТ по условию эмиссии углекислого газа. Демографическая нагрузка будет равна:

N2 = Е2 / Какт·Эуд (1,2·kтэр2 + 3,3·kтэр3 )+0,32,

где N2 — допустимое количество жителей по второму условию, чел.; kтэр2— относительная величина использования второго вида ТЭР в топливно-энергетическом балансе территории; kтэр3— то же, третьего вида; 1 ,2 и 3,3 — коэффициенты, которыми учитывают выделяемый СО2 при сжигании 1 тут второго и третьего видов; 0,32 — среднее ко­личество углекислого газа, выделяемого в процессе жизнедеятельности человека, т(СО2)/чел. в год.

3. Частную емкость территории по условию воспроизводства кис­лорода атмосферой (E3) опреде ляют, учитывая нормы его изъятия.

E3 = 0,12 · q(O2) (S·ΔSлес·α + Sраст·ρ) ·100, т(O2)/год,

где q(О2)— интенсивность газообмена — воспроизводства кислорода растительным сообществом, т/год, принимаемая по табл.1 .

Тогда частную допустимую нагрузку или ДЕТ по расходу кислорода определяют по формуле:

N3 = Е3 / 2,5Какт·Эуд (1 - kтэр1 )+0,29,

где N3— допустимое количество жителей района по условиям воспро­изводства кислорода, чел.; 2,5 — коэффициент, которым учитывают изъятие кислорода стационарными и мобильными объектами, включая транспорт, при сжигании органического топлива разного состава, т/тут; kтэр1— потребляемое количество электроэнергии в структуре топливно-энергетического баланса территории, доли единицы; 0,29 — среднее количество кислорода, поглощаемое человеком в про­цессе жизнедеятельности, т/чел, в год.

4. Частную емкость территории, м3/сут, по наличию ресурсов по­верхностных вод (E4) определяют по формуле:

E4 = Квод·Gm·86400,

где GM — меженный расход воды в пригодных для водозабора водо­емах и водотоках, м/с; Квод — предел экологически безопасного изъя­тия воды всеми пользователями. Оптимальное значение Квод = 0,1.

Частная ДЕТ по расходу воды на жилищно-коммунальные нужды проверяется по формуле:

N4 = Е4 / Рж·Какт· kрасх,

где N4 — допустимая численность населения по условиям обеспечения водой бытовых, коммунальных и производственных нужд, чел.; Рж — планируемая норма среднесуточного водопотребления с учетом коммунально-бытовых нужд. Эта норма принимается в пределах 0,35 < < Рж < 0,5, м3/чел. в сут; kрасх — повышающий коэффициент, которым учитывают характер водопотребления. При отсутствии таких водоемких производств, как обогащение
полезных ископаемых, металлургия, электроэнергетика, целлюлоз­
но-бумажное и др., а также орошаемых земель, на основании стати­
стических данных повышающий коэффициент принимают в пределах
1,7 < kрасх < 1,9.

Задание 2. Произвести оценку условий совместимости антропогенной и природной подсистем, для района площадью (S) равной 900 км2, Sу=90 км2, Sсх=30 км2, Srу = 10 км2, Srсх = 20 км2, Sраст=100 км2, Ng = 150 чел./км2.

Первое условие – соотношение территорий хозяйственного использования и охраняемых. Критерием выполнения этого условия является соотношение:

ΔSохр > (1 – Sхоз/S)100,

где ΔSохр - доля особо охраняемых зон естественной природы, опре­деляемая по табл. 1 в зависимости от вида растительного сообщест­ва; S — общая площадь рассматриваемого района, км2; SХОЗ — площадь террито­рий интенсивного хозяйственного использования, км2. Территория SХОЗ включает земли, занятые существующими и проектными урбо- и агроценозами. Эту величину представляют:

SХОЗ = (Sу + Sсх) + (Srу + Srсх)

Второе условие – плотность населения – связанное с суммарным энергопотреблением.

Рн.э. = Ng (1 – kтэр1 ) S,

где Ng – допустимая численность населения, чел./км2, kтэр1 – доля использования электроэнергии в ТЭР, произведенной вне территории.

Третье условие – способность биосферы к воспроизводству ресурсов – устанавливают степень репродуктивности биотической составляющей системы.

Ир = Пг / Пэ,

где Пг – ожидаемая биопродуктивность по проекту, Пэ – то же, эталонная для данного природного сообщества.

Эталонную биопродуктивность Пэ, т/год, ориентировочно определяют по формуле:

Пэ = 100 С (S·ΔSлес·α + Sраст·ρ),

где С — продукция массы сухого вещества, т/га в год, зависящая от вида растительного сообщества и принимаемая по табл. 1.

Ожидаемую биопродуктивность Пгт/год, проектируемой в первом приближении определяют по формуле:

Пг = 100 С kбиопрод[ρ (Sраст - Srу - Srсх) + S ∆ Sлес ] + 100 (Су Srу + Ссх Srсх),

где Су, Ссх – продукция массы сухого вещества, соответствующая урбо- и агроценозам, т/га в год, принимаемая по таблице 2; kбиопрод – коэффициент снижения биопродуктивности растительности, kбиопрод = 1, при благоприятном состоянии природной среды; 0,98, при слабом загрязнении; 0,9 при загрязненном состоянии; 0,8 при сильном загрязнении.

Значение индекса репродукции Ир > 1 указывает на сохранение оптимального воспроизводства биомассы. Такая ситуация способству­ет устойчивости развития урбосистем. Величина Ир <1 свидетельствует о нестабильности экологического состояния биогеоценоза БТС, поскольку условия воспроизводства бу­дут нарушены активным антропогенным вмешательством, предусмот­ренным проектом. В связи с этим необходимо сокращать хозяйствен­ную активность на территории.

Контрольные вопросы:

1. Пределы градостроительной емкости территории, полное, условное и относительное экологическое равновесие экосистемы.

2. Экологический каркас страны и региона, соотношение территорий разной степени экологического равновесия. Зоны хозяйственной активности, буферные и компенсационные.

3. Методы построения биоэкономических территориальных систем с выделением зон хозяйственной деятельности разных функций и интенсивности.

4. Стратегия урбоэкологического зонирования территорий планировочных районов по их демографической емкости. Создание природных каркасов.

5. Концепция устойчивого развития городов.


2677300182162672.html
2677381360494866.html
    PR.RU™