Екологія міських систем

Міністерство освіти та науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра екології

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсової роботи з курсу “Екологія

міських систем ” студентами напряму 6.040106

“Екологія, охорона навколишнього середовища

та збалансоване природокористування"

денної та заочної форм навчання

(Частина 1)

Затверджено методичною

комісією напряму 6.040106

“Екологія, охорона навколишнього середовища та

збалансоване природокористування ”

Протокол №9

від 27 червня 2008р.

Рівне 2008

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Екологія міських систем” студентами напряму 6.040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування ” денної та заочної форм навчання (Частина 1). Мороз О.С., Хомич Н.Р., - Рівне: НУВГП, 2008р. - 20 с.

Упорядники: Мороз О.С., канд. с. - г. наук, доцент. Хомич Н.Р., асистент.

Відповідальний за випуск - Клименко М.О., доктор с.-г. наук, професор, завідувач кафедри екології.

Зміст

Вступ

1. Просторово-морфологічні характеристики міста

2. Оцінка системи міста

2.1 Оцінка розвитку міста у просторі

2.2 Стійкість міських ландшафтів до антропогенної трансформації

2.3 Загальна оцінка людського потенціалу

3. Оцінка впливу антропогенних чинників на місто

3.1 Оцінка кількості автотранспорту

3.2 Визначення потенціалу самоочищення атмосфери

3.3 Районування території міста за ступенем забруднення

3.4 Оцінка шумового забруднення

Література

Додатки

Додаток 1. Значення адитивних коефіцієнтів

Додаток 2. Питомі викиди шкідливих речовин

Додаток 3. Коефіцієнт впливу певного типу автомобіля

Додаток 4. Рівень технічного стану автомобілів

Додаток 5. Витрати палива для автомобілів

Додаток 6. Характеристика погодних умов

Додаток 7. Шкала забруднення міської території

Додаток 8. Допустимі рівні шуму

Вступ

Що являє собою місто? Передусім, місто уже на початку свого існування являло собою факт концентрації населення знарядь виробництва, капіталу, тоді як для села характерним і донині є протилежне - ізольованість і роз‘єднаність. Необхідно навести загальні дані про сучасний стан міст України. Висвітити інформацію про стан атмосферного повітря, водних ресурсів, загальний стан середовища міста.

1. Просторово-морфологічні характеристики міста

В даному розділі курсової роботи, необхідно надати повну інформацію про такі характеристики міста, як: територія, населення, щільність забудови, озеленення, інженерна інфраструктура.

Територія.

Провести детальний аналіз природно - ландшафтних і соціально - економічних умов території міста. Провести аналіз відкритості території. Зробити прив’язку до території яка зображена на планшеті згідно варіанту. З довідкових джерел необхідно навести загальну площу міста в гектарах.

Населення.

Місто надає більшості проживаючих тут різні можливості для отримання освіти та перекваліфікації, причому чим більше населення міста тим більшою кількістю можливостей перекваліфікації воно володіє. У даному підрозділі необхідно охарактеризувати населення міста, а саме: надати інформацію про загальну кількість населення міста, зайнятість населення по галузям промисловості та міського господарства.

Озеленення.

В даному підрозділі необхідно надати інформацію про роль рослинного світу в системі міста та житті міського населення.

Описати флору території міста, які рослини та дерева переважають на території міста в цілому. Окремо подати інформацію по території яка показана на планшеті. Інформацію бажано подати в табличній формі.

Інженерна інфраструктура.

Необхідно розписати інфраструктуру автошляхів міста, які типи автошляхів переважають в місті. Подати інформацію про залізничний транспорт.

2. Оцінка системи міста 2.1 Оцінка розвитку міста у просторі

Урбанізовані ландшафти визначають основні риси обличчя міста. Вони складаються з зон: парки, водойми, об’єкти КЗЗ, житлова забудова міста, загальноміський центр, промислово - складські зони, промислові зони зони.

Таблиця 2.1. Зонування міста

№	Назва зони	Площа зони, (га)
1…

Необхідно знайти на планшеті дані типи зонального розподілу міста, підрахувати їх площу в гектарах згідно масштабу. Дані занести до таблиці 2.1

2.2 Стійкість міських ландшафтів до антропогенної трансформації

Розглядаючи ландшафт, варто зупинитися на використанні цього терміна в минулому і в теперішній час, оскільки часто він несе неоднакове смислове на вантаження. Одним із критеріїв, що визначають регіонально - екологічну стійкість території площею S, служить показник геодинамічного потенціалу G_г, що характеризує ступінь схильності освоюваної території до деградаційних процесів і визначається відношенням S_у/S (де S_у - площа території ураженої несприятливими екологічними процесами).

Визначити за допомогою вихідних даних геопотенціальну стійкість території міста за формулою:

 (2.1)

де k_a - адитивні коефіцієнти, які визначені методом нормуючої функції (Додаток 1).

За отриманим результатом та при допомозі таблиці 2.2, можемо провести класифікацію стійкості урбоекосистеми міста.

Таблиця 2.2. Оцінка стійкості урбоекосистеми

№ з/п	Тип використання території	ka	Sу	Sу/S	W	Клас	Градації стійкості
1	Парки, водойми, об’єкти КЗЗ	1
2	Житлова забудова міста	0,5
3	Загальноміський центр	0,25
4	Промислово - складська забудова	0,125
5	Промислові зони	0,0625

Таблиця 2.3. Класифікація стійкості урбоекосистеми

Клас урбоекосистеми	Градації стійкості
	стійка в цілому	стійка в малому	нестійка в цілому
Керований замкнутий	0,9	1,0	-
Некерований замкнутий	0,6	0,8	0,1
Керований відкритий	0,4	0,5	-
Некерований відкритий	-	0,2	0

По отриманим результатам робимо відповідний висновок, що до стійкості урбоекосистеми міста.

2.3 Загальна оцінка людського потенціалу

Для ефективної просторової організації регіональних систем важливо систематизувати інформацію про наявний потенціал регіону. Постає вимога опрацювати теоретичні і методичні засади оцінки потенціалу простору. Дослідження окремих складових ресурсного потенціалу та його оцінки ведуть Л. Гринів, Г. Гуцуляк, І. Горленко, М. Ігнатенко, О. Літовка, Е, Новиков, А. Маринич, В. Руденко. Широкого поширення у науці набули поняття економічний, трудовий, природно - ресурсний, виробничий, рекреаційний, науково - технічний, духовний, аграрний, політичний, інформаційний і т.д. потенціали.

Дослідження моделі ПРОГРЕС передбачає: заповнення простору інформацією, структуризацію містобудівних задач у просторі, виявлення внутрішніх та зовнішніх диспропорцій і суперечностей у просторі, виявлення кількісних залежностей між характеристиками простору, окреслення просторових значень, тобто незмінних значень, які суттєво впливають на ефективність системи.

Людський вимір є узагальненою змінною містобудівного (регіонального) простору.

Населення може бути структуризованим за різними ознаками, щодо: статі, віку, кваліфікації, інших параметрів. Для будь - якої категорії людей характерні кількісні показники.

Це, зокрема, кількість людей, що проживає на території, якісні характеристики-духовність, освіченість, використання - зайнятість, професійна структура.

У даному підрозділі курсової роботи пропонується користуючись вихідними даними, проаналізувати основні складові потенціалу міста та області (регіону).

Людський потенціал L кількісно можна охарактеризувати чисельністю населення в місті (області, регіоні) N_н, кількістю працездатних людей N_пр.

Якісний склад населення можна оцінювати освітнім рівнем, тобто відношенням людей з різним рівнем освіти до загальної кількості людей:

 (2.2)

де Р - освітній рівень населення, a_i - коефіцієнт вагомості певного освітнього рівня, Nⁱ_н - кількість людей, що мають певний освітній рівень.

Далі пропонується розглянути найбільш важливе для оцінки просторового потенціалу поєднання просторових характеристик. В абсолютних одиницях це буде кількість людей N_фі, зайнятих у певній складовій певної галузі міста (області, регіону). Сума ∑ N_фі / N_пр означає кількість працюючих людей. У відносному вираженні маємо структуру зайнятості населення:

 ; (2.3)

де і - відповідно, частка людей, зайнятих в певній сфері діяльності, та частка непрацюючих людей.

Дані, що наведені вище становлять методологічну основу для створення моделі розвитку потенціалу міста (області, регіону). Наступним кроком у розрахунках по даному підрозділу пропонується користуючись вихідними даними провести аналіз розвитку людського виміру у Вашому місті.

Людський вимір характеризується кількістю населення N_н та його якісними властивостями, (Таблиця 2.3).

Таблиця 2.4. Основні характеристики людського виміру

Показники	Значення
Чисельність населення, тис. осіб
Віковий склад населення: молодше від працездатного працездатне старше від працездатного
Зайнятість по галузям: сільське господарство нефункціональна сфера промисловість

До якісних характеристик віднесемо якість демографічної ситуації, освіченість і приріст населення. Освіченість можна виразити формулою:

 (2.4)

де Θ_о - рівень освіченості, N_i - кількість населення певного освітнього рівня (ВНЗ, ЗОШ, ПТУ), λ_i - коефіцієнт вагомості освітнього рівня (ВНЗ - λ_i - 0,5, ЗОШ - λ_i - 0,5, ПТУ - λ_i - 1).

Якість демографічної структури населення можна охарактеризувати за віковими групами (0 - 18 років, 18 - 60 років, 60 і більше) за формулою:

 (2.5)

де Θ_{д. с.} - якість демографічної структури, N_i, λ_i - кількість населення певної вікової групи та її вагомий коефіцієнт. Вагомий коефіцієнт певної вікової групи становить: 0 - 18 років - λ_i - 0,3, 18 - 60 років - λ_i - 0,5 та 60 і більше - λ_i - 0,2.

Значення приросту населення задано у вихідних даних до курсової роботи, згідно варіанту. Звідси узагальнений середній показник якості людського виміру міста (області, регіону) можна виразити формулою:

 (2.6)

Як результат, оптимальні умови розвитку людського виміру будуть спостерігатися при Θ_L = 1. При значенні Θ_L < 1 (область негативних результатів), у місті чи регіоні, для певних якісних характеристик людського виміру необхідно вжити відповідних заходів. За результатом, що отриманий по формулі 2.6, будуємо діаграму корисності людського фактора.

При оцінці використання наявного людського потенціалу в області, першим показником, який пропонується визначити у курсовій роботі є показник зайнятості населення у різних сферах господарства (у нашому випадку це сільське господарство та нефункціональна сфера). Показник якості зайнятого населення визначаємо по формулі:

 (2.7)

де N₁ - кількість населення що зайнята у сільському господарстві, для якого λ_i - 0,4. N₂ - кількість населення що зайнята у не функціональній сфері (робота яка не передбачає випуску готової продукції), для якої λ_i - 0,6. N_{пр. н.} - кількість працездатного населення (згідно варіанту).

Після цього, визначаємо використання наявного людського потенціалу за формулою:

 (2.8)

де η_{L -} коефіцієнт використання населення, N_пр. та N_{пр. н.} - відповідно, кількість зайнятого у відповідній сфері населення та кількість працездатного населення. N_пр. = N₂. За наявними даними та результатами оцінки, пропонується заповнити узагальнену карту використання потенціалу міста, таблиця 2.4

Таблиця 2.4. Використання потенціалу міста

Показник	Значення	Ранг проблеми
Чисельність населення, тис. осіб		-
Людський вимір: Θо Θд. с. Θпр.
Продовження таблиці 2.4
Зайнятість в основних галузях: сільське господарство нефункціональна сфера промисловість

3. Оцінка впливу антропогенних чинників на місто 3.1 Оцінка кількості автотранспорту

Метою запропонованої методики є отримання інформації про викиди шкідливих речовин автотранспортом у територіальному розрізі. В основу методики розрахунку викидів шкідливих речовин автотранспортом закладено середній питомий викид по автомобілях окремих груп з урахуванням використаного палива: вантажні та нелегкові з бензиновим ДВЗ, а також які працюють на зрідженому газу, вантажні та нелегкові спеціальні дизельні, автобуси з бензиновими ДВЗ, а також які працюють на зрідженому газі, автобуси дизельні, легкові, службові та спеціальні, легкові індивідуального користування та легкові які належать приватним підприємцям.

В загальному обсязі шкідливих викидів враховуються тільки три основних шкідливих речовини: окис вуглецю (СО), вуглеводні (СН) та окисли азоту (NO).

Питомі викиди цих речовин наведені в додатку 2.

Викид шкідливих речовин коригується в залежності від технічного стану автомобілів та їх середнього строку перебування в експлуатації.

Для кожної підгрупи автомобілів маса викинутої шкідливої речовини визначається по формулі:

 (3.1)

де: М - маса шкідливої речовини викинутої за розрахунковий період (розрахунковий період становить один рік), m - питомий викид шкідливої речовини автомобілем даної групи з певним двигуном (Додаток 2), Z - пробіг автомобіля даної груп з певним двигуном, П_к = К_в *К_т, де К_в - коефіцієнт впливу певного типу автомобіля (Додаток 3), К_т - коефіцієнт впливу технічного стану (Додаток 4).

Розрахунок пробігу автомобілями проводиться за формулою:

 (3.2)

де: В - витрати палива автомобілів за розрахунковий період тис. т. (Додаток 5), (розрахунковий період - 1 рік). Питомі викиди шкідливих речовин в атмосферу на 1 км пробігу для всіх груп автомобілів (Додаток 2). Дані розрахунку заносяться до таблиці 3.1

Ступінь забрудненості повітря автотранспортом залежить не тільки від інтенсивності руху, кількості та характеру викидів, а й від типу забудови, рельєфу місцевості, напряму вітру, вологості і температури повітря. Ступінь впливу автотранспорту на навколишнє середовище розраховуємо за формулою:

 (3.3)

де: А - фонове забруднення атмосферного повітря (0,5 мг/м³), N - сумарна інтенсивність руху автомобілів за одну годину, К_в, - коефіцієнт впливу певного типу автотранспорту (Додаток 3), К_А, - коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості (Таблиця 3.2).

Таблиця 3.2. Значення коефіцієнту К_А

№	Тип місцевості	Значення КА
1	Транспортні тоннелі	2,7
2	Транспортні галереї	1,5
3	Магістральні вулиці багатоповерхова забудова)	1,0
4	Вулиці з одноповерховою забудовою	0,6
5	Дороги з одноповерховою забудовою	0,4
6	Естакади	0,4
7	Пішохідні тоннелі	0,3

К_Н, - коефіцієнт, що враховує швидкість вітру (Таблиця 3.3).

Таблиця 3.3. Значення коефіцієнту К_Н

№	Швидкість вітру, м/с	Значення КН
1	1	2,70
2	2	2,00
3	3	1,50
4	4	1, 20
5	5	1,05
6	6	1,00

К_{У -} коефіцієнт, що враховує ухил місцевості (Таблиця 3.4).

Таблиця 3.4. Значення коефіцієнта К_У

№	Повздовжній ухил, град.	Значення КУ
1	0	1,00
2	2	1,06
3	4	1,07
4	6	1,18
5	8	1,55

К_в - коефіцієнт, що враховує вологість повітря (Таблиця 3.5)

Таблиця 3.1. Викид шкідливих речовин автотранспортом

Тип автомобілю

Викид окису вуглецю

Викид вуглеводнів

Викид окислів азоту

Пробіг автомобілів км/рік

Питомий викид на 1 км

Пв

Річний викид т/рік

Пробіг автомобілів км/рік

Питомий викид на 1 км

Пк

Річний викид т/рік

Пробіг автомобілів км/рік

Питомий викид на 1 км

Пк

Річний викид т/рік

Вантажні, нелегкові Вантажні, нелегкові спеціальні Автобуси Легкові, службові спеціальні Легкові індивідуального користування

Таблиця 3.5. Значення коефіцієнта К_В

№	Відносна вологість,%	Значення КВ
1	100	1,45
3	90	1,30
4	80	1,15
5	70	1,00
6	60	0,85
7	50	0,75
8	40	0,60

К_{n -} коефіцієнт, що залежить від типу перехресть (Таблиця 3.6)

Таблиця 3.6. Значення коефіцієнту К_n

№	Тип перехрестя	Значення коефіцієнту Кn
1	Регульоване світлофорами	1,8
2	Нерегульоване	2,1
3	Саморегульоване	2,0
4	Кільцеве	2,2
5	З низькою швидкістю	1,9

3.2 Визначення потенціалу самоочищення атмосфери

Оскільки природна незмінена рослинність у межах урбоекосистеми відсутня, то доцільно визначати потенціал самоочищення для компонентів ПТК.

Основним критерієм самоочищення атмосфери є числове значення метеорологічного потенціалу самоочищення атмосфери (МПСОА). Цей показник розраховується за формулою:

 (3.4)

де: К - числове значення МПСОА, Т - кількість днів з туманами (Додаток 6), О - кількість днів з опадами (Додаток 6), В₁ - кількість днів з швидкістю вітру 0 - 1 м/с (Додаток 6), В₂ - кількість днів з швидкістю вітру > 6 м/с (Додаток 6). Згідно варіанту, з таблиці додатку 6 необхідно вибрати значення показників підставити у формулу та розрахувати числове значення МПСОА. Дані розрахунків заносяться до таблиці 3.7.

Таблиця 3.7. Розрахунок значення метеорологічного потенціалу самоочищення атмосфери

№	Показники	Значення
1	Кількість днів з туманами
2	Швидкість вітру 0 - 1 м/c
3	Швидкість вітру > 6 м/с
4	Кількість днів з опадами
5	МПСОА

3.3 Районування території міста за ступенем забруднення

Як в урбоекології так і в екології міських систем не існує єдиного підходу до визначення масштабів забруднення міського середовища. Для умов міста найбільш прийнятною методикою є запропонований В.Г. Гмошинським (1977) комплексний коефіцієнт забруднення. Його і необхідно розрахувати в даній роботі. Порядок виконання роботи наступний:

Користуючись планшетом на якому зображене місто, розбити його на квадрати (0,5км. 0,5 км).