Реферат: История развития науки об экологическом строительстве

Проблема экологического строительства городов отличается исключительной сложностью. Очевидно, что экологизация должна быть длительной и непрерывной, многоуровневой, разнообразной, зависящей от географического положения и климата, наличия и многообразия ресурсов, экономики, ландшафтов, степени освоенности территорий, этнических традиций и предпочтений и пр. В ее основе должны лежать создание и бесконечно длительное сохранение высокого, экологически обоснованного качества среды жизни при поддержании необходимого соотношения между освоенными и естественными территориями и достижении экологического равновесия между урбанизированной и природной средами.

Важным направлением экологизации среды города является достижение экологически обоснованного соотношения между освоенными и естественными территориями, установление «нормативов» потребной одному человеку, городу или стране территории и ресурсов. Организация «Друзья Земли» в Нидерландах предложила новую концепцию «природного пространства» как предельных для каждого государства и одинаковых для каждого жителя Земли норм глобального расходования невозобновляемых ресурсов, глобального загрязнения окружающей среды, предельных норм мировых площадей сельскохозяйственных земель и лесов. При соблюдении этих норм не будет нанесен ущерб последующим поколениям, которые получат доступ к таким же объемам природных ресурсов, какими пользуется нынешнее поколение. (6, с. 9).

Многие исследователи выполняют глубокий анализ экологичности строительных материалов, в том числе с учетом добычи и удаления в отходы сопутствующих объемов материалов (так называемого «экологического рюкзака»). Активно исследуется проблема экологического следа (footprint) – территории, позволяющей полностью удовлетворить нужды одного человека (или поселения, большого города) вплоть до поглощения отходов и зависящей от степени экологичности деятельности и потребления, которая в развитых странах в 10 – 20 раз выше, чем в развивающихся. Некоторые развитые страны зависят от территорий, удаленных на большие расстояния, что по-новому ставит проблему устойчивости их развития. Как показывают некоторые исследования, в конце XX в. экологический след человечества превысил приблизительно на 15% возможности планеты. (2, с 250).

Данная ситуация осложняется тем, что развитие мира объективно неустойчиво, его социально-экологическая система должна постоянно адаптироваться как к природным, так и к антропогенным (социальным, экологическим и пр.) негативным воздействиям, чтобы поддерживать динамичную устойчивость без принципиального ухудшения функций. Для этого должны сохраняться безусловные факторы поддержания природы, экологического равновесия.

Здоровые, устойчиво развивающиеся, экологичные и красивые города со здоровой городской средой – это будущее человечества. Перед специалистами – градостроителями, архитекторами и строителями – стоят две важнейшие задачи: создать высокое качество городской среды жизни и одновременно обеспечить экологическое равновесие между городами и природой. Эти задачи должны успешно решаться и для небольших поселений с невысокими домами, и для компактных городов с высокими зданиями, и для мегаполисов с небоскребами. Новая комплексная наука – экологическое строительство – должна помочь решить проблемы создания и поддержания среды высокого качества в городах.

2. История создания среды городов

В течение многовековой урбанизации планеты методом проб и ошибок осуществлялись и совершенствовались градостроительные решения. Чаще всего они определялись существовавшей общественно-экономической формацией, уровнем социально-экономического, культурного и научного развития стран, жители же получали далеко не идеальную среду города с загрязнениями, неравенством в качестве жизни. При этом мечтой всех участников процесса урбанизации, в том числе градостроителей, архитекторов и жителей, были города с идеальной средой жизни. Единого представления о таких городах не существовало. Их видели и малыми городами, и крупными динамичными мегаполисами, и небольшими озелененными «городами солнца», и гигантскими городами со стеклянными небоскребами. Урбанизация планеты прошла длинный исторический путь – от первых малых поселений до грандиозных урбоареалов.

Первые человеческие поселения имели самую простую среду, служившую для удовлетворения первоочередных потребностей (в жилище, в продолжении рода, защите от врагов и пр.), и не создавали каких-либо неразрешимых социальных и экологических проблем, связанных с взаимоотношениями внутри общества и с природной средой. В поселениях соблюдалось равноправие с точки зрения размеров и качества жилья, доступа к ресурсам. Для своего первого жилья человек использовал естественные пещеры и искусственные постройки, напоминавшие увиденные им объекты живой или неживой природы: гнезда, естественные гроты и т.п. Так появились шалаши, а затем жилища, поднятые над поверхностью земли на сваях.

Первобытные жилые дома строились из доступных природных материалов – травы, листьев, глины, кустарника, шкур и костей животных. Прослужив небольшое время, эти хижины покидались людьми при очередной перекочевке, затем они усваивались природой как любые органические материалы. Экологическое равновесие поддерживалось стихийно путем кочевки племен после исчерпания растительных и животных ресурсов на месте прежнего обитания либо за счет удаления мест проживания друг от друга на расстояние, достаточное для устойчивого обеспечения потребностей. Ухудшение среды поселений ввиду возрастания объема отходов заставили человека задуматься об изменении технологий их удаления.

Начало экологизации городской среды восходит к появлению на Земле первых урбанизированных ландшафтов – поселений,жилой и культовой застройки. Они располагались среди природных ландшафтов – важнейших факторов расселения людей.

Таблица 1. История урбанизации (эволюции поселений)

Вид поселения	Характеристика поселения (его примеры)	Время возникновения
Поселок	Поселение на 50… 100 чел. (множество поселений в долине Нила)	Десятки тысяч лет назад
Малый город	Город с населением в несколько тысяч человек (город Эриду в Шумере – древней стране на юге современного Ирака)	Около 4000 г. до н. э.
Город	Город с населением до 50 тыс. чел. площадью 5… 8 км2 (города в Шумере)	Около 3500 г. до н. э.
Крупный город	Город с населением свыше 1 млн чел. (Рим)	44–10 гг. до н. э.
Мегаполис	Город с населением свыше 10 млн чел. и площадью до нескольких тысяч квадратных километров (Нью-Йорк, Мехико)	XX в.
Агломерация	Система населенных пунктов, соединившихся вокруг мегаполисов (Бомбей, Буэнос-Айрес, Карачи)	Конец XX в.
Урбанизированный ареал	Объединение крупных агломераций, в которые входят смыкающиеся окраинами крупные и мелкие города (около 500 городов от Бостона до Вашингтона, в которых проживает 20% населения США)	Конец XX в.
Урбанизированная страна	Страна с полностью исчезнувшими естественными ландшафтами, которые заменены культурными (Англия, небольшие страны Западной Европы)	XX–XXI вв.
Урбанизированная планета	Вытеснение природы, исчезновение биоразнообразия	Маловероятное событие при движении к устойчивым городам

Первые поселения возникли вслед за земледельческой революцией, одомашниванием животных и растений. Нужно было содержать животных в ограде, для чего делали кольцевое ограждение в центре поселения. Вокруг кольцом располагали хижины, снаружи огражденные крепкой изгородью для защиты от нападения хищников и врагов (отсюда название «город»). Первые города появились примерно через 1000 лет после одомашнивания животных. Тогда же возникли первые социально-экологические проблемы городской среды: социальное неравенство в виде жилых домов разного размера и разного качества жизни, нерешенные проблемы отходов и загрязнений.

В целом качество среды жизни в первых поселениях было очень низким, но уже в самых древних городах человек пытался доступными методами повысить его: улучшалась визуальная среда, создавались монументальные произведения архитектуры, использовались озеленение, улучшенные технологии канализации, санации тела и т.д. Так, на острове Крит была обнаружена ванна и труба из терракоты (около 2000 г. до н. э.). Во дворце ассирийского царя Саргона II (VII в. до н. э.) была найдена уборная с кувшинами для слива воды возле каждого стульчака. В Древнем Риме в 312 г. до н. э. были построены первые акведуки, причем отдельно для более чистой и менее чистой воды. Были сделаны общие бани и частные бани для богатых. Уборные в Риме имели сливы от ручья (подобие современной канализации). По желобам вода от ручья шла под стульчаками из мрамора со скульптурными кронштейнами. Рядом располагались фонтаны, статуи богов.

В Древней Индии был создан устный свод строительных правил «Шильпашастра», имевший некоторую экологическую направленность: в каждом поселении надлежало выполнить функциональное зонирование (соответствующие участки отводились под жилье, храмы, парки, резервуары воды и др.). Регламентировались высота зданий, их назначение, материал стен; при размещении зданий учитывались господствующее направление ветра, красная линия застройки.

Первый трактат о строительном искусстве «Десять книг об архитектуре» был написан римским архитектором и инженером Витрувием примерно в 27 – 17 гг. до н. э.

Города Двуречья (VI-VII вв. до н. э.) озеленяли по периметру, высаживая растения в специальные ямы в каменных платформах, заполненные растительным грунтом. «Висячие сады» Семирамиды, возведенные во время правления Навуходоносора II (605 – 562 гг. до н. э.), имели вид террас, возвышавшихся одна над другой. Террасы опирались на каменные столбы, на которых монтировали каменные плиты, залитые свинцом. Далее укладывали слой пропитанного битумом тростника, затем – двойной слой кирпичей, а на него – растительный грунт толщиной 1… 2 м. На нижних террасах были высажены деревья, на верхних – кустарники и цветы. Идея висячих садов затем была плодотворно использована в Персии, Италии, России, а сейчас в немного измененной форме применяется во всем мире при устройстве кровель-газонов.

В античной Греции и Древнем Риме улучшению городской среды способствовали священные рощи с храмами и источниками воды, городские сады при общественных учреждениях (банях, театрах), спортивные парки с ипподромами, многочисленные частновладельческие усадьбы, как правило, с атриумно-перистильными жилыми домами с внутренним двором, в котором были источник воды и сад. Приближение природы к дому, выполненное с использованием разнообразных решений, приятных для глаз, было правилом хорошей архитектуры.

Примером города, находившегося в гармонии с окружающей природой, может служить Антиохия (IV в. н. э.) на территории современной Сирии. «…Гора тянется около города… но тем, кто живет под нею, ничто не угрожает от подобного ее соседства, а все прелести весны – источники, травы, сады, ветерки, цветы, голоса птиц – достаются на их долю раньше, чем всем остальным… И эта часть города кончается во многих местах цветущими садами, которыми окаймлены берега…» – так описывал Анти-охию современник. (2, с 25)

В России в XVI–XVIII вв. центром архитектуры и садового искусства являлась Москва. В Кремле были устроены висячие (красные) верховые сады на уровне второго этажа на сводах хозяйственных построек, примыкавших к жилым помещениям. Новые направления в архитектуре, градостроительстве, ландшафтном искусстве появились в эпоху Петра I. Великолепные дворцово-парковые ансамбли были созданы в окрестностях Санкт-Петербурга – в Царском Селе (Екатерининский и Александровский парки), Петергофе, Ораниенбауме и других местах. При строительстве максимально сохраняли ландшафт, вплоть до отдельных деревьев, частично перепланировывали и заменяли насаждения, использовали природные пруды, реки и озера, устраивали фонтаны, подпорные стены, террасы.

По мере роста городов нарастали экологические и социальные проблемы. Архитекторы и строители древних городов, выполняя заказ богатой части общества, создавали красивые здания – дворцы, соборы, виллы, стадионы, общественные бани и т.д. Однако общечеловеческая ценность многих трудоемких и гигантских сооружений (например, знаменитых пирамид) была ничтожна. Сохранившиеся до сих пор здания, покрытые сплошной каменной резьбой или каменными скульптурными изображениями, и сейчас вызывают восхищение, подавляют своим величием. Вид центральной части ряда городов древности был архитектурно весьма выразителен. Вместе с тем основная часть населения жила в простейших и мало приспособленных для жилья зданиях. Качество среды жизни в «клетках для жилья» с открытым очагом и домашними животными было исключительно низким.

Проблемы качества городской среды, подобные современным, возникли еще в начале II в. н. э. Исследования египетских мумий показали, что их легкие засорены копотью масляных светильников и частицами песка. В Риме Юлий Цезарь провел закон, разрешивший повозкам двигаться только в специально отведенное время суток в связи с перегрузкой улиц гужевым транспортом. Н. М. Карамзин писал, что в Париже из-за шума «выспаться… можно не иначе как за большие деньги. <…> Французы… мастерски прыгают с камня на камень и прячутся в лавки от скачущих карет». В прошлые века загрязнение среды в городах было, видимо, не меньше современного загрязнения, улицы были узкими и грязными, заполненными мусором. В XVIII в. на Красной площади и улицах Москвы лежал толстый слой навоза от многочисленных лошадей. В начале XIX в. Кельн считался одним из трех самых грязных городов мира наряду с Калькуттой и Стамбулом. Чтобы не чувствовать запах нечистот, стекающих по улицам Кельна, французские солдаты, расположившиеся в городе, закрывали носы платками, пропитанными одеколоном (что в переводе означает «кельнская вода»).

Первым городом с населением в миллион человек стал Рим в 44–10 гг. до н. э. В период своего расцвета имела миллионное население древняя столица Камбоджи Ангкор-Тхом (XII в. н. э.). Плотность населения в городах из века в век нарастала и сейчас достигла очень высоких значений. Абсолютный рекорд плотности в отдельных районах принадлежит Гонконгу – 1 500 000 чел. на 1 км² . В Мехико плотность населения составляет 21 000, в Буэнос-Айресе – 14 900, в Нью-Йорке – 13 200, в Москве – около 12 500 чел. на 1 км² .

Как правило, отсутствие учета комплекса факторов развития города (экологических, социальных и др.) приводило к неудачным градостроительным решения. В течение многих веков отношение строителей к природной среде было потребительским. В результате сформировалась привычная городская среда: многоэтажные здания-параллелепипеды с редким озеленением отдельных балконов и лоджий; невыразительное сплошное остекление фасадов; угнетаемая загрязнениями растительность в парках, скверах, на улицах; загрязненные водоемы; большие, покрытые непроницаемым слоем асфальта улицы и площади, заполненные автомобилями; заводы с многочисленными дымовыми и выхлопными трубами, стоками шлама и других отходов; «шапки» смога при отсутствии ветра. Природный комплекс города загрязнен и почти неспособен к воспроизводству кислорода, естественной самоочистке, поэтому нуждается в больших природных прилегающих площадях, без которых город не сможет существовать. Природная среда в таком стрессовом состоянии становится вредной для человека.

Растущие города, становятся источниками необратимых, не перерабатываемых природой загрязнений и недостаточно приспособлены для создания необходимых человеку условий проживания (чистые воздух и вода, озеленение, достаточная инсоляция, время солнечного облучения, отсутствие шума, небольшая плотность жителей и т.д.). Вместе с тем в городах развитых стран повышается качество квартир, их площадь, объем предоставляемых коммунальных услуг, уровень удобств, улучшается качество среды, снижается ее загрязненность.

Как правило, жилые дома, производственные здания, инженерные сооружения проектируются и строятся без учета их функционирования в естественной природной среде: здания бионегативны, они вносят в природную среду все виды загрязнений, в том числе и эстетическое. Плохо используется ландшафт, здания немасштабны природному окружению, материал иногда бионегативен, отходы слабо утилизируются, энергия естественных источников почти не используется.

Площадь занятой городами и разнообразными инженерными сооружениями земли растет. В городах почвенно-растительный слой практически исчезает под застройкой и исключается из важнейшего круговорота веществ, из экологического цикла. Специальные исследования кризисного роста городов показали, что в течение трех-четырех веков многие города превратились из небольших поселений в мегаполисы с населением до 10 млн чел.

Крупной проблемой урбанизации является отсутствие стабилизации роста, постоянное расширение территории при недостатке исследований и разработок по решению урбоэкологических проблем больших городов. Если города растут и этот рост в целом благоприятен для жителей, стремящихся жить в городах, то задача современных архитекторов и строителей – сделать все поселения, в том числе и крупные растущие города, устойчивыми, здоровыми, экологичными и красивыми, используя решения архитектурно-строительной экологии, устойчивого строительства, сохранения среды жизни на базе устойчивой экологической инфраструктуры.

С целью сдерживания роста площади городов архитекторы и строители увеличивают высоту зданий, более плотно размещают их в плане, заменяют устаревшие малоэтажные дома на новые, гораздо более высокие. Это рождает новые экологические проблемы, связанные с повышением плотности жителей, дальнейшим их отрывом от природной среды, более концентрированным антропогенным воздействием города на оставшуюся природную среду. Негативны и многие другие современные мировые тенденции урбанизации, свидетельствующие о наличии явных признаков кризиса: рост числа жителей трущоб, загрязнение и деградация почвы, гибель тропических лесов и др.

Идеям экологизации противоречит целый ряд кризисных явлений: отступление природной среды при застройке и невозможность сохранения экологического равновесия между городскими и прилегающими естественными территориями.