К областям, пригодным для жизнедеятельности, можно отнести долины рек с пресной водой на равнинной территории, озера, морские гавани с изобилием источников ресурсов, необходимых для поддержания жизни. Но проживание вблизи водоемов вызывало определенные трудности при строительстве жилья, связанные с приливами и отливами, паводками, обширными разливами рек, что влияло на поиск людьми безопасных решений для жизни на воде. Понятие территории с нестабильной гидрологической ситуацией подразумевает непосредственный контакт архитектурного объекта с водой с учетом физико-климатических (природных) и антропогенных (социальных и физических) особенностей конкретного региона.

К началу XXI века люди разработали технологии и материалы, дающие возможность расположения архитектурных объектов практически в любых природных условиях. Перенаселенность крупных городов, несмотря на сосредоточение на их территории необходимых ресурсов, услуг и информации, привела человека к поиску альтернативных мест для проживания с адаптацией к экстремальной среде обитания.

В исследовании рассмотрены следующие исторические примеры организации архитектурных объектов на воде на разных континентах, которые развивались по своим закономерностям, прежде всего под влиянием природно-климатических условий среды обитания и традиций (см. приложение 4): сооружения на сваях; дома у воды на деревянных опорах-столбах на Руси; поселения на воде в Африке и на Востоке; поселения на воде в Европе; поселения на воде в Северной Америке.

В данном разделе формулируется терминологический аппарат исследования, определяются критерии оценки современного опыта проектирования и строительства архитектурных объектов на воде исходя из их технологических особенностей (см. приложение 3).

Автором предложена система взаимодействия «архитектурный объект — гидрологически нестабильная территория – человек», которая рассматривается в качестве адаптивной системы архитектурного объекта к внешним и внутренним средовым факторам. Сформулировано понятие архитектурного объекта на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией как объекта, объемно-планировочное и конструктивное решение которого адаптировано к экстремальным гидрологическим воздействиям природного характера и безопасно для временного или постоянного проживания человека. Территории с нестабильной гидрологической ситуацией являются экстремальной средой обитания для человека, где взаимодействие архитектурного объекта с водой носит кратковременный, временный или постоянный характер и объект расположен на прибрежных территориях близости от водоемов, озера, реки, моря, океана; на поверхности водоема; под водой (см. приложение 5). Экстремальные гидрологические условия среды обитания обуславливают возможность воздействия на архитектурный объект приливов, отливов, разливов рек, паводков, наводнений, цунами, ливневых дождей.
Для классификации существующих типов архитектурных объектов на воде были введены следующие понятия:

Плавучесть – способность объекта находится на плаву на поверхности, или в плоскости поверхности воды без посторонних вспомогательных факторов за счёт своих собственных характеристик.

Плавучее основание – конструктивное решение дома, которое обеспечивает его плавучесть в течение всего периода существования и эксплуатации дома.

Дома на плавучих основаниях делятся на дома со статичными плавучими основаниями, когда дом находится на плаву, лишён возможности перемещения в пространстве, имеет фиксированное постоянное месторасположение и не обладает возможностью перемещения, и с динамичными плавучими основаниями, когда конструкция дома на плаву предусматривает возможность как самостоятельного перемещения по поверхности воды, так и с помощью других плавающих средств.

Существуют следующие способы размещения домов на плавучих основаниях: на остовах судов; на понтонах и дебаркадерах.

К сооружениям с динамичными плавучими относят: дома-корабли; круизные океанские лайнеры; плавающие лайнеры-города на воде.

Другая большая группа объектов на воде отличается от первой тем, что не находится на плаву и не может перемещаться в пространстве, так как имеет жесткую привязку к конкретному месту, то есть обладает статичностью.

Существуют следующие способы размещения домов на не плавучих основаниях: свайные и пилонные фундаменты (объект имеет свайное конструктивное решение различных глубин залегания); искусственные насыпи (объект имеет намывное искусственное основание-остров) К данному типу фундаментов относят все виды искусственных островов на воде.

В мировой практике существует ряд инженерно-конструктивных решений, которые сочетают в себе как свайные, так и намывные технологии вместе с созданием поясов из валунов или армируемых плит-оснований.

К сооружениям со свайными фундаментами относят ряд высотных объектов на воде: разные типы маяков; нефтяные и газовые платформы; опоры большепролетных мостов; высотные объекты на воде (небоскребы).

Для классификации подводных сооружений было введено понятие подводная плавучесть (способность объекта находится под водой на определённом расстоянии от поверхности воды).

• статичные подводные объекты, которые находятся на заданном расстоянии относительно поверхности воды, имеют фиксированное положение за счёт дополнительных конструктивных решений. К таким сооружениям относят: подводные отели; подводные рестораны; подводные аквариумы. Исследуемые решения имеют фиксацию в пространстве за счёт существования либо плавающей закреплённой части на поверхности воды или фундаментов под водой;
• динамичные подводные объекты, которые находятся под водой и имеют способность к горизонтальному или вертикальному перемещению. К таким сооружениям относят: подводные плавающие станции; подводные батискафы.

Таким образом, сформулированный в первой главе научный аппарат диссертационного исследования позволил классифицировать современные типы архитектурных объектов на воде в зависимости от их функционального назначения и способа размещения на воде.

Во 2-ой главе «Условия формирования малоэтажных архитектурных объектов на воде и в прибрежной зоне» конкретизируются границы исследования в пределах проектирования и строительства малоэтажного жилья на поверхности воды и прибрежных территориях. Рассматриваются факторы, которые влияют на организацию малоэтажных архитектурных объектов на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера. Исследуется опыт проектирования постоянного малоэтажного жилья с длительным периодом эксплуатации. На основании выявленных факторов формулируются требования, влияющие на организацию малоэтажных жилых объектов на воде.

Средовые факторы: природно-климатические, антропогенные, технико-экономические, а также фактор традиций (см. приложение 6).

1. Природно-климатические факторы поднимают ряд проблем, которые должны быть учтены при проектировании домов на поверхности воды или на прибрежных территориях. Современное жилье у воды проектируется в зависимости от:

• Климата региона, колебания температур, влажностных изменений атмосферы;
• Особенностей рельефа, ландшафта местности или региона;
• Проявления последствий глобального потепления в отдельных регионах: ливневых дождей, длительных снегопадов, подъема уровня воды в мировом океане и в локадьных водоемах;

Гидрологические особенности и условия конкретного региона строительства, связанные с интенсивностью и характером выпадения осадков и характера наводнений.

На территории России находятся сотни тысяч маленьких и больших рек, озер и водохранилищ. Каждый населенный пункт, расположенный вблизи водного объекта, имеет свои критические значения уровня воды, при превышении которого начинается затопление поймы, сельскохозяйственных угодий. Особо опасными отметками можно считать те значения, при превышении которых затапливаются прибрежные населенные пункты, хозяйственные объекты, дороги, линии связи и электропередачи. Анализ зон систематических затоплений на территории Российской Федерации позволил выделить 6 потенциально опасных территорий (приложение 7), которые испытали серьезные наводнения в начале XXI века: паводки и наводнения в республике Саха (Якутия), наводнения в Иркутской области; наводнения в Приморье, наводнения на Кубани; наводнения на юге России, ливневые наводнения на Черноморском побережье

Сформулированы следующие требования к малоэтажным жилым объектам в результате воздействия природно-климатических факторов:

• Применение строительных материалов с повышенными гидроизоляционными, тепловыми и прочностными характеристиками;
• Необходимость учета ландшафтных особенностей региона для поиска оптимального принципа организации малоэтажного жилого объекта;

Необходимость учета воздействия нагрузок потоков дождевой и талой воды при паводках и наводнениях на объект в зависимости от регионов, для которых были выявлены характерные признаки протекания экстремальных гидрологических природных явлений. Для успешного противостояния паводкам и наводнениям в зависимости от конкретного региона каждый жилой объект должен обладать определенными прочностными характеристиками, которые обеспечат его функционирование в опасных гидрологических условиях. Конструктивное решение жилого объекта должно обеспечивать возможность выдерживать: удар движущегося фронта волны; длительное гидравлическое давление; размыв и подмыв грунта; разрушение элементов объекта; медленное затопление местности вокруг объекта; удары массивных плывущих предметов; образование заторов из них; частичное разрушение объекта, не угрожающее жизни людей.

2. Антропогенные факторы определены окружающей застройкой на участке, областями с регулированием застройки, природно-охранными территориями, охранными зонами инфраструктуры города, регламентирующими застройку, и формируют следующее требование к малоэтажным жилым объектам:

Применение объемно-конструктивного решения, адекватно реагирующего на градостроительную ситуацию, не нарушающего нормы и требования городской застройки и удовлетворяющего безопасности обитателей объекта.

3. Технико-экономические факторы — развитие технологий в процессе технического прогресса, появление новых норм и требований к малоэтажным жилым объектам (новые стандарты, регламент экономичности, комфорта, автономности и экологичности), а также экономическое развитие страны, отдельного региона, области, влияющие на снижение стоимости новых строительных материалов и переоборудования или модернизации дома, определяют следующие требования:

Возможность адаптации малоэтажного жилого объекта к новым нормам, правилам и технологиям, с помощью модернизации инженерных систем, усовершенствования или замены конструкций;

Возможность дальнейшего объемно-планировочного развития жилого объекта с минимальными затратами для обитателя за счет унификации производства отдельных элементов или частей дома.

Выявленные требования влияют на конечную стоимость малоэтажных жилых объектов, поэтому необходимо учитывать разницу в цене как бюджетных, блокированных быстровозводимых архитектурных решений для пострадавших от наводнений, так и отдельно возводимых автономных жилых объектов для обитателей со средним достатком, а также разницу в применении свайных или понтонных технологических решений.

В связи с ростом актуальности строительства энергоэффективных архитектурных объектов, а так же с принятием в России закона об энергосбережении и повышении энергетической эффективности[6], на российском рынке появились такие архитектурно-строительные компании, как «Этнодом» и «Рехау», предлагающие проекты энергосберегающих сооружений, возводимых на прибрежных территориях и на поверхности воды с использованием альтернативных источников энергии, получаемой из теплоты грунта или воды, а также от солнца либо ветра, что не только экологично, но и обеспечивает существенное снижение затрат на последующую эксплуатацию малоэтажных жилых объектов.[7] Активное развитие данного направления позволило компаниям предлагать строительные и технологические решения, ориентированные на будущее и обеспечивающие автономность функционирования сооружений как при нормальных условиях эксплуатации, так и в нестабильной гидрологической ситуации при наводнениях, паводках, приливах и отливах.

До последнего времени на территории Российской Федерации применялись такие технологии строительства, которые удешевляли капитальные вложения и не учитывали последующие эксплуатационные расходы. В период экономического кризиса начала XXI века нестабильная экономическая ситуация наглядно продемонстрировала преимущества энергосберегающих технологий, внедренных ранее на архитектурных объектах, поставив их владельцев в более выгодное положение, так как капитальные затраты обернулись разовыми потерями, а экономия в процессе эксплуатации оказалось постоянной. Таким образом, разница в периодах окупаемости капитальных вложений на традиционные и энергосберегающие технологии составила 3–5 лет. Технологии «Рехау» для энергоэффективного строительства активно используются по всему миру, позволяя до минимума сокращать энергозатраты, обеспечивают высокий уровень комфорта и оптимально подходят для применения в частном секторе малоэтажном жилой застройки на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера, снижая последующие расходы на эксплуатацию сооружений с течением времени.

4. Фактор традиций — национальные и региональные традиции, а также архитектурное культурное наследие местного зодчества влияют на эстетические, объемно-планировочные и функциональные качества малоэтажного жилого объекта. Выявлено следующие требования:

Возможность сохранения культурных традиций и особенностей региона во внешнем и внутреннем облике жилого объекта.

Сформулированы следующие потребительские факторы (см. приложение 5): физиолого-эргономические, социально-демографические.

1. Физиолого-эргономические факторы — естественные потребности человека в пище, воде, сне и отдыхе, защите от непогоды, а также эргономика жилого объекта, удобная для эксплуатации и проживания людей, определяют следующие требования к физиолого-эргономическим факторам:

Объемно-пространственные и технические решения, удовлетворяющие самым необходимым потребностям человека: логичная и удобная функциональная схема зонирования дома и оснащение его инженерными системами;

Эффективность и интуитивность использования внутренних пространств жилого объекта.

2. Социально-демографические факторы — тип и численность семьи определяют потребности обитателей в необходимом функционально-планировочном решении пространства дома. Экономический статус обитателя, его социальное положение в обществе, характер труда, контакты семьи, ценностные ориентиры, культура, эстетическое самовыражение, образ жизни, выражающийся во внешнем и внутреннем облике здания, а также психологическая готовность обитателя к проживанию в районе с опасной гидрологической обстановкой накладывают определенные ограничения на объемно-планировочным и функционально-конструктивным качества сооружения, формируя следующие требования к малоэтажным жилым объектам на воде:

Возможность трансформации внутренних пространств дома, расширение, изменение функционального назначения;

• Наличие конструктивных, технологических, территориальных резервов;
• Вариабельность объемно-планировочных решений, предоставление обитателю выбора оптимальной функциональной схемы дома с возможностью расширения при изменении экономического статуса;
• Предоставление обитателю палитры архитектурно-планировочных и объемно-пространственных решений, отвечающих его различным эстетическим пожеланиям и требованиям;

Надежное конструктивное решение дома, гарантирующее психологическую безопасность обитателям дома при возникновении чрезвычайной гидрологической ситуации природного характера.

Средовые и потребительские факторы в равной степени способны оказывать влияние на временные факторы. В зависимости от экономических возможностей заказчика и потребностей в тех или иных бытовых процессах формируется объемно-планировочное решение дома, а климат и рельеф местности определяют конструктивный принцип устройства основания архитектурного объекта. Таким образом, определенные требования влияют на время возведение объекта (срочное, среднесрочное, длительное), а также на период его эксплуатации (кратковременный, временный, постоянный). Среднесрочное временное жилье возводится и проектируется в условиях экономических ограничений для населения регионов, пострадавших от наводнений и паводков. Для возведения долговременного жилья к началу XXI века были разработаны модульные системы домов и оснований-фундаментов для строительства, обеспечивающие вариабельность и адаптивность архитектурных объектов к индивидуальным требованиям и финансовым возможностям их жильцов и предлагающие объемно-пространственные и технические решения, удовлетворяющие необходимым потребностям человека.

На территориях с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера, определены места временного пребывания людей, которые могут пострадать от затопления. Но, несмотря на то, что десятки домов каждый год попадают в зону затопления, в эвакуационные пункты обращается очень мало людей, что подтверждают исследования[8] (приложение 8-9), так как жители опасных районов, ежегодно попадающих в зону подтопления, готовятся к паводкам заранее и редко бросают свой дом и хозяйство, опасаясь мародерства, что несет в себе определенные сложности для спасателей, которые вынуждены дежурить у подтопленных домов в случае экстренной ситуации.[9]

Психологическая готовность обитателей жилых объектов к проживанию в районе с опасной гидрологической ситуацией, равно как и нежелание или отсутствие возможности переезда в более безопасные места имеет ключевое значение для необходимости исследования и разработки способов адаптации малоэтажных жилых объектов к критическим ситуациям, связанным с наводнениями, паводками, а также приливами и отливами.

Жители домов, пострадавших во время паводков, часто испытывают психологических шок, возвращаясь на старое место, так как материальный ущерб не всегда восполним, а компенсации, которые выплачивает правительство, никак не могут окупить стоимость строительства нового дома. Как правило, в таких случаях выдается новое бюджетное жилье, возведенное в более безопасном месте. Строительство малоэтажных жилых объектов, адаптированных к гидрологическим ситуациям природного характера, могло бы уменьшить материальный ущерб при наводнениях, снизило бы риск психологических травм, а также обеспечило бы возможность проживания на неблагоприятных территориях без необходимости вынужденного переезда.

Необходимо повышать уверенность людей в способности преодолеть негативные последствия наводнений. Для этого осуществляется страхование рисков их возникновения и гражданско-правовой ответственности. Но страхование жилья не гарантирует компенсации, которая может покрыть все расходы на восстановление дома или адаптацию к изменившимся условиям проживания на новом месте в случае, если государство выделит новое жилье для пострадавших в наводнениях.

Таким образом, во второй главе выявлены и сформулированы основные факторы и требования, определяющие условия, которым должны соответствовать современные малоэтажные жилые объекты на воде и в прибрежной зоне; рассмотрен психологический фактор, определяющий необходимость проектирования и строительства малоэтажных жилых объектов, адаптивных к опасным гидрологическим ситуациям природного характера; дана оценка экономической эффективности проектирования и строительства энергоэффективных автономных малоэтажных жилых объектов, адаптивных к нестабильным гидрологическим ситуациям природного характера; определены 6 опасных в гидрологическом плане областей на территории Российской Федерации: республика Саха (Якутия), Иркутская область; Приморье; Кубань; юг России, наводнения на Черноморском побережье.

В 3-ей главе «Принципы и способы организации малоэтажных жилых объектов, возводимых на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией» рассматриваются архитектурно-планировочные принципы и технологические способы, которые повышают безопасность проживания обитателей и обеспечивают эффективность адаптации и автономной эксплуатации малоэтажных жилых объектов при возникновении опасных гидрологических ситуаций на территориях, связанным с постоянными или периодически повторяющимися наводнениями, паводками, половодьями, приливами и отливами.

Приспособление малоэтажных жилых объектов к изменяющимся потребностям обитателей может носить быстрый и долговременный характер. Строения могут обладать статичной и динамичной адаптацией[10], что оказывает существенное влияние на процесс жизнедеятельности человека в жилой среде дома с течением времени. Реализованные постройки в районах, находящихся в зоне риска наводнений, можно отнести к группе объектов со статической адаптацией, когда здания возводятся без учета возможности дальнейших объемно-планировочных и конструктивных изменений. Происходит частичное разрушение сооружений в процессе: строительства с целью изменения функционального зонирования объекта; реконструкции по причине износа или повреждения в результате наводнения; обновления внешнего облика дома. Непрерывность этих процессов на протяжении всего цикла функционирования объекта – характерная черта жилого фонда, унаследовавшего устаревшие традиции строительства без учета природных особенностей региона и дальнейших бытовых нужд обитателей.

Динамическая адаптация архитектурного объекта подразумевает возможность удобного процесса переоборудования или реконструкции объекта с течением времени при изменении потребностей обитателей в объемно-планировочном решении, что позволяет снизить временные затраты и динамику строительных работ.

Адаптивность объемно-планировочных и конструктивных решений — две связывающие составляющие в рассматриваемой системе «архитектурный объект — гидрологически нестабильная территория — человек». С одной стороны, объект, возводимый в районе с нестабильной гидрологией, должен быть адаптивен к внешним средовым факторам (природным, антропогенным), с другой стороны – к потребительским факторам (физиолого-эргономическим, социально-демографическим).

Сформулированы следующие архитектурно-планировочные принципы, определенные потребительскими факторами (см. приложение 10): принцип модульности и вариабельности; принцип резервирования объемно-планировочных и конструктивных ресурсов малоэтажных жилых объектов на воде; принцип регулируемой автономности.

1. Принцип модульности и вариабельности подразумевает гибкость и адаптивность функционального пространства дома к нуждам и потребностям разных групп населения при строительстве домов у воды или на воде, что становится возможным благодаря:

• свободной планировочной схеме, когда внешние стены дома являются несущими, а внутренние перегородки могут возводиться исходя из требований обитателя к пространству;
• модульность секций дома, что обеспечивает дальнейшее планировочное развитие дома со временем, в зависимости от потребностей обитателей и количества человек в семье;
• унификация элементов конструктивных и инженерных систем, для обеспечения удобства блокирования и наращивания модульных секций дома, предварительно изготовленных и доставленных к месту строительства.

2. Принцип резервирования объемно-планировочных и конструктивных ресурсов подразумевает наличие запаса конструктивных, инженерных и пространственных возможностей систем дома для его дальнейшего планировочного и технологического развития, а также обеспечение избыточного запаса прочности при воздействии физических нагрузок природного характера от наводнений, приливов или паводков.

Принцип включает в себя:

• резервирование функциональных пространств (возможность дальнейшего развития жилого объекта при росте семьи и потребности в расширении жилой площади за счет пространств дома с временной функцией — террасы, зимнего сада);
• резервирование конструктивной прочности архитектурного объекта (обеспечение запаса прочности несущих конструкций, наличие закладных элементов, упрощающих модернизацию для возможности вертикального развития объекта);
• резервирование инженерных мощностей малоэтажных жилых объектов на воде (обеспечение новых пространств жилого объекта доступом к инженерным сетям с резервными мощностями, при условии упрощения процесса подключения к ним за счет возможности беспрепятственного доступа при монтаже и ремонте).

3. Принцип регулируемой автономности малоэтажных жилых объектов на воде подразумевает возможность применения автономных систем и оборудования для обеспечения бесперебойного функционирования дома при отсутствии централизованных инженерных сетей или невозможности подсоединения к ним в условиях удаленности объекта либо групп объектов от сетей, при сложном рельефе или в опасных гидрологических условиях. Принцип включает в себя:

• применение систем биологической доочистки канализации (септиков для сбора и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от индивидуальных жилых домов, объектов малоэтажной застройки на прибрежной территории или на поверхности воды);
• автономная мобильность малоэтажного жилого объекта на плаву в пространстве (возможность самостоятельного перемещения сооружения в пространстве по воде в более безопасное место в случае возникновения экстремальной гидрологической ситуации в регионе);
• применение технологии энергоэффективного «умного дома» с автономными источниками энергии (дизельная, ветряная или солнечная электростанция снабдит дом автономной электроэнергией, расход которой контролирует технология «умный-дом», что обеспечит малоэтажному жилому объекту дополнительные преимущества в экстремальной гидрологической ситуации природного характера).

Изучая процесс формирования архитектурных объектов на воде или в непосредственной близости от неё, исходя из анализа системы взаимодействия «архитектурный объект — гидрологически нестабильная территория — человек», рассматривается вопрос жизнеспособности объекта в условиях критической гидрологической ситуации в регионе. На основании выявленных во второй главе средовых факторов, в частности, гидрологических особенностей и условий конкретного региона строительства, связанных с интенсивностью и характером выпадения осадков и характера наводнений, сформулированы основные прочностные требования к конструкциям малоэтажных жилых домов.

Технологические способы подразумевают адаптацию конструктивного решения жилого объекта, при котором здание сохранит свои эксплуатационно-технические качества вне зависимости от характера физических воздействий движущегося фронта воды и интенсивности осадков в регионе. Сохранение прочностных характеристик объекта в процессе экстремального воздействия — важный фактор, обеспечивающий безопасность обитателей дома, уменьшающий вероятность их травматизма и гибели в непредвиденной ситуации, дающий дополнительное время для прибытия спасателей на место для экстренной эвакуации людей. Из этого следует, что автономность систем жизнеобеспечения неразрывно связана с несущей способностью конструкции жилого здания, обуславливающей степень его адаптации к ливневым дождям, приливам и отливам, кратковременным паводкам, разливам рек и наводнениям.

Основание-фундамент малоэтажного жилого объекта, на которое опирается конструкция дома и которое непосредственно реагирует на гидрологические изменения региона, целесообразно рассматривать как основу безопасного конструктивного решения сооружения. В связи с этим в работе выявлены и описаны как традиционные технологические способы организации архитектурных объектов на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией, так и современные (см. приложение 11 – 13).

К традиционным способам организации малоэтажных жилых объектов на затапливаемых территориях можно отнести:

1. Способ размещения дома на остове судна-корабля — предусматривает следующие приемы адаптации остова судов для проживания: реконструкция остова судна, утратившего плавучесть; возведение нового дома на плавающем остове судна.

В первом случае судно ставится на бетонное основание-подушку по всей длине корпуса либо, при отсутствии возможности реконструировать остов по причине трудоёмкости работ и надёжности эксплуатации судна в дальнейшем при частичной утрате его плавучих качеств, на опоры.

Во втором случае, когда корабли и другие плавающие средства не подлежат дальнейшей эксплуатации на воде в связи с износом несущей части, которая не утратила при этом своих плавучих свойств, суда ставятся на постоянный якорь с последующей реконструкцией остова корабля под постоянное проживание.

2. Понтонный способ организации малоэтажного жилого объекта на воде — основан на размещении сооружения на плавучем основании, которое может представлять собой либо бетонную, либо металлическую полую «подушку», пригодную для возведения на ней легких каркасных конструкций дома, которые влияют на физические размеры понтона, поэтому необходим расчет всей конструкции в целом для сохранения ее плавучих свойств. При изготовлении бетонного понтона обычно применяют высококачественный армированный бетон со специальным наполнителем, который стоек к морской и пресной воде. Корпус металлических понтонов изготавливают из прочных листов металла, внутренне пространство обычно заполняют пенополистиролом или каким-либо другим легким пористым материалом, который утепляет основание дома

3. Способ устройства объектов на сваях и пилонах — подразумевает размещение объема дома на свайном или пилонном основании, которое отстоит от поверхности земли или воды так, что обеспечивает возможность снижения риска затопления при подъеме уровня воды при приливах, наводнениях или паводках. Данный способ предусматривает наличие свободного, защищенного от дождя пространства под домом, которое может использоваться как полезная площадь для хранения автомобиля, дров, а также других необходимых вещей. Свайное или пилонное решение предоставляет возможность использования автономных систем поддержания жизнедеятельности и снимает ограничения по высоте зданий, обеспечивая многообразие конструктивных решений самого дома.

В начале XXI века применение традиционных, проверенных временем способов строительства архитектурных объектов на нестабильных гидрологических территориях стало не столь эффективным в связи с природно-климатическими изменениями на земле. Если раньше Голландия осваивала новые участки суши за счёт строительства дамб и плотин, а также осушения болот, то с появлением новых технологий и строительных материалов появилась возможность для реализации альтернативных решений. Высокая плотность домов на городских улицах неизбежно привела к поиску более разреженных и спокойных мест для проживания. В последнее десятилетие, вместо того, чтобы вкладывать значительные средства в строительство дамб, правительство Голландии начало выделять территории под застройку домами на воде.

К современным технологическим способам организации малоэтажных жилых объектов на воде относятся: способ, основанный на комбинации свайных и понтонных оснований; способ размещения малоэтажного жилого объекта на выдвижных телескопических сваях; способ размещения дома на понтонном основании на суше; способ организации понтонного герметичного жилого объекта на воде; способ организации жилого объекта на воде с помощью понтонных стен.

1. Способ, основанный на комбинации свайных и понтонных оснований исключает применение свай, высота которых соответствует максимальному подъему уровня воды в реке. Вместо этого предлагается понтонное основание со сваями, на которых покоится дом при уровне воды ниже понтонной части здания. При подъёме воды понтонное основание отрывается от свай и всплывает вместе с постройкой. Жестким элементом конструкции служат вертикальные направляющие сваи-опоры, которые поддерживают заданное положение дома в пространстве, снижая риск сноса дома интенсивно движущимся фронтом воды. Максимальный уровень подъёма сооружения может составлять 5-6 метров в зависимости от длины поддерживающих направляющих. Основное назначение столбов — предотвратить возможность смывания сооружения при наводнении. Понтон представляет собой полую единую бетонную подушку. Материал, из которого он может быть изготовлен — пористый гидробетон с наполнением внутреннего пространства пенополистиролом в качестве легкого утеплителя.

2. Способ размещения малоэтажного жилого объекта на выдвижных телескопических сваях основан на размещении малоэтажного жилого объекта на системе выдвижных телескопических свай. Они изготовляются из легкого прочного тефлонового материала и имеют в своей конструкции секции, которые при подъеме уровня воды могут выдвигаться как телескоп относительно врезанного в землю корпуса вслед за понтонным основанием дома. Чем легче материал, из которого сделана свая, тем меньше толщина сечения понтона-основания, так как способность вертикального телескопического перемещения секции обеспечивается благодаря подъёму понтона, на который опирается конструкция дома. Лёгкое каркасное конструктивное решение здания оптимально подходит для данного случая, однако здесь необходимо предусмотреть достаточный запас прочности, чтобы противостоять воздействию паводков и наводнений.

3. Способ размещения дома на понтонном основании на суше подразумевает размещения малоэтажного жилого объекта на понтоне на суше. Сохраняются все плавучие характеристики и свойства сооружения на воде — на случай возникновения экстремальных гидрологических ситуаций в регионе, где расположено строение. Конструкция подобного дома позволяет противостоять наводнениям так же, как если бы понтон находился на воде. Полая бетонная подушка-основание покоится на сваях в бетонной нише-яме на земле. Понтон плотно примыкает к краям ниши, а образовывающееся пространство между ними закрывается либо решеткой с мелкой перфорацией, либо дощатым настилом. При сильных ливнях и дождях вода удаляется из ниши с помощью предусмотренной дренажной системы.

4. Способ организации понтонного герметичного жилого объекта на воде. Здания, построенные на понтонах, имеют определенные ограничения по высоте, что связано с несущими характеристиками понтонного основания. Старые остовы судов, как правило, имеют до 2-х и более уровней-этажей, которые могут частично или полностью находится под водой и не использоваться. Понтонный дом имеет много общего со строениями на старых остовах судов, при этом он обеспечивает жильцам современное качество жизни без поправок на предыдущее функциональное назначение корабельных трюмов, не предназначенных для постоянного проживания. При подъёме уровня воды здание сохраняет свои плавучие характеристики, при этом технология «умного дома» позволяет осуществить автоматизированное закрытие окон и дверей посредством электроприводов, своевременно зафиксировав угрозу непогоды с помощью внешних датчиков. Так же предусмотрена возможность ручного управления всеми системами, отвечающими за герметичность и безопасность.

5. Способ организации малоэтажного жилого объекта на воде с помощью понтонных стен основан на применении понтонных несущих стен в малоэтажном жилом объекте вместо традиционной понтонной подушки, что обеспечивает дополнительный запас прочности сооружения и повышает безопасность его обитателей в случае высокой интенсивности движения потоков воды при наводнениях. Выступающие понтонные стены служат отбойным элементом в случае весеннего ледохода и позволяют увеличивать высоту сооружения до 3-х и более уровней. В случае возникновения экстремальной гидрологической ситуации природного характера конструкция понтонных стен обеспечит устойчивость дома на поверхности воды, в некоторых случаях при интенсивном движении водяного фронта — с помощью системы якорей, стабилизирующей архитектурный объект в пространстве. Полые бетонные подушки-стены выполняются из прочного гидробетона с наполнением внутреннего пространства пенополистиролом в качестве легкого утеплителя.

В заключение третьей главы рассмотрены архитектурно-планировочные способы организации жилых образований на поверхности воды и на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера: способ организации малоэтажных жилых объектов на воде в доки; способ организации жилых образований вблизи низменностей, сдерживающих воду; способ организации жилых образований с системой внутренних коридоров для воды; способ организации жилых образований с внутренними территориями.
1. Способ организации малоэтажных жилых объектов на воде в доки;

Принцип основан на объединении жилых плавучих объектов на воде и зданий со свайными фундаментами в единую систему улиц и домов с помощью либо их пришвартовывания к постоянному или временному месту пребывания — к докам, либо посредством строительства сооружений на сваях и объединения их между собой единой системой дорог-коммуникаций. Доки являются лучшим способом организации домов в сообщества-микрорайоны на воде, оснащенные необходимыми муниципальными сервисами: электричеством, канализацией и водой. Существует четыре основных пространственных параметра, отвечающих за комфортное расположение домов на плаву относительно друг друга и самого дока: расстояние жилого пространства до воды; расстояние между жилыми объектами; расстояние между входной дверью и променадом самого дока; ширина конструкции дока.

Другой вариант предусматривает понтонное решение, когда сеть улиц между домами обладает плавучестью, что делает возможным организацию домов на воде в сообщества на значительном расстоянии от берега. Такие поселки на воде способны переносить любые изменения уровня воды в реке, озере или море без каких-либо ощутимых изменений.

2. Способ организации жилых образований вблизи низменностей, сдерживающих воду — подразумевает сдерживание дождевой воды от быстрого попадания в дренажную систему, а затем и в реку, для снижения вероятности быстрого затопления территории. Общественные дворовые пространства с детскими площадками и деревьями между домами, расположенные на более низкой отметке, чем улицы и дороги, могут служить сдерживающим буфером для прибывающей дождевой воды. Последняя при этом может собираться в предназначенных для этого резервуарах под землей, соединенных с единой сетью дренажной системы под постройками. В непосредственной близости от зданий возможна организация канала в земле, который также будет обеспечивать отвод воды от строений.

3. Способ организации жилых образований с системой внутренних коридоров для воды — подразумевает беспрепятственный подъем уровня воды в реке или другом водоеме, окруженном застройкой, в пределах отведенной для этого территории. Река может выйти из берегов и создать живописные ландшафтные виды в предварительно подготовленных для этого местах, которые в обычных условиях могут использоваться для детских площадок, парковых территорий. Возможно так же размещение ветровых установок для обеспечения домов дополнительной энергией в незатапливаемый период эксплуатации буферной территории. Наличие низменных участков перед жилой застройкой, присыпанных гравием и обильно засаженных растениями и деревьями, также способно замедлить процесс попадания дождевой воды в дренажные системы. Создание зимних садов на крышах домов обеспечит дополнительный сдерживающий буфер для дождевой воды, которая, собираясь на крыше, может нагреваться системой солнечных батарей, для обеспечения дома горячей водой при необходимости. при необходимости снабжать жилища горячей водой. Также следует предусмотреть пути отвода талой воды обратно в речную систему после наводнения.

4. Способ организации жилых образований с внутренними территориями, свободными от застройки, для отвода воды — подразумевает беспрепятственный доступ воды в город вследствие приливов или паводков в пределах отведенных для этого городских территорий. Создание специальных уклонов улиц и перепада высот между ними может замедлить скорость потоков при наводнении, обеспечить население дополнительными путями эвакуации — помимо конструктивных решений окружающей застройки, направленных на уменьшение риска деформации и разрушения домов за счет применения каркасных конструкций, не препятствующих проникновению воды в нижний уровень домов.

При сильных приливах или паводках, когда дренажная система города или поселка может оказаться заблокированной, прибывающую воду необходимо отводить в предназначенные для этого места, например, футбольные поля или игровые площадки, расположенные в низменных частях населенного пункта.

1. На основе анализа особенностей зарождения и развития исторической практики проектирования и эксплуатации архитектурных объектов на воде в мировой культуре стран Европы, Северной Америки, Африки, Азии, а также в контексте прибрежных территорий России выявлены основные типы архитектурных объектов на прибрежных территориях и на поверхности водоемов: сооружения на деревянных сваях и опорах-столбах, дома на деревянных плотах и лодках, формировавших поселения на воде. Опыт проектирования деревянных сооружений в пределах береговой линии водоемов на Руси представлен следующими типами объектов: лабазами, ветряными мельницами-столбовками, банями на опорах у воды, амбарами на воде, ряжевыми мостами.

2. Сформулирован терминологический аппарат исследования, введены в ходе исследования понятия «плавучие и не плавучие основания, подводная плавучесть», которые являются основой для определения и классификации объемно-планировочных и конструктивно-технологических решений архитектурных объектов на воде. Разработана соответствующая классификация современных типов архитектурных объектов: на поверхности воды, на прибрежных территориях и под водой. Кроме того, сформулированы:

понятие территории с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера, где архитектурный объект расположен в непосредственной близости от водоемов, озера, реки, моря, океана; на поверхности водоема и подвержен воздействиям приливов, отливов, разливов рек, паводков, наводнений, цунами, ливневых дождей;

понятие архитектурного объекта на территории с нестабильной гидрологической ситуацией, как объекта, объемно-планировочное и конструктивное решение которого адаптированы к экстремальным гидрологическим условиям окружающей среды и изменениям потребностей обитателя.

3. Выявлены факторы воздействия на малоэтажный жилой объект (временные, средовые и потребительские) и определены объемно-планировочные, конструктивные и экономические требования для проектирования и строительства малоэтажных объектов на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией.

Определены требования к организации малоэтажных жилых объектов, которые формируются комплексно под влиянием: природно-климатических свойств среды (погодных особенностей региона, особенностей рельефа и ландшафта); технико-экономических факторов (развития технологий в процессе технического прогресса и появления новых норм и требований к архитектурным объектам); социально-демографических факторов (возможности трансформации внутренних пространств дома, расширения и изменения их функционального назначения за счет конструктивных, технологических, территориальных резервов в процессе изменения численности семьи и ее потребностей с течением времени).

Конструктивные требования к малоэтажным жилым объектам обусловлены: природно-климатическими факторами (гидрологическими особенностями и условиями конкретного региона строительства, связанными с интенсивностью и характером выпадения осадков и течением наводнений, типом климата и особенностью рельефа); технико-экономическими и социально-демографическими факторами (разработкой и применением передовых технологий, развитием экономики страны, экономическим статусом обитателя).

Экономические требования обусловлены: технико-экономическими факторами (стоимостью строительных материалов и автономных систем инженерного оборудования, спросом на рассматриваемые автором в исследовании архитектурные объекты, экономической эффективностью теплозащитных свойств конструкций); социально-демографическими факторами (типом и численностью семьи, функциональными потребностями обитателей); антропогенными факторами региона (стоимостью земельного участка, характером окружающей застройки на участке, областями с регулированием застройки, природно-охранными территориями, охранными зонами инфраструктуры города, регламентирующими застройку, а также выбором новых земельных участков под застройку, не требующих значительных затрат на их инженерное обустройство и планировку).

4. Выявлены современные архитектурно-планировочные принципы (принципы модульности и вариабельности; резервирования объемно-планировочных и конструктивных ресурсов; принцип регулируемой автономности малоэтажных жилых объектов на воде) и технологические способы (способ размещения дома на остове судна-корабля, понтонный способ, способ, основанный на комбинации свайных и понтонных оснований; способ размещения жилого объекта на выдвижных телескопических сваях; способ размещения дома на понтонном основании на суше; способ организации понтонного герметичного жилого объекта на воде; способ организации жилого объекта на воде с помощью понтонных стен) проектирования малоэтажных жилых объектов в районах со сложной гидрологической ситуацией. Определены их преимущества и недостатки.

Рассмотрены современные способы организации жилых образований на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера (способ организации малоэтажных жилых объектов на воде в доки; способ организации жилых образований вблизи низменностей, сдерживающих воду; способ организации жилых образований с системой внутренних коридоров для воды; способ организации жилых образований с внутренними территориями, свободными от застройки, для отвода воды.)

Таким образом, в результате диссертационного исследования раскрыты современные принципы и способы формирования малоэтажных жилых объектов на территориях с нестабильной гидрологической ситуацией природного характера.