CC BY
50СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК: 51-78 статья поступила 17.03.2023
Н.В. Бирюкова, старший преподаватель кафедры математики и информатики, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень,
Д.Н. Михайлова, студент, АТИ, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень
ГЕОПЛАСТИКА В ЛАНДШАФТНОМ ДИЗАЙНЕ: МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
В статье речь идет о технологии искусственного создания или изменения рельефа местности (геопластике). На сегодняшний день геопластика рельефа является одним из актуальных и перспективных направлений ландшафтного дизайна. Авторами изучается математический подход к проектированию и реализации решений геопластики в садово-парковых зонах. В результате теоретического анализа были выявлены наиболее востребованные в практике дизайна рельефа математические методы и правила, среди них: правило золотого сечения, спираль Фибоначчи, правило треугольника, принцип пропорции, вычислительные методы; обоснованы их роль и особенности применения. Теоретический анализ дополняется практическими материалами, содержащими ландшафтное проектирование участка городской территории (газона) общей площадью 302 м2. В результате выполнен разбивочно-посадочный чертеж, включающий пять композиционных групп, основой которых являются искусственные холмы (один из основных элементов геопластики); произведены все необходимые для их строительства математические расчеты, составлены ведомости расходных материалов и требуемых инструментов.
Ключевые слова: математика, математические методы, ландшафтный дизайн, геопластика, проектирование
N.V. Biryukova, D.N. Mikhailova,
Northern Trans-Ural State Agricultural University
GEOPLASTICS IN LANDSCAPE DESIGN: A MATHEMATICAL APPROACH TO DESIGN
The article deals with the technology of artificial creation or change of terrain (geoplasty). To date, relief geoplastics is one of the current and promising areas of landscape design. The authors study a mathematical approach to the design and implementation of geoplastic solutions in landscape gardening areas. As a result of the theoretical analysis, the mathematical methods and rules most in demand in the practice of relief design were identified, among them: the golden section rule, the Fibonacci spiral, the triangle rule, the principle of proportion, computational methods; substantiated their role and features of application. The theoretical analysis is supplemented by practical materials containing landscape design of a section of an urban area (lawn) with a total area of 302 m2. As a result, a layout and landing drawing was made, including five compositional groups, the basis of which are artificial hills (one of the main elements of geoplastics); all the mathematical calculations necessary for their construction were made, a list of consumables and required tools was compiled.
Key words: mathematics, mathematical methods, landscape design, geoplastics, design
Ландшафтный дизайн - это комплекс специальных мероприятий и решений по благоустройству территории, направленный на изменение внешнего вида путем активного использования природных компонентов [9]. При этом особую роль в дизайне участка играет рельеф местности. Если он не подходит под нужды планируемой застройки, дизайнеры находят и применяют способы его искусственного изменения или создания его элементов с нуля. К самым популярным таким видоизменениям рельефа относится геопластика.
Геопластика - это создание (изменение) рельефа на участке путем сооружения насыпей, дамб, холмов, водоемов, горок, углублений и других конструкций. Приемы переделки рельефа (изначально термина «геопластика» не существовало) под собственные нужды прошли многовековую историю и эволюционировали. Если раньше, в древние времена, целями изменения рельефа в большей степени были архитектурно-художественные - не подражать естественному рельефу, не стремиться к нарочитой регулярности [4], то сейчас геопластика выполняет множество и других функций. Например, защитную функцию, состоящую в том, что с помощью создания холмов, насыпей, откосов изолируется преобразуемое пространство от внешнего окружения, закрываются нежелательные сооружения. Другая функция геопластики - зонирование территории, т.е. разграничение функциональных зон с помощью перепадов рельефа, что дает возможность визуально увеличить объем и видимые границы участка. Техническая же функция обеспечивает повышение уровня комфортности местности [8].
Работа ландшафтного дизайнера сопряжена с двумя основными областями научных знаний: ботаники и растениеводства (биологический аспект) и архитектуры, строительства и проектирования (инженерный аспект) [6]. В данной работе речь пойдет об инженерной составляющей профессиональной деятельности ландшафтного дизайнера, в основе которой лежит математическая компетентность1 специалиста.
Имея навыки вычисления, ландшафтный дизайнер легко сможет выполнить замеры участка, а также с высокой точностью начертить чертеж расположения строений и насаждений, грамотно спроектировать заданное пространство. Для того чтобы уложиться в смету, дизайнеру важно определить оптимальное количество материалов для закупки; также нужно уметь делать прогнозы по срокам завершения проекта и каждого его этапа в отдельности. Таким образом, для качественного решения профессиональных задач специалисту необходимо использовать в своей работе математические методы исследования.
Проблема состоит в том, что на практике зачастую возникают ситуации, когда ландшафтному дизайнеру сложно грамотно (гармонично) спроектировать заданный стиль озеленения с учетом указанных математических характеристик строительных объектов.
Цель настоящего исследования - теоретическое и экспериментальное обоснование возможностей применения математических правил, принципов и методов в геопластике ландшафта.
Материалы и методы исследования. Материалом для исследования послужили различные источники научной информации: научные статьи, размещенные в журналах, электронные ресурсы, научная литература по проблеме исследования. Методами исследования стали: теоретический анализ научной литературы, опытно-практическая работа.
В ходе настоящего исследования нами были поставлены и выполнены следующие задачи:
- изучить особенности геопластики ландшафта и роль в ней математических законов и методов;
1 Математическая компетентность определяется в исследовании как сочетание математических знаний, умений, опыта и способностей человека, которые обеспечивают решение профессиональных проблем, нуждающихся в применении математики.
- спроектировать дизайн участка городской территории (газона) на основе геопластики рельефа: подобрать древесно-кустарниковую и цветочную растительность, устойчивую в городских условиях [5], с использованием математических правил и принципов;
- выполнить разбивочно-посадочный чертеж, спроектировать холмы, рассчитать необходимое для их строительства количество материалов и инструментов.
Результаты исследования. Анализ научно-педагогической литературы по проблеме исследования показал, что:
1) геопластика, представляющая собой разновидность вертикальной планировки местности, действительно является свежим трендом ландшафтного дизайна. Убедиться в этом позволяет наличие в современной жизни достаточно большого количества оформленных в стиле геопластики городских территорий. Примеры использования геопластики в городе Тюмени проиллюстрированы на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Город Тюмень, ул. Первомайская Рис. 2. Город Тюмень, Набережная
2) Ландшафтный дизайн намного сложнее, чем может показаться на первый взгляд, при его проектировании учитываются различные математические законы, принципы, правила построения объектов. Так, при проектировании участка общей площадью 302 м2 (рис. 3, 4) нами использовались широко известные и описанные во многих научных источниках (А. А. Вебер, А. А. Скареднова и др.) следующие из них: принцип пропорции, правило золотого сечения (спираль Фибоначчи), правило треугольника. В садово-парковом дизайне принцип пропорции состоит в учете соотношения размера растений и размеров парка, между всеми цветами, листьями и инфраструктурой [1]. Согласно правилу золотого сечения, отдельные части клумб должны соотноситься друг с другом в пропорции 3:5:8, чтобы художественное впечатление было максимально сильным [3]. Правило треугольника означает, что на участке желательно создавать группы из элементов числом не более 3 [7].
Рис. 3. Правило треугольника Рис. 4. Спираль Фибоначчи
Выполненный нами в прямоугольной системе координат разбивочно-посадочный чертеж (рис. 5) предполагает создание пяти композиционных групп, основополагающим элементом которых является наличие холма. Проектирование холмов является одним из основных элементов геопластики и включает в себя следующую технологию строительства [2]:
- расчистка территории;
- разметка территории;
- выкопка основания глубиной 0,3 м;
- засыпка неплодородного грунта и трамбовка холма каждые 0,3 м;
- засыпка плодородного грунта 0,25 м;
- установка георешетки;
- засыпка плодородного грунта 0,05 м.
ООО 100 200 300 С 00 5 00 6 00 700 800 9 00 1 0 0 0 1100 12 0 0 13 00 И 00 15 30
Рис. 5. Разбивочно-посадочный чертеж
Строительство холмов требует выполнения следующих предварительных математических расчетов:
• вычисление общей площади холмов 5", (м2) по формуле: = лхг1 хг2, где л = 3,14, Г1 - первый радиус, м; Г2 - второй радиус, м.
В нашем случае: 8=3,14x8x12 = 301,44 » 302 (м2);
• определение количества плодородного грунта V (м3) по формуле: V = 8хк, где 5 - площадь поверхности покрытия, м2; к - глубина плодородного слоя, м.
У нас: У= 302 х 0,4 = 120,8 (м3);
• вычисление необходимого количества песка и щебня V, м3 по формуле V = 8х к,
где
5 - площадь посадочной ямы, м2; к - слой песка, м. Получаем: V = 302 х 0,1 = 30,2 (м3);
• аналогично определяется количество неплодородного грунта: V = 302 х 0,5 = 151
(м3);
• необходимое количество георешетки (м2) вычисляется так: 5 = г х I х л, где г - радиус, м; I - длина образующей конуса, м.
Имеем: 8 = (8x8x3,14) + (12x12x3,14) = 653,12 (м2).
На основании произведенных математических расчетов составлена ведомость расходных материалов, необходимых для устройства газона: георешетка, щебень, песок, плодородный грунт, неплодородный грунт (таб. 1).
Таблица 1
Ведомость расходных материалов
Наименование Объём Примечание
георешетка, м2 653,12 из полимерных лент
щебень, м3 30,2 5-20 мм
песок, м3 30,2 мелкая фракция
" 3 плодородный грунт, м3 120,8 гумус
" 3 неплодородный грунт, м3 151 технический
Учитывая технологию строительства геопластики и рассчитанные объемы (масштабы) строительства, определяем необходимые инструменты для посадки: рулетка, лопата штыковая, тачка, ножницы. Ведомость инструментов приведена в таблице 2.
Таблица 2
Ведомость инструментов
Наименование Количество, шт.
рулетка 2
тачка 4
лопата штыковая 4
ножницы 2
Таким образом, на основании проведенного исследования можно сделать следующий вывод: теоретическое и экспериментальное подтверждение возможностей применения математических правил, принципов и вычислительных методов позволяет спроектировать требуемый ландшафт с помощью изменения рельефа и составить гармоничную композицию геометрических объектов (например, холмов) с художественно оформленным цветовым решением.
Библиографический список
1. Вебер, А. А. Математика в профессии ландшафтного дизайнера / А.А. Вебер. -Текст : непосредственный // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LV студенческой научно-практической конференции. -2021. -С. 253-262.
2. Дайбов, С. И. Межевание земельных участков / С. И. Дайбов, М. В. Виноградова. - Текст : непосредственный // Мир инноваций. - 2022. - № 3. - С. 54-57.
3. Зорина, Е. С. Роль математики в садово-парковом и ландшафтном строительстве / Е. С. Зорина, Н. В. Бирюкова. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LIV студенческой научно-практической конференции, посвящённой 75-летию Победы в Великой Отечественной войне. - 2020. - С. 226-229.
4. Константинова, О. Е. Геопластика как способ организации парковой среды / О. Е. Константинова, О. О. Смолина // Технологии и оборудование садово-паркового и ландшафтного строительства. Сборник статей всероссийской научно-практической конференции, Красноярск, 23 декабря 2020 года. - Красноярск : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева», 2021. - С. 66-68.
5. Подолянюк, А. А. Симметрия и пропорции золотого сечения в регуляторном саду / А. А. Подолянюк, Н. В. Бирюкова. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LV студенческой научно-практической конференции. - 2021. - С. 320-324.
6. Плешков, В. А. Ландшафтный дизайн / В. А. Плешков // Текст : непосредственный // Научные исследования и разработки молодых ученых. - 2015. - № 4. - С. 7-8.
7. Скареднова, А. А. Золотое сечение и числа Фибоначчи в ландшафтном дизайне / А. А.Скареднова. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LV студенческой научно-практической конференции. - 2021. - С. 349-355.
8. Шахбазова, Ф. Ф. Геопластика в ландшафтном дизайне / Ф. Ф. Шахбазова // Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов. Материалы международной молодежной научной школы-конференции, Воронеж, 20-21 октября 2021 года. - Воронеж : Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г. Ф. Морозова, 2021. - С. 131-136. -DOI 10.34220/RMPNNAAL2021_131-136. - EDN OLIVFJ.
9. Ландшафтный дизайн и озеленение территории - Сибландшафт : SibLand : ландшафтный центр : сайт. - Россия. - URL: httpsV/сибландшафт.рф/ (дата обращения: 21.02.2023). - Режим доступа : свободный. - Текст : электронный.
References
1. Veber, A. A. Matematika v professii landshaftnogo dizajnera / A.A. Veber. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy nauki i hozyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov LV studencheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - 2021. -S. 253-262.
2. Dajbov, S. I. Mezhevanie zemel'nyh uchastkov / S. I. Dajbov, M. V. Vinogradova. -Tekst : neposredstvennyj // Mir innovacij. - 2022. - № 3. - S. 54-57.
3. Zorina, E. S. Rol' matematiki v sadovo-parkovom i landshaftnom stroitel'stve / E. S. Zorina, N. V. Biryukova. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy nauki i hozyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov LIV studencheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchyonnoj 75-letiyu Pobedy v Velikoj Otechestvennoj vojne. - 2020. - S. 226-229.
4. Konstantinova, O. E. Geoplastika kak sposob organizacii parkovoj sredy / O. E. Konstantinova, O. O. Smolina // Tekhnologii i oborudovanie sadovo-parkovogo i landshaftnogo stroitel'stva. Sbornik statej vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Krasnoyarsk, 23 dekabrya 2020 goda. - Krasnoyarsk : Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Sibirskij gosudarstvennyj universitet nauki i tekhnologij imeni akademika M. F. Reshetneva», 2021. - S. 66-68.
5. Podolyanyuk, A. A. Simmetriya i proporcii zolotogo secheniya v regulyatornom sadu / A. A. Podolyanyuk, N. V. Biryukova. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy nauki i hozyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov LV studencheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - 2021. - S. 320-324.
6. Pleshkov, V. A. Landshaftnyj dizajn / V. A. Pleshkov // Tekst : neposredstvennyj // Nauchnye issledovaniya i razrabotki molodyh uchenyh. - 2015. - № 4. - S. 7-8.
7. Skarednova, A. A. Zolotoe sechenie i chisla fibonachchi v landshaftnom dizajne / A. A.Skarednova. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy nauki i hozyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov LV studencheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. -2021. - S. 349-355.
8. SHahbazova, F. F. Geoplastika v landshaftnom dizajne / F. F. SHahbazova // Vosproizvodstvo, monitoring i ohrana prirodnyh, prirodno-antropogennyh i antropogennyh landshaftov. Materialy mezhdunarodnoj molodezhnoj nauchnoj shkoly-konferencii, Voronezh, 20-21 oktyabrya 2021 goda. - Voronezh : Voronezhskij gosudarstvennyj lesotekhnicheskij universitet im. G. F. Morozova, 2021. - S. 131-136. - DOI 10.34220/RMPNNAAL2021_131-136. - EDN OLIVFJ.
9. Landshaftnyj dizajn i ozelenenie territorii - Siblandshaft : SibLand : landshaftnyj centr : sajt. - Rossiya. - URL: https://siblandshaft.rf/ (data obrashcheniya: 21.02.2023). -Rezhim dostupa : svobodnyj. - Tekst : elektronnyj.
Контактная информация:
Бирюкова Наталья Владимировна. E-mail: [email protected] Михайлова Дарья Николаевна. E-mail: [email protected]
