Зимняя снегоуборка как фактор влияния на окружающую среду

Размещено на http://www.allbest.ru/

Волгоградский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Реферат

По дисциплине: «Инженерная геоэкология»

На тему: «Зимняя снегоуборка как фактор влияния на окружающую среду.»

Подготовил :

Проблема зимней снегоуборки достаточно остра, причем Москва не является исключением: с подобными трудностями сталкиваются в большинстве городов Северной Европы, США и Канады [3,6]. Трудность заключается не только в необходимости поддерживать улицы и дороги в соответствии с техническими стандартами эксплуатации в условиях резко возросшего транспортного потока, но и возможности минимизации ущерба окружающей среде, состояние которой в условиях промышленного Московского мегаполиса нельзя назвать удовлетворительным [1,9,11].

Основными видами зимней снегоуборочной деятельности являются борьба со скольжением и уборка (вывоз) снега и льда, вывоз снега к специально отведенным местам локального складирования (снегосвалки и снеготаялки) [3,4].

В качестве основных противогололедных материалов используются техническая соль, песок, щебень и, в отдельных случаях (при температуре воздуха до -300С) - жидкий хлористый кальций. Ограничения применения последнего препарата связаны с его отрицательным влиянием на надежность электрооборудования, расположенного под днищами городского электрического транспорта (трамваи, троллейбусы).

На отдельных улицах второстепенного значения (дороги III класса) применяется переброс снежной массы за обочину дороги, на газоны, разделительные зеленые полосы и т.д.

Согласно принятому подходу к проведению снегоуборочных работ, первоочередной уборке с вывозом снега подлежат транспортные артерии I класса, к которым на территории города относятся все проспекты и крупные улицы, например Профсоюзная. Трассы федерального значения типа МКАД, также приравниваются к I классу [3,13,14].

Уборке и вывозу снега после завершения снегопада, подлежит большинство второстепенных по значению городских улиц, относящихся ко II классу.

В пределах г. Москвы дороги типа проезда к санаторию “Узкое” (Санаторная аллея), подъезда к Хованскому кладбищу, дороги на Дмитровский поселок и улицы МО “Южное Бутово”, относятся к III классу. Для данного класса дорог возможен переброс снега с проезжих частей за обочину.

В соответствии с утвержденной “Временной инструкцией по технологии зимней уборки улиц и проездов...”, обработка улиц производится специальными машинами-распределителями с нормой расхода 50-60 г/м2. Технические возможности дозирующих устройств не позволяют гибко менять плотность посыпки при изменении погоды. Таким образом, величина 50 г/м2 действительна при любых погодных условиях для зим московского региона.

Наиболее опасные участки магистралей и улиц (крутые спуски, подъемы, тормозные площадки, тоннели, опасные повороты и перекрестки, эстакады, остановки общественного транспорта и т.д.) обрабатываются дважды, с общей плотностью посыпки 100 г/м2.

Щебень фракции 2-5 мм, перемешанный с технической солью, и возможно песком, применяется в периоды снегопадов значительной интенсивности, проходящих при низких температурах воздуха. В случае снегопада и при температуре воздуха ниже -15оС, возможна сплошная обработка проезжей части улиц щебнем.

Обработка проезжей части городских автодорог, согласно правилам, должна производится сразу с началом снегопада с учетом класса автодороги. Подобный подход используется и для последующего вывоза снежной массы.

Отдельным вопросом стоит подготовка к проведению зимних работ, как-то: заготовка, доставка и складирование антигололедных реагентов и песка на специальные хранилища.

В результате выполненных работ сотрудниками ЦПГ составлены карты-схемы засоления территории ЗАО и ЮЗАО масштаба 1:25000. В качестве рабочей гипотезы, учитывая механизм зимней уборки города, была выдвинута версия о следующем распределении хлоридов, поступающих в результате использования антигололедных смесей, на территории изучаемых административных округов (с учетом естественного фона и промышленных выбросов): лесопарковые зоны увеличение> промышленные зоны увеличение> селитебные(жилые) зоны. Отбор проб проводился по двум направлениям: единовременный (точечный) отбор снега в пределах каждой функциональной зоны и детальное изучение распределения хлоридов с учетом влияния улиц и автодорог, являющихся границами каждой зоны. Схема проведения отборов проб для элементов различных функциональных зон города приведена на рисунке 1.

В результате анализов отобранных проб были получены следующие распределения концентраций хлора:

л е с о п а р к о в ы е з о н ы : 7 - 30 мг/кг снега

п р о м ы ш л е н н ы е з о н ы : 800 - 1200 мг/кг снега

с е л и т е б н ы е з о н ы : 1200 - 2500 мг/кг снега и более.

Рисунок 1. Распределение концентраций хлора в пределах различных функциональных зон города

Необходимо отметить, что данные концентрации Cl-иона являются средневзвешенными по территории каждого типа зон, при общей тенденции к увеличению содержания хлоридов от окраины округа к центру. Полученные результаты согласуются с изначально принятой версией о плановой неоднородности распределения хлоридов. Кроме того, данные результаты полностью идентичны полученным в результате аналогичных исследований проведенных НИИКВОВ АКХ им. К.Д.Памфилова в 1979 г.

Распределение в границах лесопарковых зон , в полученных пределах значений концентраций (7-30 мг/кг) следующее: центральные части 7-9 мг/кг, в непосредственной близости от жилых строений 10-15 мг/кг, рост от 15 до 30 мг/кг к автодорогам (т.е. от центральных частей к границам зеленой зоны). Учитывая химические свойства Cl- (высокая химическая активность, миграционная способность, существование в атмосфере и выпадение в твердых осадках в виде соединений), детальное изучение распределения концентраций хлора для различных элементов рельефа и фитоценоза вне зоны влияния автодорог не представляется оправданным [2,12].

Подобное распределение, т.е. увеличение концентрации Cl-иона от центральной части к границе, сохраняется и в пределах промышленных зон, учитывая технологию обработки противогололедными смесями последних (подъездные пути, улицы и проезды в пределах промзоны убираются также, как и городские улицы, а уборка внутренних территорий находится в ведомстве самих предприятий). Основное поступление хлоридов от использования антигололедных смесей во внутренние части промзон происходит, очевидно, за счет привноса на шинах и днищах автотранпорта.

Более пестрая картина распределения хлоридов характерна для селитебных зон. Основными причинами, определяющими крайне неравномерное распределение концентраций, являются: неравномерная обработка дворовых территорий и пешеходных дорог с использованием ручного труда и привнос автотранспортом. Уборка снежной массы осуществляется путем перекидки снега с проезжих и проходных частей дворовых территорий на газоны и детские площадки. Таким образом, выделение каких-либо градаций распределения хлоридов внутри жилых зон затруднительно. Можно отметить, что для внутридворовых территорий характерны значения концентраций хлора 1200 - 1500 мг/кг снега, ближе к проезжим частям улиц и автодорог концентрация увеличивается до 2500 мг/кг.

Для детального изучения влияния зимнего засоления на окружающую среду в пределах округа, была выбрана река Котловка, как наиболее динамичный и наиболее подверженный влиянию, в условиях крупного промышленного города, компонент природной среды. Авторы отчета попытались количественно оценить объемы хлоридов, поступающих в реку в течении зимнего периода в результате поверхностного стока с автодорог и дворовых территорий. На выбор данного участка в качестве ключевого повлияли следующие особенности:

· река Котловка является типичным представителем экосистемы в пределах крупного промышленного города,

· река Котловка протекает по всем типам ландшафтов и функциональных зон города Москвы,

· данный участок представляется наиболее обеспеченным достоверной информацией, как фондовой, так и результатами натурных наблюдений и исследований [11].

В основу расчетов солевого баланса реки Котловки легла методика профессора Г.М.Черногаевой. Определение количества хлорид-ионов, поступающих в реку с территории водосборного бассейна, проводилось путем сравнения количеств хлора в речной воде в летний и зимний периоды с учетом сточных вод.

Река Котловка берет начало в районе станции метро “Калужская” и протекает в СВ направлении до границ ЮЗАО. В Москва-реку Котловка впадает после пересечения Варшавского шоссе на территории Южного округа (Варшавское шоссе, д.29). Общая протяженность реки около 7,5 км, из которых 2,9 км заключены в коллектор, остальная ее часть приходится на промышленные зоны и плотно-застроенные жилые кварталы. В районе пересечения Нагорной улицы и Окружной железной дороги, у завода “ЭМОЗ”, в реку Котловку впадает ее единственный приток - река Коршуниха, протяженность которой около 2,6 км, из которых 0,8 км заключены в коллектор, остальная ее часть протекает по территории жилой зоны между автомобильными гаражами и, частично, по территории промышленной зоны. Общая площадь водосборного бассейна двух описываемых рек около 23,5км2 .

Согласно данным МП “Мосводосток”, в бассейне Котловки осуществляют сброс сточных вод в реку 89 промышленных предприятий, из которых 65 являются абонентами городской канализационной и ливнесточной сети, остальные 25 осуществляют сброс на рельеф. В составе сточных вод, кроме взвешенных веществ, преобладают нефтепродукты, хлориды и сульфаты в концентрациях нередко превышающих допустимые пределы (материалы ЦПГ). Для расчетов использовались данные по концентрациям хлора в сточных водах и объемам стоков.

Для составления уравнения солевого баланса в течении зимнего периода 1995/96 года производились полевые наблюдения и мониторинг изменения содержания хлорид-ионов в речной воде, в подземных водах (исследовались родники и проявления высачивания) и в выпусках сточных вод. Более детально результаты исследований изложены в отчете по детальным геоэкологическим исследования бассейнов рек Котловки и Коршунихи [11].

Основной рост минерализации связан с увеличением концентрации хлоридов в речной воде. А так как концентрация хлоридов напрямую коррелируется с количеством натрия, то можно сделать вывод о том, что весеннее увеличение минерализации речной воды напрямую связано с поступлением в реку снеготалых вод, содержащих большие количества растворенного хлористого натрия (исполь-зуемого в качестве противогололедного средства).

Была организована также снегомерная съемка для получения данных по снегозапасам и концентрации в снеге хлоридов для различных функциональных зон округа и бассейна реки Котловки.

Для изучения балансовой структуры реки проводились гидрометрические измерения расхода в период весеннего половодья, с последующим сравнением с данными замеров, полученных в период летней межени. Кроме этого привлекались данные метеонаблюдений Росгидрометцентра (количество выпадающих за изучаемый период осадков).

В основе расчетов солевого баланса лежит методика Г.М.Черногаевой, по которой определялись весовые расходы Сl за летний и зимний периоды по всей территории водосборного бассейна. Т.е. определялось то количество хлора, которое выносится рекой с учетом естественной и техногенной составляющих. В данном исследовании к естественной составляющей были отнесены все источники формирования речного стока, не связанные со сбросами и отведением сточных и канализационных вод т.е. : атмосферные осадки, разгрузка подземных вод и поверхностный сток с водосборных территорий не техногенного происхождения. За техногенную составляющую принимались сточные воды, отводимые в реку Котлоку по коллекторской сети МП “Мосводосток”.

Определение весовых расходов проводилось по следующей формуле:

М = С . W,

где М - весовой расход хлора в реке (стоках), кг/сут; С - концентрация хлора в речной воде (стоках), г/м3; W - суточный расход реки (стоков), м3/сут.

Представляется очевидным, что разница в весовых расходах реки Котловки за весенний и зимний периоды приходится на составляющую, связанную с использованием антигололедных смесей (обработка автомобильных дорог, улиц и внутридворовых территорий).

Минерализация речной воды складывается из нескольких составляющих, основными из которых являются естественная минерализация речных вод, атмосферные осадки, сбрасываемые в реку промышленные стоки и возможные проявления разгрузки подземных вод. Анализ геолого-гидрогеологических условий позволяет сделать вывод о том, что разгрузка подземных вод на данной территории не имеет существенного значения. Определяющими формирование речного стока на изучаемой территории являются водоотводящие и дренажные коллекторы.

Вычитая значение весового расхода сточных вод (как составной части весового расхода реки) из общего весового расхода получим для изучаемого створа : МCl реки - МСl стоков = 404 кг/сут, что соответствует концентрации хлора 30 мг/л, при расходе речного потока 0,151 м3/сут (данные замеров в период летней межени 1995 года). Такое значение концентрации характерно для реки не испытывающей существенного техногенного воздействия (для примера - большинство подмосковных рек).

Как отмечалось выше, разница в значениях весовых расходов хлоридов реки Котловки за периоды летней межени и весеннего половодья приходится на составляющую, связанную с поступлением хлоридов в речную воду в результате обработки территории округа антигололедными препаратами в течении зимнего периода.

Рисунок 2. Составляющие солевого баланса р.Котловки за летний и зимний периоды соответсвенно.

Сравнивая результаты, полученные по летним и зимним (весеннее половодье) данным, получим разницу между весовыми расходами рек, которая оценивается как МCl реки зим. - МСl реки летн.=М Cl техн. обр. Отсюда имеем: для первого створа 3500 - 4300 кг/сут, для второго створа 9500 - 10400 кг/сут.

Таким образом, общее количество хлоридов, поступающее в реку Котловку за весь зимний период 1995/96 года со всего водосборного бассейна, оценивается в 1200 - 1500 т. Сравнивая полученные значения с общим количеством технических солей, использованных для обработки территории округа, приходящейся на водосборный бассейн реки Котловки (которое авторы настоящего отчета, по данным полученным от сотрудников префектуры ЮЗАО, оценили в 15000 т) можно сделать вывод о том, что в реку выносится 1/10 часть от общего количества используемых препаратов.

В целом, по результатам проведенных исследований представляется очевидным, что река Котловка испытывает значительное техногенное воздействие, которое возрастает в течении зимнего периода за счет поступления минерализованных стоков с поверхностей автодорог и улиц. Более подробно изменение состояния реки описано в отчете по “Детальным геоэкологическим исследованиям бассейнов рек Котловки и Коршунихи”.

По результатам проведенных исследований с учетом анализа имеющегося опыта проведения зимних снегоуборочных работ авторы в состоянии дать следующие рекомендации, направленные на возможное снижение ущерба окружающей среде.

Затраты (трудовые и материальные ресурсы) на зимнеее содержание различных улиц и дорог отличаются друг от друга, что связано с расположением, размерами последних и практикой проведения работ. Анализируя зарубежный опыт снегоочистки, в основном США, Канады и стран Скандинавского полуострова, можно сделать вывод о том, что до 70% расходов связаны с уборкой и вывозом снега и льда. Можно также заметить, что расходы в расчете на однократную операцию на улицах I-го класса (магистральные дороги, проспекты, шоссе) значительно меньше, чем на улицах более низкого класса, хотя улицы содержатся почти на одном по качеству уровне [10,13]. Это вызвано более высоким стандартом эксплуатации первоклассных магистралей: дорожный профиль, обеспечивающий возможность стока-удаления талой массы с проезжей части за обочину, в ливневую канализацию или водоотводящие канавки; интенсивный транспортный поток, отепляющее влияние шин которого обеспечивает более быстрое растапливание твердых атмосферных осадков; наличие примых протяженных участков автодороги, удобных для расчистки с привлечением высокопроизводительной уборочной техники [6,14,15,16].

Расчистка второстепенных улиц, переулков и пешеходных тротуаров, в свою очередь, заметно дороже, что связано с применением малогаборитной техники и ручного труда, возможными ограничениями для удаления или вывоза снежных масс [13,14].

В данном случае использование иностранного опыта предварительного экономического обоснования затрат на поддержание улиц/автодорог различного порядка и класса позволило бы оптимизировать процесс уборки города. Сэкономленные и высвобождающиеся технические и материальные средства от дорог, содержание которых обходится дешевле, целесообразно направлять на поддержание наиболее опасных участков автомагистралей (спуски, подъемы, опасные повороты, тоннели и т.д.) или на возможную реабилитацию природного комплекса [3,14].

В данном случае обращает на себя внимание невозможность тарировки используемых машин-распределителей антигололедных смесей с целью гибкой обработки проезжих частей улиц и автодорог. В результате происходит передозировка и скопление песка и технической соли у обочин проезжих частей и тротуаров улиц, что вызывает тревогу в связи с возможностью прямого попадания больших концентраций хлоридов в сточные воды, через ливневую канализацию в водные объекты города (реки, водоемы и т.д.), не говоря об отрицательном воздействии на почвы и растительность и общем негативном эстетическом восприятии окружающей территории [1,2,9].

Кроме плановой уборки, необходимо учитывать возможность резкого изменения метеорологических условий (обильные снегопады, резкое снижение температуры с возможностью возникновения массового гололеда и т. д.). Для успешной борьбы или предотвращения последствий, вызванных стихией, необходимо тесное сотрудничество с метеорологическими службами города с целью оперативного получения метеоинформации для пользователей, в данном случае - хозяйственных служб префектур. Учет благоприятного метеорологического прогноза - это возможность корректировки плановой обработки проезжих частей в сторону отказа от проведения некоторых видов работ и, как следствие, - уменьшение воздействия на природный комплекс [14].

Отдельный спорный вопрос - возможность переброса снега с дороги за обочину либо на газоны или разделительные зеленые полосы, возможность которого обосновывается в методике зимней уборки улиц низким классом (второстепенным значением) дороги. В пределах города это чаще всего дороги, по обе стороны которых имеется лес или посадки, т.е. достаточно уязвимые компоненты окружающей среды. Таким образом, перекидка снега, особенно в черте города (Санаторная аллея, дорога на Дмитровский поселок и т.д.), в условиях которого растения находятся в угнетенном состоянии, представляется недопустимой. Возможный выход из данной ситуации - либо перекидка за обочину “чистого” снега (не обработанного антигололедными препаратами), либо стандартная обработка с формированием снежного вала у обочины и последующим вывозом снежной массы.

Уборка и обработка улиц и автодорог происходит преимущественно с помощью механических средств. Поэтому представляется необходимым отдельно сформулировать требования к используемой в зимней уборке технике.

Как уже отмечалось выше, основным недостатком используемой техники является невозможность настройки машин-солераспределителей с целью гибкой обработки проезжих поверхностей.

Согласно “Временной инструкции...”, для борьбы с внезапными стихийными проявлениями (интенсивные снегопады) на специальных стоянках снегоуборочной техники должны находиться постоянно загруженные машины-распре-делители противогололедных материалов. В связи с этим, возникает необходимость постоянного контроля за состоянием оборудования данной техники, особенно навесного, поливомоечных машин, предназначенных для распространения жидких реагентов, чтобы избежать утечки последних. Такие же требования предъявляются и к технике непосредственно во время загрузки [3].

Стоянки техники представляют опасность окружающей среде как источники выбросов в атмосферу и жидких стоков, состоящих преимущественно из нефтепродуктов. В данном случае необходимо наличие сооружений и проведение дополнительных мероприятий, направленных на минимизацию ущерба. Т.е. места возможного ремонта и мойки техники должны иметь твердую поверхность (асфальт, бетон) с уклоном в 3-5% в сторону водоприемника. Водоприемник-отстойник должен иметь емкость, достаточную для приема стоков, и исключать возможность просачивания. Пленка нефтепродуктов должна собираться с поверхности и утилизироваться. Недопустим сброс неочищенных стоков от стоянок техники в канализационную (водосточную) сеть.

Для площадок размещения техники необходим расчет выбросов в атмосферу согласно “Методике проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий. НИИАТ”. В случае превышения показателей по выбросам возможно проведение дополнительных мероприятий, направленных на снижение воздейсвия от выбросов в атмосферу.

Хранение соли следует осуществлять только на твердых заасфальтированных поверхностях, избегая попадания соли на открытую почву. Необходимы периодические контроль и проверка состояния емкостей, используемых для хранения жидких реагентов с целью предотвращения утечек.

Снегосвалки (постоянные или временные) являются локальными источниками загрязнения окружающей среды, независимо от типа их оснащенности. Распространение сточных снеготалых вод, в составе которых хлориды (в концентрациях многократно превышающих ПДК), нефтепродукты, взвешенный мусор, представляют значительную опасность.

Анализ существующей природной и ландшафтно-техногенной обстановки на территории округа позволяет сделать выводы о недопустимости размещения снегосвалок в пределах :

? лесопарковых зон;

? жилых зон;

? водоохранных зон рек и других водных объектов;

? охранных зон памятников природы, истории и культуры.

Учитывая вышесказанное, авторами настоящей работы составлены схемы возможного размещения снегосвалок на территории ЮЗАО и ЗАО масштаба 1:50000, где выделены участки, на которых ущерб от размещения подобных объектов, представляется минимальным при условии полного соблюдения требований, предъявляемых к подобным объектам.

Землеотвод для размещения снегосвалок рекомендуется осуществлять в пределах выделенных участков на территориях промзон по следующим причинам:

? по существующим нормативам расположение подобных объектов предусматривается в пределах промышленных и коммунально-складских зон;

? во избежание хозяйственного освоения территорий природного комплекса г. Москвы, не свойственного их функциональному назначению;

? во избежание экологического ущерба территориям, расположенным в зоне влияния снегосвалок, и водным объектам;

? в силу возможности использования существующих очистных сооружений и коллекторских сетей для очистки и разбавления снеготалых вод до кондиций, не причиняющих вреда гидробиоценозам водных объектов (в которые осуществляется сброс снеготалых вод), в частности и городским экосистемам в целом;

? в виду интенсивного использования территорий существующих промзон в интересах городского хозяйства, возможного в условиях спада производства последних лет.

Литература:

зимний снегоуборка минерализация вода

1.Александровская Е.И. Трансформация ландшафтов зоны влияния автотрассы Москва-Ленинград.-Автореф. к.г.н. М.,1985.

2.Александровская Е.И., Моисеенков О.В. Влияние автомобильных дорог на качество природной среды. В кн. Географические проблемы охраны природы при организации отдыха и туризма.,М.,1987.

3.Временная инструкция по технологии зимней уборке улиц и проездов с применением химических противогололедных реагентов и щебня фракции 2-5 мм. Департамент инженерного обеспечения правительства Москвы.1995 г.

4.Временные требования к обустройству и содержанию площадок для снегосвала. Разработаны в ЗелТО Москомприроды. (Временные до 1.09.1996г).

5.Государственный доклад “О состоянии окружающей природной среды г. Москвы в 1992 г.” Москва,1993, МЦФ ЭССО.

6.Итакура Т. Поддержание движения в зимнее время.(Перевод). "Доро КЭНСЭЦУ", 1968, № 249, с.32-39.

7.Мазепова В.И.,Бережная Ю.А.,Александровская Е.И. Применение хлоридов для борьбы с гололедом и их воздействие на окружающую среду. Автомобильные дороги.,1986, №10.

8.Орнатский,Н.П.Автомобильные дороги и охрана природы.М.:"Транспорт", 1982.

9.“Отчет по составлению прогнозных гидрогеологических карт масштаба 1:500000, на территорию Московской и сопредельных областей.”Орлов М.С. и другие.1985 г.

10.Проектирование автодорог с учетом окружающей среды. (Перевод). Strasse und Autobahn, 1982, N 1, 1-11.

11.Результаты геоэкологических исследований с целью определения границ водоохранных зон малых рек на территории Юго-Западного и Западного округов г. Москвы. Материалы Центра практической геоэкологии 1995г.

12.H.J.Cross. Ground-water contamination by road salt, Nova Scotia, Canada. (Загрязнение грунтовых вод дорожной солью).

13.J.Kantonen,O.Hartikainen. Tie ja lilkanne, 1985,vol.55,№10, p.418-422, (Снегоочистка на улицах и дорогах населенных пунктов).

14.R.Langseth. Public Works1986,№3,p.64-65 (Успех программы по уборке снега в городах).

15.J.Sartor,D.Gaboury. Science of the Total Environments.,1984,№33,p171-183 (Подмета-ние улиц как способ контроля загрязнения воды).

16.F.Sickar GWF,1986, vol.127,№7, p.315-324 (Разгрузка системы канализации путем децентрализованной инфильтрации дождевых вод).

Размещено на Allbest.ru