Расчет загазованности территории

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Известны 4 источника загрязнения атмосферного воздуха городской среды: автомобильный транспорт, теплоэнергетический комплекс, промышленные предприятия и коммунально-бытовое хозяйство (ТБО). В целом по Москве автомобильному транспорту принадлежит около 90% всей массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (2010 г.). На территории жилой застройки, расположенной вдали от ТЭЦ и промышленных предприятий, (особенно домов, расположенных на 1-й линии застройки) вклад автотранспорта в загрязнение атмосферы значителен. В выбросах автотранспорта содержатся такие токсичные вещества, как окись углерода, оксиды азота, сернистый ангидрид, сажа и около 40 видов углеводородных соединений (ароматических, полициклических, предельных, непредельных).

Существенно, что загрязнение выхлопами автомобилей происходит в приземном слое воздуха, где и наблюдаются максимальные уровни загрязнения. При этом принципиальной может быть разница в чистоте воздуха между нижними и верхними этажами.

Отработавшие газы от автотранспорта составляют многокомплексную смесь до 280 вредных ингредиентов. Наиболее опасными для человека являются окись углерода (СО), оксиды азота, углеводороды и различные соединения свинца.

1. Расчет степени загазованности

Все горячие газы при смешении с окружающим воздухом быстро охлаждается и их плотность быстро приближается к плотности воздуха, поэтому он быстро рассеивается по территории как некий средний газ.

В градостроительной практике за представительный показатель уровня загрязнения атмосферного воздуха часто принимается концентрация в приземном слое территории и по высоте здания окиси углерода. ПДК_СС (среднесуточная) СО равна 3 мг/ м³, а ПДК_МР (максимально разовая) - 5 мг/м3.

Количество выбрасываемых автомобилем вредных веществ зависит от технического состояния двигателя, качества топлива и режима работы двигателя.

Снижение загрязнения атмосферного воздуха связано с электрификацией автотранспорта (замена автомобиля электромобилем, широкое развитие троллейбусного движения, метрополитена, монорельсовых дорог и др.). Однако предложенные варианты электромобилей не отвечают современным требованиям и нуждаются в серьезном усовершенствовании. Таким образом, можно говорить лишь о частичной электрификации транспортных средств.

Проблема непосредственного снижения вредных выбросов в самом источнике (автомобиле) наталкивается на ряд технических трудностей. Ведутся исследования, направленные на усовершенствование рабочего процесса двигателей и систем зажигания, разработку специальных топлив, изыскание эффективных и экономичных нейтрализаторов выхлопных газов и т.п. Для выполнения всех этих исследований и внедрения их результатов в практику, очевидно, потребуется достаточное время.

Таким образом, на ближайшую перспективу технические усовершенствования существующих типов автомобилей способны лишь снизить, но не устранить выброс вредных примесей в атмосферу. Поэтому сочетание технических мер с градостроительными и административно-законодательными дают наибольший гигиенический эффект на ближайшие 20-30 лет.

Одним из градостроительных мероприятий часто применяемых для этих целей является озеленение территории застройки. Обычно посадка зеленых насаждений осуществляется вдоль улицы, около перекрестков и на внутриквартальной территории. При этом обязательна посадка кустарников (высокая степень поглощения вредных веществ), а также деревьев. В таблице 1 представлена эффективность этих мероприятий.

Таблица 1. Влияние озеленения на снижение загазованности территории

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камеры сгорания автомобильного двигателя - это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу.

Двигаясь со скоростью 80-90 км/ч, в среднем автомобиль превращает в углекислоту столько же кислорода, сколько 300-350 человек. Но дело не только в углекислоте. Годовой выхлоп одного автомобиля - это 800 кг окиси углерода (СО), 40 кг оксидов азота и более 200 кг различных углеводородов. В этом наборе весьма коварна окись углерода. Из-за высокой токсичности её концентрация в атмосферном воздухе желательно не должна превышать 1 мг/м³.

Известны случаи трагической гибели людей, запускавших двигатели автомобилей при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация окиси углерода возникает уже через 2-3 минуты после включения стартера. В холодное время года, остановившись для ночлега на обочине дороги, неопытные водители иногда включают двигатель для обогрева машины. Из-за проникновения окиси углерода в кабину такой ночлег может оказаться последним.

Уровень загазованности магистралей и примагистральных территорий зависит от интенсивности движения автомобилей, ширины и рельефа улицы, скорости ветра, доли грузового транспорта и автобусов в общем потоке и других факторов. При интенсивности движения 500 транспортных единиц в час концентрация окиси углерода на открытой территории на расстоянии 30-40 м от автомагистрали снижается в 3 раза и достигает нормы. Затруднено рассеивание выбросов автомобилей на тесных улицах. В итоге практически все жители города испытывают на себе вредное влияние загрязнённого воздуха.

На скорость распространения загрязнения и концентрацию его в отдельных зонах города значительно влияют температурные инверсии. В основном, они характерны для севера европейской части России, Сибири, Дальнего Востока и возникают, как правило, при штилевой погоде (75% случаев) или при слабых ветрах (от 1 до 4 м/с). Инверсионный слой выполняет роль экрана, от которого на землю отражается факел вредных веществ, в результате чего их приземные концентрации возрастают в несколько раз.

Из соединений металлов, входящих в состав твёрдых выбросов автомобилей, наиболее изученными являются соединения свинца. Это обусловлено тем, что соединения свинца, поступая в организм человека и теплокровных животных с водой, воздухом и пищей, оказывают на него наиболее вредное действие. До 50% дневного поступления свинца в организм приходится на воздух, в котором значительную долю составляют отработавшие газы автомобилей.

Градостроительные мероприятия, улучшающие условия рассеивания выхлопных газов автотранспорта в жилой застройке и позволяющие снижать концентрации до предельно допустимых значений - важный фактор в борьбе за чистоту воздушного бассейна в городе.

Известны случаи трагической гибели людей, запускавших двигатели автомобилей при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация окиси углерода возникает уже через 2-3 минуты после включения стартера. В холодное время года, остановившись для ночлега на обочине дороги, неопытные водители иногда включают двигатель для обогрева машины, а из-за проникновения угарного газа в кабину такой ночлег может оказаться последним.

Уровень загазованности магистралей и примагистральных территорий зависит от интенсивности движения автомобилей, ширины и рельефа улицы, скорости ветра, доли грузового транспорта и автобусов в общем потоке и других факторов. При интенсивности движения 500 транспортных единиц в час концентрация СО на открытой территории на расстоянии 30-40 м от автомагистрали снижается в 3 раза и достигает нормы. Затруднено рассеивание выбросов автомобилей на тесных улицах. В итоге практически все жители города испытывают на себе вредное влияние загрязнённого воздуха. Градостроительные мероприятия, улучшающие условия рассеивания выхлопных газов автотранспорта в жилой застройке и позволяющие снижать концентрации до предельно допустимых значений - важный фактор в борьбе за чистоту воздушного бассейна в городе.

Значения фоновых концентраций загрязняющих веществ типичны для многих районов Москвы, как соседствующих с территориями производственного назначения, так и находящихся от них на относительном удалении.

Для анализа загрязнения воздушной среды необходимо определить концентрации окиси углерода на бордюре проезжей части, которая определяется по эмпирической формуле, предложенной В.Ф. Сидоренко (ВолГАСУ):

С= ,

Где - расчетная концентрация СО на бордюре проезжей части, мг/м³; N - количество автомобилей в час в обоих направлениях: - скорость ветра на улице, м/с, при штиле =1 м/с; H - ширина улицы в линиях регулирования застройки, м; - коэффициент, учитывающий конструкцию двигателей, уровень технического обслуживания машин, вид топлива и т.д.

В настоящее время =0,35; - коэффициент, учитывающий долю общественного и грузового транспорта () в потоке и его среднюю скорость (табл.3); - коэффициент, учитывающий повышение уровня концентрации СО, вследствие прерывистости движения транспорта из-за наличия перекрестков (табл. 2).

Таблица 2. Значения при разных автотранспортных потоках

Таблица 3. Значения, учитывающие прерывистость транспортного потока

Расчет концентрации СО у бордюра перекрестка проводится по формуле:

С_рбп = С, мг(СО)/м , где N>N

Изменение концентрации СО за счет удаления от проезжей части дороги осуществляется по формуле:

С = С_Х / С_Б,

где С_Х - концентрация СО на расстоянии х от бордюра, С_Б - концентрация СО на бордюре проезжей части. При этом снижение концентрации СО в зависимости от расстояния можно определить по графику (рис.1), построенном по данным таблицы 4, приведенной ниже.

Таблица 4. Зависимость снижения загазованности от расстояния

Рис. 1. Изменение загазованности (СО) в зависимости от расстояния

Расчет загрязнения атмосферного воздуха на территории застройки

Существующая загазованность СО на фасаде здания С_т1 оценивается по формуле:

С_т1= (С_Р - ?С_оз )• С•К₁ ,

где С_Р - концентрация СО на бордюре проезжей части; СО на расстоянии х от бордюра; С - снижение концентрации выхлопных газов (СО) по территории застройки; ?С_оз - снижение концентрации СО зелеными насаждениями; К₁ - изменение концентрации СО перед зданием в зависимости от его ширины и этажности.

Концентрация СО за фасадом здания С_т2 рассчитывается по формуле:

С_т2=С_т1•К_2,

где К₂ - изменение концентрации СО за зданием в зависимости от его ширины и этажности.

Перед зданием возникает повышенная концентрация СО на расстоянии 0,8-1,2Н; за зданием резкое падение - 0,06-0,4Н.

На расстоянии 4-5 высот 1-5 этажного здания наблюдается повышение концентраций, значения которых в 2 раза выше по сравнению с концентрацией СО за зданием. По ширине зона равняется высоте здания h, по протяженности - длине здания (табл. 5). Снижение уровня загазованности от границы зоны повышенных концентраций при открытой местности происходит по вышеописанным правилам.

Таблица 5. Концентрация СО (мг/м³) в зависимости от этажности и ширины здания

При застройке здания под углом 45° к магистрали снижение концентраций СО на 10% больше, нежели на открытой местности, т.е. воспользоваться правилами при открытой местности, но величина концентрации будет на 10% меньше по сравнению с открытой территорией).

При замкнутых планировочных решениях в двором пространстве концентрация СО увеличивается на 20-30% по сравнению с ожидаемой для обычного фронтального расположенного здания.

Определение уровня загазованности в расчетных точках

Изменение концентрации оксида углерода СО в расчетных точках перед зданием и за ним определяется в зависимости от здания ширины и этажности по таблицам 5.

Цель работы: расчет величин массового выброса оксида углерода СО от автотранспорта, двигающихся на известном участке дороги длиной L (км) в транспортном потоке с плотностью Р со средней скоростью V.

Рассчитать величины массового выброса оксида углерода (СО) от двигающегося потока автотранспорта на бордюре проезжей части, на перекрестке и на территории застройки, движущегося с известной скоростью V (км/ч) и плотностью потока N (авт./км).

2. Расчет концентрации СО

При условии:

Если Н = 25,44 м, Н_зд = 13,5 м, тогда

А₁ =

Расчет концентрация СО на бордюре. При ветре = 4 м/с, расчетная концентрация СО на бордюре проезжей части, составит:

С= мг (СО)/м;

При ветре = 3 м/с, расчетная концентрация СО на бордюре проезжей части:

С=мг (СО)/м;

Расчет концентрация СО у бордюра перекрестка:

Срб= С, мг(СО)/м, при N>N

Срб=11,7мг(СО)/м;

Изменение концентрации СО за счет удаления от проезжей части рассчитывается с учетом формулы:

С = с_х / с_р ,

где c_х - концентрация СО на расстоянии х от бордюра, c_p - концентрация СО на бордюре проезжей части. В результате:

c_х = с_р• С ,

3. Определение уровня загазованности в расчетных точках

Изменение концентрации окиси углерода перед зданием и за ним в зависимости от его ширины и этажности.

Таблица 6. Перед зданием (Т₁)

Таблица 7. За зданием (Т₂)

атмосферный воздух загазованность озеленение

После проведенных расчетов загазованности необходимо нанести картограмму распространения загрязнителя (СО) от движущегося автотранспорта на заданную территорию микрорайона в масштабе 1:500 или 1:1000 на лист формата А3 (можно А2), содержащем ситуационный план заданной территории. На картограмме обязательно должна быть выделена зона с нормативными значениями уровня ПДК (менее 3 мг/м³). При выполнении практической работы необходимо предложить обоснованные варианты мероприятий по уменьшению загазованности рассчитываемой территории. В заключение работы необходимо сделать вывод об оценке загазованности рассматриваемой территории микрорайона.

Размещено на Allbest.ru