авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«1 Министерство Защиты Окружающей Среды Израиля Центр Экологических Систем и Технологий (ЭКОСТ) АВТОТРАНСПОРТ И ЭКОЛОГИЯ ГОРОДОВ ИЗРАИЛЯ ...»

-- [ Страница 2 ] --

E требуемой Етр,кг/см Определение Етр=a+b*lg(N+1), (5.20) прочности дорожной одежды a,b- N-интенсивность движения коэффициенты a=1220,b= [27,28] Кг/см фактической Еф, кг/см Определение Фактическая прочность одежды прочности дорожной одежды определяется методом прямого измерения или по данным [27,28,62,63,64] вскрытия одежды и расчету прочности по толщинам слоёв с учетом поправочных коэффициентов (метод ХАДИ) Определение коэффициента Кпр Кпр=Еф/Етр (5.21) запаса прочности одежды Определение степени Sp,% Sp=f(Кпр) (5.22) разрушения дорожной одежды Определение скорости V1,км/час V1=f(Sp) (5.23) движения автомобилей в По данным литературы [28] и зависимости от степени фактическим замерам.

разрушения покрытия Определение ровности S, см/км Ровность покрытия определяется покрытия [27,28] толчкомером или динамометрической тележкой.

Определение скорости V2,км/час V2=850/S (5.24) движения автомобилей в Формула проф. Бируля А.К.

зависимости от ровности Принимают скорость движения равную min(V1, V2) Определение объема CO, г/км Для определения объёма полютантов по группам CO2, г/км полютантов используется автомобилей в зависимости NOx, г/км таблицы и графики, приведенные от Vmin SOx, г/км в главе 7. При их составлении HC, г/км использовались PM, г/км [65,66,67,68-72].

Определение суммарного (CO)сум, г/км Например, по группе легковых объема полютантов по (CO2)сум, г/км автомобилей:

группам автомобилей в (NOx)сум, г/км зависимости от состава и (SOx)сум, г/км (CO)Сум =CO*N*a1 (5.25) интенсивности движения (HC) сум, г/км (CO2)Сум=CO2*N*a1 (5.26.) (PM) сум, г/км (PM)сум= PM*N*a1 (5.27) Определение объема Определяется суммированием загрязнений по видам объемов полютантов по видам полютантов для всех автомобилей за определённый автомобилей, входящих в временной промежуток.

данный поток Рассчитывая интенсивность движения в соответствии с пунктом.4 данной таблицы, можно получить прогноз по изменению объемов загрязнения.

Определение объемов Климатические условия оказывают влияние на скорость загрязнения с учетом движения автомобилей.

климата Изменение скорости движения в зависимости от метеофакторов (табл.5.4) Данные, приведенные в таблице 5.3,позволяют построить комплексную модель для определения объёмов отходов от работы двигателей, от степени износа шин, в зависимости от характеристик автомобильного потока, дороги и окружающей среды.

Таблица 5. Влияние интенсивности метеофакторов на скорость движения автомобилей (опасные условия)[28] Метеофакторы Скорость Метеофакторы Скорость движения, движения, км/час км/час Туман (видимость, м): Ветер, м/сек 50 30 15 100 65 20 150 80 25 200 100 30 Для определения величины отходов автотранспорта в случае действия вышеприведенных факторов необходимо определить количество дней в году, когда действует тот или иной фактор (Тф):

Тф=Тфо+Тфт+Тфв, (5.28.) где Тфо- количество дней с осадками от 0.2 мм/мин до 1.2 мм/мин, Тфт- количество дней с видимостью 70м., от 70м до 100м., от 100м до 150м., Тфв- количество дней с ветром 10 м/сек, от 10 м/сек до 20 м/сек, от м/сек до 30 м/сек.В случае действия нескольких метеофакторов одновременно, скорость выбирают по наихудшим показателям. При действии метеофакторов следует учитывать время с момента прекращения действия фактора до прекращения действия его последствий. Метеорологические факторы также оказывают влияние на величину коэффициента сцепления ( Кс) колеса автомобиля с дорогой и скорость движения автомобилей.

5.4. Метод прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха в придорожном пространстве (Украина, ХНАДУ).

Модель прогнозирования загрязнения воздуха в придорожном пространстве предложена в Украине[73].Эта модель предлагает расчет загрязнения отработанными газами автомобилей по концентрации окиси углерода(СО, мг/м3).В модели учитывается фоновое загрязнение атмосферы, интенсивность движения и различные поправочные коэффициенты.

К недостаткам модели следует отнести то, что в ней:

-не учитываются продукты износа шин и асфальтобетонного покрытия, -учитывается только один вид полютантов(СО), -не учитываются пробки при движении автомобилей, -не учитываются климатические параметры, такие как осадки, туман.

Тем не менее, метод позволяет, укрупнено оценить уровень загрязнения атмосферного воздуха в придорожном пространстве.

5.5 Моделирование загрязнения воздушной среды отходами автомобильного транспорта (исследования метеорологов).

В литературе и интернете имеются многочисленные разнообразные модели по определению загрязнения атмосферы. Эти модели разработаны метеорологами и касаются в основном вопросов общего загрязнения атмосферы от различных видов загрязнителей. В то же время имеются отдельные разработки, которые касаются загрязнения от автомобильного транспорта.

В работе [74] приведены данные по содержанию и анализу источников поступления свинца в атмосферу Иерусалима. При этом учитывается поступление свинца от местных (локальных) источников загрязнения (21+/-18 нг/м3), а также от загрязнителей отдаленных территорий. В сумме общее загрязнение свинцом составляет 23+/- нг/м3 изотопами свинца 206 Pb/207Pb атмосферы воздуха.

В Германии [75] осуществлено моделирование загрязнения воздушной среды и прогнозирование выбросов от транспорта в городе.

Кельне.

В России разработана модель для расчета средних концентраций вредных веществ в атмосфере учетом климатических [76] c характеристик и метеорологических условий. В С.Петербурге [77] получена модель для оценки транспортного потока в системе экологического мониторинга. Поток автомобилей характеризовался количеством автомобилей, их типами и скоростью движения. Также разработана модель для определения загрязнения атмосферы и экологического зонирования территории в Кемерово [78]. В этой модели учитывается среднегодовое загрязнение, данные о выбросах и метеорологических параметрах, В нее также включены фитоиндикационные показатели по отдельным видам растений. В России имеются и другие разработки для городов и местностей [79,80].

Выполнены исследования по загрязнению атмосферы в Китае для городов Пекин и Хинан [81,82]. В них рассматривались загрязнения от выбросов SO2, NOx и твердых частиц в зимний период.

В Мехико предложена модель по воздействию озона на работающих [83] вне помещений, а также модель качества воздуха для аэропорта с учетом выбросов SO2, NO2, O3.

В [84] проведено математическое моделирование процесса распространения токсических химсоединений в атмосфере, таких как SO2 на побережье Каспийского моря.

В США проведено моделирование состава и свойств аэрозолей в атмосфере Лос-Анджелеса [87], а также моделирование влияния городских насаждений на содержание озона в воздушной среде в округе Колумбия [88].

В Индии проведено исследование по прогнозированию содержания РМ-10 и токсичных металлов в атмосфере гор.

Джайпур[89].

Имеются исследования по фотохимическому загрязнению атмосферы Лиссабона [85] двумя видами загрязнителей O3 и NO2, а также по прогнозированию уровня SO2 в городе Ла Карунья в Испании [86]. Имеются также и другие разработки, которые в целом можно охарактеризовать следующими чертами:

-все модели относятся к конкретной местности или городу, что требует в каждом случае проводить дополнительные исследования для привязки моделях, как правило, рассматриваются отдельные -в загрязнители.

- нет модели, в которой приведен весь комплекс загрязнителей, свойственный автомобильному транспорту.

моделей, в которых учитываются все параметры -нет автомобильного транспорта.

6. Режимы движения автотранспорта на улицах, проспектах и на дорогах в городах Интенсивность и скорость движения.

Режим движения автотранспорта - это закономерность изменения основных характеристик транспортного потока во времени (по часам суток, по суткам, по месяцам, сезонам года и по годам) и в пространстве (по длине и по ширине проезжей части).

К основным характеристикам режима движения автотранспорта относятся:

1.Интенсивность движения (N-количество автомобилей проходящих через данное сечение дороги в единицу времени).

2.Состав движения (количество автомобилей данного типа в процентах). В Израиле принято деление автомобилей по следующим группам: легковые (а1),тендеры и коммерческие (а2),грузовые (а3),такси (а4),автобусы (а5), мотоциклы (а6) и тракторы (а7).

3.Изменение интенсивности движения во времени.(N=f (t)).

4.Скорость движения автомобилей по группам(V).

5.Частота проезда автомобилей через данное сечение дороги.

6. Изменение интенсивности и состава движения по длине дороги. При этом плотность потока(q) равна количеству автомобилей расположенных на единице длины дороги.

7.Распределение автомобилей по ширине проезжей части. Данная характеристика необходима для определения объёмов износа поверхности качения.

Режимы движения определяют величину нагрузки на проезжую часть и позволяют определить прочность дорожной одежды. Они необходимы для установления объёмов отходов от сгорания топлива (по видам отходов), объёмов отходов от износа пневматических шин и износа поверхности качения. Режимы движения необходимы также для организации управления движением и планирования мероприятий по эксплуатации дорог.

Интенсивность движения определяется по формуле:

NT=N1*(1+q)T-1, (6.1) где NT – интенсивность движения (авт./сутки) в Т-й год;

N1– интенсивность движения (авт./сутки) в 1-й год;

q – Коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения.

Рост интенсивности движения связан с ростом парка автомобилей и ростом объёмов перевозок в связи с развитием промышленности и сельского хозяйства.

Коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения колеблется в пределах 4%-6%.

Интенсивность движения в Израиле определяется, как правило, в период с 6 часов утра и до 20 часов вечера. При этом устанавливается интенсивность движения за каждый час с целью определения часов “пик”.

В Израиле наблюдаются часы “пик” - утром и вечером, что связано с режимом работы предприятий и развозкой сотрудников.

В таблице 6.1 приведены данные [65,66] по изменению интенсивности и состава движения по отдельным группам улиц (в зависимости от интенсивности движения) в городе Хайфа Таблица 6. Интенсивность и состав движения по улицам г. Хайфа Состав движения по группам, % интенсивностью Интенсивность Наименование Группа улиц с ие, тендеры, Коммерческ автомобили автомобили движения, указанной Автобусы Легковые авт\сутки авт\сутки грузовые такси улиц Хорев 3000040000 40060 93.3 1.10 4 1. Ацмаут 39607 86.4 6.10 3.7 3. Агана 38480 84.2 8.12 5.18 2. Флиман 33140 93.6 2.20 2.80 1. Халуц 33152 91.2 6.3 1.70 0. Среднее 37048 89.7 4.80 3.50 2. по группе Герцель 2500020000 25478 72.2 1.40 14.2 7. Бальфур 21998 84.1 1.0 12.0 2. Среднее 23738 78.2 1.20 13.1 5. по группе Ахалуц 1000015000 13254 64.0 1.60 23.7 10. Бен- 9391 80.8 5.40 3.90 9. Гурион Среднее 11323 72.4 3.50 13.8 10. по группе 100000 на Гистадрут 96409 87.6 4.30 5.90 2. въезде в Бен 99069 84.6 5.10 6.70 3. Хайфу Иегуда Среднее 97739 86.1 4.70 6.30 2. по группе Как видно из приведенных данных, в гор. Хайфа в потоке автомобилей наблюдается подавляющее большинство легковых автомобилей (от 64% до 93.6%). В табл.6.2 приведены данные об интенсивности движения, средней скорости движения и средних уклонах на улицах и проспектах г.Хайфы Среднесуточная интенсивность движения (авт/сутки) и среднечасовая интенсивность движения (авт/час) определялись за 14 часов. Средняя скорость движения автомобилей определялась на установленных маршрутах путём замера времени въезда и выезда из маршрута. Средний уклон улицы определялся по проектным данным, полученным в дорожном управлении г.Хайфы. Уклоны на дорогах и улицах находятся в пределах 4%-11%,что связано с гористым рельефом местности и размещением основной территории Хайфы на склоне горы Кармель.

Таблица 6. Характеристика некоторых улиц и дорог г. Хайфа с интенсивностью движения по ним (авт/сут.), средней скоростью движения(км/час) и средним уклоном на дороге(*Въезд в Хайфу)[65].

Интенсивность Интенсивность интенсивность уклон дороги, период с 6- движения за Количество движения в движения движения скорость Средний Средняя Часовая средняя Улица, группе дорога полос % Хорев 4-6 40860 2919 33.0 Ацмаут 4-6 39607 2829 20. Яков 4 32980 2356 65. Дори N=30902 Аагана 6 38480 2749 Флиман 4 33140 Халуц 4 33152 Шалом 4 30902 Алейхем Анаси 2 32904 1922 35. Фройд 4 37910 2708 60.0 Амегиним N=21296- 23973 1712 23. Пикай 2 22848 Бальфур 2 21998 1571 Барон- 2 21296 1521 Гирш Бикурим 2 18127 N=18127 Ацмаут 2 19491 1392 Агефен 2 19686 1406 33.0 5, Ротшельд 2 18277 1305 16. Ахалуц 2 13254 946 15. Дерех N=13254- 2 15902 1136 39.0 Аям Алони 2 13484 Шимшон 2 13450 Ханкин 2 15262 1090 42. Интернац 2 15354 ионал Баркацене 1 5748 410 50. льсон N= Яфо 1 4395 313 26. Абаним 1 6368 Бен- 1 9391 671 19.5 Гурион Гистадрут 6 96409 6886 N= 99069 * Бен Ягуда 4-6 99069 7076 Представляют интерес интенсивности и состав движения по отдельным улицам, проспектам и перекрёсткам в Иерусалиме.

В табл.6.3 приведены общая интенсивность и состав движения по перекрёсткам и отдельным улицам и проспектам, подходящим к ним.

Таблица 6.3 является фрагментом таблицы, составленной на основе анализа материалов, полученных в проектных организациях, занимающихся реконструкцией и капитальным ремонтом отдельных улиц и проспектов Иерусалима.

Состав движения по улицам, согласно анализу имеющихся данных, колеблется в следующих пределах:

- для легковых автомобилей от 65.6 % до 83.2%,для тендеров и коммерческих от 2.9% до 10.1%,для грузовых от 1.5% до 7.5%,для такси от 4.2% до 24.6%,для автобусов от 0.2% до 11.4%.

Таблица 6. Интенсивность и состав движения по основным перекрёсткам, улицам, проспектам и дорогам Иерусалима Количество транспортных единиц % от общего количества Тип транспортных единиц Наименование перекрестков улиц коммерческие Мотоциклы Тракторы Легковые Тендеры, автобусы грузовые и дорог всего такси Дерех 1 4707 374 2864 390 2035 218 92 Шхем- 6 0 4.4 9 3.4 0.36 0.15 Игаль Ядин 78.8 6.3 6. Игаль 1.1 1029 104 640 539 248 69 16 Ядин-запад 9 4 4.98 4.2 1.9 0.54 0.12 80.1 8. Маале 1.2 1292 109 731 92.3 600 67 30 Адумин- 0 6 4.47 5.64 3.7 0.4 0.18 восток 78,9 6. Дерех 1.3 1647 107 669 152 796 61 27 Шхем-юг 0 0 3.9 8 4.2 0.32 0.14 77.9 5.7 8.1 7 Дерех 1.4 9187 530 644 919 391 21 19 Шуафат- 78,4 4.5 5.5 7.8 3.3 0.18 0.16 север Пер.Магене 2 4728 424 3277 335 1610 367 73 й 1 3 5.4 8 2.7 0.6 0.12 Иерушалаи 78.5 7.05 5. м- пр.Бен Гурион пр.Бен 2.1 2081 180 1254 139 729 164 29 Гурион- 4 3 4.8 5 2.8 0.60 0.11 север 79.5 6.9 5. пр.Бен 2.2 1909 170 1318 159 767 157 34 Гурион-юг 6 1 5.3 6 3.1 0.60 0.14 77.4 6.9 6. Магеней 2.3 7371 739 705 367 114 46 10 Иерушалаи 78.8 7.9 7.5 3.9 1.2 0.50 0.11 м-юг Пер.Гиват 3 4991 383 2932 386 2533 389 119 Шауль- 0 3 4.6 2 4.0 0.61 0.19 Пр,Бен- 78.5 6.0 6. Гурион пр.Бен 3.1 1893 165 1210 130 872 132 54 Гурион- 8 0 5.0 9 3.6 0.55 0.22 север 78.4 6.8 5. Пр.

3.2 2018 141 1000 168 1065 161 46 Вайцман-юг 5 4 3.9 3 4.2 0.63 0.18 79.0 5.5 6. Гиват 3.3 2023 170 71 322 373 33 5 Шауль-юг 67.5 5.7 2.4 10.7 12.4 1.1 0.17 Для иллюстрации изменения часовой интенсивности движения по некоторым маршрутам в гор. Хайфа приведены данные на рис.6.1.

Максимальная часовая интенсивность движения наблюдается утром между 7-9 часами, а также вечером межу 15-19 часами, что связано с приездом в город на работу и по различным делам значительного количества жителей. Максимальная часовая интенсивность движения колеблется в пределах от 100 до 146 % от средней часовой интенсивности движения, что приводит также в эти часы к увеличению отходов от работы двигателей и росту загрязнения воздуха в этот период.

7. Влияние состояния дорог (улиц) на скорость движения.

Зависимость объемов отходов (полютантов) от скорости движения различных типов автомобилей 7.1 Влияние транспортно- эксплуатационных показателей (ТЭП) дороги на скорость движения В системе эксплуатации автотранспорта большое значение имеет подсистема “автомобиль-дорога (улица)”, которая в значительной мере определяет основные транспортно-эксплуатационные показатели [27,28]:прочность (Е), ровность (Р), сцепление (С).

Прочность дорожной одежды влияет на степень её разрушения.

Чем меньше фактическая прочность дорожной одежды, тем больше площадь разрушений на её поверхности (трещин, сеток трещин, просадок).

Прочность дорожной одежды оказывает влияние на скорость движения автомобиля. Чем больше прочность одежды, тем меньше площадь разрушений и тем больше скорость движения.

С увеличением скорости движения автомобиля уменьшается объём отходов (полютантов) на единицу длины дороги. С ростом интенсивности движения возрастает требуемая прочность одежды при одновременном снижении коэффициента запаса прочности одежды.

В Израиле фактическую прочность дорожной одежды определяют в основном с использованием прибора HWD (Heave weigh+deflectometr), с помощью которого определяют величину деформации под нагрузкой и рассчитывают модуль упругости (прочность одежды).

При обследовании участков дорог и улиц определяют степень разрушения одежды по методу PCI (Pavement Condition Index), который заключается в определении площади разрушения покрытий путём фиксации отдельных видов разрушений во время обхода обследуемого участка.

Для каждого вида разрушений имеется зависимость для определения площади разрушений. В дальнейшем для обследуемого участка определяют суммарную площадь разрушений на километр. По PCI назначается вид ремонтных работ и конструкция усиления одежды.

К недостаткам PCI следует отнести невозможность определения будущих разрушений в латентный (скрытый) период (когда одежда находится в стадии скрытого начального разрушения с образованием мелких трещин и микроскопических сдвигов, невидимых для глаз обследующего).

В табл.7.1 и на рис.7.1 приведены данные об изменении скорости движения автомобилей в зависимости от степени разрушения покрытия, а также в зависимости от коэффициента запаса прочности и надёжности дорожной одежды [27,28,63.64,66,].

Из рисунка видно, что с изменением степени разрушения покрытия от 10% до 60% его площади, коэффициент запаса прочности уменьшается от 1.2 до 0.6. При этом скорость легковых автомобилей изменяется от 110 км/час до 25 км/час, а грузовых автомобилей от км/час до 20 км/час.

Эти результаты в дальнейшем используются для определения объемов отходов автомобильного транспорта в зависимости от скорости движения на отдельных участках дороги.

Ровность дорожной одежды определяется с использованием прицепной тележки по типу ПКРС (прибор контроля ровности и сцепления), либо с использованием толчкомеров [27,28].

При замере ровности по толчкомеру определяют количество толчков на 1 километр дороги и рассчитывают возможную скорость движения по формуле проф. А.К.Бируля. Данные об изменении скорости движения от ровности приведены в табл.7.2 и на рис.7. [27,28].

Чем лучше ровность (меньше значение Р), тем выше скорость движения автомобиля и тем меньше объём загрязнений (полютантов) на километр дороги. Между прочностью одежды и её ровностью существует взаимосвязь. Чем выше прочность одежды, тем меньше объём разрушений на ней и тем больше скорость движения автотранспорта.

Сцепление колеса с дорогой определяется также с использованием прицепной тележки при блокировании колеса тележки.

Снижение величины сцепления приводит к необходимости снижения скорости движения автомобиля, в особенности при движении в дождливую и туманную погоду. Снижение коэффициента сцепления до 0,5 приводит движение к опасному, что заставляет снизить скорость и способствует увеличению объёмов отходов на километр дороги. На коэффициент сцепления наибольшее влияние оказывает вид и состояние покрытия:

- при износе поверхности качения на 50% коэффициент сцепления снижается на 3040% от нормы;

- на неровном покрытии коэффициент сцепления снижается т.к.

это связано и изменением частоты приложения нагрузки;

чем больше шероховатость, тем больше коэффициент сцепления;

- влажность снижает коэффициент сцепления в особенности, если покрытие загрязнено тонкой пылью (В Израиле частые хамсины приносят тонкую пыль на покрытие, а после хамсинов идут дожди).

- замасливание покрытия также снижает коэффициент сцепления на 30%.

Данные по изменению скорости движения автомобилей в зависимости от прочности дорожной одежды и степени её разрушения приведены в табл.7. Данные об изменении скорости движения автомобилей в зависимости от ровности покрытия приведены в табл.7.2.

Таблица 7. Изменение скорости движения автомобилей в зависимости от прочности и надежности дорожной одежды, а также площади её разрушения и PCI. (по данным Техниона - Хайфа), и [28,64] для грузовых автомобилей Коэффицие Надёжнос Площадь Интервал Средняя PCI нт запаса ть разрушен (показатель, скорости скорость прочности дорожной ия используем движения движения одежды, одежды покрытия, ый в автомобил автомобил по Израиле) я, я, K= Еф % Етр прочности км/час км/час более 1 до 10,85 100 12080 10,85 0,850,75 1020 10090 6050 0,850,80 0,750,50 2040 80 5030 0,800,60 0,500,30 4060 60 3020 менее 0,60 менее 0,30 6080 менее 40 менее 20 менее Таблица 7. Изменение скорости движения автомобилей в зависимости от ровности дорожного покрытия по данным [27] для легковых автомобилей Ровность покрытия, Скорость Ровность покрытия, Скорость см/км автомобиля, См/км автомобиля, Км/час Км/час 50 120 500 100 85 600 200 60 700 300 50 800 400 45 1000 Изменение скорости движения автомобилей в зависимости от общего состояния дороги (покрытия) приведено в табл. 7.3.

Таблица 7. Зависимость скорости движения автомобилей от состояния дороги (улицы) Показатели Отличное Трещин Сетка Частые Сплошные и хорошее ыи трещин, разрушени разрушени (отдельны местами отдельны я всех я покрытия е сетка е видов трещины) трещин просадки Коэффициен менее 0, 1 10,85 0,850,80 0,800, т запаса прочности (К) Коэффициен 0,20 0,40 0,48 0,55 т вариации модуля упругости одежды Ровность более 50100 200400 500700 покрытия Скорость, менее 12080 8050 5030 км/час Таблицы 7.1, 7.2 и 7.3 в дальнейшем используются для определения объёмов полютантов в зависимости от состояния покрытия дорог и улиц.

Коэффициент сцепления оказывает влияние на скорость движения в случае одновременного действия климатических факторов (дождь, туман, хамсин.). Изменение коэффициента сцепления в зависимости от состояния покрытия приведено в табл.7.4 [28].

Таблица 7. Изменение коэффициента сцепления от состояния покрытия Коэффициент Скорость движения, Состояние покрытия сцепления км/час Сухое, чистое, без 1.00 100- дождя Сухое, чистое 0.80 70- Мокрое,чистое,дождь 0.60 40- Мокрое,грязное,дождь 0.40 30- Мокрое,грязное,дождь 0.20 Коэффициент сцепления резко снижается при наличии грязи и осадков на проезжей части дороги.

Степень разрушения покрытия оказывает влияние на снижение пропускной способности дороги (улицы). В табл.7.5 приведена величина снижения пропускной способности в зависимости от степени разрушения покрытия и длины участка дороги.

Таблица 7. Коэффициенты снижения пропускной способности дороги Степень Участок Участок Участок Участок разрушения длиной 1.0 длиной 2.0 длиной 3.0 длиной 4. покрытия, % км км км км от площади 10 0.79 0.78 0.76 0. 20 0.63 0.56 0.49 0. 30 0.56 0.48 0.39 0. 40 0.47 0.42 0.35 0. Данные, приведенные в табл.7.5свидетельствуют, что с изменением степени разрушения от10 до 40%,пропускная способность уменьшается на 40% для участка дороги длиной 1 км.

7.2 Зависимость объемов отходов от скорости движения для различных типов автомобилей.

Объём отходов от работы двигателей автомобилей зависит от типа автомобиля, мощности (объёма) двигателя, возраста автомобилей, используемого типа горючего, режимов движения (скорости, ускорения, замедления, торможения в процессе передвижения по дороге), состояния проезжей части, уклонов и опыта водителя.

На горизонтальных участках дорог с уклонами до 2 % объём отходов от работы двигателя уменьшается с ростом скорости движения. Интенсивный рост объёма отходов наблюдается на участках движения с пониженными скоростями, в местах временных остановок с работающим двигателем, на подъёмах с уклонами более 10%, в местах пробок на перекрёстках.

В параграфе 7.2 приведены данные по изменению величины отходов для различных типов автомобилей в зависимости от скорости движения.

В табл.7.5 приведены формулы для расчета объемов отходов для средневзвешенного легкового автомобиля по данным [65].

Средневзвешенный автомобиль учитывает мощность двигателя и его возраст.

Таблица 7. Объём отходов в г/км для средневзвешенного легкового автомобиля Тип автомобиля Вид Формулы для определения объема R отходов отходов, г/км Легковой CO CO2 Qpco=-6E-0.5x3+0.0151x2- 0. автомобиль(P) 1/2633x+45. Скорость NOx Qpnox=3E-0.6x3-0.0008x2+0.0627x- 0. движения (x)15- 0. 90км/ч HC Qphc=-3E-0.6x3+0.0008x2- 0. 0.0656x+2/ В табл.7.5 приведены формулы, рассчитанные авторами по методу наименьших квадратов. R2-квадрат корреляционного отношения.

На рис. 7.3 приведены данные о количестве автомобилей в потоке в зависимости от мощности двигателя.

Рис7.3. Количество автомобилей в потоке в зависимости от мощности двигателя, %.

На рис. 7.4 приведены данные о количестве автомобилей в потоке в зависимости от их возраста. Эти данные взяты из сборника статистической отчетности Израиля.

Рис7.4 Количество автомобилей в потоке в зависимости от возраста, %.

Данные свидетельствуют, что в потоке легковых автомобилей 76% составляют автомобили с мощностью двигателя 1600 см 3. При этом 50% автомобилей имеют средний возраст до 5 лет. В табл. 7. приведены данные об объёмах отходов (полютантов) для средневзвешенного грузового автомобиля. В составе потока автомобилей имеются грузовые автомобили с различной грузоподъемностью из них 94% с грузоподъемностью до 10 т, 3% c грузоподъемностью от 10т до 14т. и 3% с грузоподъемностью от 14 т.

до 20 т.

Таблица 7. Объём отходов (полютантов) в г/км для средневзвешенного грузового автомобиля.

Тип автомобиля Вид Формулы для определения объема R отхо отходов, г/км (составлено по данным дов [65]).

Грузовые CO Qtco=4e-0.6x4-.0007x3+0.0434x2- 0. автомобили (Т) 1.1637x+14. Грузоподъемность NOx Qtnox=2E-0.5x4+0028x3+0.1373x2- 0. 2.8289x+26. До10 т.,10-14 т.14- HC Qthc=3E-0.6x4-0.0006x3+0.00414x2- 0. 20т. 1.1701x+14. Скорость(x) 5-60 PM Qtpm=2E-0.6x4-0.0002x3+0.0125x2- 0. км/час 0.2889x-2. В потоке автомобилей в городских условиях встречаются такси с мощностью моторов до 2000см3 - 60% и мощностью более 2000см3 – 40% для них также определены объёмы отходов в зависимости от скорости движения для средневзвешенного автомобиля. Данные приведены в табл.7.7. Расчет параметров формул производился с учетом данных [65].

Таблица 7. Объёмы отходов в г/км для средневзвешенного такси (минибуса) Тип автомобиля Вид Формулы для расчета объема R отходов отходов, г/км Такси (м) CO Qmco=-3E-0.6x3+0.006x2- 0. 0.0401x+1. Скорость NOx Qmnox=8E-0.8x4+2E-0.5x3- 0. движения 0.001x2+0.0172x+0. 5-80км/час HC Qmhc=-5E-0.8x4+1E-0.5x3- 0. 0.0006x2+0.0134x+0. PM Qmpm=-4E-0.8x4+7E-0.6x3- 0. 0.0004x2+0.0068x+0. Для автобусов, работающих по перевозке пассажиров в равнинной местности с уклонами до 2%, приведены данные в табл.7. по изменению объёма полютантов при скорости движения до км/час.

Таблица 7. Объём отходов в г/км для автобусов в равнинной местности Тип автомобиля Вид Формулы для расчета объема R отходов отходов, г/км Автобусы(а) CO Qaco=-7E-0.6x3+0.0033x2- 0. 0.2949x+11. Скорость(5км/час- NOx Qanox=5E-0.5x3-0.0029x2- 0. 60км/час) 0.1075x+28. HC Qahc=-4E-0.7x4+6E-0.5x3- 1. 0.0028x2+0.0382x+1. PM Qapm=5E-0.8x3+2E-0.5x2- 0. 0.0028x+0. Влияние уклонов на величину отходов от работы двигателей может быть учтено при помощи корректирующих коэффициентов(К).

Данные об изменениях коэффициентов для автомобилей с катализаторами и без них приведены в табл.7.9.

Таблица 7. Корректирующие коэффициенты для объемов отходов легковых автомобилей в зависимости от уклонов дороги ( улицы).

Уклон Без катализаторов С катализаторами дороги, CO NOx HC T CO NOx HC T % 15 2.00 6.50 2.50 3.50 4.50 - 7.10 4. 10 1.60 4.30 1.45 2.20 2.70 18.0 5.50 3. 5 1.20 1.75 1.10 1.50 1.25 3.50 3.00 2. 0 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1. -5 0.75 0.70 2.30 0.75 0.50 0.50 0.50 0. -10 0.45 0.40 3.30 0.30 0.15 0.10 0.30 0. -15 0.25 0.30 - 0.30 0.10 0.05 0.15 0. Т - корректирующий коэффициент для расхода топлива автомобиля.

В табл.7.9 приведены данные для карбюраторных легковых автомобилей без катализаторов, а также для автомобилей с катализаторами, имеющих систему впрыска топлива. Данные получены из работ Техниона для улиц Хайфы с различными уклонами [65].

Информация, приведенная в параграфе 7.2 [65-72], в дальнейшем используется для определения объёмов отходов полютантов по конкретным улицам и дорогам городов Израиля. В качестве базового города взят Иерусалим.

8.Определение объемов отходов от износа пневматических шин, тормозов и асфальтобетонного покрытия 8.1 Определение объемов отходов от износа шин.

Износ пневматических шин может быть трех видов:

-износ, связанный с пробегом автомобилей, в том случае, когда автомобиль работает непрерывно (например, грузовые и коммерческие автомобили, такси, автобусы), -износ, связанный с высыханием резины в процессе продолжительного воздействия солнечной радиации, высоких температур и других климатических параметров, -комплексный износ, включающий первые два вида износа. В Израиле, где наблюдается жаркий климат, распространен износ пневматиков, связанный с высыханием и старением резины.

Поэтому представляет интерес определение объема летучих веществ из шины, который зависит от ее размера (геометрических параметров), завода, фирмы и страны изготовителя и климатических особенностей эксплуатации. Количество летучих веществ из пневматических шин может быть определено по следующей зависимости:

Q= q*No ( Pp*np*ap +Pt*nt*at +Pa*na*aa+ Pm*nm*am), где (8.1) q-удельный объем летучих веществ (нитрозаминов) в 1кг шины, мг/кг, Pp, Pt, Pa, Pm- средневзвешенный вес одного пневматика по группе легковых, такси и специальных автомобилей, грузовых автомобилей, автобусов и мотоциклов, np, nt, na, nm-количество пневматических шин в комплекте на одно транспортное средство (np=5, nt=7-12, na=7, nm=2), ap, at, aa, am-процентное содержание транспортных средств в группе, No-количество транспортных средств в парке города.

Таблица 8. Парк автомобилей в Хайфе, Иерусалиме и Тель-Авиве(2005 год) Город Количество Легковые Грузовые Автобусы Мотоциклы автомобилей тыс.единиц хайфа 94.30 78.0/82.7 13.86/14.7 0.46/0.49 1.98/2. Иеру- 150.59 117.28/77. 24.36/16.2 3.47/2.3 5.48/3. салим Тель- 226. 55 164.5/72.6 35.38/15.6 6.43/2.8 20.24/8. Авив В таблице над чертой - количество транспорта в тыс. единиц, под чертой - количество транспорта в процентах.

Расчет количества пневматических шин и их веса приведен в табл.8. Таблица 8. Количество шин (штук) и их вес (тонн) в парке автомобилей в городах Израиля Город Легковые Грузовые Автобусы Мотоциклы Хайфа 390000 138600 3220 3978 3506.6 107.9 20. Иерусалим 586400 243600 24290 5981.3 6163.1 813.7 55. Тель-Авив 1132500 353800 45010 11551.5 8951.1 1507.8 206. В таблице 8.2 над чертой - количество шин, под чертой - вес шин.

В таблице 8.3 дан расчет объемов летучих фракций (нитрозаминов), которые испаряются из пневматических шин, по основным городам Израиля. Для расчета принят норматив 234.1мг/кг резины протектора со сроком службы 3 года.

Таблица 8. Объем летучих фракций нитрозаминов из пневматических шин по основным городам Израиля Город Количество Вес шин,т Объем Объем шин, нитрозаминовза нитрозаминов штук срок службы,г за год, г Хайфа 535780 7612.7 1782.13 594. Иерусалим 865210 13013.8 3046.53 1015. Тель-Авив 1571790 22216.9 5200.98 1733. В городах Израиля автомобили размещаются вдоль улиц рядом с тротуаром, а также на стоянках возле жилых домов и на специальных стоянках возле торговых центров и общественных зданий. В таблице 8.4 приведены данные по концентрации нитрозаминов (нг/м3), на незастроенных участках (улицах, проспектах, стоянках).

Таблица 8. Уровень концентрации нитрозаминов в день в городах Город Площадь Площадь без Объем Концентрация города,км2 застройки,км2 воздуха, м3 нитрозаминов, нг/ м3 в день Хайфа 63.67 12.734 38202000 42. Иерусалим 125.156 25.031 75093000 37. Тель-Авив 51.788 10.357 31072800 152. В табл.8.4 принят коэффициент застройки 0.8. Объем воздуха рассчитан для трехметрового слоя. Концентрация нитрозаминов определена с учетом данных табл. 8.3.

Представляет интерес определение объемов износа шин в городах зависимости от интенсивности движения. Данные о расчете объемов отходов от износа шин в зависимости от интенсивности движения приведены в табл.8.5.

Таблица 8. Вес шин для потоков с различной интенсивностью движения Интенсивность Кол-во Кол-во Кол-во Всего вес Движения(N) легковых грузовых автобусов шин, тонн авто/сутки авто (0.78) авто(0.16) (0.06) 5000 3900 800 300 625. 10000 7800 1600 600 1251. 20000 15600 3200 1200 2503. 30000 23400 4800 1800 3754. В табл. 8.5 в скобках указаны коэффициенты для расчета количества автомобилей. Для расчета веса шин в потоке приняты данные для легковых автомобилей -10.2 кг при 5шинах в комплекте, для грузовых автомобилей -35 кг при 12 шинах в комплекте, для автобусов- 43.3 кг при 7 шинах в комплекте. При движении автомобилей образуется шинная пыль в количестве 10-12% от массы шины за срок службы, в условиях Израиля срок службы равен 3 годам. Тогда, в табл.8. приведены данные об объемах шинной пыли для потоков с различной интенсивностью движения Таблица 8. Расчет объема шинной пыли, образуемой на улицах с различной интенсивностью движения.

Интенсивность Вес Вес Вес Концентрация шинной шинной шинной шинной движения, пыли в год, пыли в пыли на пыли в авт./сутки тонн день, кг 1км, мг воздухе,мг/м 5000 2.086 5.715 19050 0. 10000 4.172 11.430 38100 0. 20000 8.344 22.860 76200 1. 30000 12.517 34.290 114300 1. В табл.8.6 при расчете объема шинной пыли учитывалась средняя скорость движения в городах 30км/час. Концентрация шинной пыли определена в 3-х метровом слое воздуха.

8.2 Определение объемов отходов от износа тормозов.

Для определения объемов отходов от износа тормозов можно использовать зависимость, полученную авторами:

Qt=[ No*kp*(T-Ts)+No*kp*ks*Ts]*qp +[No*kt*(T-Ts)+No*kt*ks*Ts]*qt +[No*ka*(T-Ts)+No*ka*ks*Ts]*qa, (8.2) где No-количество автомобилей в городах. kp,kt,ka-процентное содержание автомобилей (легковых, грузовых и автобусов) в автопарке. T-количество дней в году. Ts- количество выходных и праздничных дней в году. ks-коэффициент выхода автомобилей в выходные и праздничные дни. qp,qt,qa-годовой износ тормозов легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Для условий Израиля Ts=110 дням, kp=0.78,kt=0.16, ka=0.06, Qt= No*(241.8*qp +49.6*qt+18.6*qa ) (8.3) Годовой износ тормозов легкового автомобиля составляет 489 г., грузового автомобиля-1516 г. автобуса типа Мерседес Бенц-1323 г.

Данные по износу тормозов взяты из [38], для тормозов с накладками из материала Ferodo FER 5103 FSL1318 и Smart brak TDY 1908C, Тогда объем износа тормозов составит:

Qt= 218.73*No (8.4) В табл.8.7 приведены объемы отходов от износа тормозов для основных городов Израиля Таблица8. Объемы отходов от износа тормозов в городах Город Количество Годовой Количество Объем автомобилей износ жителей, износа в год в парке, тыс. тормозов, тыс. человек на одного единиц. кг жителя, гр.

Хайфа 94.30 20.626 267.0 77. Иерусалим 150.59 32.938 732.1 44. Тель-Авив 226.55 49.553 384.6 128. Используя формулы 8.2- 8.4, можно рассчитать объем отходов от износа тормозов для дорог с различной интенсивностью движения.

Данные приведены в табл.8. Таблица 8. Объем отходов от износа тормозов в зависимости от интенсивности движения Интенсивность Объем отходов Объем отходов Объем отходов движения, от износа от износа от износа авт/сут тормозов в год, тормозов в день, тормозов на кг кг км, кг 5000 399.182 1.093 3. 10000 798.364 2.187 7. 20000 1596.73 4.374 14. В табл.8.8 принята средняя скорость движения в городах 30 км/час при среднедневном пробеге 300 км.

8.4 Определение объёмов отходов от износа асфальтобетонного покрытия Износ асфальтобетонных покрытий происходит вследствие комплексного воздействия природных факторов (температуры, ветра, осадков) и качения с торможением автомобильных колес. При воздействии природных факторов происходит старение битума, испарение легких фракций, повышение его вязкости, увеличение хрупкости, снижение адгезии между каменным материалом и битумом.

Вода из осадков при взаимодействии с отходами автотранспорта (CO, CO2, NOx, SOx) образует кислоты, которые попадают на каменные материалы и осуществляют их разрушение. Ветер уносит продукты разрушения и освобождает новые поверхности для процессов разрушения.

Вторая группа факторов, влияющих на износ асфальтобетонных покрытий, связана с воздействием автомобильных колёс. При качении колеса в пятне контакта образуется зона сжатия и растяжения при отрыве колеса от поверхности качения, что приводит к отрыву частиц битума и каменного материала от слоя.

Кроме того, при торможении колёс существенно возрастают тормозные силы, возникают тангенциальные напряжения, которые способствуют сдвигу асфальтобетонного слоя. Такое явление наблюдается в местах интенсивного торможения колёс у перекрёстков, на спусках, а также в местах с повышенным уровнем коэффициента аварийности. При торможении автомобиля горизонтальные силы двигают асфальтобетон и способствуют образованию волн, которые в свою очередь увеличивают и ускоряют процесс разрушения поверхности качения.

Величина износа покрытия также зависит от качества каменного материала и битума, а также технологии строительства слоя.

В Израиле в качестве каменного материала используют доломиты и базальты. Доломиты обладают повышенным износом и полировкой, что снижает также коэффициенты сцепления колёса с дорогой и ухудшает безопасность движения.

Среднее значение уменьшения толщины покрытия (h) можно описать зависимостью[27,28] h a bB, (8.5) где а - параметр, зависящий от погодоустойчивости материала и климатических условий(для сухого жаркого климата Израиля - а = 0. мм);

b - показатель, зависящий от качества материала, его прочности, состава и интенсивности движения (b =0.2 мм/млн. брутто тонн), В - грузонапряженность, млн. брутто тонн в год, N- интенсивность движения (N=0.001B), авт/сутки.

Износ покрытия (hi) за ti лет определяют по формуле 8.6, либо по формуле 8.7.

(1 q) ti hi ati bBi, (8.6) q где q – коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения и грузонапряженности (q = 0.05);

(1 q)ti N hi ati b (8.7) 1000 q Износ асфальтобетонного покрытия в миллиметрах по годам эксплуатации для интенсивности движения 10000 - 30000 авт./сутки приведен в табл.8.9.

Таблица 8. Износ асфальтобетонного покрытия по годам, мм Интенсивность Количество лет эксплуатации движения, 1 2 3 4 авт/сут.

10000 2.3 2.6 2.9 3.2 3. 20000 4.3 4.6 4.9 5.2 5. 30000 6.3 6.6 6.9 7.2 7. Объёмы продуктов износа асфальтобетонного покрытия при интенсивности движения 10000, 20000 и 30000 авт./сутки с учётом коэффициента уменьшения износа к=0.30-0.46 по ширине проезжей части приведены в табл.8.10.

Таблица 8. Объём продуктов износа асфальтобетонного покрытия на километр дороги за первый год эксплуатации Интенсив Количество Коэффициент Объём Вес В том ность полос уменьшения износа продуктов числе движения, движения износа покрытия износа в каменный авт/сут. Ширина на км, м тоннах материал покрытия, в год при битум, т м =2.4 т/м 10000 2 0.46 7.406 17.77 17. 7 0. 20000 4 0.40 24.08 57.80 55. 14 2. 30000 6 0.30 39.69 95.26 91. 21 3. Приведенные данные свидетельствуют, что объём отходов износа асфальтобетонного покрытия весьма значителен и его следует учитывать при составлении карт загрязнения города.

9. Определение объёмов отходов от автотранспорта по улицам и перекрёсткам в городе (на примере Иерусалима).

Для расчёта объёмов отходов используют таблицу 6.3,в которой приведены состав и интенсивность движения по перекресткам, улицам и проспектам Иерусалима.

В качестве примера расчёт осуществляется для следующих условий:

- интенсивность движения на перекрёстке проспектов "Трасса Шхем-Игаль Ядин" - 59754 авт./сутки;

- интенсивность движения в час пик утром (8-9) 6088 авт./час и вечером (16.30-17.30) - 6147 авт./час;

Состав движения: легковые автомобили - 78.8%;

тендеры и коммерческие-6.3%;

грузовые автомобили - 4.5%;

такси - 6.5%;

автобусы - 3.4%, мотоциклы - 0.36% и тракторы - 0.15%;

Скорость движения легковых автомобилей принята 90,50, и 0- км/час, Скорость движения тендеров и коммерческих автомобилей - км/час и 60км\час;

скорость движения грузовых автомобилей - км/час и 30 км/час. Скорость движения такси 20 - 60 км/час, а автобусов 5- 60 км/час в равнинной местности.

Для расчёта объемов отходов на 1 км улицы и в пределах регулируемого перекрёстка используются данные из главы 7 (таблицы 7.5-7.8).

Расчёты приведены в табл. 9.1 для условий отличного состояния проезжей части с уклоном менее 2%.

Таблица 9. Объём отходов по перекрёстку Трасса Шхем-Игаль Ядин в кг/км (в скобках приведены данные на один автомобиль в г/км) № Тип Количество Средняя Объём отходов (полютантов) автомобиля автомобилей скорость в сутки движения, PM HC COx NOx Км/час Легковые 1 47076 90 - (0.97) (10.9) (1.28) (78.8%) 45.66 513.13 60. 50 - (0.88) (11.9) (1.38) 41.43 560.2 64. 15 - (1.78) (29.5) (0.55) 83.80 1388.7 25. Тендеры и 2 30 (0.52) (2.0) (2.55) (5.40) коммерческие (6.3%) 1.94 7.48 9.54 20. 5 (1.8) (9.06) (9.23) (15.13) 6.73 33.90 34.75 56. Грузовые 3 2684 30 (0.52) (2.0) (2.55) (5.40) (4.5%) 1.39 5.37 6.84 14. 5 (1.8) (9.06) (9.29) (15.13) 4.83 24.32 24.93 40. Такси 4 3909 60 (0.11) (0.071) (0.37) (0.57) (6.9%) 0.41 0.28 1.45 2. 5 (0.16) (0.20) (0.98) (0.90) 0.63 0.782 3.83 3. Автобусы 5 2035 60 (0.63) (1.59) (4.16) (22.30) (3.4%) 1.27 3.24 8.47 45. 5 (0.88) (1.8) (1.12) (27.5) 1.79 3.66 2.24 55. В табл.9.2 приведен объём отходов от автотранспорта на 1 км дороги по данному виду полютантов за день. Расчет выполнен для дорог с интенсивностью движения 59754 авт/сут. Приняты следующие средние скорости движения: для легковых автомобилей - 90км/час, грузовых – 30км/час, такси – 60 км/час, автобусов -60км/час.

Таблица 9. Объём отходов от автомобилей по данному виду полютантов за день, кг/км (в скобках в процентах) Тип автомобиля Объём отходов PM HC COx NOx Легковые - 45.7 513.13 60. (73.6) (42.3) (95.13) Тендеры 3.34 12.85 16.36 34. коммерческие и (66.5) (20.7) (3.03) (24.3) грузовые Такси 0.414 0.28 1.45 2. (8.2) (0.47) 0.27 (1.56) Автобусы 1.27 3.24 8.47 45. (25.3) (5.22) (1.57) (31.84) Объём отходов 5.024 (100) 62.07 (100) 539.41 142. Сумма по строке (100) 749. Представляет интерес определение объёмов полютантов на перекрёстках. Количество автомобилей, останавливающихся на красный свет, зависит от интенсивности движения и продолжительности действия красного света. Для определения количества автомобилей на полосе у светофора используется зависимость:

N * Tc No (9.1) 12 * 3600 * n где N - интенсивность движения за 12 часов, авт./сутки;

Тс продолжительность красного света, сек;

n - количество полос движения.

Таблица 9. Количество автомобилей у светофора на одной полосе (n=2) при действии красного света в секундах(40,60,80,100,120) (над чертой – количество автомобилей у светофора, под чертой – длина очереди в метрах).

Интенсив ность, авт/сут.

40 60 80 100 5000 _2.3(3)_ _3.47(4)_ _4.63(5) _5.79(6) _6.94(7)_ 21 28 35 42 10000 _4.62(5) _6.94(7) _9.26(9) _11.6(12) _13.9(14) 35 49 63 84 20000 _9.26(9) 13.9(14) _18.5(19) _23.3(24) _27.8(28) 63 98 133 168 30000 _13.9(14) 20.8(21) _27.8(28) _34.7(354)_ _41.7(42)_ 98 147 196 249 Длина средневзвешенного автомобиля-7 м. При интенсивности движения до 20000 авт/сутки по пересекающимся дорогам и продолжительности красного света 120 сек. длина очереди у перекрёстка составит 196 м. по одной полосе, а на перекрёстке – 784 м.

Объём отходов на перекрёстке представлен в табл.9.4.

Таблица 9. Объём отходов автотранспорта на перекрёстке: Трасса Шхем – Игаль Ядин(над чертой -объём отходов на 1 км дороги, под чертой объём отходов на перекрёстке у светофоров) № Тип Скоро Объём отходов (полютантов), кг/км сть автомобиля км/час PM HC COx NOx Легковые 1 0-15 - 83.80 1388.7 25. 65.7 1088.7 20. Тендеры и 2 0-5 6.73 33.9 34.8 56. 5.28 26.6 27.3 44. коммерческие Грузовые 4.83 24.32 24.93 40. 3 0-5 3.79 19.07 19.55 31. Такси 0.633 0.782 3.83 3. 4 0-5 0.50 0.61 3.00 2. Автобусы 1.79 3.66 2.24 55. 5 0-5 1.40 2.87 1.76 43. Объём отходов - 10.97 114.85 1140.3 143. за сутки на перекрёсте, кг/км 1409. Сумма по строке Объём отходов 7 - 2.85 29.86 296.4 37. за год на перекрёстке, т/км 366. Сумма по строке Данные, приведенные в табл.9.4 свидетельствуют, что на перекрёстке объём отходов от автотранспорта резко возрастает (в 1. раз) вследствие снижения скорости движения и ожидания у светофора.

В таблицах 9.5,9.6, 9.7 приведены данные о величине отходов автотранспорта по улицам Иерусалима для типичного состава автомобилей и интенсивности движения с количеством полос от 1 до 6, а также объём отходов на перекрёстках улиц для случая пересечения 1/1,2/2,3/3.

Данные, полученные в главе 6 (табл.6.3), используются для определения объемов полютантов на 12 перекрёстках Иерусалима (табл.9.7).

Таблица 9. Объём отходов автотранспорта по улицам Иерусалима Количество Интенсивность Объём отходов (полютантов), кг/км полос движения, PM HC COx NOx движения авт/сутки 1 10.000 1.23 10.4 90.30 23. 1 15.600 1.91 16.20 140.82 37. 31.200 3.82 32.40 281.70 74. 62.400 7.64 64.80 563.30 148. 93.600 11.50 97.20 844.90 223. С увеличением количества полос и интенсивности движения, объём отходов от автотранспорта возрастает пропорционально росту количества автомобилей.

Эта взаимосвязь в дальнейшем используется при выделении биотопов (глава14).

Таблица 9. Объём отходов на перекрестке улиц (с количеством полос движения 1/1,2/2,3/3) Перекресток Интенсивность Объём отходов (полютантов), движения, кг/км авт/сутки PM HC COx NOx 1/1 31200 5.73 92.40 595.30 74. 2/2 62400 11.50 184.80 1190.60 149. 93600 17.20 277.20 1785.90 224. 3/ В случае пересечения улиц с различными количествами полос движения, например 2/1, 2/3,3/4, необходимо произвести расчёт по каждому случаю отдельно.

Таблица 9. Объёмы полютантов на улицах, проспектах и перекрёстках в центральной части Иерусалима № Наименование Интенсивнос Объём отходов (полютантов), перекрёстков, улиц и ть движения, кг/км проспектов авт/сутки PM HC COx NOx Перекресток 1 59754 7.32 62.07 539.4 142. Дерех Шхем- Игаль Ядин Перекресток 2 60209 7.38 62.54 543.5 143. Магиней Иерушалаим -проспект Бен Гурион Перекресток Гива 63578 7.79 66.04 573.9 151. Шауль-проспект Бен Гурион Перекресток 63165 7.74 65.61 570.2 150. Шезир-Герцель Перекресток 62986 7.72 65.43 568.6 150. Бегин-Голомав Перекресток 41729 5.11 43.35 376.7 99. Пат-Бен Гурион Перекресток 47095 5.76 48.92 425.1 112. Хеврон-Эйи Геди Перекресток 66961 8.20 69.56 604.5 159. Шезир-Герцель Перекресток 9 52953 6.49 55.01 478.0 126. Бен Цви - Рупин Перекресток 42182 5.17 43.82 380.8 100. 10 Бен Захи-Фаер Кениг Перекресток 30287 3.71 31.46 273.4 72. Рамбам-Садия Гаон Перекр.Яфо-Хашин 14466 1.77 15.03 130.6 34. - 74.2 628.8 5468 1444. Всего отходов в день, кг - 19.3 163.5 1422 375. Всего отходов в год при 260 рабочих днях, тонн 10. Влияние отходов автотранспорта на уровень заболевания населения.

10.1Загрязнение территории и заболевание населения по странам Европы, Азии и Америке.

В настоящее время в различных странах мира автомобильный транспорт играет важную и определяющую роль в обеспечении грузовых и пассажирских перевозок. С другой стороны, автотранспорт является определяющим фактором в загрязнении атмосферы и окружающей среды, что способствует росту числа различных заболеваний и сокращению продолжительности жизни. Проблемы больших городов, с точки зрения экологии, приведены в главе 1.В ней показаны особенности больших городов, формирование в них микроклимата и влияние автотранспорта на экологию.

Так, по данным США [90,91,92], все виды транспорта дают 60% от объёма загрязнения, промышленность - 17%, энергетика 14% и остальные отрасли 9%.В США проблемой экологии и загрязнения окружающей среды от автотранспорта занимаются давно, имеется большое количество публикаций, в том числе в Интернете. В [93,94,95] приведены среднегодовые уровни загрязнения в городах на главных городских дорогах, дорогах в местах проживания и в сельской местности (данные приведены в табл.10.1).

Таблица 10. Уровни загрязнения по видам отходов(1мг=0.001г, 1Мг=0.000001г).

Вид отходов Уровень Уровень Уровень загрязнений загрязнений на загрязнений на на сельских дорогах главных дорогах в местах городских проживания дорогах Угарный газ (СО) 6 мг/м3 1 мг/м3 0.1 мг/м 120 Мг/ м Оксиды 50 Мг/м3 8 Мг/м азота(NOx) 25 Мг/ м Бензин(HC) 8 Мг/м3 1 Мг/м 0.5 Мг/ м Свинец(Pb) 0.3 Мг/м3 0.01 Мг/м Мониторинг отходов показал значительное превышение уровней отходов: СО: 12 - 43 мг/ м3, NO: 0.65 - 1.6 мг/ м3, NO2: 0.03 - 0. мг/ м3.


При мониторинге производились замеры на расстоянии 15м, 30м и до 100м. Концентрация отходов на расстоянии 100 м снижалась до - 15 %. В статье "Автомобильное движение, загрязнения воздуха и здоровье в США”[94-96] приведены данные о заболевании раком легких. Так в 2002 г. заболели 169400 человек, из них умерли человек Ежегодно более 300 тыс. европейцев умирают от излишнего загрязнения воздуха. Данные приведены в докладе Еврокомиссии[97,98].

Европейцы отмечают, что в среднем раз в год вынуждены уходить с работы на половину дня в связи с ухудшением экологической обстановки, что наносит экономике ущерб в миллиардов евро. Наиболее сложная обстановка сложилась в Голландии, Бельгии, Сев. Италии, Польше и Венгрии. Средняя продолжительность жизни бельгийцев сократилась на 13.6 мес., а голландцев на 12.7 мес. В Финляндии также сократилась продолжительность жизни на 3.1 мес.

В Швеции в 2000г. осуществлялся замер уровня NOx, CO и CO c одновременным замером уровня заболеваний населения. В местах замера, где уровень загрязнения превышал допустимые нормы, умерло 3000 человек в возрасте 40-75 лет [99].В Германии (Гамбург) из человек, проживающих на улицах с движением более автомобилей в сутки, заболели 12000 человек (1970г.-1972 г.), т. е 19, %(из них. 34 % курили) [100,102].

Обследование, проведенное в Денвере (Колорадо), связало интенсивность движения автомобилей и объём отходов с риском заболевания в зависимости от расстояния от дороги до места проживания. Так, проживание в 750 футах от дороги с интенсивностью движения 20000 автомобилей в сутки превышает риск заболевания в 6 8 раз, чем на дорогах с низкой интенсивностью.

В Англии в течение 1990-1994 годов обследовались дети, проживающие на расстоянии 330 футов от дороги с интенсивностью движения более 10000 авт/сутки. У них риск заболевания лейкемией выше на 61 % по сравнению с детьми, проживающими на расстоянии 1000 футов от подобной дороги. Гринпис [99] замерил состав воздуха в Лондоне в различных точках и получил данные по превышению допустимых концентраций по видам полютантов:

NO - 75%, бензин - 83%, CO - 97%, CO2 - 29%.

В докладе [98,99] приведены данные об определении загрязнения воздуха от автотранспорта и заболевания детей в Австрии, Франции и Швейцарии. При этом было зафиксировано 300000 случаев бронхитов и 162000 случаев заболеваний астмой.

В мире на борьбу с загрязнением воздуха затрачивается всё больше и больше средств. Так, на конференции в Бангкоке (Таиланд) приводились следующие данные (табл.10.2).

Таблица 10. Затраты (млн. $US) на борьбу с очисткой воздуха и с пробками на дорогах по некоторым странам Город Затраты на борьбу Затраты с пробками и заторами на очистку воздуха (Население млн.человек) Бангкок (5.6) 400 (71.4) 1300 (232.1) Сеул (10.3) 154 (14.95) 615 (59.7) Манила (1.7) 51 (30) 1800 (1058) Джакарта (8.6) 68 (7.9) 800 (93) В табл.10.2 в скобках приведены затраты на одного жителя в долларах США.

Приведенные данные свидетельствуют о значительных затратах на очистку воздуха. Однако не приведены данные о количестве автотранспорта и выбросах отходов от него в атмосферу, что снижает ценность результатов.

В Москве на долю одного жителя приходится до 200 кг вредных выбросов. При этом все заводы в Москве выбрасывают в атмосферу в 6.5 раз меньше отходов, чем автотранспорт.

В 235 городах России 64 млн. человек живут в условиях предельно-допустимых концентраций вредных веществ. Средняя продолжительность жизни в Москве на 4-5 лет меньше, чем в других регионах. По данным Минздрава России ежегодный ущерб от негативного воздействия выхлопных газов составляет 3.4 миллиардов $ US. или 1.5 % ВНП.

В Израиле была опубликована карта заболевания раком в городах. Всего по 14 городам с населением 2.5 млн. человек заболело более 7.7 тыс. человек, что составляет 0.304% населения. Для примера, в США заболело 169.4 тыс. человек, что составляет 0.063 % населения.

Следовательно, в Израиле риск заболеваний раком в 5 раз больше, чем в США, что вызвано в первую очередь повышенной плотностью застройки, малыми расстояниями от жилых домов до дорог и особенностями климатических условий [103].

10.2 Влияние загрязнения городов Израиля на рост числа заболеваний населения В последнее время в Израиле проведено обширное исследование по заболеванию раком в 14 городах. В качестве основных факторов, влияющих на раковые заболевания, назывались курение табака, влияние солнца и загрязнение атмосферы. Однако не были приведены конкретные данные о влиянии автомобилизации на рост числа раковых заболеваний. В данной работе было выполнено определение объёмов отходов от автотранспорта и промышленности в этих городах и их влияние на число раковых заболеваний с учётом количества автомобилей в городе, а также автотранзита. Данные приведены в табл.10.3, 10.4.

Таблица 10. Объём отходов за год от автотранспорта и промышленности (над чертой) и на 1 чел. в тоннах (под чертой).

№ Город Объём отходов за год от автотранспорта и промышленности CO2 CO SO2 NOx HC PM Цфат 280317 679.1 1001.5 863 99.5 12. 9.9 0.024 0.036 0.0307 0.0035 0. Акко 465712 1249.6 1639.6 1446.4 182.5 20. 10.1 0.027 0.036 0.0314 0.0040 0. Хайфа 2934387 11931 9524.1 9545 1727.1 143. 11.0 0.045 0.036 0.036 0.0065 0. Тверия 412991 1231.5 1429.9 1295 179.3 18. 10.3 0.031 0.039 0.032 0.0045 0. Хедера 811158 2837.3 2724.3 2589.7 411.5 38. 10.6 0.037 0.036 0.034 0.0054 0. Тель-Авив 4799566 28770.1 13737.6 16598 4142.3 267. 12.5 0.075 0.036 0.043 0.0107 0. Петах- 2314217 14092.5 6580.3 8027 20287 129. 12.6 0.077 0.036 0.044 0.011 0. Тиква Ашкелон 1105817 3203.2 3846.1 3459 467.1 49. 10.3 0.030 0.036 0.032 0.0043 0. 9 Иерусалим 7374730 19140.3 26093.2 22831 2797.4 323. 10.0 0.026 0.036 0.031 0.0038 0. 10 Беер Шева 1893241 5294.8 6622.3 5902 771.9 84. 12.2 0.028 0.036 0.032 0.0041 0. Как видно из приведенных данных, объём отходов от автотранспорта и промышленности на одного человека в год колеблется в следующем диапазоне:

для CO2 – от 10.3 т/год до 12.6 т/год, CO – от 0.024т/год до 0. т/год, для SO2 – от 0.035 т/год до 0.0036 т/год, NOx – от 0.031 т/год до 0.044 т/год, для HC – от 0.0035 т/год до 0.0107 т/год,PM –от 0. т/год до 0.00069 т/год. Представляет интерес количество отходов несгоревшего топлива в год. Так, например, в Тель-Авиве оно составляет 10,7 кг на человека, а всего на город – 4142.3 тонн.

Характеристика городов по количеству жителей и количеству автотранспорта приведена в табл.10.4.

Таблица 10. Характеристика городов по количеству жителей, автотранспорта и числу заболевших раком № Город Количество Количество Количество Количество жителей, заболевших автомобилей автомобилей человек в год на Количество на автомобилей с жителей жителей/ учётом всего транзита Цфат 1 28100 304 5348 86.0 Акко 2 46000 326 9851 150 Хайфа 3 267000 377 94295 1007 Тверия 4 40100 291 9713 117 Хедера 5 76400 238 22408 182 Тель-Авив 6 384600 355 227758 430 Петах 7 184200 246 111573 453 Тиква Ашкелон 8 107900 252 25261 272 Иерусалим 9 298 150814 2182 10 Беер Шева 185800 348 41743 647 С ростом количества автомобилей в городах возрастает число заболевших при прочих равных условиях, что вызвано увеличением количества отходов от автотранспорта на одного жителя города [104].

Из таблицы видно, что данные по Хайфе и Беер Шеве выделяются с точки зрения заболеваемости. Это объясняется наличием в этих городах химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Представляет интерес изменение количества заболеваний в зависимости от расстояния домов от дороги. Данные были получены на основе исследований Хайфского университета. По этим данным построены графики изменения количества заболевших и концентрации отходов автотранспорта в зависимости от расстояния дома от дороги (рис. 10.1 и 10.2).

Рис.10.1 Количество заболевших раком в зависимости от расстояния дома от дороги Рис.10.2 Концентрация отходов автотранспорта в зависимости от расстояния дома от дороги.

Как видно из графиков, количество заболеваний снижается с увеличением расстояния до дороги. Авторами построен график, связывающий концентрацию отходов автотранспорта с количеством заболеваний раком.

Из графика (рис.10.3) видно, что с ростом концентрации отходов, увеличивается количество заболевших раком.

При этом интенсивный рост числа заболеваний наблюдается при изменении концентрации отходов до 50 %, а далее темы роста числа заболеваний уменьшаются.

Рис.10.3 Влияние концентрации отходов от автотранспорта на количество заболевших.

Полученные данные свидетельствуют о необходимости проведения комплексных исследований по заболеванию населения с учетом постоянного роста уровня автомобилизации в городах.

11.Трансформация отходов от автотранспорта 11.1Общая схема трансформации отходов и ее составляющие.

Объём отходов от автомобильного транспорта определяется на основании модели экосистемы ВАДОС. Он включает отходы работающих двигателей, износ тормозов, износ шин и асфальтобетонных поверхностей качения[105,106].

Полученные отходы трансформируются от действия различных климатических факторов, таких как ветер, температуры, осадки. На изменение объёма отходов оказывает влияние растительность (деревья, кустарники, трава), а также материал, из которого построены дома, дороги и сооружения.

При трансформации отходов автотранспорта следует учитывать время жизни газов и аэрозолей, которое, колеблется в широком диапазоне от 3 минут до нескольких месяцев в зависимости от их химической устойчивости, а также присутствие реакционно-способных компонентов, таких как озон, пироксид водорода и другие. Особое внимание следует уделить наличию тонкой пыли в воздухе, образуемой от износа тормозов, шин и хамсинов. На поверхности частиц пыли адсорбируются некоторые газы, что способствует возникновению и развитию раковых и других заболеваний.


Отходы автотранспорта не остаются на одном месте, а транспортируются ветром, поглощаются деревьями, кустарником и травой, оседают на поверхности зданий и сооружений, вступают во взаимодействие с атмосферными осадками с образованием различных кислот.

Схема трансформации отходов автотранспорта приведена на рис.11.1.

Наибольшее влияние на транспортировку отходов оказывает ветер. В городах, построенных с учётом направления ветра, очистка улиц от отходов автотранспорта осуществляется более интенсивно, чем в городах, имеющих старую хаотическую застройку. Улицы, обустроенные жилыми домами и общественными зданиями, можно представить в виде аэродинамической трубы, имеющей отверстия по бокам (боковые улицы и просветы между домами) с открытым верхом, имеющим связь с атмосферой.

Объём отходов автотранспорта, транспортируемых ветром (Qv), можно описать формулой:

Qv=Qv1+Qv2+Qv3, (11.1) где Qv1 - объем отходов, транспортируемых ветром вдоль улицы по направлению ветра, зависит от скорости ветра и его направления;

Qv2 - объем отходов, перемещаемых в боковые улицы и просветы между зданиями, составляет около 5- 10 % от общего объёма отходов;

Qv3 - объем отходов, проникающих в верхние слои атмосферы, (составляет 15%-20% от общего объёма отходов). Он зависит от этажности зданий и газоемкости улиц.

Отметим, что над крупными городами в атмосфере больше аэрозолей и газов, чем в других местах. При этом самоочищению атмосферы препятствует снижение солнечной радиации и скорости ветра, а также изменение средней температуры воздуха из-за нагрева поверхностей зданий и асфальтобетонных покрытий дорог.

Часть отходов автотранспорта поглощается и адсорбируется шероховатыми поверхностями зданий и покрытиями дорог и тротуаров, а также другими поверхностями (грунт, керамические плитки и другие).

Объём отходов, поглощенных поверхностями (Qp), описывается формулой:

Qp=Qp1+Qp2+Qp3, где (11.2) Qp1 = Kp1 * Sp1, Qp2 = Kp2 * Sp2, Qp3 = Kp3 * Sp3, Qp1-объем отходов, поглощенных бетонными и кирпичными поверхностями зданий, объем отходов, поглощенных асфальтобетонными Qp2 поверхностями улиц, дорог и тротуаров, Qp3 - объем отходов, поглощенных другими поверхностями.

Величина поглощения (адсорбции) отходов зависит от пористости поверхности и ее адсорбирующих свойств (Kp1,Kp2,Kp3 – коэффициенты адсорбции материалов;

– площади Sp1,Sp2,Sp адсорбирующие отходы).

Так, например, значительным поглощающим эффектом обладает двуокись титана TiO2. Известно, что двуокись титана является эффективным фотокатализатором и ускоряет расщепление окислов ультрафиолетовым светом. В результате образуются радикалы, которые превращают органические и неорганические молекулы в безвредные, легкосмываемые дождём. Этот эффект был обнаружен в 70-е годы XX века учёнными из Токийского университета. В Гонконге бетонные плиты, покрытые этим веществом, позволили удалить до 90% окиси азота из кислотного дождя. Двуокись титана служит катализатором и время его действия весьма продолжительно.

Некоторая часть отходов поглощается деревьями, кустарником и травой. Известно, что только при наличии солнечного света зеленные растения поглощают из воздуха CO и CO2 и выделяют кислород.

Кроме того растения из почвы добывает серу, фосфор и азот для питания и роста. Таким образом, растения играют роль очистителя воздуха. Объем поглощенного CO2 растениями из воздуха зависит от вида растений, их кроны и других факторов. К сожалению, планирование посадки растений и их количество не учитывает возможной очистки воздуха и связанно только с архитектурно ландшафтным проектированием. Тем не менее, отметим, что в Израиле 5.7 % территории покрыто лесом (для сравнения: в Иордании 1%. в Ливане 3%, в Египте 0%), в городах создаются парковые зоны, при расчете которых также следует учитывать величину поглощения отходов автотранспорта.

Одновременно отметим, что в связи с необходимостью парковки автомобилей площадь территории города, занятой деревьями, кустарниками и травой постоянно уменьшается, что ухудшает очистку воздуха и экологическую обстановку.

Объём отходов автотранспорта, поглощаемых и перерабатываемых растениями (Qr) можно представить в виде формулы:

Qr=Qr1+Qr2+Qr3, (11.3) где Qr1 - объем отходов, поглощаемых и перерабатываемых деревьями различных типов;

Qr2- объем отходов, перерабатываемых кустарниками;

Qr3 - объем отходов, поглощаемых травой и другими видами растительности.

Известно, что над городами в период дождевых осадков образуются кислотные дожди, что связанно в первую очередь с наличием в отходах транспорта окислов угарного газа, двуокиси углерода, двуокиси азота и двуокиси серы, которые при взаимодействии с водой образуют соляную, азотную и серную кислоты.

Объём отходов автотранспорта, участвующих в образовании кислот (Qk) можно представить в виде формулы:

Qk=Qk1+Qk2+Qk3, (11.4) где Qk1 - объем отходов, участвующих в образовании соляной кислоты;

Qk2 - объем отходов, участвующих в образовании азотной кислоты;

Qk3 - объем отходов, участвующих в образовании серной кислоты.

Поскольку известно количество выпадающих осадков ежемесячно и число дней с осадками в году, то можно определить величину Qk. Кроме того, следует учитывать образование кислот в местах искусственного полива растений в городах. В последнее время в городах начали проектировать декоративные защитные стенки с поглотителями отходов (Qz).

Таким образом, объём отходов автотранспорта (Qo) в зависимости от свойств автомобильного потока, качества дорожного покрытия и климата связан с факторами, влияющими на его трансформацию следующим образом:

Qo=Qд+Qб+Qш+Qa (11.5) где Qд - отходы от работы двигателей,Qб- отходы от износа тормозов, Qш- отходы от износа шин, Qa-отходы от износа асфальтобетона.

Большое значение следует также придавать отходам, образующимся от износа асфальтобетонных покрытий и износа покрышек автомобилей и тормозов Объём отходов от износа шин(Qш) тормозов(Qб) и асфальтобетонного покрытия(Qа) можно определить по методике, приведенной в главе 8.

Твердые отходы от износа шин, тормозов и асфальтобетонного покрытия частично уносятся ветром, частично осаждаются на поверхности пористого асфальтобетона и закрывают поры до 100г/м2 в год. По данным исследований, проведенных в ФРГ, установлено снижение пористости асфальтобетона на 5-10% за 7-8 лет работы.

Остаток отходов от автотранспорта после их трансформации можно определить по формуле:

Qoc=Qo-Qт (11.6) где:Qoc – остаток отходов от автотранспорта;

Qо- объём отходов от автотранспорта;

Qт - объём трансформации отходов.

Поглощение и переработка отходов автотранспорта 11. деревьями, кустарниками и травой.

Известно, что зеленые насаждения участвуют в процессе очищения атмосферы от газов и пыли. Это явление связано с фотосинтезом, то есть процессом поглощения углекислого газа и переработкой его для питания растений и очистки атмосферы. В процессе фотосинтеза солнечный свет поглощается хлорофиллом, содержащимся в листьях и траве. Вода расщепляется на водород и кислород, водород соединяется с углеродом из CO2 и образует глюкозу (см. уравнение фотосинтеза Ван Ниля).

6CO2+6H2O+(солнечная энергия)=C6H12O6(глюкоза)+6O Глюкоза используется для питания и роста растений, а кислород уходит в атмосферу. Приведем данные об образовании CO2 при сгорании некоторых видов топлива (табл.11.1) Таблица 11. Характеристика сгорания метана и бензина Вид топлива и формула сгорания Вес Вес Вес топлива/ кислорода, кг CO2,кг H2O,кг Метан.CH4+2O2=CO2+H2O+Q(тепло) 1/4 2.75 2. Бензин.2С8H16+25O2=16CO2+18H2O+ 1/3.5 3.08 1. +Q(тепло) В мире все растения поглощают из атмосферы 100-200 млар.тонн CO2 в год, при этом 60% этого количества поглощают леса, занимающие около 30% территории суши. Поглотительная способность деревьев приведена у Кулагина(1968г.)и Рябинина(1965г.).

В этой работе дан график изменения фотосинтеза (мг/дм 2 в час) в зависимости от освещенности для различных пород деревьев.

Среднегодовая интенсивность фотосинтеза для листопадных деревьев 10-20 г.CO2/дм2.ч. а для хвойных(вечнозеленых)-4-15 г.CO2/дм2.ч. В литературе приводятся данные по величинам поглощения CO различными деревьями. Так 1 га. лиственных деревьев за солнечный день поглощает 220-280 кг CO2 и выделяет до 200 кг. кислорода.

Деревья также задерживают пыль и снижают концентрацию загрязнения атмосферы. Например, 1га. хвойных деревьев удерживает до 40 т пыли в год, а 1га. лиственных деревьев- до 100т. пыли в год.

Подсчитано, что для нейтрализации одного автомобиля необходимо посадить примерно до 10 деревьев, их количество зависит от типа деревьев и объемов газопоглощения. Кроме того деревья снижают шум на 5-10%, поглощают до 26% падающей на них звуковой энергии и улучшают микроклимат за счет снижения температуры воздуха на 5 7% и стабилизации влагообмена.

Отметим, что трава на газонах также способствует улучшению микроклимата за счет испарения воды (до 200г с 1м2 газона), поглощения пыли и снижения температуры воздуха на 2.5%.

В литературе приводятся данные о величине пространства, очищаемого одним деревом. Так, например, каштан очищает от выхлопных газов до 20 тыс. м3 без вреда для своего здоровья. В то же время следует отметить чувствительность деревьев к загрязнению. По данным Рябинина В. для лиственных деревьев среднесуточное ПДК по SO2 равно 0.25мг/м3, для сосны 0.40 мг/м3, липы 0.6 мг/м3, ели 0.7мг/м3. При превышении ПДК наблюдается угнетение растений.

Для укрупненных расчетов можно воспользоваться данными ВОЗ о технических отхода, которые получаются в городе с населением 1 млн.

жителей в год:

1.Водяной пар- 10 млн.т.2.Газы (SO2, NOx, CO и другие)-2.0 млн. т.

3.Пыль разная-20 тыс.т. 4.Тяжелые металлы( Pb, Zn, Cd, Cu и др.) 150т.

В литературе приведено описание синтетического дерева, которое в 1000 раз поглощает больше углеводородов, чем натуральное (Ж. Мир науки и техники от 26.10.2009 mirnt/ru/environment/plastic-tree).Однако это пока еще проект в стадии разработки и экспериментов.

Ниже приведем некоторые данные по лесному хозяйству Израиля (ККЛ). Лесное хозяйство занимает 200 тыс. га, из них 95% рукотворного леса. Посажено около 250млн. деревьев. На 1га.

находится 1316 деревьев. Площади посадки деревьев: на севере Израиля- 289288 дунамов, в центральной части-249842 дунама, на юге 316533 дунама.

12. Комплексная модель экосистемы “ВАДОС” Данная модель необходима для расчёта объёмов отходов автомобильного транспорта с последующим определением объёмов их трансформации и получения остаточных объёмов.

Модель включает базы данных: три (БД-1,........,БД-10), основных блока, характеризующих автотранспорт (Б1, Б2, Б3) и пять блоков для определения трансформации отходов (ТО1,.....,ТО5).

С помощью модели можно выполнять следующие работы:

подсчитать объёмы отходов по каждой улице, проспекту, дороге;

- прогнозировать изменение объёмов отходов в связи с изменением интенсивности и состава движения по годам;

- выявить проблемные, загрязнённые участки;

- разработать рекомендации по снижению объёмов загрязнения, связанные с организацией движения автотранспорта, работой светофоров, посадкой зелённых насаждений и устройством стен из специальных поглотителей;

- позволяет выполнить предварительные расчёты по объёмам загрязнений для новых объектов и дать варианты организации движения.

Компьютерная модель дешевле, чем создание разветвленной стационарной сети станций для мониторинга качества воздушной среды. Кроме того, мониторинг не может дать прогноза и предложить способы снижения объёмов отходов. В модели имеются 10 баз данных.

БД-1, база данных, характеризующая город, включает:

Название города и его площадь. План города с указанием улиц.

Количество жителей. Площадь, занимаемую парками, садами, аллеями и стоянками для автотранспорта. Количество автотранспорта в городе по типам автомобилей. Этажность по улицам, проспектам и дорогам.

Плотность застройки.

БД-2, база данных, характеризующая улицы, проспекты и дороги в городе, включает:

План улиц (проспектов), дорог. Геометрические параметры дорог, тротуаров, проезжей части с разделительной полосой или без неё. Расстояние между домами, длину улиц и размещение регулируемых и нерегулируемых перекрестков. Ширину улиц (дорог), пересекающихся на перекрестках и - количество полос движения.

БД-3, база данных о характеристике и состоянии дорожных одежд и покрытий, включает:

Конструкцию дорожной одежды. Прочность дорожной одежды.

Состояние проезжей части, вид разрушений и процент разрушений на проезжей части. Ровность покрытия, шероховатость и степень его износа.

БД-4, база данных об интенсивностях и составе движения по улицам, проспектам и дорогам, включает:

Интенсивность движения по дорогам (улицам) городов за 5(10) лет, состав движения по дорогам (улицам), скорость движения и размещение автомобилей по ширине проезжей части.

БД-5, база данных о работе светофоров и пробках, включает:

Размещение светофоров, частоту работы светофоров (для красного сигнала). Пробки у светофоров (время ожидания, длина очереди, количество автомобилей). Пробки, связанные с аварийными и другими ситуациями.

БД-6, база данных о возрастном составе автомобилей, включает:

Количество автомобилей по видам с возрастом до 5 лет;

Количество автомобилей по видам с возрастом 5 -10 лет. Количество автомобилей по видам с возрастом 10-20 лет. Количество автомобилей по видам с возрастом более 20 лет.

БД-7, база данных об использующихся пневматических шинах, включает:

Характеристики пневматических шин для разных типов автомобилей, (размер шин, протектор, вес, ходимость шин, износ шин).

БД-8, база данных о климатических параметрах, включает:

Среднестатистические температуры за год по месяцам, величину осадков и их количество по месяцам, продолжительность осадков по месяцам. Ветер, направление и сила ветра по месяцам, туманы, их количество и продолжительность по месяцам. Хамсины, их количество и параметры по месяцам.

БД-9, база данных о рельефе и уклонах на дорогах, улицах и проспектах, включает:

Виды рельефа (равнинный, гористый) и величину уклонов на дорогах.

БД-10, база данных об отходах автотранспорта по видам отходов в зависимости от скорости движения автомобилей и уклонов, включает данные из главы 7..

В комплексной модели имеется три основных блока для расчёта объёмов отходов автотранспорта:

Блок 1 (Б1), включающий подблоки:

Б1.1 - интенсивность движения, Б1.2 - состав движения, Б1.3 возраст автомобилей, Б1.4 - скорость движения, Б1.5 - износ шин и тормозов, Б1.6 - пробки на дорогах.

Блок 2 (Б2), включающий подблоки:

Б2.1 –транспортно- эксплуатационные показатели (прочность, ровность, шероховатость), Б2.2 - износ покрытия под действием климата и колёс автомобиля, Б2.3 - уклоны на дорогах.

Блок 3 (Б3), включающий подблоки:

Б3.1 - дороги, улицы и геометрические параметры, Б3.2 этажность зданий, Б3.3 - растительность, Б3.4 - рельеф, Б3.5 - климат с параметрами, (Б3.5.1 - температуры, Б3.5.2 - осадки, Б3.5.3 - туманы, Б3.5.4 - хамсины, Б3.5.5 – ветер).

Все блоки оказывают влияние на скорость движения, от которой зависят объёмы отходов: CO, CO2, NOx, SOx, PM, HC, Pb.

Кроме того модель учитывает объём отходов от истирания шин, тормозов и поверхности качения.

Поскольку отходы от автотранспорта не находятся постоянно на одном месте, а мигрируют по высоте и площади, то второй частью комплексной модели является трансформация отходов, представленная в главе11 данной работы.

Общая схема комплексной модели экосистемы ВАДОС приведена на рис.12.1.

Составление комплексной модели системы ВАДОС производит специальная группа, созданная при муниципалитете города. Состав группы и набор выполняемых работ приведен в главе 15 настоящей работы. Следует отметить, что для каждого города должна быть разработана система, учитывающая особенности города, с возможностями дальнейшего развития.

В эту систему могут быть включены блоки, позволяющие произвести районирование территории и составить карты загрязнения различными отходами. Кроме того, можно учесть отходы и от других факторов.

Таким образом, предлагаемая модель имеет тенденцию к дальнейшему развитию и совершенствованию.

13. Метод определения объёмов отходов в городах на основе данных статистической отчетности 1. Метод разработан с использованием данных статистической отчётности по Израилю. Данный метод позволяет получить оценку общего загрязнения атмосферы и окружающей среды в городах только от сжигания топлива. Он не может выявить степень загрязнения улиц, проспектов, площадей;

не может определить наиболее загрязненные участки, так как даёт усреднённые данные без учёта режимов движения автотранспорта, износа шин, тормозов и поверхности качения. Этот метод не может быть основой для разработки мероприятий по снижению уровня загрязнения. Его можно использовать для предварительных оценок экологического состояния города[106].

2. Для определения объёмов общего загрязнения атмосферы и окружающей среды в городах можно использовать следующие данные:

Таблицу 27.3[19] - отходы от сжигания топлива по годам и по видам;

Таблицу 27.5[19] - отходы от сжигания топлива на транспорте и в промышленности;

Таблицу 8[107] - автотранспорт по типам машин в городах Израиля;

Таблицу 24.14[19] - количество автотранспортных средств по типам за каждый год;

Таблицы о количестве автомобилей выезжающих и въезжающих в города [107].

3. Определим отходы от сжигания топлива на транспорте по видам на единицу транспорта. Данные приведены в табл.13.1.

Для этого из таб. 27.5 [19] возьмем отходы различных видов (CO, CO2, SO2, NOx, HC, SPM, Pb), производимые транспортом за год.

Поскольку количество единиц транспортных средств известно, рассчитываем количество отходов на единицу транспорта.

4. Определим отходы от сжигания топлива по видам в промышленности на душу населения (табл. 13.2).

Из табл.8[107] выберем город (населенный пункт), для 5.

которого необходимо определить объём загрязнений по видам от автотранспорта, например: Тель Авив – Яффо. Затем для данного города из таблицы выбираем общее количество транспортных средств 227758 ед., а также количество жителей города - 384.600 чел.

6. Из таблиц [107] определим количество автотранспорта въезжающего в город каждый день - 324649 ед.

7.Определим объём отходов по видам в г. Тель Авив - Яффо от собственного автотранспорта( табл.13.3).

8.Определим объём отходов от сжигания топлива в промышленности (табл. 13.2). Зная население города и объём отходов на душу населения (табл. 13.2),рассчитаем объём отходов по данному городу (табл. 13.4).

9.Определим объём отходов от сжигания топлива автомобилей, въезжающих в Тель Авив – Яффо( табл. 13.5).

10. Определим суммарный объём загрязнения воздуха от автотранспорта и промышленности в Тель-Авив - Яффо (табл.13.6).

Таблица 13. Отходы от сжигания топлива (2107318 единиц транспорта) по видам на единицу транспорта (в скобках приведены данные с учётом отходов промышленности).



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.