Материал: Расчет выбросов автотранспорта. метод. указания для студ. бакалавриата и магистратуры направления «Строительство» всех форм обучения. Воробьева Ю.А., Ходунов А.М

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра жилищно-коммунального хозяйства

Расчет выбросов автотранспорта

Методические указания

для студентов бакалавриата и магистратуры

направления «Строительство»

всех форм обучения

Воронеж 2015

УДК 625.09

ББК 20.1

Составитель Ю.А. Воробьева, А.М. Ходунов

Расчет выбросов автотранспорта: метод. указания для студ. бакалавриата и магистратуры направления «Строительство» всех форм обучения/ Воронежский ГАСУ; сост.: Ю.А. Воробьева, А.М. Ходунов – Воронеж, 2015. – 28 с.

В методических указаниях содержатся описание работы с программным комплексом «Эколог» и методика оценки величин выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками на городских магистралях на базе программы «Магистраль-Город».

Методические указания необходимы при расчете выбросов от автотранспорта и планировании мероприятий по улучшению экологической обстановки городов. Приведены порядок и структура натурных обследований автомагистралей, необходимых для решения задач охраны окружающей среды, перечень необходимых исходных данных, расчетные зависимости и рекомендации по последовательности выполнения расчетов. Указанная тематика затрагивается и при выполнении выпускной квалификационной работы бакалавров по направлению «Строительство».

Предназначены для студентов бакалавриата и магистратуры направления «Строительство» всех форм обучения.

Ил. 30. Библиогр.: 5 назв.

УДК 625.09

ББК 20.1

Печатается по решению учебно-методического совета

Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – Кононов А.А., д.т.н., проф. кафедры информатики и графики Воронежского ГАСУ

Введение

Настоящая методика предназначена для оценки величин выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками на городских магистралях на базе программы «Магистраль-Город версия 2.1.1.20».

Полученные величины выбросов автотранспортных потоков на городских автомагистралях применяются при проведении сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха города выбросами транспорта. Методика содержит порядок расчета величины концентраций загрязняющих веществ в приземном слое, в рассматриваемом районе города на базе программы «Эколог 2.55».

В качестве исходных данных для расчета выбросов автотранспорта в атмосферу используются результаты натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков с подразделением по основным категориям автотранспортных средств.

Приведенные в данной методике усредненные удельные значения показателей выбросов отражают основные закономерности их изменения при реальном характере автотранспортного движения в городских условиях. Расчет в программе «Магистраль–Город» позволяет учитывать движение автомобиля, совершающего непрерывно разгоны и торможения, перемещаясь с некоторой средней скоростью на конкретном участке автомагистрали, определяемой дорожными условиями в рассматриваемой городской застройке.

1. Расчет выбросов автотранспорта

Расчеты выбросов и величины концентраций выполняются для следующих вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами автомобилей: оксид углерода (СО), оксиды азота NOx (в пересчете на диоксид азота), углеводороды (СН), сажа, диоксид серы (SO2), соединения свинца, формальдегид, бенз(а)пирен.

Следует отметить, что расчет выбросов соединений свинца для автомобилей, движущихся по городским автомагистралям, производится в том случае, если в данном городе используется этилированный бензин. Рассчитанные значения выбросов соединений свинца целесообразно уточнить с учетом доли этилированного бензина в общем потреблении бензинов всех марок в данном городе.

Для автомобилей с бензиновыми двигателями при проведении расчетов загрязнения атмосферы используется ПДК м.р. по бензину (код 2704); для автомобилей с дизельным двигателем - по керосину (код 2732).

Используемые при расчете выбросов параметры определяются на основе натурных обследований, проведение которых осуществляется по схеме, не требующей инструментального оснащения и продолжительного обучения. Это позволяет выполнять такие работы в любом городе.

1. Организация и проведение натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков на основных автомагистралях

Для определения выбросов автотранспорта на городских автомагистралях и последующего их использования в качестве исходных данных при проведении расчетов загрязнения атмосферы проводится изучение особенностей распределения автотранспортных потоков (их состава и интенсивности) по городу и их изменений во времени (в течение суток, недели и года). Территориальные различия состава и интенсивности транспортных потоков зависят от площади и поперечных размеров города, количества населения, схемы планировки улично-дорожной сети, особенностей расположения промышленных предприятий, автохозяйств, бензозаправочных станций и станций техобслуживания. Временные различия в значительной степени связаны с режимом работы промышленных предприятий и учреждений города и с климатическими особенностями района, в котором расположен город.

На основе изучения схемы улично-дорожной сети города, а также информации о транспортной нагрузке составляется перечень основных автомагистралей (и их участков) с повышенной интенсивностью движения и перекрестков с высокой транспортной нагрузкой. В качестве таких магистралей (участков) рассматриваются:

• для городов с населением до 500 тысяч человек - магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 200-300 автомобилей в час;

• для городов с населением более 500 тыс. человек - магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 400-500 автомобилей в час.

Выбранные автомагистрали (или их участки) и перекрестки наносятся на карту-схему города (с учетом масштаба карты). На этой карте фиксируются и перекрестки, на которых предполагается проведение дополнительных обследований.

Для определения характеристик автотранспортных потоков на выбранных участках улично-дорожной сети проводится учет проходящих автотранспортных средств в обоих направлениях с подразделением по следующим группам:

I. Л - легковые, из них отдельно автомобили производства стран СНГ и отдельно зарубежные;

II. ГК< 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее 3 тонн и микроавтобусы ГАЗ-51-53, УАЗы, "Газель", РАФ и др.);

III. ГК > 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗиЛы, Урал и др.);

IV. АК - автобусы карбюраторные (ПАЗ, ЛАЗ, ЛИАЗ);

V. ГД - грузовые дизельные (КРАЗ, КАМАЗ);

VI. АД - автобусы дизельные (городские и интуристовские "Икарусы" ) ;

VII. ГГБ - грузовые газобаллонные, работающие на сжатом природной газе.

Подсчет проходящих по данному участку автомагистрали транспортных средств проводится в течение 20 минут каждого часа. При высокой интенсивности движения (более 2-3 тыс. автомашин в час) подсчет проходящих автотранспортных средств проводится синхронно раздельно по каждому направлению движения (а при недостаточности числа наблюдателей - первые 20 минут - в одном направлении; следующие 20 минут - в противоположном направлении).

Для выявления максимальной транспортной нагрузки наблюдения выполняются в часы "пик". Для большинства городских автомагистралей отмечается два максимума: утренний и вечерний (соответственно с 7-8 час. до 10-11 час. и с 16-17 час. до 19-20 час.), для многих транзитных автомагистралей наибольшая транспортная нагрузка характерна для дневного времени суток.

С целью получения исходных данных о выбросах для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы города, наблюдения организуются в часы "пик" летнего сезона года.

Натурные обследования состава и интенсивности движущегося автотранспортного потока проводятся не менее 4-6 раз в часы "пик" на каждой автомагистрали.

Результаты натурных обследований структуры и интенсивности движущегося автотранспортного потока заносятся в полевой журнал.

Для оценки транспортной нагрузки в районе регулируемых перекрестков проводятся дополнительные обследования.

Последовательно (а при возможности одновременно) на каждом направлении движения в период действия запрещающего сигнала светофора (включая и желтый цвет) выполняется подсчет автотранспортных средств (по группам), образующих "очередь". Одновременно фиксируется длина "очереди" в метрах. Подсчеты проводятся не менее 4-6 раз в периоды, указанные выше. Результаты дополнительных обследований заносятся в полевой журнал.

В ходе проведения натурных обследований дополнительно определяется ряд параметров, необходимых как для расчета выбросов так и проведения расчетов загрязнения атмосферы.

На каждой автомагистрали (или ее участке) фиксируются следующие параметры:

• ширина проезжей части (в метрах);

• количество полос движения в каждом направлении;

• протяженность выбранного участка автомагистрали (в км) с указанием названий улиц, ограничивающих данную автомагистраль (или ее участок);

• средняя скорость автотранспортного потока с подразделением на три основные категории: легковые, грузовые и автобусы (в км/час). Средняя скорость определяется либо по показаниям спидометра автомобиля, движущегося в автотранспортном потоке, либо по натурным измерениям с применением секундомера. Определение средней скорости движения основных групп автотранспортного потока выполняется по всей протяженности обследуемой автомагистрали или ее участка, включая зоны нерегулируемых и регулируемых перекрестков.

На обследуемом перекрестке фиксируются следующие параметры:

- ширина проезжей части (в метрах);

- количество полос движения в каждом направлении;

- протяженность зоны перекрестка в каждом направлении (в метрах).

К полевым журналам прилагаются схемы расположения обследуемых автомагистралей и перекрестков с регулируемым движением.

2. Расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом

Выброс i-го вредного вещества автотранспортным потоком (MLi) определяется для конкретной автомагистрали на всей протяженности которой структура и интенсивность автотранспортных потоков изменяется не более, чем на 20-25%. При изменении автотранспортных характеристик на большую величину, автомагистраль разбивается на участки, которые в дальнейшем рассматриваются как отдельные источники. Такая магистраль (или ее участок) может иметь несколько нерегулируемых перекрестков или (и) регулируемых при интенсивности движения менее 400-500 авт./час.

Для автомагистрали (или ее участка) с повышенной интенсивностью движения (т.е. более 500 авт./час) целесообразно дополнительно учитывать выброс автотранспорта (Мп) в районе перекрестка.

В районе перекрестка выбрасывается наибольшее количество вредных веществ автомобилем за счет торможения и остановки автомобиля перед запрещающим сигналом светофора и последующим его движением в режиме "разгона" по разрешающему сигналу светофора. Это обуславливает необходимость выделить на выбранной автомагистрали участки перед светофором, на которых образуется очередь автомобилей, работающих на холостом ходу в течение времени действия запрещающего сигнала светофора.

Таким образом для автомагистрали (или ее участка) при наличии регулируемого перекрестка суммарный выброс М будет равен

М = ML₁+ML₂+ МL₃+ML_4, (1)

где МП₁, МП₂, МП₃, МП₄ - выброс в атмосферу автомобилями, находящимися в зоне перекрестка при запрещающей сигнале светофора; ML₁, ML₂, МL₃, ML₄ - выброс в атмосферу автомобилями, движущимися по данной автомагистрали в рассматриваемый период времени; n и m - число остановок автотранспортного потока перед перекрестком соответственно на одной и другой улицах его образующих за 20-минутный период времени; индексы 1 и 2 соответствуют каждому из 2-х направлений движения на автомагистрали с большей интенсивностью движения, а 3 и 4 - соответственно для автомагистрали с меньшей интенсивностью движения.

1. Расчет выбросов движущегося автотранспорта

Выброс i-того загрязняющего вещества МL_i, (г/с) движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее участке) с фиксированной протяженностью L (км) определяется по формуле

, (2)

где - пробеговый выброс i-ro вредного вещества автомобилями k-й группы для городских условий эксплуатации; k - количество групп автомобилей; (1/час) - фактическая наибольшая интенсивность движения, т.е. количество автомобилей каждой из К групп, проходящих через фиксированное сечение выбранного участка автомагистрали в единицу времени в обоих направлениях по всем полосам движения; - поправочный коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения транспортного потока на выбранной автомагистрали (или ее участке); L (км) - протяженность автомагистрали (или ее участка) из которого исключена протяженность очереди автомобилей перед запрещающем сигналом светофора и длина соответствующей зоны перекрестка (для перекрестков, на которых проводились дополнительные обследования).