4663

21

3. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗВ НА АВТОСТОЯНКЕ

Цель работы: изучить методику и произвести расчет интенсивности и концентрации выбросов ЗВ на автостоянке.

Автомобильный транспорт является одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды, губительно действующим на здоровье людей, растений и животных. Это полностью относится к автомобильным стоянкам, на которых автомобили перемещаются, а их двигатели прогреваются и работают на холостом ходу, выделяя при этом выбросы ЗВ. Нужно принимать меры по защите окружающей стоянки территории от вредных автомобильных выбросов. Для этого необходимо рассчитывать концентрацию выбросов ЗВ от автомобилей на автостоянке.

Концентрацию выбросов ЗВ на автостоянке нужно знать, чтобы обезопасить водителей автомобилей и окружающие стоянку жилые и служебные здания от вредных веществ, отрицательно влияющих на здоровье людей.

Выбросы ЗВ возникают во время движения автомобилей по автостоянке (выезд, въезд), прогреве двигателей и их работе на холостом ходу.

3.1. Интенсивность выбросов ЗВ

Интенсивность выбросов ЗВ во время движения автомобилей по автостоянке определяют по следующей формуле:

• для бензовозных (карбюраторных) двигателей

где qБ – интенсивность выброса ЗВ автомобилями с бензиновыми двигателями, г/мс;

QБ – расход топлива во время движения одного автомобиля с бензиновым двигателем по автостоянке, л/км;

α – коэффициент, учитывающий во сколько раз меньше или больше 1 км проезжает один автомобиль по стоянке (например, если автомобиль проезжает по стоянке 500 м, то α = 0,5);

22

ki – коэффициент, учитывающий тип двигателя и компонент загрязнения

(табл. 3.1);

NБ – количество автомобилей с бензиновыми двигателями, выезжающих (въезжающих) с площади в течение одного часа, авт/ч;

• для дизельных двигателей

где qД – интенсивность выброса ЗВ автомобилями с дизельными двигателями, г/мс;

QД – расход топлива во время движения одного автомобиля с дизельным двигателем по автостоянке, л/км;

ki – коэффициент, снижения удельных выбросов (табл. 3.1);

NД – количество автомобилей с дизельными двигателями, выезжающих (въезжающих) с площади в течение одного часа, авт/ч.

Таблица 3.1 Значения коэффициента снижения удельных выбросов ЗВ, ki

где l – пробег автомобиля по автостоянке, (принимается l = 1000 м, т.е. для

1 км), м;

ηдв – КПД двигателя (ηдв = 0,27...0,43);

ηтр – КПД трансмиссии (ηтр = 0,85); Н – удельная теплоотводная способность топлива, кДж/кг

(Н = 42600 кДж/кг);

23

γ – плотность топлива, кг/л (для дизельного топлива принимается равной

0,815...0,875, для бензина – 0,720...0,770);

α – коэффициент, для грузовых автомобилей α = 0,5, легковых α = 1; Fk – касательная сила тяги, реализуемая на колесах автомобиля, Н. Касательная сила тяги рассчитывается по формуле:

где G – вес автомобиля, Н;

f0 – коэффициент сопротивления качению (для асфальтобетона f0 = 0,020); i – уклон площадки стоянки автомобилей, ‰.

3.2. Концентрация выбросов ЗВ над автостоянкой

Концентрацию выбросов ЗВ над автостоянкой от движения автомобилей определяем по модели гауссовского распределения:

где С – концентрация данного ЗВ над автостоянкой, г/м3; σ – стандартное отклонение гауссовского рассеяния в вертикальном

направлении над автостоянкой, м (табл. 3.2);

U – скорость ветра над автостоянкой, м/с.

Таблица 3.2 Стандартное отклонение гауссовского рассеяния σ над автостоянкой

в зависимости от удаления от центра площадки

24

Направление и скорость ветра над площадкой автостоянки рассматриваются относительно ее вертикальной и горизонтальной осей. Сначала чертится роза ветров (рис. 3.1), на которую накладываются оси площадки (автомобили двигаются по площадке по вертикальной и горизонтальной осям.

Рис. 3.1. Роза ветров с нанесенным контуром автостоянки

Устанавливается угол α между направлениями ветра и осью площадки. Далее скорость ветра V, м/с, умножается на sinα (U V sin ).

На рисунке 3.1 показан контур автостоянки abcd, нанесенный на розу ветров. Вертикальная ось площадки cd, горизонтальная ab.

25

Слева от вертикальной оси (рис. 3.1) откладываются ЗВ под действием ветров, дующих справа от оси: с юга «Ю» под углом α2, с «ЮВ» под углом α3; с «В» под углом α7 и с «СВ» под углом α6.

На розе ветров показаны скорости ветра. Зная значения углов, под которыми дуют ветры по отношению к вертикальной оси, можно подсчитать значение U для формулы (17).

Стандартное отклонение рассеяния выбросов ЗВ над стоянкой σ находят из таблицы 3.2.

Считаем, что на автостоянку автомобили ставятся на ночь, поэтому принимаем значения σ для ночной радиации при ясном небе (табл. 3.2).

Пример расчета концентрации ЗВ над автостоянкой приведен в приложении 4. По результатам расчетов необходимо построить график (прил. 4 рис. 2) изменения концентрации ЗВ над автостоянкой справа и слева от вертикальной оси площадки.

3.3. Загазованность автостоянки во время подогрева двигателей машин

Перед тем как выехать со стоянки водители прогревают двигатели автомобилей. Летом на прогрев мотора требуется 3...5 мин., а зимой 7 мин и более.

Во время прогрева двигателей из выхлопной трубы автомобиля выделяются ЗВ.

Используя данные работы [2] можно установить процент ЗВ, выбрасываемых в воздух над стоянкой при прогреве двигателя, по сравнению с выбросами, образующимися при движении автомобиля по площадке. В результате установлено, что во время прогрева двигателя в атмосферу выбрасывается на 30...40 % ЗВ (NOХ) меньше, чем при езде автомобиля.

В нашем примере (прил. 4) это составит в 10 м от вертикальной оси стоянки количество выбросов составит 0,024 мг/м3; на расстоянии 20 м – 0,015 мг/м3; в 40 м – 0,008 мг/м3. При прогреве двигателей выбросы NOХ. существенно ниже предельно допустимой концентрации (0,040 мг/м3) и меньше влияют на загрязнение окружающей среды, чем при езде машины по стоянке.

26

На стоянке кроме грузовых еще находятся 14 легковых автомобилей с бензиновыми двигателями. Эти двигатели по сравнению с дизельными выделяют при работе большое количество оксидов углерода.

Влияние легкового транспорта на экологическую безопасность стоянки устанавливаем по выбросам оксидов углерода. Для чего считаем выбросы СО по методике, аналогичной расчету выбросов NOХ, выполненному в приложении 4.

Исходя из интенсивности и концентрации выбросов ЗВ необходимо построить схему автостоянки с размещением автомобилей (прил. 5).

3.4. Расчет количества выбросов ЗВ над автостоянкой

При расчете выбросов ЗВ под стоянкой автомобилей понимается помещение или территория, предназначенные для хранения автомобилей [39].

В зависимости от характеристик стоянки могут применяться 3 схемы расчета выбросов ЗВ, в том числе:

-схема 1 – для обособленных открытых стоянок в отдельно стоящих зданиях или сооружениях (закрытые стоянки), имеющих непосредственный въезд и выезд на дороги общего пользования;

-схема 2 – для открытых или закрытых стоянок, не имеющих непосредственного въезда и выезда на дороги общего пользования и расположенных в границах предприятия, для которого выполняется расчет;

-схема 3 – для многоэтажных стоянок.

По схеме 1 рассчитывается валовой и максимальный разовый выброс ЗВ только для территории помещения или стоянки, а по схеме 2 – выбросы определяются для каждой стоянки и для каждого внутреннего проезда.

Для предприятий автосервиса типичными являются стоянки, для которых расчет ведется по схеме 2, которая и будет рассмотрена ниже.

Расчет выбросов ЗВ выполняется: оксида углерода (СО), углеводородов (СН), оксидов азота (NOX), в пересчете на диоксид азота (NO2), твердых частиц (С), соединений серы (SOX), в пересчете на диоксид серы SO2 и соединений свинца (Pb). Для автомобилей с бензиновыми двигателями рассчитывается выброс СО, СН, NOX, SОX И Pb (Pb – только для регионов, где используется этилированный бензин); с газовыми двигателями – СО, СН, NOX, SОX, с дизелями – СО, СН, NOX, С, SOX.

27

Чтобы получить разрешение на открытие стоянки, необходимо санитарным службам представить расчет количества выбрасываемых в атмосферу ЗВ.

Выбросы ЗВ над автостоянкой рассчитываются по следующей формуле:

где Mi – выброс i-го ЗВ в год, т/год;

mпр – удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя, г/мин; tпр – время прогрева двигателя, мин;

mд – удельный выброс i-го вещества при движении автомобиля, г/км; l – пробег автомобиля по территории стоянки, км;

mХХ – удельный выброс i-го вещества при работе двигателя на холостом ходу, г/мин;

tХХ – время работы двигателя на холостом ходу, мин;

Nср – среднее количество автомобилей, выезжающих со стоянки за сутки авт/сут.;

Dp – количество дней работы стоянки в год, дни/год.

Пример расчета выбросов ЗВ над автостоянкой приведен в приложении 6.

28

4. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ СТРУКТУРЫ И ИНТЕНСИВНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА ОСНОВНЫХ АВТОМАГИСТРАЛЯХ

Цель работы: изучить основные особенности распределения автотранспортных потоков по городу и их изменение во времени и исследовать основные параметры движущегося транспортного потока на перекрестке.

Для определения выбросов автотранспорта на городских автомагистралях

ипоследующего 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

игода).

Территориальные различия состава и интенсивности транспортных потоков зависят от площади и поперечных размеров города , количества населения, схемы планировки улично-дорожной сети (УДС), 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.

4.1. На основе изучения схемы УДС 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 авт./ч;

-для городов с населением более 500 тыс. человек – магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 400...500 авт./ч.

Выбранные автомагистрали (или их участки) и перекрестки наносятся на карту – схему города (с учетом масштаба карты). На этой карте фиксируются и

29

перекрестки, на которых предполагается проведение дополнительных обследований.

4.2. Для определения характеристик автотранспортных потоков на выбранных участках УДС проводится учет проходящих автотранспортных средств в обоих направлениях с подразделением по следующим группам:

I – легковые, из них отдельно легковые и легковые дизельные автомобили

(Iд);

II – грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее 3 тонн и микроавтобусы (ГАЗ -51-53, УАЗы , «Газель» , РАФ и др.);

III > 3 – грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗИЛы, Урал и др.);

IV – автобусы карбюраторные (ПАЗ , ЛАЗ , ЛИАЗ); V – грузовые дизельные (КРАЗ , КАМАЗ);

VI – автобусы дизельные (городские и интуристовские «Икарусы»); VII – грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газе.

4.3. Подсчет проходящих по данному участку автомагистрали транспортных средств проводится в течение 20 минут каждого часа. При высокой интенсивности движения (более 2...3 тыс. авт./ч) 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).

4.4. Для выявления максимальной транспортной нагрузки наблюдения выполняются в часы «пик». Для большинства городских автомагистралей отмечается два максимума: утренний и вечерний (соответственно с 7...8 часов до 10...11 часов и с 16...17 часов до 19...20 часов), 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.

30

4.5. Результаты натурных обследований структуры и интенсивности движущегося автотранспортного потока заносятся в полевой журнал по форме, приведенной в таблице 4.1.

4.6. 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, согласно пп. 4.2), образующих «очередь». Одновременно фиксируется длина «очереди» в метрах. Подсчеты проводятся не менее 4...6 раз в периоды, указанные в пп. 4.4.

Таблица 4.1 Полевой журнал обследования характеристик движущегося

автотранспортного потока

Результаты дополнительных обследований заносятся в полевой журнал по форме , приведенной в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Полевой журнал обследования автотранспортных потоков на перекрестках