Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода при проектировании автомобильной дороги вдоль жилого массива

Задания для курсовой работы

1. Расчет шума в пределах жилого массива и составление плана мероприятий по его снижению до нормативных величин

Задания:

1. По одному из вариантов табл. 1 рассчитать величину шума, возникающего при движении автомобилей по асфальтированной дороге, на территории жилой застройки города.

2. Составить план мероприятий по снижению уровня шума до нормативных величин.

 

Таблица 1

Исходные данные для расчета уровня шума

вариант	Расстояние от источника шума до шумомера, r 1, м	Величина шума по шумомеру, У s, дБ	Расчетное расстояние от источника шума до жилого массива, r 2, м	Величины			l при 500 Гц, м
				а, м	b, м	h, м
0	22	80	100	22	93	6,0	0,68
1	23	81	110	23	102	5,9	0,68
2	24	82	120	24	111	5,8	0,68
3	25	83	130	25	120	5,7	0,68
4	26	84	140	26	129	5,6	0,68
5	27	85	145	27	138	5,5	0,68
6	28	86	150	28	142	5,4	0,68
7	29	87	155	29	146	5,3	0,68
8	30	88	160	30	150	5,2	0,68
9	31	89	165	31	154	5,1	0,68
10	32	90	170	32	158	5,0	0,68
11	33	91	175	33	162	4,9	0,68
12	34	92	180	34	166	4,8	0,68
13	35	93	185	35	170	4,7	0,68
14	36	94	190	36	174	4,6	0,68
15	37	95	195	37	178	4,5	0,68

     Условие: между автомобильной дорогой и жилым массивом расположен открытый грунт, заканчивающийся двурядной полосой деревьев шириной 6 м, средней густоты, с кустарником.

 

1. Для расчета величины шума, возникающего при движении автомобилей по асфальтированной дороге, на территории жилой застройки используют формулу:

Ун = У s – х₁ – х₂ – х₃ – х₄, дБ,

где Ун – уровень шума на расстоянии n метров от источника шума; У s – величина шума по шумомеру; х₁ – снижение шума под влиянием сферического характера распространения звуковых волн в атмосфере; х₂ – уменьшение шума, обусловленное типом земной поверхности; х₃ – снижение шума зеленными насаждениями; х₄ – уменьшение шума экранирующими устройствами.

х₁ = log × 10, дБ;

х₂ = k ₁ × х₁,

где k ₁ – коэффициент поглощения шума земной поверхностью, составляющий для асфальта – 0,9;

х₃ = k ₂ × х₁,

где k ₂ – коэффициент снижения звуковой волны зелеными насаждениями, составляющий 1,2 согласно условию.

    Для расчета х₄ вычисляется эмпирический параметр снижения уровня шума W, зависящий от высоты экрана h, м (им может служить здание, сплошной забор, полоса деревьев с подлеском и кустарником и т.д.), длины звуковой волны, l, м, расстояния от источника шума до экрана а, м, расстояния от источника шума до исследуемой точки b, м. В параметр включается постоянный коэффициент, равный 1,414.

W = .

    Определяем х₄ по табл. 2.

Таблица 2

W	1.0	1.5	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	3.0	3.1	3.2	3.3	3.4	3.5	3.6	3.7	3.8	3.9	4.0
х4	14	17	19	19.5	20	20.5	21	21.5	22.0	22.2	22.4	22.6	22.8	23	23.2	23.4	23.6	23.8	24.0	24.2	24.4	24.6	24.8

 

2. Шум отрицательно влияет на здоровье людей. В жилых домах, расположенных вблизи предприятий и транспортных магистралей, уровень шума в соответствии с «Санитарными нормами допустимого шума» не должны превышать в дневное время 45 дБ, ночное время 35 дБ.

  Если уровень шума не соответствует нормативным величинам, то предлагается план мероприятий по его уменьшению. Если уровень шума незначительно превышает величину шума дневного времени, то можно увеличить коэффициент k ₂ на 50 %, т.е. принять его равным 1,8 и пересчитать х₃ и Ун. Или предложить другие мероприятия.

 

    Вывод:

Исходные данные для расчета

Таблица 3

Прогнозные значения коэффициента учета влияния состава транспортного потока и его средней скорости

Доля грузовых автомобилей и автобусов в общем потоке, %	К1 при скорости транспортного потока, км/ч
	20	30	40	50	60	70	80
80	1,17	1,11	1,05	0,90	1,02	0,11	1,21
70	1,14	1,08	1,00	0,87	0,95	1,04	1,12
60	1,12	1,04	0,95	0,83	0,89	0,93	1,03
50	1,11	1,01	0,91	0,80	0,84	0,90	0,95
40	1,09	0,97	0,86	0,76	0,77	0,78	0,85
30	1,08	0,95	0,82	0,73	0,70	0,66	0,75
20	1,05	0,91	0,77	0,69	0,62	0,57	0,67
10	1,02	0,87	0,72	0,65	0,54	0,46	0,55

 

1. Максимальная концентрация оксида у проезжей части проектируемой автомобильной дороги рассчитывается по формуле:

СО₀ = (7,33 + 0,26 × N) × К₁, мг/м³

где N – интенсивность движения автомобилей в часы пик, авт/ч; К₁ – коэффициент учета состава транспортного потока и его средней скорости (по табл. 3).

     Полученная концентрация оксида углерода сравнивается с предельно допустимой концентрацией для атмосферного воздуха в жилых застройках (СО_х = 3 мг/м³) и определяется кратность превышения нормативной величины: .

     2. Расчетный уровень загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода при принятых прогнозных значениях превышает ПДК в ….. раз (например, в 5 раз). Следовательно, необходимо спроектировать санитарную зону между автомобильной дорогой и жилым массивом, ширина которой будет составлять:

Х_м = , м.

     Вывод:

Исходные данные

Номер варианта	Высота источника выброса, Н, м	Диаметр устья источника, D, м	Скорость выхода газовоздушной смеси w0, м/с	Температура смеси, T1, °С	Температура воздуха, T2, °С	Интенсивность выброса, М, г/с
						золы	диоксида серы	оксидов азота
0	24	0,9	3,5	95	16	9,8	10,1	2,1
1	25	1,0	3,0	100	14	10,2	9,8	2,3
2	26	1,1	2,5	105	17	11,3	8,9	2,6
3	30	1,2	4,5	110	19	12,4	7,6	2,4
4	27	1,3	5,0	115	21	13,5	8,5	3,1
5	31	1,4	6,5	120	23	14,0	9,3	3,5
6	28	1,5	5,5	125	25	14,6	10,6	3,2
7	32	1,6	7,0	130	27	13,8	10,2	3,8
8	29	1,7	7,5	135	30	12,9	11,3	4,0
9	33	1,8	6,4	140	32	14,8	11,9	4,2
10	39	1,9	8,0	145	35	15,0	10,8	3,4
11	35	2,0	6,3	150	35	15,2	12,2	2,9
12	42	1,9	5,9	140	30	15,5	11,4	2,5
13	40	1,8	8,5	120	29	16,0	12,0	4,3
14	45	1,7	9,0	135	24	15,4	11,5	4,0
15	50	1,6	4,9	125	18	14,2	10,8	3,7
16	43	1,5	5,6	115	16	13,6	12,1	3,6
17	41	1,4	8,5	110	12	12,1	10,6	4,0
18	38	1,7	6,6	105	21	11,1	11,7	4,2
19	27	1,2	7,0	100	19	10,9	12,0	3,6
20	30	1,3	8,5	125	25	15,6	11,5	3,1

        

    Максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ) для нагретых выбросов определяется по формуле:

С _max = мг/м³

где А – коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы, принимается (для Бурятии и Читинской области – 250); М – масса загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени (интенсивность выброса), г/с; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере, принимается (для пыли и газа – 1; для мелкодисперсных аэрозолей (кроме золы и пыли) – 2;, при отсутствии очистки – 3); коэффициенты m и n определяются в зависимости от параметров f и V_M; безразмерный коэффициент η учитывает рельеф местности(η = 1 – 4); Н – высота источника выброса, м; Q – расход газовоздушной смеси через устье источника выброса, м³/с; ∆ T – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающим воздухом, °С.

    Значения коэффициентов m и n определяется по формулам:

f =

при f <100 m = 1/0,67+0,1(f)^0,5+0,34(f)^⅓,

при f ≥100 m = 1,47/(f)^⅓.

V_M = 0,65(Q ∙∆ T / H)^⅓

при V_M ≥ 2 n =1,

при 0,5≤ V_M <2 n = 0,532∙ V_M ² - 2,13∙ V_M +3,13,

при V_M <0,5    n = 4,4∙ V_M

        

    Расход газовоздушной смеси Q определяется по формуле:

Q = ,м³/с.

    Расстояние Х_м от источника выброса, где при НМУ достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества (С_max, мг/м³) определяется по формуле:

Х_{м =} ∙ H, м,

где d – безразмерный коэффициент, определяемый по формулам:

 

d = 4,95∙ V_M ∙ (1+0,28(f) ^⅓)при0,5 < V_M ≤ 2,

 

d = 7∙(V_M)^0,5 ∙(1+0,28(f) ^⅓) при V_M > 2.

        

    Значение ПДВ является показателем, определяющим допустимую степень воздействия на атмосферу

ПДВ = г/с

где ПДК, мг/м³: золы - 0,5; диоксида серы – 0,5; оксида азота – 0,085; С_ф – фоновая концентрация, мг/м³ равная 0; Н – высота источника выброса, м; Q – расход газовоздушной смеси через устье источника выброса, м³/с; ∆ T – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающим воздухом, °С.    

Исходные данные

№ вар-та	Средняя ширина реки, Вср, м	Средняя глубина реки, hср, м	Средняя скорость течения, Vср, м/с	Коэффициент Шези, С, м^0,5/сек	Начальная концентрация загрязнения, Sст, %	Начальная длина облака загрязнения, l0, м
0	31	2,58	1,12	35	100	200
1	30	2,56	1,14	25	99	210
2	29	2,54	1,16	20	98	220
3	28	2,52	1,18	15	97	230
4	27	2,50	1,20	40	96	240
5	26	2,48	1,22	45	95	250
6	25	2,46	1,24	50	94	260
7	24	2,44	1,26	55	93	270
8	23	2,42	1,28	60	92	280
9	22	2,40	1,30	35	91	290
10	21	2,76	1,32	25	90	300
11	20	2,74	1,32	20	89	310
12	19	2,72	1,34	15	88	320
13	18	2,68	1,36	40	87	330
14	17	2,66	1,38	45	86	340
15	16	2,64	1,40	50	85	350
16	15	2,62	1,42	55	84	360
17	14	2,60	1,44	60	83	370
18	13	4,00	1,46	35	82	380

Условие: в реку одновременно сбрасывается загрязняющее вещество повышенной концентрации, загрязнение речных вод происходит по всей ширине реки на участке длиной (l₀, м). По пути движения наблюдается рассеивание облака загрязнения и уменьшение концентрации загрязняющего вещества вследствие турбулентного перемешивания и влияния различных скоростей в поперечном сечении русла.

 

     Объем загрязненной части реки от момента сброса загрязняющего вещества (t) можно определить по формуле:

V = h _ср × В_ср × ((l ₀ + (j × V _ср × t)), м³,

где h_ср – средняя глубина реки, м; В_ср – средняя ширина реки, м; l₀ – начальная длина облака загрязнения, м; V_ср – средняя скорость течения, м/с; t – время, от момента сброса загрязняющего вещества до расчетных расстояний; j – параметр, зависящий от коэффициента Шези (определяется по табл. 1).

 

t = L / V _ср, сек,

где L – расстояние от места сброса загрязняющего вещества (2000, 5000, 10000 м).

Таблица 1

Значение параметра j

С	j	С	j
15	0,838	45	0,444
20	0,688	50	0,419
25	0,598	55	0,404
30	0,540	60	0,388
35	0,504	65	0,373
40	0,468	70	0,358

 

     Длина области загрязнения за время t находится по формуле:

l = l ₀ + (j × V _ср × t), м.

     Средняя концентрация загрязняющего вещества для всего объема загрязненной части водного потока вычисляется по формуле:

S _ср = , %.

Полученные данные сводим в таблицу:

Длина пути облака загрязнения, L, м	Объем загрязненной части реки, V, м^3	Время, t, сек	Длина области загрязнения, l, м	Средняя концентрация загрязняющего вещества, Sср, %
2000
5000
10000

 

Задания для курсовой работы

1. Расчет шума в пределах жилого массива и составление плана мероприятий по его снижению до нормативных величин

Задания:

1. По одному из вариантов табл. 1 рассчитать величину шума, возникающего при движении автомобилей по асфальтированной дороге, на территории жилой застройки города.

2. Составить план мероприятий по снижению уровня шума до нормативных величин.

 

Таблица 1

Исходные данные для расчета уровня шума

вариант	Расстояние от источника шума до шумомера, r 1, м	Величина шума по шумомеру, У s, дБ	Расчетное расстояние от источника шума до жилого массива, r 2, м	Величины			l при 500 Гц, м
				а, м	b, м	h, м
0	22	80	100	22	93	6,0	0,68
1	23	81	110	23	102	5,9	0,68
2	24	82	120	24	111	5,8	0,68
3	25	83	130	25	120	5,7	0,68
4	26	84	140	26	129	5,6	0,68
5	27	85	145	27	138	5,5	0,68
6	28	86	150	28	142	5,4	0,68
7	29	87	155	29	146	5,3	0,68
8	30	88	160	30	150	5,2	0,68
9	31	89	165	31	154	5,1	0,68
10	32	90	170	32	158	5,0	0,68
11	33	91	175	33	162	4,9	0,68
12	34	92	180	34	166	4,8	0,68
13	35	93	185	35	170	4,7	0,68
14	36	94	190	36	174	4,6	0,68
15	37	95	195	37	178	4,5	0,68

     Условие: между автомобильной дорогой и жилым массивом расположен открытый грунт, заканчивающийся двурядной полосой деревьев шириной 6 м, средней густоты, с кустарником.

 

1. Для расчета величины шума, возникающего при движении автомобилей по асфальтированной дороге, на территории жилой застройки используют формулу:

Ун = У s – х₁ – х₂ – х₃ – х₄, дБ,

где Ун – уровень шума на расстоянии n метров от источника шума; У s – величина шума по шумомеру; х₁ – снижение шума под влиянием сферического характера распространения звуковых волн в атмосфере; х₂ – уменьшение шума, обусловленное типом земной поверхности; х₃ – снижение шума зеленными насаждениями; х₄ – уменьшение шума экранирующими устройствами.

х₁ = log × 10, дБ;

х₂ = k ₁ × х₁,

где k ₁ – коэффициент поглощения шума земной поверхностью, составляющий для асфальта – 0,9;

х₃ = k ₂ × х₁,

где k ₂ – коэффициент снижения звуковой волны зелеными насаждениями, составляющий 1,2 согласно условию.

    Для расчета х₄ вычисляется эмпирический параметр снижения уровня шума W, зависящий от высоты экрана h, м (им может служить здание, сплошной забор, полоса деревьев с подлеском и кустарником и т.д.), длины звуковой волны, l, м, расстояния от источника шума до экрана а, м, расстояния от источника шума до исследуемой точки b, м. В параметр включается постоянный коэффициент, равный 1,414.

W = .

    Определяем х₄ по табл. 2.

Таблица 2

W	1.0	1.5	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	3.0	3.1	3.2	3.3	3.4	3.5	3.6	3.7	3.8	3.9	4.0
х4	14	17	19	19.5	20	20.5	21	21.5	22.0	22.2	22.4	22.6	22.8	23	23.2	23.4	23.6	23.8	24.0	24.2	24.4	24.6	24.8

 

2. Шум отрицательно влияет на здоровье людей. В жилых домах, расположенных вблизи предприятий и транспортных магистралей, уровень шума в соответствии с «Санитарными нормами допустимого шума» не должны превышать в дневное время 45 дБ, ночное время 35 дБ.

  Если уровень шума не соответствует нормативным величинам, то предлагается план мероприятий по его уменьшению. Если уровень шума незначительно превышает величину шума дневного времени, то можно увеличить коэффициент k ₂ на 50 %, т.е. принять его равным 1,8 и пересчитать х₃ и Ун. Или предложить другие мероприятия.

 

    Вывод:

Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода при проектировании автомобильной дороги вдоль жилого массива

    Задания:

1. Рассчитать максимальную концентрацию оксида углерода у проезжей части проектируемой автомобильной дороги.

2. Рассчитать ширину санитарной зоны между проектируемой автомобильной дорогой и жилым массивом.

 

Условие: прогнозная величина интенсивности перемещения автомобилей в часы пик будет составлять N = … авт/ч (любое трехзначное число), доля грузового транспорта и скорость его движения выбирается из табл. 3. (например, доля грузовых автомобилей составляет 50 %, а скорость движения 40 км/ч).

 

Исходные данные для расчета

Таблица 3

Прогнозные значения коэффициента учета влияния состава транспортного потока и его средней скорости

Доля грузовых автомобилей и автобусов в общем потоке, %	К1 при скорости транспортного потока, км/ч
	20	30	40	50	60	70	80
80	1,17	1,11	1,05	0,90	1,02	0,11	1,21
70	1,14	1,08	1,00	0,87	0,95	1,04	1,12
60	1,12	1,04	0,95	0,83	0,89	0,93	1,03
50	1,11	1,01	0,91	0,80	0,84	0,90	0,95
40	1,09	0,97	0,86	0,76	0,77	0,78	0,85
30	1,08	0,95	0,82	0,73	0,70	0,66	0,75
20	1,05	0,91	0,77	0,69	0,62	0,57	0,67
10	1,02	0,87	0,72	0,65	0,54	0,46	0,55

 

1. Максимальная концентрация оксида у проезжей части проектируемой автомобильной дороги рассчитывается по формуле:

СО₀ = (7,33 + 0,26 × N) × К₁, мг/м³

где N – интенсивность движения автомобилей в часы пик, авт/ч; К₁ – коэффициент учета состава транспортного потока и его средней скорости (по табл. 3).

     Полученная концентрация оксида углерода сравнивается с предельно допустимой концентрацией для атмосферного воздуха в жилых застройках (СО_х = 3 мг/м³) и определяется кратность превышения нормативной величины: .

     2. Расчетный уровень загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода при принятых прогнозных значениях превышает ПДК в ….. раз (например, в 5 раз). Следовательно, необходимо спроектировать санитарную зону между автомобильной дорогой и жилым массивом, ширина которой будет составлять:

Х_м = , м.

     Вывод: