О.І. Лежнева, Шевченко А.О.,

О.І. Лежнева, Шевченко А.О.,

Афанасьєва І.А., К.Є. Вакуленко

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до самостійної роботи та практичних занять

з дисципліни «Екологічні характеристики міст»

 

(для студентів 3 курсу денної форми навчання та 4 курсу заочної форми навчання освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр, галузі знань 0701 - «Транспорт і транспортна інфраструктура») за напрямом підготовки 6.070101 – «Транспортні технології (за видами транспорту)»)

 

Харків – ХНАМГ – 2011

Методичні вказівки до самостійної роботи та практичних занять складено відповідно до робочої програми з дисципліни «Екологічні характеристики міст» (для студентів 3 курсу денної форми навчання та 4 курсу заочної форми навчання освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр, галузі знань 0701 - «Транспорт і транспортна інфраструктура») за напрямом підготовки 6.070101 – «Транспортні технології (за видами транспорту)»)/ Укл. О.І. Лежнева, А.О. Шевченко, І.А. Афанасьєва, К.Є. Вакуленко – Харків: ХНАМГ, 2011. – 49 с.

.

 

Укладачі: О.І. Лежнева, А.О. Шевченко, І.А. Афанасьєва, К.Є. Вакуленко

 

Рецензент: доктор технічних наук, проф. Ю.О. Давідіч

 

 

Затверджено на засіданні кафедри ТСЛ від 24.01.2011 р., протокол № 6

 

 

 

Зміст

Вступ
Практичне заняття 1. Опис проблемних екологычних питань, що пов’язані з експлуатацією різних видів транспорту
Практичне заняття 2. Розрахунок викидів забруднюючих речовин на території автотранспортного підприємства
Практичне заняття 3. Розрахунок питомих рівнів платежів (екокомпенсація) за викиди в атмосферу забруднюючих речовин автотрансопртними засобами підприжмства
Практичне заняття 4. Оцінка впливу параметрів дороги, транспортного потоку і погодно-кліматичних факторів на рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів
Практичне заняття 5. Визначення шумового забруднення під час руху транспортних засобів

ВСТУП

 

 

Внаслідок урбанізації територій створюється нове середовище проживання. У ній геосфера активно взаємодіє з техносферою, оскільки містобудівні системи являють собою сукупність природних і штучно-планувальних утворень. У цих системах змінюються природні умови, порушується екологічний баланс, що склався в результаті еволюції, яка протікала багато мільйонів років.

Предметом вивчення дисципліни «Екологічні характеристики міст» є дослідження процесів взаємодії в системі «людська діяльність – навколишнє середовище на урбанізованій території». Розглядувана дисципліна – це комплекс містобудівних, медико-біологічних, географічних, соціально-економічних і технічних наук. У рамках цієї дисципліни вивчаються взаємодії штучного і природного середовищ на територіях міст і зон їхнього впливу.

У результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти використовувати знання для практичного вирішення завдань захисту основних елементів біосфери від забруднень, а також знати закони й державні документи про заходи для подальшого поліпшення охорони природи і раціонального використання природних ресурсів; методи й засоби захисту навколишнього середовища і природних ресурсів від шкідливого впливу транспорту; методи визначення економічного збитку від забруднення навколишнього середовища.

При вивченні курсу «Екологічні характеристики міст» слід самостійно працювати над лекційним матеріалом, літературою, що рекомендується, виконувати практичні завдання.

 

ЗАВДАННЯ ДО ПРАКТИЧНИХ РОБІТ І ВКАЗІВКИ ДО ЇХНЬОГО ВИКОНАННЯ

 

 

Мета даної роботи – закріплення знань, що були набуті при вивченні курсу, і контроль рівня засвоєння матеріалу з окремих розділів. У процесі виконання практичних робіт студент одержує можливість перевірити повноту засвоєння матеріалу й успішно підготуватися до іспиту.

Звіт до практичних робіт складається з п'яти завдань, кожне з яких представлене у варіантах. У процесі їх виконання студенти повинні засвоїти методики розрахунку викидів забруднюючих речовин на території автотранспортного підприємства, а також розрахунку питомих рівнів платежів за викиди забруднюючих речовин автотранспортом підприємства в атмосферу; визначення рівня забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів, забруднення придорожньої смуги свинцем, а також шумового забруднення від проїзду автотранспорту.

Практичні роботи оформляють на аркушах формату А4 рукописно або за допомогою ПК. Варіанти завдань визначають за двома останніми цифрами шифру залікової книжки студента. Кожне завдання має включати порядок виконання роботи, формули, які використовувались для обчислень, з розшифровкою символів, результати розрахунків у вигляді таблиць і графіків, аналіз результатів і висновки. Рисунки розташовують по тексту, нумерують і супроводжують найменуванням. Список використаної літератури надається наприкінці звіту в порядку, що відповідає посиланням у тексті.

Практичні завдання оцінюють з урахуванням якості оформлення роботи, ясності, точності й чіткості окремих формулювань, правильності вживання термінів, достовірності отриманих результатів, правильно зроблених висновків.

 

Практичне завдання №1

Опис проблемних екологічних питань, що пов'язані з експлуатацією різних видів транспорту

Мета заняття: навчитися виділяти проблемні екологічні питання і визначати шляхи вирішення проблем

 

Користуючись підручниками і літературою, що рекомендується, підготувати відповідь на запропоновану тему. Особливу увагу слід приділити впливу автомобільного транспорту (там, де це не умовлено) на складові навколишнього середовища. Завершити виклад теми необхідно розглядом заходів, що спрямовані на підвищення відповідних параметрів якості навколишнього середовища. Відповіді викладати чітко, грамотно, у довільній формі. Варіант обирають за передостанньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

Таблиця 1

Варіант	Тема
	Види і джерела забруднення навколишнього середовища
	Вплив транспорту на навколишнє середовище
	Транспорт і літосфера
	Транспорт і атмосфера
	Транспорт і гідросфера
	Шляхи підвищення екологічної безпеки автомобільного транспорту. Застосування альтернативних палив
	Види смогів і механізми їх утворення
	Основні джерела транспортного шуму і його вплив на людину та навколишнє середовище
	Стічні води на підприємствах транспорту. Методи очищення стічних вод
	Електромагнітне, вібраційне забруднення навколишнього середовища транспортними засобами різних видів транспорту

Опишіть властивості токсичних речовин відповідно до табл. 2, характер їхнього впливу на навколишнє середовище й організм людини, вкажіть величини гранично припустимих концентрацій. Варіант обирають за останньою цифрою номера залікової книжки студента.

Таблиця 2

Варіант	Компоненти відпрацьованих газів
	оксид вуглецю, сажа
	оксиди азоту, альдегіди
	оксиди сірки, вуглеводні
	сажа, вуглеводні
	свинець, оксиди азоту
	вуглеводні, оксиди азоту
	альдегіди, оксид вуглецю
	оксид вуглецю, свинець
	оксиди азоту, оксиди сірки
	вуглеводні, оксид вуглецю

 

У відповіді наведіть умови утворення даних токсичних речовин, залежність їхніх концентрацій у відпрацьованих газах від атмосферних умов (температура, тиск, вологість), конструктивних параметрів двигунів, параметрів режиму роботи і технічного стану. Наведіть основні методи зниження концентрацій запропонованих токсичних компонентів.

Практичне завдання №2

Розрахунок викидів забруднюючих речовин на території автотранспортного підприємства

Мета заняття: Сформувати навички визначення кількості викидів забруднюючих речовин на території автотранспортного підприємства.

Теоретичні відомості

У нашій країні найбільший вплив на забруднення атмосферного повітря роблять промислові підприємства, але у великих містах автомобільний транспорт у забрудненні атмосфери відіграє найбільшу роль. В останні роки в містах різко збільшилася чисельність транспортних засобів, головним чином за рахунок автомобілів, які знаходяться в особистому користуванні громадян, і частково за рахунок розширення парку транспортних засобів індивідуальних підприємців, які виконують перевезення пасажирів на комерційній основі.

Відомо, що автомобільний транспорт є основним забруднювачем атмосферного повітря у великих містах. Різке збільшення чисельності автомобільного транспорту висуває на одне з перших місць проблему захисту атмосферного повітря і населення від впливу забруднюючих речовин.

Основними проблемами, пов'язаними зі шкідливим впливом транспорту на навколишнє середовище, є транспортний шум і загазованість атмосферного повітря. Наявність шкідливих домішок в атмосфері позначається: на людях (погіршення самопочуття, збільшення захворювань, зниження продуктивності праці і якості роботи і т.п.); на тваринах і рослинах (захворювання, вимирання, порушення рівноваги в природі і т.п.); на будівлях і спорудах (передчасний вихід з ладу внаслідок розкладання будівельних матеріалів і корозії).

Автомобільний транспорт забруднює атмосферу трьома способами: емісією шкідливих речовин з відпрацьованими газами, проривом газів у картер двигуна й емісією шкідливих речовин у результаті випару палива в паливних баках, карбюраторах, а також у результаті витоків палива. Головним з них є перший спосіб, на частку якого приходиться близько 2/3 шкідливих викидів автомобілів в атмосферу.

 

Вихідні дані:

Таблиця 2.1 – Середній час роботи двигуна при прогріві

Номера варіанту
Температура повітря, °С	вище +5°С	(+5… -5)°С	(-5… -10)°С	(-10… -15)°C	(-15… -20)°С	(-20… -25)°С	нижче -25°С	вище +5°С	(+5… -5)°С	(-10… -15)°C
Час прогріву, хв.

Примітка: При зберіганні автомобіля у приміщенні

У табл. 2.1 варіант обирають за останньою цифрою номера залікової книжки студента.

Таблиця 2.2 – Кількість автомобілів -ї групи

№ п/п	Група автомобілів	Номер варіанта
	Вантажні й спеціальні вантажні з бензиновим двигуном
	Вантажні й спеціальні вантажні з дизельним двигуном
	Вантажні газобалонні, які працюють на стиснутому природному газі										2
	Автобуси з бензиновими двигунами		I8
	Автобуси з дизельними двигунами
	Легкові автомобілі (службові та спеціальні)

 

У табл. 2.2 варіант обирають за передостанньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

Хід виконання:

1. Розрахувати викиди -ї забруднюючої речовини транспортними засобами -ї групи.

Основними нетоксичними компонентами відпрацьованих газів автотранспортних засобів є азот, кисень, пари води і вуглекислий газ. Усього налічується близько 200 шкідливих (забруднюючих) речовин, багато з яких небезпечні для здоров'я людини. До токсичних компонентів відносяться: оксиди вуглецю, оксиди азоту, альдегіди, вуглеводні, сірчистий газ, сажа, бенз(а)пірен та ін.

У загальному переліку шкідливих речовин враховуємо тільки три інгредієнти: оксид вуглецю (), незгорілі (не канцерогенні) вуглеводні () і оксиди азоту ().

Викид у грамах одним автомобілем -ї групи за день при виїзді з території АТП і поверненні на територію АТП визначають за формулами

 

, г; (2.1)

 

, г, (2.2)

 

де - питомий викид i-ї речовини при прогріві двигуна автомобілем -ї групи, г/хв;

- питомий викид i-ї речовини при роботі двигуна на холостому ходу, г/хв;

- питомий викид i-ї речовини при русі автомобіля по території АТП, г/км;

- час прогріву двигуна, хв.;

, - час роботи двигуна на холостому ходу при виїзді (поверненні) на територію АТП, хв;

, - пробіг по території АТП одного автомобіля в день при виїзді (поверненні), км.

Відповідно до наданого викладачем варіанта розрахувати викид i-ї забруднюючої речовини (, , ), які утворюють транспортні засоби -ї групи на території АТП. У роботі необхідно представити розрахунок викидів , , для автомобілів першої групи при виїзді з території АТП і при поверненні на територію. Результати розрахунків для автомобілів інших груп подати в табл. 2.3.

 

Таблиця 2.3 – Результати розрахунку викидів шкідливих речовин

Група автомобілів
Вантажні й спеціальні вантажні з бензиновим двигуном
Вантажні й спеціальні вантажні з дизельним двигуном
Вантажні газобалонні, які працюють на стиснутому природному газі
Автобуси з бензиновими двигунами
Автобуси з дизельними двигунами
Легкові автомобілі (службові й спеціальні)
Валовий викид, , кг/год

 

Питомі викиди i-ї забруднюючої речовини відповідно до режимів роботи автомобіля -їгрупи наведено у табл. додатку А. Кількість автомобілів -ї групи наведені у табл. 2.2., температуру повітря і час прогріву двигуна обирають згідно з варіантом, використовуючи значення табл. 2.1. Довідкові дані для інших розрахунків наведено в додатку Б.

2. Розрахувати валовий викид забруднюючих речовин транспортними засобами АТП за розрахунковий період року.

Валовий викид i-ї речовини, тобто викид усіма автомобілями АТП за певний період року можна визначити за формулою

 

, кг / год, (2.3)

 

де - валовий викид, кг/рік;

- коефіцієнт випуску автомобілів на лінію;

- кількість автомобілів k-ї групи в АТП, од.;

- кількість робочих днів у розрахунковому періоді року, днів.

Результати розрахунків занести у табл. 2.3.

3. Викид сполук свинцю у грамах одним автомобілем -ї групи при виїзді з території АТП і поверненні на територію АТП розраховують по формулам

, г; (2.4)

 

, г, (2.5)

 

де - зміст свинцю в 1 літрі бензину, г/л;

, - витрата бензину при прогріві двигуна й роботі на холостому ходу, л/хв;

- витрата бензину при русі автомобіля по території АТП, л/км.

Розрахунок викиду сполук свинцю проводять тільки для автомобілів з карбюраторними двигунами.

Валовий викид свинцю в кілограмах розраховують за формулою

 

, кг/год, (2.6)

 

де - валовий викид свинцю, кг/рік;

, - викид свинцю одним автомобілем - ї групи відповідно при виїзді з території АТП і поверненні на територію АТП, г;

- коефіцієнт випуску автомобілів на лінію;

- кількість автомобілів - ї групи в АТП, од.;

- кількість робочих днів у розрахунковому періоді року, днів.

 

Практичне заняття №3

Теоретичні відомості

Забруднення навколишнього середовища призводить до витрат у народному господарстві в двох напрямках: на попередження впливу забрудненого середовища на реципієнтів (коли таке попередження, часткове або повне, технічно можливе) і витрат, пов’язаних з впливом на них забрудненого середовища. Останні виникають, якщо повне попередження такого впливу неможливе або якщо витрати на повне попередження впливу виявляються більшими, ніж сума витрат у вищезгаданих напрямках при частковому запобіганні впливу забрудненого середовища на людей і різні об'єкти. Оскільки подібні ситуації трапляються часто, обидва зазначених типи витрат мають місце одночасно. Ці витрати називаються економічним збитком від забруднення навколишнього середовища. Розрахунки їх проводять при плануванні й проектуванні середовища захисних заходів у всіх випадках, коли визначається чистий економічний ефект цих заходів.

Загальна економічна ефективність природоохоронних витрат визначається з метою:

- установлення народногосподарських результатів витрат на охорону навколишнього середовища;

- виявлення динаміки ефективності цих витрат і темпів їхнього зростання;

- оцінки галузевих і територіальних пропорцій при розподілі капітальних вкладень;

- оцінки ступеня освоєння капітальних вкладень;

- характеристики фактичної і планованої ефективності витрат;

- прийняття рішень про черговість проведення природоохоронних заходів.

Таким чином, рівень екокомпенсації характеризує співвідношення екологічного збитку і часткової екокомпенсації. Головне при цьому, щоб екокомпенсація мала цільовий характер і була спрямована на заходи, пов'язані з комплексною екологізацією автомобілів і транспортних потоків.

 

Вихідні дані:

Таблиця 3.1 – Річний пробіг автомобілів -ї групи, тис. км

№ групи	Група автомобілів	Номер варіанта
	Вантажні й спеціальні вантажні з бензиновим двигуном
	Вантажні й спеціальні вантажні з дизельним двигуном
	Вантажні газобалонні, які працюють на стиснутому природному газі
	Автобуси з бензиновими двигунами
	Автобуси з дизельними двигунами
	Легкові автомобілі (службові й спеціальні)

 

У табл. 3.1 варіант обирають за останньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

Таблиця 3.2 – Термін експлуатації автомобілів -їгрупи, років

№ групи	Група автомобілів	Номер варіанта
	Вантажні й спеціальні вантажні з бензиновим двигуном
	Вантажні й спеціальні вантажні з дизельним двигуном
	Вантажні газобалонні, які працюють на стиснутому природному газі
	Автобуси з бензиновими двигунами
	Автобуси з дизельними двигунами
	Легкові автомобілі (службові й спеціальні)

 

У табл. 3.2 варіант обирають за передостанньою цифрою номера залікової книжки студента.

Таблиця 3.3 – Значення коефіцієнта, що враховує кількість мешканців населеного пункту

Кількість населення, тис. чол.	Номер варіанта
до 100	1,0	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-
100,1-250	-	-	-	-	1,2	-	1,2	1,2	-	-
250,1-500	-	-	-	1,35	-	-	-	-	-	1,35
500,1-1000	-	-	-	-	-	-	-	-	1,55	-
понад 1000	-	1,8	-	-	-	1,8	-	-	-	-

 

У табл. 3.3 варіант обирають за останньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

 

Таблиця 3.4 – Значення коефіцієнта, що залежить від народногосподарського призначення населеного пункту

Тип населеного пункту	Номер варіанта
Невеликі міста, районні центри, селища міського типу	1,0	-	1,0	-	-	-	-	1,0	-	-
Багатофункціональні центри (обласні, великі промислові міста й транспортні вузли)	-	-	-	1,25	-	1,25	-	-	-	1,25
Курортні міста й туристичні центри	-	1,65	-	-	1,65	-	1,65	-	1,65	-

 

У табл. 3.4 варіант обирають за передостанньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

Хід виконання:

1. Розрахувати річний викид забруднюючих речовин автотранспортним парком.

Для усього автомобільного парку маса викинутої за розрахунковий період i-ї забруднюючої речовини може бути визначена за наступною залежністю

 

, кг/год, (3.1)

 

де - кількість автомобілів -їгрупи з двигуном j- готипу за розрахунковий період, од.;

- коефіцієнт випуску автомобілів на лінію;

- питомий викид i- ї речовини -ї групи автомобілів з двигуном j- готипу, г/км;

- річний пробіг автомобіля -ї групи з двигуном j- готипу, км;

- коефіцієнт, що враховує технічний стан автомобіля -ї групи з двигуном j- готипу за розрахунковий період.

2. Розрахувати річний рівень платежів за викиди в атмосферу.

Розмір річних платежів за викиди шкідливих речовин в атмосферу від пересувних джерел забруднення установлюють на основі базових нормативів платежів.

Річний рівень платежів (екокомпенсацію) визначають за формулою

 

грн/год, (3.2)

 

де - коефіцієнт, що враховує територіальні соціально-екологічні особливості населеного пункту;

- коефіцієнт індексації (визначають за складною багатофункційною схемою) для м. Харкова = 1,58;

- річний викид i-ї речовини, т/рік;

-запропонований норматив плати, який визначають з урахуванням відносної шкоди i-ї забруднюючої речовини у порівнянні з окисом вуглецю та посиленню шкідливого впливу i-ї забруднюючої речовини на людину й навколишнє середовище при спільному впливі з іншими шкідливими речовинами, грн/т;

- коефіцієнт кратності плати за шкідливі речовини, що викидаються разом з відпрацьованими газами автомобілів, концентрація яких в атмосфері конкретного міста перевищує [ПДК_i]_сс (коефіцієнт встановлює міська територіальна громада у межах ).

Для розрахунків приймаємо:

.

Коефіцієнт залежить від кількості мешканців населеного пункту, його народногосподарського призначення й розраховується за формулою

 

, (3.3)

 

де - коефіцієнт, що враховує кількість мешканців населеного пункту;

- коефіцієнт, що залежить від народногосподарського призначення населеного пункту.

Для розрахунків використовують інформацію, наведену в додатку В та в табл. 3.3 та 3.4.

 

Практичне заняття №4

Теоретичні відомості

Дослідження, проведені фахівцями багатьох країн, показують, що концентрація шкідливих речовин, що викидаються з відпрацьованими газами автомобільним транспортом, найбільш висока в районах, прилеглих до великих населених пунктів.

У забудованій приміській зоні чи в населених пунктах концентрації забруднюючих речовин значно вище, ніж на відкритій місцевості.

Дослідження швейцарських фахівців показують, що найбільш інтенсивне збільшення концентрації забруднюючих речовин відбувається в межах 12-20 м від дороги. Таким чином, між будинками й у місцях з напівзамкнутою забудовою накопичуються значні концентрації забруднюючих речовин. У зв’язку з цим у ряді міст Америки рекомендовано заборонити стоянку автомобілів у центрі міста, заборонити будь-який рух транспорту головними вулицями (крім рейсових автобусів), обмежити пересування вантажного транспорту вдень, зменшеити кількість таксі.

Можна значною мірою зменшеити ступінь забруднення повітря відпрацьованими газами автомобілів за рахунок поліпшення технічних характеристик проектованої автомобільної дороги. Так, за даними США, магістральні дороги для швидкісного руху з невеликими поздовжніми ухилами (до 3‰) дозволяють зменшеити витрати бензину на 20% для легкових і на 70% для вантажних автомобілів у порівнянні з ухилом 6‰. Скорочення витрати бензину приводить, у свою чергу, до зМеншення викидів відпрацьованих газів.

Таким чином, концентрація забруднюючих речовин над автомобільною дорогою і біля неї залежить від наступних факторів:

- інтенсивності руху автомобілів по дорозі;

- типу двигуна;

- принципу аерації місцевості й швидкості вітру;

- поздовжнього ухилу дороги;

- вологості повітря;

- наявності перехресть.

Важливе значення при встановленні концентрації забруднюючої речовини в повітрі має „фонова” концентрація, тобто такий вміст забруднюючої речовини, що знаходився б у повітрі, якби були відсутні антропогенні джерела забруднення.

 

Вихідні дані:

Таблиця 4.1 – Характеристика перегонів

Показник	Ділян-ка	Номер варіанта
Довжина перегону, м
Поздовжній ухил на перегоні, ^0/00
Швидкість вітру, м/с
Відносна вологість, %

 

У табл. 4.1 обирають варіант за останньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

Таблиця 4.2 – Сумарна інтенсивність руху, роки прогнозу й склад руху

Номер варіанта	N, авт./год.	Роки прогнозу	Склад руху (р), %
легкові	легкі вантажні	середні вантажні	важкі вантажні	автобуси

 

У табл. 4.2 обирають варіант за передостанньою цифрою номера залікової книжки студента.

 

Хід виконання:

1. Визначити рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами.

Рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів на автомобільній дорозі або вулиці оцінюють за концентрацією оксиду вуглецю

 

, (4.1)

 

де - фонове забруднення атмосферного повітря нетранспортного походження (приймають =0,5 мг/м³);

N - сумарна інтенсивність руху автомобілів на дорозі, авт./добу;

К_т - коефіцієнт токсичності автомобілів залежно від викидів у повітря оксиду вуглецю;

К_а - коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості;

К_у - коефіцієнт, що враховує зміну забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю залежно від величини поздовжнього ухилу вулиці;

К_с, К_в - коефіцієнти зміни концентрації оксиду вуглецю в залежності від швидкості вітру і відносної вологості повітря;

К_п - коефіцієнт зміни забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю при виконанні захисних заходів, удосконаленні автомобілів та їх експлуатації за прогнозами екологів.

К_з - коефіцієнт зміни забруднення атмосферного повітря в зоні перехрещення доріг в залежності від типу організації р