4 Моделювання екологічного навантаження в зоні техногенних викидів пересувних джерел

Мета роботи – засвоїти методичні основи та набути практичних навичок оцінки техногенного навантаження на екологічний простір в зоні техногенного впливу викидів пересувних джерел транспортних засобів.

Об’єкт дослідження – екологічний простір локальної території.    

Предмет   дослідження  –  процес  забруднення   екопростору

         локальної території вихлопами автотранспортних засобів.

 

Завдання – розрахувати параметри забруднення екопростору в зоні впливу техногенних викидів автотранспорту.  

Основні науково-теоретичні положення

При дослідженні процесу забруднення довкілля вихлопними газами пересувних джерел транспортних засобів (автотранспорту) першочерговим завданням є необхідність визначення загальної сумарної маси викиду в атмосферне повітря усіх видів  шкідливих речовин (табл.4.9) усіма авто-транспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу.

Вважається, що зона активного забруднення довкілля вздовж доріг і вулиць охоплює територію на 50 м вверх та 100 м  вліво і вправо від проїжджої частини дороги. Проте як її геометричні параметри, так і рівень забруднення у кожному конкретному випадку залежать від багатьох факторів: ширини проїжджої частини дорожнього полотна (рядності руху), інтенсивності руху автотранспортних потоків (кількості транспортних засобів, що проїжджають за одиницю часу через певну ділянку дороги), швидкості руху, наявності схилів (підйомів) проїжджої частини, частки автомобілів з потужними двигунами (вантажних, автобусів), неоднорідності складу автотранспортних потоків, температури повітря навколишнього середовища, наявності, вздовж дороги трав’яного покриву, кущів, дерев та їх густоти і висоти, забудови, кількості поверхів та її лінійної густоти тощо.

 

Перший спосіб розрахунку 

Масу викиду конкретної речовини з вихлопними газами автотранспорту, що забруднюють довкілля вздовж доріг і вулиць, можна розрахувати виходячи з об’єму спожитого палива одним автомобілем та кількості автотранспортних одиниць, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений час.

Кількість (маса) конкретної шкідливої речовини (Mij), що викидається у навколишнє середовище з вихлопами однієї j-ї автотранспортної одиниці при спалюванні одного літра, кг, пали-ва різного виду, характеризується величиною коефіцієнта (Кi).

Масу викиду конкретної шкідливої речовини одним автомобілем за рік можна визначити за формулою   

          

             Мij = Р · Кi ,                                                                (4.1)

де  Кi – величина, що визначає викид і-ї речовини при спалюванні 1л (кг) палива різного виду (табл. 4.1);

      Р – кількість палива, використаного протягом одного року одним автомобілем (табл. 4.2).

Сумарна маса викиду в атмосферу даної і-ї речовини за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений проміжок часу (за одиницю часу), становить 

                                                                                                             

               Mi = ∑ Mij ;         j = 1, N ,                                        (4.2)

де  Mij - маса викиду в атмосферу даної і-ї  шкідливої речовини за рік окремим j-м  автотранспортним засобом, що проходить по досліджуваній ділянці дороги та при цьому спалює певну (нормативну) кількість пального;

     N – кількість одиниць транспортних засобів, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу. 

Отже, загальна сумарна маса (M) викиду в атмосферу усіх видів (Р) шкідливих речовин за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу, визначається сумою їх викидів, що характеризується величиною коефіцієнта викиду (К) та кількістю транспортних засобів, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу

                                                                                                             

               M = ∑ Mi;        i = 1, Р ,                                           (4.3)

де  Mi - сумарна маса викиду в атмосферу даної і-ї речовини за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений проміжок часу;

      Р – кількість видів шкідливих речовин, що викидають у навколишнє середовище автотранспортні одиниці при проходженні по досліджуваній ділянці дороги. 

 

Другий спосіб розрахунку 

Загальну сумарну масу (M) викиду в атмосферу усіх видів шкідливих речовин усіма автотранспортними засобами можна розрахувати за обсягом роботи транспорту, питомої ваги викидів окремих речовин та кількості автомобілів, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу.  

Масу викиду конкретної шкідливої речовини одним автомобілем за одниницю часу (годину) його роботи можна визначити за даними потужності його двигуна за формулою 

                                                 

             Мij = 10-6 · mi · Кт · Кв · S,                                          (4.4)

де mi – питомий викид конкретної і–ї речовини на 1 км пробігу автомобілем (табл. 4.3);

     S – середній пробіг автотранспортного засобу конкретного типу (табл. 4.4);

    Кт – коефіцієнт врахування технічного стану двигуна;

      Кв – коефіцієнт врахування віку двигуна (табл. 4.5).

Звідси сумарна маса викиду в атмосферу даної і-ї речовини за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений (розрахунковий) проміжок часу, становить 

 

           Mi = ∑ Mij ;     j = 1, N,                                                  (4.5)

де N – кількість одиниць транспортних засобів, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу. 

Отже, загальна сумарна маса (M) викиду в атмосферу усіх шкідливих речовин за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за розрахунковий проміжок часу, визначається сумою їх викидів, що визначається  потужністю його двигуна

                                                                                                              

               M = ∑ Mi;        i = 1, Р ,                                           (4.6)

де  Mi - сумарна маса викиду в атмосферу даної і-ї речовини за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений проміжок часу;

      Р – кількість видів шкідливих речовин, що викидають у навколишнє середовище автотранспортні одиниці при проходженні по досліджуваній ділянці дороги. 

 

Алгоритм виконання роботи

1  Виписати вихідні дані (табл.4.1, 4.2) згідно із заданим  варіантом для типу транспорту та виду шкідливої речовини.   

2 Розрахувати масу викиду (Міj, кг/рік) кожної конкретної і-ї речовини одним окремим автотранспортним засобом досліджуваного типу за рік при спалюванні 1 т палива заданого  виду (бензин, дизпаливо, газ) (ф-ла 4.1). 

3   Обчислити сумарну масу викиду кожної і-ї речовини за рік усіма одиницями автотранспортних засобів даного типу, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений проміжок часу при роботі на даному виді палива (Mi, ф-ла 4.2) та загальну масу викиду усіх шкідливих речовин (M, ф-ла 4.3).

4  Виписати вихідні дані (табл.4.3, 4.4, 4.5) для заданого типу автотранспорту. 

5  Розрахувати масу викиду (Міj, кг/рік) кожної шкідливої речо-вини одним автомобілем за рік його роботи при даній потужності його двигуна при роботі на заданому виді палива (ф.4.4).

6   Обчислити сумарну масу викиду кожної і-ї речовини за рік усіма автотранспортними засобами, що проходять по досліджуваній ділянці дороги за визначений проміжок часу при роботі на різних видах палива  (Mi, ф-ла 4.5) та загальну масу викиду усіх шкідливих речовин (M, ф-ла 4.6).

7   Оформити (табл.4.7 і 4.8) та проаналізувати одержані результати розрахунку.

8   Сформулювати основні висновки за результатами роботи.

 

 

Таблиця 4.1 – Коефіцієнт викиду речовин з вихлопними газами

                         для двигунів при спалюванні 1 кг (л) палива (Кi)

 

 

 

 

 Таблица 4.2 -  Нормативи витрати палива (Мn),  споживання

                               палива (P) та пробігу автомобілів (S)

   

 

 

 Таблиця 4.3 – Питомий викид і–ї  речовини на 1 км пробігу (mi)

 

 

  Таблица 4.4 -  Робочі  нормативи автотранспортних засобів

 

 

Таблиця 4.5 – Коефіцієнти урахування віку (Кв) і технічного

                          стану (Кт) двигуна автотранспортного засобу 

 

 

Таблиця 4.6 - Варіанти завдання вихідних параметрів для

                                   об’єктів дослідження  

 

 

 

Таблиця 4.7 – Рекомендована схема оформлення результатів 

                                           розрахунку (метод 1)

 

Таблиця 4.8 – Рекомендована схема оформлення результатів 

                                           розрахунку (метод 2)

 

 

Таблиця 4.9 – Наближений  склад  (відсоток  до  обсягу)

                     відпрацьованих вихлопних газів автомобілів

 

 

     Вимоги щодо оформлення результатів роботи

      Звіт повинен містити:

Вихідні дані згідно із заданим варіантом завдання (пп. 1, 4). 

Результати  усіх  послідовних   розрахунків   (пп.2-6), оформлених згідно із вимогами (табл. 4.4).

Короткий аналіз  результатів.

Стислі висновки щодо результатів.

 

Питання для самоконтролю

1.  Навести визначення поняття моделі, проаналізувати причинно-наслідкові зв’язки та зробити висновки.

2  Дати визначення процесу моделювання, проаналізувати причинно-наслідкові зв’язки та зробити висновки.

3  Визначити складові принципової загальної схеми моделювання екооб'єкта, проаналізувати причинно-наслідкові зв’язки та зробити висновки.

4  Назвати послідовні етапи процесу моделювання екосистеми, проаналізувати причинно-наслідкові зв’язки й зробити висновки. 

5   Назвати методи дослідження (вивчення) об'єкта за допомогою моделей, провести порівняльний аналіз та зробити висновки.

6  Назвати основні види досліджень, які виконуються за допомогою моделей, провести короткий аналіз та зробити висновки.

7  Назвати етапи процесу моделювання екосистем, дати повну характеристику 1-му етапу, проаналізувати та зробити висновки.

8   Назвати етапи процесу моделювання екосистем, дати повну характеристику 2-му етапу, проаналізувати та зробити висновки.

9   Назвати етапи процесу моделювання екосистем, дати повну характеристику 3-му етапу, проаналізувати та зробити висновки.

10  Описати  метод ітераційного (покрокового) наближення, охарактеризувати його особливість, проаналізувати та зробити висновки.