Содержание к диссертации
Введение
1. Воздействие на окружающую среду парка машин и дорожной сети 15
1.1. Влияние транспортных потоков на уровень загрязнения окружающей природной среды 15
1.2. Влияние дорожной сети на окружающую среду 23
1.3. Механизм трансформации загрязнений окружающей среды автотранспортом 30
1.4. Реакция экосистем на транспортные загрязнения 37
1.5. Реакция человеческого организма на транспортные загрязнения 41
1.6. Нормирование экологических параметров транспортных средств 49
1.7. Мероприятия по снижению воздействия на окружающую среду совокупности машин и дорожной сети 52
1.8. Выводы 54
2. Физико-химические процессы при воздействии транспорта на окружающую среду 56
2.1. Термодинамические основания взаимодействия двигателя внутреннего сгорания с окружающей средой 56
2.2. Реакции горения углеводородных топлив в двигателе внутреннего сгорания 59
2.3. Образование токсичных веществ при горении углеводородного топлива 63
2.4. Мероприятия по нейтрализации и электрохимической очистке углеводородного топлива 67
2.5. Воздействие транспортного шума, вибрации и электромагнитного излучения на окружающую среду в зоне влияния автодорог 69
2.6. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды 80
2.7. Методы оценки экологического состояния придорожных территорий 82
2.8. Выводы 101
3. Концепция экологической безопасности эксплуатации горных автомобильных дорог 103
3.1. Эколого-экономическая оценка безопасности эксплуатации горных дорог 103
3.1.1. Оценка ущерба от израсходованного топлива в течение одного года эксплуатации горной автомобильной дороги Владикавказ-Ларе км 19 - км 24 107
3.1.2. Минимизация энергетических затрат и совокупного экологического ущерба транспортного потока заданной интенсивности 111
3.2. Отрицательные последствия автомобилизации горных территорий... 114
3.3. Мероприятия по повышению экологической безопасности эксплуатации горных дорог с помощью строительства экологических площадок на автомобильных дорогах РСО-А 117
3.4. Принципы проектирования и строительства экологических площадок 119
3.5. Классификация экологических площадок 123
3.6. Отечественные нормы проектирования площадок отдыха 129
3.7. Зарубежный опыт строительства площадок отдыха 131
3.8. Выводы 133
4. Рекомендации по обеспечению экологически безопасного состояния сети автомобильных дорог республики северная Осетия-Алания 135
4.1. Состояние и развитие сети автомобильных дорог 135
4.2. Классификация автомобильных дорог 137
4.3. Транспортно-эксплуатационные показатели дорог 138
4.4. Воздействие колес автомобилей на дорожную одежду 139
4.5. Причины разрушения, работоспособность и условия долговечности дорожной одежды 143
4.6. Рекомендуемые защитные сооружения 147
4.7. Рекомендации по обустройству, содержанию, информационному обеспечению горных автодорог 152
4.8. Оценка социально-экономической эффективности учета экологических факторов при строительстве горных автодорог 156
Общие выводы по диссертации 161
Список литературы 163
Приложения 176
- Влияние транспортных потоков на уровень загрязнения окружающей природной среды
- Термодинамические основания взаимодействия двигателя внутреннего сгорания с окружающей средой
- Эколого-экономическая оценка безопасности эксплуатации горных дорог
- Состояние и развитие сети автомобильных дорог
Введение к работе
Расширение хозяйственной деятельности человека неизбежно связано с освоением горных и предгорных территорий. Эффективность этого освоения в значительной мере определяется рациональностью мероприятий по обеспечению экологической безопасности.
Республика Северная Осетия-Алания занимает площадь в 7987 км2,
свыше 50 % территории занято горными массивами. Несмотря на это,
республика экономически развитая, основные отрасли народного хозяйства -
сельское хозяйство, перерабатывающая промышленность, цветная
металлургия, промышленное и гражданское строительство, машиностроение и металлообработка, лесная и деревообрабатывающая промышленность, химическая и нефтехимическая промышленность.
Ни одна отрасль народного хозяйства не может нормально функционировать без транспортной системы автомобильных дорог и автомобильного транспорта.
Анализируя данные исследований, определено, что основная масса грузоперевозок осуществляется очень тяжелым автотранспортом (грузоподъемностью свыше 8 т). Следовательно, грузовой транспорт вносит основной вклад в разрушение окружающей среды горных территорий.
Среди антропогенных источников загрязнения на урбанизированных
территориях транспорт занимает в РСО-А второе место после
промышленности поставляя в природную среду огромные массы пыли, сажи, отработавших газов, масел, тяжелых металлов и сотен других веществ, значительная часть которых относится к токсикантам.
Итак, источником воздействия на окружающую природную среду является тандем: автомобильный транспорт — автомобильная дорога, а также технологические процессы содержания и ремонта автомобильной дороги Схема этого воздействия на ОПС показана на рис. 1.
Рис. 1. Основные направления и формы воздействия автомобильной дороги на окружающую природную среду
7
Обеспечивая работоспособность всех звеньев экономики,
автомобильные дороги в процессе эксплуатации оказывают
разрушительное воздействие на окружающую среду. Особенно актуальна рассматриваемая тема в горных районах республики, где дороги проложены в узкой теснине горных массивов и отрицательные факторы сконцентрированы на сравнительно малых площадях и объемах.
На территории РСО-Алания атмосферный воздух загрязняется выбросами токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах автомобилей и пылью, являющейся продуктом износа дорожных покрытий и автомобильных шин. На горных а/дорогах эти выбросы увеличиваются в связи с неполным сгоранием топлива в камере сгорания и за счет продольных уклонов дороги. Уровень транспортного шума на автодорогах значительно превышает предельно допустимый. В результате движения по автомобильным дорогам тяжелых автомобилей с большими скоростями в зоне контакта колеса и дорожного покрытия возникают колебания, которые, распространяясь на прилегающую территорию, оказывают вибрационное (разрушающее) воздействие. Шум становится одной из причин разрушения горного рельефа, наступающего в результате образования микротрещин, через которые проникают атмосферные осадки, унося с собой осевшие твердые частицы пыли, что вызывает различные химические реакции. Корневая система растительности, укрепляющая поверхность рельефа, а также горные породы постепенно разрушаются, ускоряя тем самым химическую и механическую эрозию. Обострились и проблемы грязеводного разбрызгивания и воздушных возмущений, связанных с обтеканием воздушного потока кузовов автомобилей.
На равнинной территории процесс автомобилизации сопровождается ростом количества загрязняющих веществ, а также ростом дорожно-транспортных происшествий: чем выше интенсивность и скорость движения, тем их количество больше, а в горных районах наибольшие
8 концентрации наблюдаются с ростом высоты над уровнем моря, т.е. на перевальных дорогах, где мощность двигателя снижается в связи с уменьшением кислорода.
Актуальность темы. В настоящее время необходимо совершенствование сети дорог в горных районах с учетом влияния их транспортно-эксплуатационных характеристик на окружающую среду.
Исследованиями негативного воздействия автомобильных дорог на
окружающую среду занимаются относительно недавно и на сегодняшний
: *. день еще очень мало как расчетных, так и фактических данных об
экологическом состоянии территорий вдоль автодорог. Кроме того, не разработаны экологические требования к состоянию природной среды в зоне влияния автомобильных дорог. Не рассматривались эти вопросы и применительно к горным дорогам.
Мало что делается для прогноза вредного воздействия транспортных сооружений на ОПС и проектирования мероприятий, компенсирующих или предотвращающих это воздействие. Недостаточность методов и средств решения этих задач приводит к трудностям в управлении транспортным освоением горных территории, что снижает их эффективность.
Большинство горных районов переживает сегодня экологическую деградацию. Не исключение и РСО-Алания, где горы составляют свыше 50 % территории республики.
Отсутствие должной научной проработанности приводит к
? ч, нежелательным последствиям, проявляющимся в нарушении рельефа. К
примеру, строительство Транскавказской автомагистрали привело к развитию
оползневых и эрозионных явлений, а эксплуатация дороги с ее техническими
параметрами создает дополнительную нагрузку на ОПС, что приведёт со
временем к изменению природных климатических условий. Все это ставит
задачу разработки научно обоснованных экологически безопасных
9 методов управления состоянием современных автодорог в горных районах РСО-А.
Особенность разработки экологической концепции управления состоянием автомобильных дорог в горных регионах (по сравнению с равнинными) заключается в том, что эксплуатация горных автомобильных дорог ведет к нарушению механической устойчивости склонов, разрушению горного рельефа, перемещению грунтовых масс в гравитационном поле, а также к изменению природно-климатических условий. Все это позволяет считать, что рациональная эксплуатация автомобильных дорог в горных регионах является самостоятельной важной народно-хозяйственной проблемой. С каждым годом усиливается внимание к этой жизненно важной проблеме и в Республике Северная Осетия-Алания, особенно вопросу сохранения природы горной, наиболее легко ранимой ее части. Однако, это делается без глубокого изучения экологических последствий, которые могут произойти в окружающей среде в результате эксплуатации горных автомобильных дорог. :-~
Оценку экологических последствий воздействия горных дорог на
окружающую природную среду можно рассматривать в качестве
эффективного инструмента планирования, заключающегося в том, чтобы
до начала осуществления предполагаемого вида производственной
деятельности провести всесторонний анализ ее экономических последствий, в котором главное значение придавалось бы безопасности окружающей среды, степени допустимого вмешательства в нее человека.
Целью работы является обеспечение максимально экологически
безопасных условий эксплуатации горных автомобильных дорог,
противостоять воздействию на ОПС факторов, способствующих нарушению его равновесного состояния, а так же безопасности движения при эксплуатации дорог.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработка комплексной системы учета состояния природной среды, а также методов оперативного контроля качества функционирования отдельных составляющих горных дорог и анализа их состояния с целью обеспечения устойчивого равновесия в природе. Установление механизма исследования процессов разрушения внутрисистемных связей горного рельефа под воздействием рождаемых автотранспортом антропогенных сил.
2. Разработка экономико-математической модели экологически обоснованного использования горных автомобильных дорог, выражающуюся в достижении материально и технически посильных, эффективных производственных результатов без нанесения сверхнормативного ущерба окружающей среде.
3. Разработка методических подходов к обоснованию региональной стратегии охраны окружающей природной среды и рационального использования горных автомобильных дорог.
Идея работы заключается в сохранении природного равновесия в результате эксплуатации горных автомобильных дорог, при котором главное значение придавалось бы безопасности окружающей среды, степени допустимого вмешательства в нее человека.
В работе учитываются следующие основные факторы воздействия автотранспортного комплекса на ОПС
- геологический - локальные изменения в рельефе, нарушения местности;
геохимический - изменения условий протекания природных химических процессов.
биологический - нарушения сложившихся взаимоотношений в природе -уничтожение отдельных видов растений и животных, нарушение среды обитания человека и животных.
-экологический — отражающийся на общей экологии в связи с затратами при эксплуатации автодорог.
Такой многофакторный подход к оценке воздействия на ОПС позволяет полностью обеспечить учет всех последствий, связанных с эксплуатацией горных автомобильных дорог.
Особо подчеркивается геологическая сторона исследования, что связано с множеством форм воздействия на геологическую среду при эксплуатации автомобильных дорог и отсутствием в должной мере разработок, касающихся сочетания параметров дороги с природной средой в условиях сложного горного ландшафта.
Данная работа выполнена на основе собранного автором фактического материала, опыта проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в РСО-Алания, а также комплекса теоретических и экспериментальных исследований.
Объектом исследований является придорожная зона горных автодорог на территории РСО-Алания.
Методика исследований заключается в исследовании многолетних статистических материалов специально уполномоченных государственных органов управления по контролю за охраной и воспроизводством природных ресурсов в применении комплексного многофакторного анализа, проведении теоретических экспериментальных и производственных исследований.
Применены результаты исследований в области геологии, эксплуатации дорог, экологии.
Системизация и обобщение большого фактического материала в этой области дали возможность решить ряд задач, имеющих как научное, так и практическое значение для правильного определения характера взаимодействия автомобильной дороги с ОПС и предотвращения развития опасных природных и природно-техногенных процессов.
Научная новизна работы.
1. Разработана процедура оценки полезности и альтернативных
вариантов подбора технических параметров дороги, что позволяет более эффективно проводить сравнительный анализ показателей функционирования автомобильных дорог.
Разработаны экологически безопасные методы эксплуатации горных автодорог в РСО-А;
Проведена оценка комплекса физических и химических факторов негативного влияния на окружающую среду автотранспорта и дорожной сети;
4. Предложены и обоснованы мероприятия по повышению
экологической безопасности эксплуатации горных автодорог РСО-А путем
строительства на них экологических площадок и полос движения.
Практическая значимость
Результаты исследований являются значительным вкладом в теорию оптимизации проектных решений по управлению состоянием автомобильных дорог в горной местности.
Впервые предложена оптимизационная модель минимизации экологической нагрузки, оценки и выбора технических эксплуатационных характеристик дороги.
Усовершенствована методика, ориентированная на повышение надежности проектных решений, на снижение расходов и отходов в функционировании и поддержании в эксплуатационном состоянии горных автомобильных дорог.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждена аналитическими выкладками, а также результатами практического исследования предложенных в диссертации методик.
13 Основные научные положения, выносимые на защиту, сводятся к следующему:
1. Определение допустимых мер снижения техногенной нагрузки на природную среду в горных условиях предполагает установление зависимости между устойчивым состоянием физико-механических свойств горных пород и экономическими показателями эксплуатации горных автомобильных дорог на основе использования разработанных для этого приемов и методов.
2. Функциональные взаимосвязи между экологическим состоянием окружающей среды и экономическими последствиями взаимодействия на нее человека предусматривают раскрытие природы неполного сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания; увеличения количества потребления атмосферного кислорода транспортными средствами с увеличением высоты горных дорог над уровнем моря, что способствуют ухудшению климатических условий горных регионов.
Отсутствие режима эксплуатации горных автомобильных дорог ведет к нарушению механической устойчивости склонов, разрушению горного рельефа, перемещению грунтовых масс в гравитационном поле, изменению природно-климатических условий, что требует нормирования не только технических характеристик автотранспорта и параметров автомобильной дороги, но и интенсивности транспортного потока.
С целью снижения негативного воздействия на окружающую среду и исключения риска возникновения аварийных ситуаций разработана схема расположения вдоль горных дорог экологических площадок. Реализация результатов работы
Результаты работы применяют в учебном процессе кафедры автомобильных дорог и аэродромов СКГМИ (ГТУ), рекомендованы в проектировании инженерных проектов в проектной конторе Министерства
14 транспорта и дорожного хозяйства РСО-А, а также в ЗАО «ВладКавГИПРДОРНИИ». Апробация работы
Основные научные положения диссертации и результаты были доложены и получили одобрение на научно-технических конференциях и семинарах кафедры экологии Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета) в 2000-2005 гг., а также одобрены коллегией Министерства автомобильных дорог и транспорта РСО-Алания.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 6 статей. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста, с 19 рисунками, 33 таблицами, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных литературных источников из 130 наименований.
Влияние транспортных потоков на уровень загрязнения окружающей природной среды
Исследованиями загрязнения природной среды от автомобильного транспорта занимаются относительно недавно как у нас в стране, так и за рубежом. Различные аспекты влияния автомобильного транспорта и дорог на окружающую среду рассмотрены в работах В.Ф.Бабкова / 4 /, А.Б. Дьякова / 120 /, И.Е. Евгеньева / 27,28 /, И.И. Леоновича / 46 /, М.В. Немчинова / 59, 65, 57, 121 /, Н.П.Орнатского / 73, 75 /, А.П. Платонова /85, 86/, П.И.Поспелова / 89, 92, 93 /, В.П.Подольского / 88 /, Я.В.Хомяка / 117, 118 / и других исследователей. Однако, на сегодняшний день еще мало расчетных и фактических данных об уровнях загрязнения территорий как вдоль равнинных, так и горных автомобильных дорог.
Радикальные экономические и социальные перемены в России неизбежно диктуют необходимость ускоренного развития дорожно-транспортной инфраструктуры, которая включает в себя автодорожную и внеотраслевую индустрию, автомобильные дороги и сооружения на них, транспортные средства. Каждая составляющая оказывает присущее ей локальное негативное воздействие на окружающую среду, однако в целом это воздействие носит не только региональный, но и глобальный характер.
Транспортные факторы оказывают наибольшее влияние на уровень загрязнений, т.к. характеризуют параметры источника выбросов. К ним относятся: интенсивность движения, состав и скорость транспортного потока, эксплуатационное состояние автомобилей, объем и характер перевозимых грузов, подача звуковых сигналов.
К транспортным выбросам относятся токсичные вещества с отработавшими газами автомобилей, продукты износа шин, антифрикционных материалов, нефтепродукты, эксплуатационные жидкости, изношенные детали и агрегаты, включая шины, аккумуляторы.
Одиночный автомобиль, движущийся по дороге, не в состоянии оказать сколько-нибудь заметного влияния на окружающую среду и экосистемы. Иное дело - совокупность машин, движущихся в составе транспортных потоков по автомобильным дорогам и перевозящих грузы и пассажиров. Здесь влияние на окружающую среду определяется не только техническими характеристиками автомобиля или дороги, но и интенсивностью, скоростью движения, составом транспортного потока, плотностью дорожной сети.
Движение автотранспортных средств в составе плотных транспортных потоков на дороге отличается от движения одиночного автотранспортного средства при отсутствии помех движения.
Ежегодно автомобильными двигателями в атмосферу выбрасываются миллионы тонн загрязняющих веществ. На равнинной территории это прежде всего обусловлено высокими уровнями интенсивности движения, а в горных районах наибольшие концентрации загрязнения наблюдаются с ростом высоты над уровнем моря, т.е. на перевальных автомобильных дорогах.
На больших высотах плотность воздуха уменьшается, вследствие чего наполнение двигателя кислородом снижается, вместе с этим снижается мощность двигателя, ухудшается процесс сгорания топлива, что приводит к образованию несгоревших углеводородов (СН). Выделяются также побочные продукты горения: оксиды азота (NOx), соединения кислорода и водорода с серой, которые имеются в топливе нефтяного происхождения. Эти составляющие, как правило, не дают довести реакцию горения до конца, т.е. до полного образования СОг и Н20.
Один из экологических факторов - шумовое загрязнение окружающей среды от проходящего транспортного потока. В результате этого придорожные территории испытывают так называемый шумовой дискомфорт. При движении автомобиля шум возникает в результате работы его агрегатов и взаимодействия шин с поверхностью дороги. Длительное действие транспортного шума, уровень которого превышает предельно допустимый, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека, способствует росту некоторых патологических изменений органов слуха, сердечно-сосудистой и нервной системы; ухудшает качество среды обитания животных и птиц на прилегающей к дороге территории.
Термодинамические основания взаимодействия двигателя внутреннего сгорания с окружающей средой
Двигатель внутреннего сгорания работает, взаимодействуя с атмосферой. Он меняет рабочее тело в каждом цикле. Такой массообмен осуществляется с атмосферой. В процессе полезной работы происходит теплообмен с той же окружающей средой, т.е. принцип работы двигателя внутреннего сгорания предполагает его взаимодействие с окружающей средой в соответствии с законами термодинамики.
Термодинамический процесс - переход системы из одного состояния в другое в результате взаимодействия с окружающей средой. Если этот процесс происходит со скоростью, меньшей скорости релаксации, то значение всех параметров системы будут успевать выравниваться. Этот процесс представляет последовательность равновесных состояний, которые называются равновесными. Он может идти в направлении возрастания или убывания, при этом система каждый раз будет проходить через те же состояния, но в обратном порядке. Поэтому равновесные процессы являются обратимыми. При возвращении системы в исходное состояние окружающей среды полностью возвращается и ранее полученная от неё теплота.
Отличительным свойством обратимого процесса является отсутствие каких-либо остаточных изменений в системе. Процесс, который не обладает этим свойством, называется необратимым. Если система совершила необратимый процесс, то её возвращение в исходное положение требует дополнительных энергозатрат со стороны окружающей среды. Так, работа, совершенная системой в необратимом процессе, недостаточна для обратного её перехода в начальное состояние. Как отмечал Планк (1858-1947 гг.), с «каждым необратимым процессом система делает некоторый такой шаг вперед, следы которого ни при каких обстоятельствах не могут быть уничтожены». Все реальные процессы вследствие трения, теплообмена при конечной разности температур и ограниченности времени их протекания необратимы. Понятие обратимого процесса возникло как результат идеализации реальных необратимых процессов. Мера необратимости — это энтропия. Она характеризует а) ценность теплоты (её работоспособность и технологическую эффективность); б) потери работы из-за необратимости реальных процессов; в) меру беспорядка. В общем случае бесконечно малое изменение энтропии системы определяется выражением dS = dSi+ dSit где dSt - изменение энтропии системы, обусловленное возможным протеканием внутри неё необратимых процессов, например, в ходе установления в ней внутреннего равновесия; dS/ - изменение энтропии системы, связанное с её взаимодействием с окружающей средой. Если рассматривать простые однородные системы, то речь идет об установлении механического (выравнивание давления) и теплового (выравнивание температуры) равновесия. При любом переходе энергии из одного вида в другой некоторое количество ее теряется, т.е. уменьшается ее способность совершать полезную работу, обычно она рассеивается в виде теплоты. Превращение тепловой энергии в любую другую в открытом термодинамическом процессе возможно лишь однократно, т.е. до того момента, пока рабочее тело из неравновесного состояния не перейдет в состояние равновесия с окружающей средой. Замкнутый термодинамический процесс называется циклом. Для оценки эффективности циклов используется термический коэффициент полезного действия т},- отношение количества полученной работы w = qi — q2 к количеству затраченной работы qi: /7, = w/qi = l-(qi/q2) Теоретическое количество теплоты, которое может быть выделено при сжигании топлива никогда не используется по назначению полностью. Часть её теряется в тепловых двигателях ( 60-70 %). Для анализа эффективности работы двигателей используют тепловой баланс вида Q пр. \1пол. " Sdnom. Qnp. = Hu+Q2+Q0 где Qnp. - приход теплоты; Qn0Jl. - полезно использованная теплота;}„от. — потери теплоты; Ни — низшая теплота сгорания топлива; Q2 - физическая теплота, вносимая с топливом; - физическая теплота, вносимая с окислителем; Qya - теплота, потерянная с отработавшими газами; QXHC — теплота, не выделявшаяся из-за химической неполноты сгорания (недостатка окислителя); QMHC — теплота, недовыделившаяся из-за механической неполноты сгорания (износа и потерь частиц горючего); Qmy — теплота, израсходованная на нагрев двигателя от температуры окружающей среды до рабочей температуры; Qoc — теплота, теряемая в окружающей среде за счет прямой теплопередачи двигателя; QHn - неучтенные потери теплоты; Q0XJI - теплота, потерянная с охлаждающими агентами (антифризом, маслом, стенками цилиндров); QM - теплота, эквивалентная работе, затраченной на привод вспомогательных механизмов, на преодоление трения между деталями. [8] В конечном итоге все вышеперечисленные потери идут на подогрев окружающей среды. Способы уменьшения тепловых потерь следующие: Qve — уменьшается при молярной массе и температуре отработавших газов; QXHC — уменьшается при правильном выборе состава топливно-воздушной смеси и поддержании температуры горения до 2300 К; QMHC — зависит от вида топлива. Твердое горючее теряется в горелочных устройствах, пылевидное - легко уносится с уходящими газами. Жидкое и газообразное топливо уносится редко, при больших скоростях потока; Qmy - уменьшается при уменьшении теплоемкости материалов(из которых изготовлена установка), её рабочей температуры и снижении излучающей способности поверхности; Qoc уменьшается с уменьшением размеров энергоустановки, коэффициента теплоотдачи через её стенки; QM — уменьшается при улучшении качества смазки трущихся деталей (поршень и цилиндр), зависит от конструкций, скорости их движения; (2охл — зависит от особенностей рабочего процесса. Для определения качественных показателей образования и потребления всех веществ, участвующих в процессе получения энергии при сжигании топлива и из окружающей среды, используются уравнения материального баланса топлив.
Основным источником теплоты при сгорании топлив является окисление содержащих атомов углерода и водорода Н. Кроме того, в топливах могут быть в незначительном количестве сера, соединения азота, кислородосодержащие соединения (спирты, эфиры и др.), тяжелые металлы. Условная формула топлива имеет вид CxHyOz (для азотосодержащих топлив - CxHyOzNg! для серосодержащих - CxHyOzNgSk).
Эколого-экономическая оценка безопасности эксплуатации горных дорог
Современная автодорога должна удовлетворять комплексу требований, направленных на экономичность перевозок, безопасность движения, малую утомляемость при поездках водителей и пассажиров.
Резко выраженный и урезанный рельеф территории РСО-А с крутыми склонами делает земную поверхность неустойчивой, что служит причиной рождения и появления склоновых явлений, препятствующих проложению дорог и их нормальной эксплуатации. Температурные колебания, изменения направления ветра и изобилие осадков способствуют развитию склоновых явлений. При прокладке дорог на пути встречаются неустойчивые подвижные грунты и твердые скальные породы (иной раз на отвесных склонах) и другие препятствия рельефного и горно-геологического характера. Реки быстротечны и при наводнении имеют размывающий характер. Они также способствуют появлению склоновых явлений и разрушительно действуют на автодороги и окружающий ландшафт.
В эксплуатации горных автодорог РСО-А важно знать наличие и количество атмосферных осадков, которые зимой и летом становятся причиной катастрофических разрушений дорог.
Горный ландшафт и рельефные условия РСО-А влияют на экономические показатели дорог, чем определяется и направление в развитии их сети. Они ограничивают требуемое развитие дорог в горных условиях, осложняют эксплуатационные показатели, увеличивают износ транспортных средств. Основное отрицательное влияние приходится на рельеф местности. Этим вызывается проложение дорог с большими уклонами, что в свою очередь вызывает нарушение ландшафта и применение кратной тяги транспортных средств.
На горные автодороги и в целом на ландшафт также действуют склоновые явления - оползни, селевые потоки, осыпи, обвалы, лавины, наледи и другие, требующие строительства искусственных сооружений: тоннелей, мостов, виадуков, галерей, подпорных стен и др. для предохранения дороги от разрушений, что соответственно вызывает увеличение их стоимостно-экономических показателей.
Проблеме бережного обращения с горным ландшафтом и охраны природы не соответствует перестройка дорог с изменением ее уклонов и трассы в плане. Так вдоль трасс горных дорог можно увидеть длинные и заброшенные участки старой дороги, нарушающие устойчивость склонов, вызывающие опасные накопления снега и талой воды.
Главное в этой проблеме - несоответствие уклонов старой дороги новым транспортным задачам. С экономической точки зрения в прогрессе автомобилестроения повышая грузоподъемность грузовых автомобилей, снижают затраты на перевозки.
Но в решении экологической проблемы создаются трудности в том, что чем мощнее двигатель, тем выше его потребность в кислороде воздуха.
А чем выше поднимается дорога над уровнем моря, тем меньше содержание кислорода в воздухе. ее окружающем, а значит увеличивается расход топлива и количество несгорающих веществ в выхлопных газах. Кроме того, происходит перегрев воды в радиаторе, так как с высотой понижается температура кипения воды.
Экономические расчеты всех проектных решений на горных автодорогах сводятся к тому, что допускаются низкие технические нормы проектирования, в т.ч. большие продольные уклоны на дорогах, малые радиусы кривых в плане, а также низкая их пропускная способность. Примером того может служить дорога федерального значения «Алагир - Нижний Зарамаг - до границы с Республикой Грузия». Интенсивность движения по участкам, низкая пропускная способность всей дороги, ее техническое состояние, проблемы безопасности движения самой дороги от склоновых явлений прямо или косвенно отражаются на экономических показателях грузооборота дороги.
Дорога проектировалась на перспективную интенсивность движения на 20 лет после ввода в эксплуатацию. Применительно к этой интенсивности назначена и расчетная скорость, а следовательно и принятые элементы трассы. Используемые в настоящее время методы прогнозирования интенсивности несовершенны, да и не могут быть точными, так как при редкой современной сети горных дорог в РСО-А трудно оценить и прогнозировать активизирующее влияние построенной дороги на жизнедеятельность тяготеющих к ней районов и протекающие в них демографические процессы, которые стали катализатором роста интенсивности движения на данной дороге.
Экономические прогнозы не могут, например, предугадать возникновение пиков интенсивности движения у тоннельных переправ, где скапливаются многокилометровые очереди. Поэтому дорожное строительство пронизано идеей стадийного обеспечения возможности последовательного улучшения дороги в ходе эксплуатации, которое должно предусматривать как улучшение транспортно-эксплуатационных характеристик автодороги, так и облегчение труда водителей, снижение их утомляемости и нервно-эмоциональной напряженности при управлении автомобилем, а также устранение или уменьшение загрязнения воздуха отработавшими газами автомобильных двигателей.
Наблюдения за режимами движения в характерных для горных дорог РСО-А потоках с преобладанием грузовых автомобилей показали, что они в значительной степени определяются дорожными условиями (фактической видимостью, продольными уклонами, извилистостью трассы в плане, шириной проезжей части и т.д.)
Состояние и развитие сети автомобильных дорог
Сеть автомобильных дорог - важнейший элемент транспортной инфраструктуры и национальной экономики РСО-Алания. В связи с изменившейся геополитической обстановкой в Северо-Кавказском регионе положение на автодорогах республики резко изменилось : появилось большое количество межрегиональных и международных транспортных связей.
Республика Северная Осетия-Алания характеризуется достаточно густой и разветвленной сетью автодорог. Протяженность автомобильных дорог общего пользования в республике по состоянию на март 2005 г. составляет 2196,4 км, в том числе федеральных- 138,4 км, территориальных - 2058 км
По всем удельным показателям сети автодорог республика занимает первое место в Северо-Кавказском регионе по плотности сети на 1 тыс. км -287 км дорог общего пользования. На сети автодорог имеется 4780 п.м. искусственных сооружений, в т.ч. 275 мостов, 14 тоннелей и 1 пртиволавинная галерея с многочисленными трубами и подпорными стенками.
В республике практически отсутствуют современные автомагистрали с 4 и более полосами движения. В основном вся сеть федеральных автодорог перегружена движением и требует реконструкции с переустройством параметров плана и продольного профиля по нормативам более высоких категорий и усиления дорожных одежд. Беспрепятственному скоростному движению мешают железнодорожные переезды в одном уровне, мосты с недостаточными габаритами, участки трассы, проходящие через населенные пункты и т.д.
Средняя скорость автомобилей ниже расчетной, что приводит к значительным экономическим потерям и увеличивает количество выбросов вредных веществ в окружающую природную среду.
В летний период, когда интенсивность движения превышает среднегодовую суточную на 30 %, многие участки федеральных дорог, в первую очередь, на подходах к населенным пунктам работают в режиме перегрузки. По данным обследования 75% всех дорог имеют недостаточную прочность дорожной одежды, рассчитанную на осевую нагрузку 5 - 6 т, в то время как 45 % грузовых автомобилей имеют нагрузку на ось 8-10 тн, а 10 % до 12-16 т.
В связи с антитеррористическими действиями в Чеченской Республике ж/д транспорт в этом направлении не действовал и весь груз перевозился автотранспортом в совокупности с тяжелой военной техникой, что оказало мощное разрушительное действие на покрытие автодорог и на всю дорожную одежду.
Не менее сложной и серьезной проблемой является транспортно-эксплуатационное состояние мостов и путепроводов. До сих пор эксплуатируются мосты с габаритом 7 м.(при современных норматива 11,5 м.), которые запроектированы и построены до 1962 г, нагрузки Н-13 и НГ-60 не отвечают требованиям нормативных документов (А-П и НК- 80).
Прогноз интенсивности движения определяется с учетом следующих факторов: - дальнейшая стабилизация и подъем экономики РСО-А и России в целом; перспективная автомобилизация населения на европейском уровне - 400 автомобилей на 1000 жителей; создание и обустройство транспортного автомобильного коридора Ростов-на-Дону - Минеральные Воды - Нальчик - Владикавказ - граница с Республикой Грузия, входящего в состав 18 основных автодорожных коридоров РФ.
Ежегодные темпы роста интенсивности движения на федеральных дорогах РСО-А составят в среднем 3-3,5 %. Те же показатели для основных территориальных дорог - 2,5 - 3%.
Недооценка роли автомобильных дорог в экономике РСО-А и отставание в развитии дорожной сети является одной из причин экономических трудностей и негативных социальных процессов.
Кроме показателей прямого эффекта необходимо рассматривать показатели, учитывающие влияние сети автодорог на развитие других отраслей в целом, в т.ч. снижение транспортной составляющей стоимости товаров и услуг, экономия горюче-смазочных материалов, снижение расходов на возмещение ущерба, нанесенного автомобильным транспортом окружающей среде.
Находящиеся на территории РСО-А автомобильные дороги подразделяются на 2 группы по ведомственной принадлежности : федеральные и территориальные. Федеральные автодороги :- а/д «Кавказ» - Алагир - Н.Зарамаг до границы с Республикой Грузия; - Владикавказ - Алагир; - Владикавказ - Н.Ларс до границы с республикой Грузия (Воєнно — Грузинская дорога); - Подъезд к аэропорту «Владикавказ»; - Подъезд к г. Владикавказ (Беслан - Владикавказ); - Участок дороги «Кавказ»( от границы Кабарды до поворота на Назрань) Сеть территориальных автодорог составляют все остальные автомобильные дороги. На балансе Комитета дорожного хозяйства РСО-А 2035 км. территориальных автодорог. Из них, по техническим категориям : 73,5 км. - I категория, 120,5 км. - II категория, 280 км. - III категория, ИЗО км - IV категория, 431 км. - V категория.
Автомобильные дороги на горной территории РСО-А представляют собой последовательное чередование оптимальных и не допустимых геометрических параметров элементов дорог, т.е. в условиях сложного рельефа не всегда выдерживаются проектировщиками рекомендуемые СНиП-ом нормы. В результате, на наиболее неблагоприятных участках горных дорог встречаются предельно допустимые значения элементов дороги. Это такие участки, где автомобиль не может развить свою расчетную скорость из-за несоответствия продольного или поперечного уклона дороги или малого радиуса кривой угла ее поворота. Такое же ограничение имеется и по расчетным нагрузкам. Дорожные одежды рассчитывают с учетом кратковременного воздействия от колес автомобилей. Продолжительность воздействия колеблется от 0,01 до 0,3 с в зависимости от скорости движения. С ее увеличением нагрузки от колес вызывают остаточные деформации, которые называются усталостными. В результате дорожные покрытия деформируются и разрушаются.
Транспортно-эксплуатационные качества а/дорог характеризуются также типом покрытия. Из всей протяженности автодорог РСО-А 1119 км - с асфальтобетонным покрытием, 916 км.- со щебеночно-гравийным. Дороги горной территории имеют преимущественно покрытия переходного типа т.е. щебеночные или грунты и мало прочные каменные материалы, обработанные вяжущим.
Похожие диссертации на Оценка воздействия эксплуатации автомобильных дорог на состояние окружающей среды территории Горной Осетии
