Расчет концентраций загрязняющих веществ в воздухе около автомагистрали

 

Значение расчетного эквивалентного уровня звука транспортного  потока, интенсивностью N, на расстоянии 7,5 метра от оси ближайшей полосы движения - L_трп определяется по формуле (22):

	(22)
=80,5дБА

 

Поправка на уменьшение уровня звука DL_x, обусловленная удалением от проезжей части, определяется формулой:

 

(23)

 

r₀ – стандартное расстояние, равное 7,5 м от оси крайней полосы движения, на котором в соответствии с ГОСТом определяется L_трп – уровень шума транспортного потока;

r – произвольное расстояние от автомобильной дороги (м), на котором определяется уровень шума. Рассчитываем для кратчайшего расстояния до зоны отдыха (30м).

=6дБА

 

Поправка, учитывающая  изменение числа грузовых автомобилей  с карбюраторным типом двигателя в транспортном потоке, DL_тяж определяется из таблицы 4.1:

Таблица 4.1

Число грузовых автомобилей  и  автобусов в  потоке, %	<5	5-20	20-35	35-50	50-60	65-85	85-100
Поправка DLтяж, дБА	-3	-2	-1	0	+1	+2	+3

 

Поправка, учитывающая  изменение числа грузовых автомобилей  с дизельным двигателем в транспортном потоке, DL_диз определяется из таблицы 4.2

Таблица 4.2

 

Число дизельных грузовых автомобилей в потоке, %	<5	5-10	10-20	20-35
Поправка DLдиз, дБА	0	+1	+2	+3

 

Таблица 4.3

 

 

 

Поправка на скорость движения DL_ск

Скорость потока, км/час	30	40	50	60	70	80
Поправка DLск, дБА	-1,5	0	1,5	3,0	4,5	6,0

Таблица 4.4

Поправка на вид покрытия DL_пок

Вид покрытия	DLпок, дБА
Литой и песчаный асфальтобетон	0
Мелкозернистый  асфальтобетон	-1,5
Черный щебень	+1,0
Цементобетон	+2,0
Мостовая	+6,0

Таблица 4.5

Поправка на продольный уклон DL_ук

Величина продольного  уклона проезжей части,0/00	DLук, дБА
До 20	0
40	+1
60	+2
80	+3

 

Таблица 4.6

Значение коэффициента K_п

Тип поверхности между дорогой и точкой замера	Kп
Вспаханная	1,0
Асфальтобетон, цементобетон, лед	0,9
Зеленый газон	1,1
Рыхлый снег	1,25

 

Снижение уровня шума за счет молекулярного поглощения DL^* в зависимости от расстояния определяется формулой:

 

(24)

 

где   r – расстояние от расчетной точки до оси ближайшей полосы движения, м.

=0,156 дБА

 

 

Lp=80,5+0+3+3+0-1,5-6,6-0,156=78,24 дБА

Lp>Нормативного уровня шума, Нормативный уровень шума равен 55 дБА.

На рисунке 4.1 представлен  график изменения уровня шума по мере удаления от дороги.

 

 

Рис. 4.1 График изменения  уровня шума по мере удаления от дороги.

Из представленного  графика видно, что ни в зоне жилой  застройки, ни в зоне отдыха не соблюдается  нормативные требования по уровню шума. Нормативный уровень шума не достигается даже при расстоянии большем, чем 1000 м от дороги.

 5. Расчет разбавления сточных вод в реке

 

Исходные данные.

С территории завода сбрасываются сточные воды, содержащие нефтепродукты в концентрации, величина которой задана в таблице 3. Рассматриваемая река является рыбохозяйственным водотоком, причем соответствующие требования к качеству воды для такого водотока необходимо выполнить на расстоянии 300 м от выпуска сточных вод.

Фоновая концентрация нефтепродуктов С_ф в речной воде выше створа сброса составляет 0,02 мг/л.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) нефтепродуктов в воде для рыбохозяйственного водотока, каким является река, составляет 0,05 мг/л. 

Определяем концентрацию нефтепродуктов на расстоянии 300 м от места сброса, считая, что

• вещество на таком коротком промежутке консервативно,
• коэффициент извилистости реки равен 1,
• уклон реки - 0,001,
• выпуск сточных вод осуществляется у берега
• С₀=5 мг/л.

Другие величины, необходимые для расчета, следует взять из таблицы 5.1 в соответствии с номером варианта.

В таблице 5.1 приняты следующие обозначения задаваемых величин:

С_зв – концентрация  загрязняющего вещества (в рассматриваемом случае нефтепродуктов) в сточных водах;

Q_ф – расход речной воды в фоновом створе;

Q_зв – расход воды в трубе, сбрасывающей сточные воды;

v_ср – средняя скорость воды в реке;

h_ср  - средняя глубина реки в районе сброса.

Определить кратность  разбавления в этом створе, как  отношение концентрации загрязняющего вещества в сточных водах к его расчетной концентрации в заданном створе реки на расстоянии 300 м.

Определить концентрацию нефтепродуктов в сточных водах, такую, чтобы их концентрация в  створе на расстоянии 300 м от выпуска удовлетворяла рыбохозяйственной ПДК.

Таблица 5.1

 

Вариант	Сзв, мг/л	Qф, м3/с	Qзв, м3/с	vср, м/с	hср, м
5	40	800	4	1,2	4

 

Рассмотрим следующую  ситуацию: в реку сбрасывается сточная  вода, в которой присутствует загрязняющее вещество (ЗВ) с концентрацией С_зв. Источник загрязнения рассматривается как точечный. Будем полагать, что это же загрязняющее вещество присутствует в реке изначально и его концентрация в створе выше места поступления сточных вод равна С_ф.

С_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества, определяемая как средняя величина концентраций, измеряемая при неблагоприятных или некоторых заданных гидрологических условиях.

Створ реки ниже точки  сброса, где в результате перемешивания  концентрация загрязняющего вещества практически сравнивается с фоновой, отличаясь от нее не более, чем на 5-10%, называется створом полного перемешивания. Понятно, что расположение этого створа зависит от расхода воды в реке и ряда других причин.

Введем обозначения:

L – расстояние вниз по реке от места выпуска сточных вод;

C_L – средняя концентрация загрязняющего вещества на расстоянии L.

Для того, чтобы определить во сколько раз уменьшилось превышение концентрации сточных вод в створе L над фоновой по сравнению с местом сброса, вводится отношение:

                                                                        

,

(25)

которое называют кратностью разбавления.

Концентрация загрязняющего  вещества в воде может изменяться не только за счет разбавления, но и  в результате процессов самоочищения. Удаление загрязняющих веществ может происходить по разным причинам. Это могут быть сорбция на взвешенных частицах и осаждение на дно, либо разложение в результате жизнедеятельности водной микрофлоры, окислительные и восстановительные химические процессы. Если вещество не участвует в таких превращениях, его называют консервативным, подчеркивая тем самым неизменность концентраций во времени. Для неконсервативных веществ вводится понятие коэффициента скорости самоочищения K (часто его называют коэффициентом неконсервативности). Как показывают многочисленные исследования, скорость убывания концентрации загрязняющих веществ со временем пропорциональна самой концентрации:

 

,     где  t – время.

(26)

Интегрируя это простейшее уравнение, легко найти:

 

,

(27)

 

где С₀ – концентрация загрязняющего вещества в начальном створе реки;

C_L – концентрация загрязняющего вещества на расстоянии L от начального створа;

t  -  время добегания воды от створа 0 до створа L (обычно измеряется в сутках; очевидно, что t = L/v_ср, где v_ср – средняя скорость течения реки на рассматриваемом участке).

= 5мг/л

 

Для створа, расположенного по реке ниже точки выпуска сточных  вод, справедливо уравнение баланса веществ:

 

- для консервативного  вещества
Qф ×Сф + Qзв×Сзв = (Qф + Qзв)×CL;	(28)

Уравнение (28) имеет смысл для створа, расположенного ниже створа полного перемешивания. В левой части уравнений

Q_ф –  расход воды в фоновом створе (м³/с);

Q_зв –расход воды в трубе, сбрасывающей сточные воды (м³/с).

Очевидно, что Q_ф ×С_ф – масса загрязняющего вещества, проходящая через сечение реки за единицу времени в фоновом створе; Q_зв×С_зв - масса загрязняющего вещества, попадающая за единицу времени в реку со сточными водами. Понятно, что в створе L мы должны иметь сумму этих масс.

Из (28) можно найти соответственно искомые концентрации на расстоянии L  от точки сброса:

 

- для консервативного  вещества
;	(29)

Формула (29) также имеет смысл лишь для участков ниже створа перемешивания.

Наибольший интерес  для оценки загрязнения представляет участок реки между выпуском сточных вод и створом полного перемешивания. Для того, чтобы определить концентрацию загрязняющего вещества в максимально загрязненной струе на этом участке, советский гидролог И.Д. Родзиллер предложил следующую формулу, справедливую для консервативного вещества:

 

(30)