CC BY
78
УДК 625.7/8:614.7
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ З УРАХУВАННЯМ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ РЕКОНСТРУКЦП АВТОМОБ1ЛЬНИХ ДОР1Г
С.Б. Угненко, професор, д.т.н., О.М. Ужв1ева, асшрант, ХНАДУ
Анотаця. Проведено експериментальш до^дження стльного впливу дорожшх умов та експлуатацтного стану прогзног частини на акустичне забруднення придорожнього простору. Розроблено розрахунков1 методи, що дозволяють встановлювати шумов1 характеристики при рус транспорту в умовах населених пункт1в, а саме: методи натурних вим1р1в, аналШичт методи 7 методи моделювання акустичного забруднення.
Ключовi слова: автомобыьна дорога, реконструкция, забруднююч1 речовини, Шгред1ентне та параметричне забруднення, експеримент, адекватмсть модели.
Вступ
При реконструкци автомобшьних дорк-проводиться комплексний ан^з позитивно! i негативно! ди на навколишне середовище, що дае можливють визначити оптимальний варiант траси, обгрунтувати необхщшсть в бущвнищга захисних споруд для здшснення таких цшей:
- розробка проектно-кошторисно! документацi! (ПКД);
- вибiр траси з мшмальними енерговитратами i економiчними втратами;
- захист придорожнього простору населених пунктов вiд транспортного шуму;
- зниження шкiдливо! дi! вщпрацьованих газiв автомобiльних двигунiв.
Мета та постановка задач1
Метою експериментальних дослщжень е:
- розрахунок рiчних викидiв забруднюючих речовин на мереж автомобшьних дор^ Укра!ни;
- проведення порiвняльного анатзу методу авторегресi! та чисельного методу прогнозу iнгредiентного забруднення придорожнього простору;
- визначення основних екологiчних характеристик i показникiв забруднення атмосфери придорожнього простору в населених пунктах;
- дослщження спiльного впливу дорожшх умов i експлуатацiйного стану про!зно! частини на акустичне забруднення придорожнього простору;
- визначення адекватностi моделi системи «автомобшьна дорога - транспортний потш -навколишне середовище».
Результати експериментальних дослщжень
Найбiльш несприятливими з погляду еколопчно! безпеки е области Днiпропетровська, Житомирська, Ки!вська, Одеська, Харювська.
Данi спостережень за концентрацiями домшок на стацiонарних постах,
розмщених поблизу дослiджуваних дiлянок дорiг, розглядаються як сукупнiсть випадкових величин - разових показникiв забруднення атмосфери.
Результати дослiджень показали, що даш вимiрiв концентрацiй домшок
забруднюючих речовин у приземному шарi атмосфери населених пунктiв з достатньою точнiстю вiдповiдають логарифмiчно-нормальному розподшу. Обчислено основнi показники логарифмiчно-нормального
розподшу, значення максимально! концентраци з заданою ймовiрнiстю
перевищення, а також показник Р1шред (рис. 1).
'ч "ч \ * ч V ч \
1 \ V ч ч ч
\ \ Ч ч ""Ч ч
\ ч %
Ч
5 10 15 20
а
Л4- А V • \ 4 V
"Д к \ \ ч Ч
\ . ч Ч \ ч
• \ Л • V • \ *
5 10 15 20 м
б
Рис. 1. Пор1вняльний анатз розрахунку вщносного показника шгред1ентного забруднення РШгред.: а - дшянка автомобшьно! дороги М-03 Ки1'в-Харюв-Довжанський км 336 - 339; б -дшянка автомобшьно! дороги М-06 Ки!в-Чоп км 420 - 423
Вщносний показник шгред1ентного забруднення РШ1ред. розраховано:
- за залежностями запропоновано! модел1 системи «автомобшьна дорога -транспортний потш - навколишне середовище»;
- за методом авторегресп;
- за чисельними методами прогнозу шгре-д1ентного забруднення придорожнього простору в населених пунктах.
Вщповщно до обсягу цих спостережень { у зв'язку з необхщшстю розрахунку фоново! концентраци забруднюючих речовин розраховано максимальш концентраци з 1мов1ршстю перевищення в 5; 1 { 0,1 %
випадюв (С[1м, ЯМ, ^).
Проведено експериментальш дослщження спшьного впливу дорожшх умов та експлуатацшного стану про!зно! частини на акустичне забруднення придорожнього простору.
Основш шумов1 характеристики
транспортних потоюв залежать вщ штенсивност1, швидкост { питомо! ваги вантажних автомобшв у потощ, оргашзаци руху, дорожшх умов { експлуатацшного стану про!зно! частини. Розроблено розрахунков1 методи, що дозволяють установлювати шумов1 характеристики при рус транспорту в умовах населених пункпв, а саме: методи натурних вим1р1в, анал1тичш методи { методи моделювання акустичного забруднення.
Метод натурних вим1р1в дозволяе дослщжувати вплив вище названих параметр1в на реальному транспортному потощ, установлювати саштарно-ппешчну оцшку шуму на вщповщний перюд часу. В робот використано метод натурних вим1р1в { анал1тичний метод дослщження [1].
Метод натурних вим1р1в дозволяе визначати шумов1 характеристики транспортних потоюв (ШХТП), а також р1вш звуку в придорожньому простор! населених пункпв, в примщеннях житлових будинюв. Анал1тичний метод, пов'язаний з використанням детермшованих моделей, дозволяе прогнозувати транспортний шум.
Експериментальш дослщження проводилися на дшянках автомобшьних дорп: Ки!в-Харюв-Довжанський, Ки!в-Чоп.
Натурш вим1ри екв1валентного р1вня транспортного шуму проведет за ддачими в Укра!ш методами штегруючим прецизшним шумом1ром FSM26 ф1рми RFТ (Шмеччина).
Планом експерименту була нам1чена виб1рка обсягом 15 вим1р1в шумових характеристик транспортних потоюв (ШХТП).
У результат експериментальних дослщжень на акустичному полнот були отримат карти р!вшв шуму (рис. 2) в придорожньому простор! населених пункпв, де крив! р1вних р!вшв звуку показують вщносне зниження
рiвня шуму вщ джерела акустичного забруднення.
Проведено визначення адекватносп моделi системи «автомобшьна дорога -транспортний потш - навколишне середовище».
Адекватшсть моделi ощнювалась на пiдставi характеристик, якi мютять iнформацiю про геометричнi параметри та експлуатацшш показники автомобiльних дорiг.
При визначенш адекватностi моделi припускаемо, що {и(Ч)} i {е(Ч)} - незалежнi послiдовностi з нульовими середнiми, всi непарнi моменти дорiвнюють нулю, послiдовнiсть {е(Ч)} вщповщае властивостям параметричного забруднення, при цьому {и(Ч)} вiдповiдае iнгредiентному
забрудненню придорожнього простору. Розглянемо лiнiйний об'ект модель якого мае вигляд
де
G, L -
г ^) = Ои^) + L(e(k))
лiнiйнi оператори.
(1)
У результат iдентифiкацi! одержана ощнка моделi г(^) = Ои^) + L(e(í),
де е (^== £1 {(О - О)( и (k)) + £ (е (k))} .
Розглянемо лшшний об'ект (транспортний потiк), що описуеться лшшним рiвнянням (iнгредiентне забруднення придорожнього простору)
г (k) = 0,62г (k - 1) + 0,18и (k - 1) + + 0,35г(k - 1) и Г (k - 1) + 0,55и2 (k - 1) + + 0,044г2 (k - 1) + {V (k) - 0,36у (k - 1) -0^(k - 1) и (k - 1) - 0,15г(k - 1) V(k - 1)}.
(2)
Для визначення ефективносп розглянутих вище теспв адекватностi моделi, виключимо з ощнки моделi (2) складову 0,33и ^ - 1)u(k - 1) [2]. У результат за допомогою модифшованого методу найменших квадратiв одержана така модель:
г(k) = 0,5879г(k - 1) + 0,2344и Г Г (k - 1) + 0,4029г (k - 1) и (k - 1) + + 0,6371и2 (k - 1) + 0,05126г"1 (k - 1) + {X (k) - 0,4682Х (k - 1) - 0,05496г Г (k - 1)Х( k - 1)+ 0,2874Х2 (k - 1)}.
Статистичний аналiз свщчить, що оцiнки цiе! моделi не змщеш.
Рис. 2. Акустичне забруднення придорожнього простору для рiзних варiантiв планування i забудови населених пункпв: а - джерело шуму; б - кривi рiвнiв звуку вiдносного зниження рiвня шуму
Якщо включити всi складовi в ощнювану модель, одержимо такий результат:
г(k) = 0,6152г(k - 1) + 0,1705и (k - 1) + + 0,3481г Г (k - 1) и (k - 1) + + 0,6239и2 (k - 1) + + 0,1344г2 Г (k - 1) + {X (k) - 0,2554Х (k - 1) -- 0,3257Х( k - 1) Г и (k - 1) - 0,1561г(k - 1) Г Г Х( k - 1) + 0,06412 (k - 1)}.
Висновки
Таким чином, одержат моделювання тдтверджують
результати адекватнiсть оцiнювано! моделi системи «Автомобшьна дорога - транспорты потоки - навколишне середовище».
а
Лггература
1. Белятынский А.А. Учёт требований охраны
окружающей среды при реконструкции дорог // Автомобильные дороги и дорожное строительство. - 1988. - Вып. 49. - С. 101 -104.
2. Марчук Г.И. Математическое моделирование в
проблеме окружающей среды. - М.: Наука, 2000. - 320 с.
Рецензент: Л.В. Назаров, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 22 шчня 2008 р.
