Автор: доктор техн. наук, Большеротов А.Л.
При использовании данных материалов в любых целях, ссылка на автора обязательна.
Обоснование и методика расчёта экологических показателей критерия оценки опосредованного воздействия концентрации строительства на окружающую среду
Любой строительный объект имеет широкую палитру загрязняющих и негативно воздействующих факторов. Но кроме прямого воздействия, существует и опосредованное воздействие строительного объекта на состояние окружающей среды, которое необходимо учитывать в общем объёме загрязнения.
Опосредованное воздействие всегда имеет место, но специалисты его, как правило, не рассматривают, считая, опосредованное воздействие, не имеющее прямого отношения к рассматриваемому объекту, необязательным или малозначимым. Однако сложность взаимодействия элементов окружающей среды настолько высока, что трудно предугадать развитие экологической ситуации при той или другой комбинации факторов. Общеизвестно, что причиной самых крупных катастроф чаще всего бывают факторы второстепенные, малозначимые на первый взгляд или вовсе не предполагаемые при оценке безопасности.
По формуле 1. определяем прямое техногенное загрязнение и воздействие от строительного объекта
где V - величина загрязнения; S – вид загрязнения, R – вид воздействия.
К прямому техногенному загрязнению и воздействию добавляем опосредованное - O воздействие различных k факторов
Для искусственных экосистем основным экологическим критерием опосредованного воздействия на окружающую среду, создающим наибольшую проблему, как было доказано в лекции 36. VI главы данного курса лекций, является загрязнение атмосферы выбросами автотранспорта (см. табл. 3, рис. 4.), которое составляет около 93,4% от всего загрязнения.
Связь между концентрацией строительных объектов (недвижимости) и транспортом состоит в том, что каждый строительный объект (недвижимость) опосредованно увеличивает количество автотранспорта на подъездных путях к нему и на основных магистралях урбанизированной территории.
Одновременно с транспортной проблемой актуализируется и экологическая проблема в местах скопления транспорта, который является основным источником загрязнения атмосферы выхлопными газами, основным источником шума, пыли, основным источником загрязнения почвы городских территорий, основным источником воздействия на городскую флору, основным загрязнителем ливневых вод. В таблице 1. приведены виды возможных загрязнений в искусственной экосистеме и основные источники загрязнений. Из таблицы 1 видно, что основным техногенным фактором на урбанизированных территориях является транспорт, в первую очередь автомобильный.
Таблица 1
Виды и основные источники загрязнения искусственных экосистем
На основе анализа проведённого в Главе VI, в качестве основного техногенного фактора учитываемого при оценке эмерджентного опосредованного воздействия строительства (недвижимости) на экологию искусственных экосистем примем величину, отражающую количества транспорта размещаемого на единице площади урбанизированной территории в связи с появлением нового объекта строительства, так как пропорционально увеличению количества автотранспорта увеличивается и величина загрязнения окружающей среды и воздействия на составляющие её элементы, в том числе на человека.
(При понижении актуальности транспортной проблемы на урбанизированных территориях, в качестве критерия оценки эмерджентного опосредованного воздействия строительства (недвижимости) на экологию искусственных экосистем, может быть выбран другой показатель, актуальный на тот момент. Но в настоящее время, экологический критерий, основанный на транспортной составляющей является основным).
Количество транспорта в месте строительства или размещения недвижимости увеличивается при следующих обстоятельствах:
- увеличение количества жителей;
- увеличение количества рабочих мест;
- увеличение посещаемости общественных мест (магазины, предприятия культуры, институциональные учреждения, спортивные объекты, транспортные узлы и т.д.);
- увеличение количества специальных мест хранения автомобилей;
- увеличение деятельности предприятий, связанной с транспортировкой продукции или перевозками;
- увеличение пропускной способности магистралей.
Увеличение количества жителей.
Этот показатель напрямую связан с численностью личных автомобилей. Численность личного транспорта имеет разную величину в разное время, в разных регионах. Эксплуатация личного автотранспорта имеет разную интенсивность в разное время года, в разные дни недели и в разное время суток.
Для г. Москвы сегодня показатель обеспеченности населения автомобилями составляет в среднем около 500 автомобилей на 1000 жителей. Это не предельный показатель, в развитых странах эта цифра достигает 700. Если же исходить из статистики возрастной структуры населения по разным регионам мира, то количество населения в возрасте, в котором можно пользоваться автомобилем (в среднем с 18 лет) составляет (см. табл. 2):
Таблица 2.
Доля (в %) населения, имеющая право пользоваться автомобилями по регионам
Поэтому, в качестве показателя обеспеченности населения автомобилями следует принять максимальную цифру с расчётом на перспективу, равную доле населения имеющего право водить автомобиль, а именно 700. Коэффициент kl, учитывающий количество личного автотранспорта, будет равен:
kl = N/1000 , (формула 3),
где N - количество автомобилей на 1000 жителей.
Количество личных автомобилей Nl данной территории будет равно:
Nl = Ql kl , (формула 4)
где Ql - численность населения территории.
Увеличение количества рабочих мест.
Увеличение количества рабочих мест увеличивает и количество личных автомобилей въезжающих на территорию места приложения рабочих рук. Количество автотранспорта работающих на данной территории зависит от ряда факторов:
- от доступности и удобства пользования общественным транспортом;
- от удалённости места жительства работника;
- от наличия подъездных путей;
- от загруженности магистралей;
- от наличия мест парковки автомобилей;
- от характера трудовой деятельности.
Показатель автомобилизации рабочих мест очень неопределённый показатель и должен рассчитываться в каждом конкретном случае на основе статистических наблюдений. К примеру, при наличии доступного общественного транспорта или хорошо организованного служебного транспорта значительно снижается необходимость пользования личным автомобилем для поездки на работу. Загруженность подъездных магистралей также снижает мотивацию пользования личным транспортом. И наоборот. Характер работы, выполняемая служебная деятельность отражается на степени использования личного транспорта для поездки на работу. Разъездной характер работы, престижность профессии, публичность, высокие заработки способствуют мотивации использования личного транспорта. В общем виде величину количества личного транспорта работающих на данной территории No , рассчитываем по формуле
No =Qo ko , (формула 5)
где Qo - численность рабочих мест на данной территории;
ko - коэффициент пользования личным транспортом для поездки на работу, который рассчитывается в каждом конкретном случае методами математической статистики.
Увеличение посещаемости общественных мест.
Любая территория имеет общественную инфраструктуру (магазины, предприятия культуры, институциональные учреждения, спортивные объекты, поликлиники, больницы, школы, детские сады, транспортные узлы и так далее), которая используется для посещения населением данной территории или гостями. Использование автотранспорта для этих целей зависит от удалённости этих учреждений, от спроса на их услуги, от статуса (региональный объект, городской объект, районный объект) объекта и т.д. А также от факторов, отражающихся на мотивации использовать автомобиль для поездки: загруженность дорог, отсутствие парковок и прочее. Посещаемость может быть определена и по проектным нормативам пропускной способности общественных объектов, а также установлена с помощью статистических наблюдений. В общем виде величину количества личного транспорта граждан, посещающих общественные места на данной территории Ns , рассчитываем по формуле
Ns = Ps ks , (формула 6)
где Ps - пропускная способность общественных объектов на данной территории;
ks - коэффициент пользования личным транспортом для посещения общественных объектов, который рассчитывается в каждом конкретном случае для каждого объекта методами математической статистики или рассчитывается на основе проектных данных.
Увеличение количества специальных мест хранения автомобилей.
В данном случае имеются в виду временные места хранения приезжих автомобилей на перехватывающих парковках. Эти парковки представляют собой многоярусные сооружения на въезде в загруженные транспортом или заповедные территории. Предполагается, что для разгрузки центров городов, для ускорения передвижения граждан по ним, часть автомобилей будет оставляться на парковках, а дальше граждане будут передвигаться на общественном транспорте.
По нижеприведённой формуле рассчитаем количество автотранспорта Nт использующие перехватывающие парковки
Nт = Mm km , (формула 7)
где Mm - количество машиномест на перехватывающих парковках данной территории;
km - коэффициент использования мест на перехватывающих парковках, рассчитывается в каждом конкретном случае на основе статистики.
Увеличение деятельности предприятий, связанной с транспортировкой продукции или перевозками.
В данном случае учитываем служебный, как правило, грузовой транспорт, использующий в той или иной степени данную территорию для производственной деятельности. Это может быть перевозка грузов, доставка товаров гражданам, обслуживание территории специальным автотранспортом и прочее. Данные о производственной деятельности на исследуемой территории можно получить только на основе данных предприятий – о количестве действующего автотранспорта или на основе статистических наблюдений. Поэтому величина Nml устанавливается по фактическому состоянию движения производственного транспорта по данной территории.
Увеличение пропускной способности магистралей.
Важное значение для экологического состояния территории имеет наличие магистралей общего пользования и их пропускная способность. К любому жилому району, к промышленному предприятию прокладывается автодорога. Это может быть тупиковая дорога специально для данного строительного объекта и может быть дорога, проложенная как магистраль общего пользования, что чаще всего и бывает. Количество районного автотранспорта, въезжающего по магистрали общего пользования на данную территорию, учли в предыдущих расчётах. Но, так как магистраль общего пользования, то по территории района проезжает ещё и транзитный транспорт и вносит свой негативный вклад в экологию данной территории. Чем выше пропускная способность магистрали, тем большее техногенное воздействие оказывает транзитный транспорт.
Пропускную способность магистрали рассчитываем, исходя из конструкции магистрали (количества полос движения в обе стороны), из разрешённой скорости движения. На рис. 1. схематически изображена четырёх полосная дорога (по две полосы в каждую сторону). При разрешённой скорости движения по городу в 60 км/ч, безопасную дистанцию между автомобилями примем, равной 25 м. Учитываем также длину автомобиля равную, в среднем 5 м. Тогда длина участка дороги для движения одного автомобиля со скоростью 60 км/ч равна 30 м. Тогда, зная длину магистрали, пролегающей по нашей территории, определим её пропускную способность.
Для расчёта пропускной способности дороги необходимо определить количество машин, находящихся одновременно в движении на дороге n1,
n1 = L/d x p, (формула 8)
где L – длина дороги, км;
d – длина участка дороги для движения автомобиля при разрешённой скорости движения, км;
p – количество полос движения, штук;
определить время преодоления данного пути одним автомобилем t, час,
t = L/V , (формула 9)
где V – скорость разрешённого движения, км/ч;
определить количество циклов смены движущихся по данному участку дороги автомобилей за единицу времени с, циклов,
c = B/t (формула 10)
где B – период времени, ч.
Предварительные расчёты позволяют вывести общую формулу расчёта пропускной способности дороги Nd с известным количеством полос движения в обе стороны, при разрешённой скорости движения, штук автомобилей:
Nd = L/d x p x B/L/V = pBV/d (формула 11)
Для дорог проложенных по границе территории, количество автомобилей, учитываемых при оценке загрязнения атмосферы, корректно будет поделить пополам, учитывая загрязнение от дороги и соседней территории. Общая формула расчёта количества автотранспорта, пользующегося данной территорией, будет выглядеть следующим образом:
Ngeneral = Nl + No + Ns + Nт + Nml + Nd =
= Ql kl + Qo ko + Ps ks + Mm km + Nml + pBV/d (формула 12)
Как видно из формулы 11, пропускная способность любой дороги не зависит от её длины. Но с точки зрения экологии, величина загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта напрямую зависит от длины участка дороги, от времени проезда по дороге автомобиля с разрешённой скоростью. В свою очередь от скорости движения зависит расход топлива и количество выбросов в атмосферу. В связи с этим, для каждой категории автомобилей, описанных ранее, использующих данную территорию, можно рассчитать выбросы в атмосферу Si
Si = Ni x Li/V x Evi , (формула 13)
где Ni - количество i – го вида транспорта, штук;
Li – средняя длина пути проезда по территории;
Evi - средний расход топлива данного i – го вида транспорта на 100 км при скорости движения v, л;
V - скорость движения транспорта, км/ч;
или
Si = t Evi , (формула 14)
где t – время движения автомобиля по участку пути Li, ч.
Величина зависит от удалённости автомобиля от места въезда-выезда с территории. Так как в большинстве случаев автомобиль дважды проезжает по своему маршруту – при выезде и при въезде, проделанный им путь равен двойной длине маршрута. Но с учётом равномерного распределения по территории мест размещения автомобилей общий маршрут всех автомобилей в среднем равен одной длине маршрута. Исключение составляют объекты массового посещения с одним выездом. В этом случае, длина общего маршрута по территории равна двойному расстоянию от точки въезда до объекта.
Общее загрязнение атмосферы автотранспортом S составляет;
Значение S отражает состояние на определённый момент времени. При оценке ситуации, исходя из времени года, дня недели, времени суток общая картина транспортной загрузки территории и, соответственно, загрязнения атмосферы меняется. На рисунках 2, 3, 4 представлена общая тенденция этого процесса.
Для получения максимального показателя загрязнения атмосферы оценку экологической ситуации следует проводить в период пикового загрязнения атмосферы выбросами автомобилей. Такой же дифференцированный подход должен быть и при оценке количества видов транспорта Ni , которое также зависимо и от времени года, и от дня недели, и от времени суток.
В качестве примера в таблице 3 приведены данные мониторинга движения автотранспорта и расчёт расхода выбросов в атмосферу в разное время суток у торгово-офисного комплекса «XL» на четырёхполосном участке Коровинского шоссе в г. Москве в апреле 2017 г. (участок магистрали длиной 300 м).
Таблица 3
Расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от автотранспорта, проезжающего мимо ТОК «XL»
* Для расчётов средний расход топлива, исходя из норм расхода топлива принят:
при скорости 60 км/ч – 8 л/100км;
при скорости 10 км/ч – 13 л/100км;
при скорости 40 км/ч – 11 л/100км;
при скорости 45 км/ч – 10 л/100км;
Из таблицы 3 видно, что по небольшому участку дороги в 300 м проезжает за сутки около 223 тыс. автомобилей. Количество автомобилей жителей территории с такими размерами более чем в 100 раз меньше, соответственно, меньше во столько же раз их техногенное воздействие на окружающую среду. Из всех видов транспорта Ni , которые учитываем на территории застройки, автомобили на магистрали в основном и создают проблему загрязнения атмосферы. Но для оценки степени концентрации строительных объектов на территории по экологическому критерию надо найти такой показатель, который будет отражать качественно ситуацию с автотранспортом.