Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

ОТЧЕТ

ПО ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ

Студент: №№№№№ Евгений

ИСФ гр. 6016/1

Научный руководитель: к.г.н., доцент Заир-Бек И.А.

Руководитель практики: к.т.н., с.н.с. Пшенин В.Н.

Введение 3

Краткая экологическая характеристика района строительства 4

Оценка шумового воздействия (на автодороге в обход Костромы) 4

Защита от шума 9

Применение метода анализа иерархий для проведения экспертных оценок при выборе вариантов автомобильных дорог 9

Пример использования МАИ с использованием программных средств 14

Оценка шумового воздействия на участке 602 – 625 км автомобильной дороги Москва - Санкт –Петербург. 15

Список используемой литературы 19

Фирма "Экотранс-Дорсервис" является дочерней фирмой ЗАО "Петербург-Дорсервис", занимающейся проектированием автомобильных дорог и обеспечивает проведение ОВОС, преимущественно для объектов дорожного строительства.

За время прохождения мною практики, фирмой подготавливались ОВОС для участка 602-625 км автодороги Москва – Санкт-Петербург, для транспортной развязки в пос. Горская, для автодороги в обход г. Кострома.

В качестве практического задания, мне был поручен расчет шумового воздействия, и шумозащитных мероприятий для 602-625 км а/д Москва – Санкт-Петербург, и для а/д в обход г. Костромы, а так же подготовка графического материала.

Краткая экологическая характеристика района строительства

Костромская область является относительно благополучным в экологическом отношении регионом России. Как отмечается в Резолюции Костромской областной экологической конференции от 2 июня 1998 г., область, по данным экологического мониторинга, определена как экологически чистый регион, и является эталоном национального ландшафта России.

Будучи на перепутье важных магистральных путей, связывающих в широтном и меридиональном направлениях важнейшие промышленные регионы России, Костромская область и город Кострома, в частности, испытывают все возрастающее давление транспортных потоков. Среди различных видов транспорта определяющая роль здесь принадлежит автомобильному транспорту, на долю которого приходится до 97% выбросов загрязняющих веществ от всех передвижных источников. Город Кострома, как центральный транспортный узел региона, испытывает особенно сильную экологическую нагрузку со стороны автомобилей, что, в частности, связано с концентрацией автомобилей на мостовом переходе через Волгу и дальнейшим их продвижением по центральной части города.

Прогнозируется усиление загрязнения атмосферного воздуха на жилых улицах города, особенно с вводом в эксплуатацию Федеральной дороги Москва – Екатеринбург, которая проходит через Кострому.

Строительная длина дороги - 37,25 км, в том числе реконструкция 7,57 км. Мостовой переход через Волгу является наиболее сложным, как в инженерном, так и в экологическом аспекте, сооружением на проектируемой дороге. Мост предназначается для автомобильного и пешеходного движения. Проектная интенсивность движения составит 10940 авт./сутки.

Город Кострома и его окрестности расположены в юго-западной части Костромской области, в пределах Костромской низменности. Территория представляет собой слабовсхолмленную равнину с высотами, близкими к 80 м, отдельные холмы достигают отметки 110-150 м.

Река Волга разделяет город на две неравные части – Правобережье и Заволжье.

Проектируемая дорога в обход г. Костромы будет проходить по землям совхозов «Костромской», «Пригородный», «Ждановский», ТОО «Заволжский», Костромского лесхоза, племзавода «Караваево», ОПХ «Минское», Ф/х «Родничок», ПСХ Никольской психиатрической больницы Костромского района Костромской области. Со всеми перечисленными организациями отвод земель согласован (СИД, том 1, [2]).

Оценка шумового воздействия

(на автодороге в обход Костромы)

Оценка уровня шумового воздействия транспортного потока, который будет двигаться по дороге в обход Костромы, выполнена в соответствии с «Рекомендациями по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов» [1].

Человек способен воспринимать колебания звука в очень широком диапазоне – 10^-12 – 1 Вт/м² – с частотой 20 – 20000 Гц. Значения звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности изменяются в очень широких пределах. Звуковое давление самого тихого звука, который может быть воспринят человеком 210^-5 Н/м², а максимальный может достигать 210⁴ Н/м². Для удобства измерений и сужения пределов варьирования характеристик ввели относительные показатели, выраженные в логарифмических единицах – децибелах (дБ). Применение логарифмической шкалы при изменениях параметров звука введено также на основании психофизиологического закона Вебера – Фехнера, согласно которому с увеличением интенсивности раздражителя его ощущение растет значительно медленнее, чем сам раздражитель – по логарифмическому закону. Шум принято оценивать относительными по отношению к единице сравнения параметрами – уровнем звукового давления, уровнем интенсивности звука, уровнем звуковой мощности. За единицу сравнения для звукового давления принято пороговое звуковое давление - 210^-5 Н/м². Уровень интенсивности звука

,

где I_0­ – пороговая интенсивность звука I_0­ = 10 ^-12 Вт/м², такая интенсивность звука соответствует пороговому звуковому давлению. Множитель 10 применяется для того, чтобы получить более мелкие единицы, десятые доли логарифма или бела. Поэтому единицы измерения шума называются децибелами.

Таким образом шум, как совокупность звуков характеризуется количественно и качественно двумя основными показателями: уровнем звукового давления или интенсивности и спектром, т.е. совокупностью частот звуков, составляющих шум.

По частотной характеристике различают:

• тональный шум, в спектре которого имеются ярко выраженные дискретные тона, т.е. уровень в одной октаве на 10 дБ выше, чем в других.
• широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы.

Шум от автомобиля и транспортного потока является типичным широкополосным шумом. Для оценки воздействия на человека такого шума единичным значением с учетом особенностей восприятия человеком шума низких и высоких частот применяют частотные корректировки, характеристики которых обозначают буквами А, В, С и D. Характеристика А в наибольшей степени приближает измерение шума к восприятию звука человеком, измеренные с учетом частотной коррекции уровни обозначаются подстановкой размерности одной из характеристик, например децибела (дБА).

Уровни шума существенно зависят от интенсивности, состава и скорости транспортного потока. Поскольку магистраль на некоторых участках проходит достаточно близко к некоторым населенным пунктам, существует опасность нарушения здесь условий акустической комфортности, что может потребовать проведения специальных шумозащитных мероприятий.

Допустимые значения уровня звукового давления от проходящего по дороге транспортного потока определяются по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [2]. Для территорий, непосредственно прилегающих к жилым домам, зданиям поликлиник, амбулаторий, диспансеров, домов отдыха, пансионатов, домов-инвалидов, детских дошкольных учреждений, школ и других учебных заведений, библиотек предельное значение L_экв принимается равным 55 дБА. Исходя из этого нормативного положения, в дальнейшем в качестве контролируемой допустимой величины для территорий принимается уровень 55 дБА. Для территорий, прилегающих непосредственно к зданиям больниц и санаториев - 45 дБА.

Интенсивность движения транспорта, условия движения, характер местности изменяются на разных участках дороги, поэтому уровни шума на этих участках также будут различаться, что заставляет для каждого из них выполнять отдельный расчет.

Эквивалентный уровень шума в придорожной полосе определяется по формуле:

L_экв = L_трп + L_v + L_i + L_d + L_k + L_диз + L_LK_p,

где L_трп = 50+ 8,8lgN - уровень шума на расстоянии 7,5 м от оси ближней полосы движения, дБА.

L_трп + L_v - поправка на скорость движения, определяется в зависимости от скорости и интенсивности движения

L_i = 0 - поправка на продольный уклон (уклон в пределах 0- 20 ⁰/₀₀);

L_d = -1,5 - поправка на вид покрытия (асфальтобетон);

L_k = -1 - поправка на состав движения, зависящая от относитель­ного количества автобусов и грузовых машин (не дизельных); для рассматриваемой магистрали это количество составляет от 20 до 35% ;

L_диз=+1 - поправка на количество дизельных автомобилей, опре­деляемая в зависимости от относительного количества дизельных грузовых автомобилей и автобусов.

L_L - величина снижения уровня шума в зависимости от рассто­яния L в метрах от оси крайней полосы движения. Уровень шума в зависимости от расстояния от крайней полосы движения будет изменяться в соответствии с уменьшением величины L_L, определяемым таблицей 4.6.6. [1].

К_р - коэффициент, учитывающий тип поверхности между дорогой и точкой замера (К_р = 1,1 для зеленого газона).

Уровни шума зависят от целого ряда особенностей – уклона дороги, количества полос движения, интенсивности транспортного потока и др. В то же время и распространение шума в пространстве, снижение его интенсивности по мере удаления от дороги определяется также рядом особенностей местности – наличием естественных преград (откосов, сооружений, лесной растительности), характером почвенного покрова, состоянием атмосферы и т. п. Учет этих особенностей в соответствии с [1] позволяет уточнить зоны влияния дороги по шумовому воздействию. Вычисленные таким образом эквивалентные уровни шума изображены на рис. 1, 2.

Анализ полученных расчетных данных показывает, что для ряда населенных пунктов уровни шума превышают 55 дБА. Здесь требуется выполнение компенсирующих природоохранных мероприятий.

Ниже для примера показаны фрагменты результатов расчетов, для двух участков дороги см. рис. 1, 2.

Рис. 1. Зоны влияния автомобильной дороги на участке ПК 0 -ПК 27.

В процессе строительства дороги существенные шумовые воздействия на окружающую среду будут оказываться со стороны строительно-дорожных машин. Такое воздействие будет осуществляться только в дневное время и на ограниченных участках, связанных непосредственно со строительством на конкретном участке дороги. Для снижения уровней шума на строительных площадках необходимо использовать шумозащитные кожухи на излучающих интенсивный шум агрегатах, а также при необходимости пользоваться переносными временными шумозащитными экранами. В таблице 1, представленной ниже, указаны характерные уровни шума для отдельных строительно-дорожных машин и агрегатов. Как видно их шум в среднем на 25-30 дБА больше, чем при движении транспортного потока. Аналогичные уровни шума будут производить и другие механизмы и машины на строительной площадке при сооружении моста через Волгу.

Рис 2. Зоны влияния автомобильной дороги на участке ПК 45 -ПК 77.

Однако такое интенсивное шумовое воздействие будет носить временный характер и не нанесет ущерба прилегающим экосистемам.

Таблица 1

Уровни звука дорожно-строительных машин

Защита от шума

Изолинии уровней шума, инициированного движением транспортного потока, рассчитаны на основе методики [1] и изображены на рис. 1., 2. При этом учитывались особенности местности и естественные преграды распространению шума, такие как лесные массивы, понижения и т.п. На рисунках изображены изолинии уровней 65 и 55 дБА. Как видно, для ряда населенных пунктов, перечень которых дан в таблице 3, необходимо проведение шумозащитных мероприятий. В этой же таблице указан вид мероприятий и расположение шумозащитных объектов.

Таблица 3.

Перечень защищаемых от шума объектов

Применение метода анализа иерархий для проведения экспертных оценок при выборе вариантов автомобильных дорог

Ниже излагается суть метода по работе [4].

Использование экспертных оценок широко практикуется в различных областях человеческой деятельности, прежде всего в тех, где приходится сталкиваться с объектами и явлениями, относительно которых не представляется возможным использовать количественные критерии, построить адекватные физические и математические модели, прогнозировать с необходимой точностью их возможные состояния. Будучи необходимым образом упорядочены и формализованы в методическом плане, экспертные оценки могут способствовать принятию более обоснованных и осмысленных решений, касающихся в том числе и охраны окружающей среды.

Широкое использование экспертных оценок породило массу методологических разработок, целью которых было совершенствование методов и постановка их на формальную основу, приспособление к конкретным видам деятельности. Существующие виды экспертных оценок подразделяются на индивидуальные и групповые.

Экспертные оценки являются всего лишь одним из возможных инструментов, помогающим увидеть различные аспекты проблемы, обобщить имеющиеся компетентные суждения и мнения, формировать прогнозы, способствуя тем самым приближению к истине и обоснованному принятию решений.

При рассмотрении экологической проблематики, как правило приходится иметь дело с весьма сложными системами, и поэтому при разработке подходящих экспертных процедур естественно опираться на тот опыт, который достигнут в системном анализе. Это достигается путем декомпозиции системы на более простые составляющие, так как о сложной системе эксперту обычно трудно вывести обоснованные суждения, охватывающие все ее особенности в целом. Проще судить о каких либо деталях системы, об отношениях между ее элементами.

В основу декомпозиции в качестве первого приближения могут быть положены, например, существующие методики проведения ОВОС, где природная среда, способы воздействия на нее, основные параметры, регулирующие ее состояние, уже классифицированы на основе имеющегося опыта, чтобы при экспертизе не были упущены существенные детали.

Надежной системной основой для подготовки и проведения процедуры экспертных оценок может служить МЕТОД АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ (МАИ) [3].

Метод МАИ предполагается использовать в дипломной работе для сопоставления с экологической точки зрения многочисленных вариантов а/д в обход г. Костромы.

Ниже особенности метода рассматривается на упрощенном примере.

МАИ является системной процедурой для иерархического представления элементов, определяющих содержание проблемы. В основе метода лежат декомпозиция проблемы на более простые составляющие части и дальнейшая обработка суждений на каждом иерархическом уровне по парным сравнениям. В результате может быть выражена относительная степень (интенсивность) взаимодействия элементов в рассматриваемом иерархическом уровне или "важность" (предпочтение) одних элементов по отношению к другим. Этим суждениям придается численная оценка. При рассмотрении проблем необходимо стремится к тому, чтобы декомпозиция была доведена до такого уровня, на котором попарные сравнения могут быть выполнены пусть узко профильным специалистом, но зато компетентным в данной области, отвечающего достигнутому уровню иерархии. Это является очевидным преимуществом метода в отличии от тех методов, где вопросы носят слишком общий и размытый характер.

МАИ включает также процедуры синтеза множественных суждений, получения приоритетности критериев и нахождения альтернативных решений. Ход его реализации подлежит проверке и переосмыслению в случае необходимости до тех пор, пока не будет уверенности, что охвачены все важные для представления и решения проблемы стороны. При этом результаты, полученные на одном из иерархических уровней, используются в качестве вводных данных при изучении последующего уровня.

Процедура экспертных оценок должна быть тщательно подготовлена и организована в системном плане. На первом этапе, изучив достаточную информацию, необходимо всесторонне охарактеризовать проблему, выявить заинтересованные стороны, влияющие на исход ее решения, а также объекты которые будут испытывать воздействие со стороны планируемой деятельности. Необходимо выполнить также анализ целей, которые преследуются в связи решением поставленной проблемы.

Второй этап построение иерархий, начиная с вершины (цели – с точки зрения управления), через промежуточные уровни (критерии от которых зависят последующие уровни) к самому нижнему уровню который обычно является уровнем альтернатив.

На каждом нижележащем иерархическом уровне структурные элементы располагаются в матрицах попарных сравнений, в которых собственно и проставляются экспертные оценки.

Шкала в которой представлены суждения в числовом виде должна отвечать многим требованиям. Например некоторая неопределенность не должна сильно влиять на числовое значение. Модель должна давать близкие результаты, при небольших отклонениях в числовом представлении суждений. Исходя из психофизических особенностей людей, не следует одновременно сравнивать более 72 объектов. Из этих же соображений, если шкалу принять целочисленной с шагом равным единице, а начальную точку сравнения х=1 для сравнения идентичных объектов, получим, что приемлемый диапазон шкалы 1-9.

При заполнении матриц попарных сравнений в общем случае не предполагается, что суждения согласованы.

В качестве примера использования МАИ здесь приведен порядок проведения обобщенной оценки экологических последствий строительства и эксплуатации автомобильной дороги.

Рассматривается две альтернативы дороги. Вариант А – дорога в обход крупного населенного пункта не строится, вариант В – строится участок дороги в обход населенного пункта.

Декомпозиция проблемы:

1. изъятие сельхозугодий;
2. изъятие лесных угодий;
3. изменение ландшафта в сторону ухудшения;
4. загрязнение атмосферного воздуха;
5. ухудшение системы поверхностного стока и его загрязнение;
6. загрязнение почвы;
7. негативное влияние на растительность;
8. ухудшение условий обитания животных;
9. негативное воздействие шума;
10. воздействие вибраций на сооружения.

Составление матриц попарных сравнений

Изъятие сельхозугодий

Изъятие лесов

Ухудшение ландшафта

Загрязнение атмосферного воздуха

Ухудшение системы поверхностного стока и его загрязнение

Загрязнение почвы

Негативное влияние на растительность

Ухудшение условий обитания животных

Негативное воздействие шума

Воздействие вибраций на сооружения

Таблица сопоставления факторов экспертами

W₀ - собственный вектор матрицы попарных сравнений;

W_N – нормированный собственный вектор.

Далее используется иерархический синтез для взвешивания собственных векторов весами критериев, представленных нормированным вектором в предыдущей таблице, и вычисляется сумма по всем соответствующим взвешенным компонентам собственных векторов уровня иерархии, лежащего ниже. Вектор дает оценку в некоторых относительных единицах, согласно которых альтернатива А кажется на ухудшение экологической обстановки примерно в два раза хуже чем вариант В.

Пример использования МАИ с использованием программных средств

В настоящее время разработано несколько программ, таких как Criterium Dicision Plus и Expert Choice в основе которых заложен метод анализа иерархий. Ниже приведен пример использования программы Criterium Dicision Plus, для вышеизложенного примера.

Оценка шумового воздействия на участке 602 – 625 км автомобильной дороги
Москва - Санкт –Петербург.

Расчет шумового воздействия на участке 602 – 625 км автомобильной дороги Москва – Санкт-Петербург проводился аналогично расчету произведенному для автодороги в обход г. Костромы. Данные сведены в таблицу 4.

Таблица 4.

Расчетная интенсивность движения автомобилей принята равной 7500 а/м в сутки или с учетом того, что движение осуществляется преимущественно днем (в течении 10-часового периода), в пересчете на часовую интенсивность N=570 а/м в час. Расчетная скорость движения транспортного потока принята 60 км/час.

Таблица 5

Изменение уровня шума на автомагистрали в зависимости

от расстояния до крайней полосы движения

(для четырех полос движения)

Расчет шумозащитного экрана выполнен в соответствии с «Рекомендациями по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов».

При применении шумозащитных мероприятий уровень шума в расчетной точке определяется по формуле:

L = Lзкв - Lв - Lz, (4.6.4.[1])

где: Lзкв - эквивалентный уровень шума

Lв - величина снижения уровня шума различными типами зеленых насаждений, принимается по таблице 4.6.9.[1]

Lz - величина снижения уровня шума в зависимости от высоты и положения экрана определяется по формуле Lz = L_Аэкр  + д.

где: L_Аэкр  определяется в следующем порядке:

а) определяется L_Аэкр  в зависимости от высоты экрана по формуле:

L_Аэкр  = 18.2 + 7,8 x lg(a + в - с + 0,02),

где: а – кратчайшее расстояние между центром источника шума и верхней кром-кой защитного сооружения, метров;

в - кратчайшее расстояние между расчетной точкой и верхней кромкой защитного сооружения, метров;

с - кратчайшее расстояние между геометрическим центром источника шума и расчетной точкой, метров;

Высота источника шума над поверхностью покрытия для легкового движения принимается равным 0,4 м, для грузового - 1,0 м. Величину L_Аэкр  можно определить также по таблице 4.6.10.[1]

б) определяется величина снижения уровня шумa в зависимости от положения экрана в плане (по рис. 4.6.2 [1]) - L_Аэкр ₁ и L_Аэкр ₂ по таблице 4.6.11.[1]

в) определяется L_Аэкр  как наименьшая из L_Аэкр ₁ и L_Аэкр ₂

д - поправка, зависящая от величины разности L_Аэкр ₁ - L_Аэкр ₂ определяется по таблице 4.6.12.[1]

Расчет шумового загрязнения в пос. Горская с защитным экраном, расположенным на обочине кольцевой автодороги, исходит из представленных выше положений. Все данные (расстояние, расчетные отметки, коэффициенты и поправки) были занесены в электронную таблицу на базе Microsoft Exсel, которая полностью реализует описанный алгоритм. Данные по результатам расчета сведены в таблицу 6.

Список используемой литературы:

1. Федеральный дорожный департамент. Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. М. 1995.
2. СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
3. Экологическая безопасность транспортных потоков. Дьяков А. Б. и др. , М. "Транспорт", 1989.
4. Аналитическое планирование. Организация систем. Т. Саати, К. Кернс, "Радио и связь", М., 1991.