3451
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
Методические указания к выполнению самостоятельных работ для студентов по направлению подготовки
190600.68 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
Воронеж 2014
УДК 656.13.07
Кораблев, Р. А. Обеспечение экологической безопасности и ресурсосбережения транспортных процессов [Текст] : методические указания к выполнению самостоятельных работ для студентов по направлению подготовки 190600.68 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов / Р. А. Кораблев; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» – Воронеж, 2014. – 44 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 2 от 25 сентября 2014 г.)
Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1", док. техн. наук, профессор Д.Н. Афоничев.
|
3 |
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. |
Задание на самостоятельную работу |
4 |
2. |
Оценка экологической безопасности автотранспортных средств |
5 |
2.1.Исходные предпосылки проблемы оценки экологической
безопасности |
5 |
2.2.Частные и интегральные коэффициенты экологической
безопасности |
6 |
2.3. Комплексная эколого-экономическая оценка |
11 |
3.Оценка экономического ущерба от воздействия автомобильного
|
транспорта на окружающую среду |
12 |
3.1. |
Методологические основы оценки антропогенного воздействия |
12 |
3.2. |
Расчет массы выбросов загрязняющих веществ |
15 |
3.3. |
Определение экономического ущерба |
19 |
4. |
Вопросы к зачету |
20 |
|
Библиографический список |
23 |
|
Приложения |
24 |
4
1. ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ
Для выполнения самостоятельной работы необходимо получить задание у преподавателя. Задание на самостоятельную работу включает в себя два теоретических вопроса и задачу
Пример решения задачи указан в приложении 3 настоящих методических указаний, исходные данные для решения задачи – приложение 2. Расчет эколо- го-экономического ущерба следует производить по двум методам. Расчет частных коэффициентов экологической безопасности по выбросам загрязняющих веществ (ЗВ) с отработавшими газами (ОГ) указанного автомобиля производят по результатам второго метода. В выводах следует показать экологоэкономический ущерб от акустического воздействия и ущерб от загрязнения окружающей среды (ОС) выбросами ЗВ с ОГ рассчитанный двумя методам. Указать какой метод по вашему мнению более точный.
Для рассмотрения теоретических вопросов необходимо использовать рекомендуемую литературу из библиографического списка. Ответ на теоретические вопросы оформляется в письменном виде и должен содержать 5...10 страниц машинописного текста. Варианты заданий указаны в приложении 1.
Самостоятельная работа оформляется на листах формата А-4. Поля: верхнее – 25 мм, нижнее 25 мм,. левое – 25 мм, правое – 15 мм. Нумерация страниц – внизу посередине.
Пример оформления титульного листа показан в приложении 4.
На последней странице указывается список используемой литературы (оформление такое же, как в данных методических указаниях).
5
2. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
2.1. Исходные предпосылки проблемы оценки экологической безопасности
Транспорт является одним из основных загрязнителей ОС. Его доля в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и подвижных источников по России составляет 38 %, что выше, чем доля любой из отраслей промышленности. По видам транспорта выбросы загрязняющих веществ распределяются следующим образом: 58 % от общей массы выбросов приходится на автомобильный транспорт, 25 % – на железнодорожный, 14 % – на дорожно-строительный комплекс, около 2 % – на воздушный транспорт и менее 1 % – на речной и морской.
Роль автомобильного транспорта в обеспечении эффективного функционирования производства в последнее время возрастает ускоренными темпами, что, к сожалению, существенно загрязняет ОС. Данное обстоятельство обуславливает необходимость более широкого внедрения в практику управления развитием автомобильного транспорта теоретических разработок и методологических принципов экологического менеджмента, базирующихся на объективной эколого-экономической оценке антропогенного воздействия автотранспортного комплекса на ОС.
В современных условиях необходим незамедлительный переход на разумный естественнонаучный подход к развитию цивилизации – быстрое осознание и признание возможности экологической катастрофы, адекватная реакция на социально-экологический кризис, изменение образа жизни человека, формирование мировоззрения общества на устойчивое развитие Земли и создание экологически устойчивой и эффективной экономики.
Только разработка комплекса жестких экологических требований и методик научно обоснованной оценки экологической безопасности автомобильного транспорта дает возможность решить проблему достижения экологического равновесия природной среды, избежать катастрофы и обеспечить жизнедеятельность естественных экосистем и человечества. Практика подтверждает – альтернативы нет. Известно, что промышленно развитые страны пошли по этому пути, т.е. приняты более жесткие стандарты для экологических показателей
6
техники, машин, автомобилей.
К созданию зон экологической опасности причастны двигатели внутреннего сгорания (ДВС) автотранспортных средств (ТС). Вследствие загрязнения токсическими компонентами отработавших газов ДВС зоной экологического бедствия для населения становятся целые регионы, в особенности жилые зоны крупных городов, автотранспортные магистрали с интенсивным транспортным потоком.
Проблема дальнейшего снижения выбросов ЗВ в ДВС все более обостряется из-за непрерывного увеличения парка эксплуатируемых ТС, увеличения интенсивности дорожного движения, нестабильности показателей технического состояния автомобильного транспорта в процессе эксплуатации.
Проблема обеспечения экологической чистоты ТС усложняется необходимостью решения многокритериальных оптимизационных задач вследствие того, что конкретные мероприятия по снижению выбросов ЗВ вступают в противоречие с вопросами топливной экономичности, ресурсосбережения, цен на топливо и смазочные материалы, затрат на конструктивные изменения ТС.
Анализ теоретических и экспериментальных исследований в области экологии, экономики, взаимодействия автомобильного транспорта с ОС позволил разработать методологические основы оценки экологической безопасности ТС на базе эколого-экономических показателей.
Уровень экологической безопасности ТС наиболее объективно оценивается на основе величины показателя экологоемкости в расчете на единицу выполненной работы (ч, кВт, ткм и др.). Показатель экологоемкости можно определить по приведенной массе выбросов ЗВ в ОС или по удельной величине со- циально-экономического ущерба на единицу выполненной работы. В настоящих рекомендациях рассмотрены критерии, показатели и методики сравнительной и относительной оценки экологической безопасности ТС.
2.2. Частные и интегральные коэффициенты экологической безопасности
Для сравнительной оценки экологической безопасности отдельного вида загрязнения предлагается использовать отношение фактического значения экологического показателя ТС к нормированному или имеющему нулевое экологическое воздействие на ОС и здоровье человека. Например, значение коэффициента экологической безопасности воздействия шума от ТС определяется сле-
7
дующим образом:
|
|
|
а |
|
∑n |
Ун |
|
|
K |
э.б. |
= |
0 |
= |
i=1 |
|
, |
(1) |
аф |
∑n |
|
||||||
|
|
|
Уф |
|
i=1
где а0 – уровень шумоизлучения ДВС, который не оказывает вредного воздействия на ОС и здоровье человека, дБ(А);
аф – фактическое значение акустического излучения автомобиля, дБ(А); ΣУн – нормативная сумма эколого-экономического ущерба от акустиче-
ского загрязнения ОС при использовании ТС, р.; п – количество рассматриваемых видов загрязнения ОС при использова-
нии ТС, ΣУф – фактическая сумма эколого-экономического ущерба от акустиче-
ского загрязнения ОС при использовании ТС, р.
Область значений частных коэффициентов экологической безопасности [0;1]. Эталонное значение критерия Ki = 1, т.е. значение экологического показателя рассматриваемого ТС равно идеальному (целевому) уровню соответствующего показателя экологически чистого (безопасного) ТС. Значение частного коэффициента экологической безопасности Ki < 1 показывает степень приближения фактической величины экологического показателя к идеально возможному уровню.
Для оценки уровня экологического воздействия ТС используется 8 частных коэффициентов, характеризующих загрязнение ОС: отработавшими газами, акустическим излучением (шумом), вибрациями, пылью, тепловыми выбросами, сбросами эксплуатационных жидкостей и материалов, электромагнитными излучениями и инфразвуком. Если значение каждого из указанных частных коэффициентов экологической безопасности будет равно единице, то данный ТС не оказывает вредного воздействия на ОС и здоровье человека, следовательно, есть все основания считать это ТС экологически чистым.
Для комплексной сравнительной оценки экологических характеристик отечественных ТС с автотранспортной техникой других стран при определении частных коэффициентов экологической безопасности значения экологических показателей (уровень шумоизлучения, токсичности ОГ и т.д.) необходимо сопоставлять со значениями экологических показателей иностранных ТС или с
8
ТС, соответствующих лучшим мировым стандартам.
Для решения задачи комплексной научно обоснованной оценки необходимо на основе рассчитанных частных коэффициентов экологической безопасности определить значение интегрального коэффициента экологической безопасности (Kиэ.б.) ТС с учетом относительной опасности каждого вида загрязнения:
Kэи.б. = ∑n |
γi Ki = γгKг +γшKш +γвKв +γn Kn +γm Km +γ p K p +γэKэ +γиKи , |
(2) |
i=1 |
|
|
где γi – значение коэффициента значимости веса каждого вида загрязнения; Ki – значение коэффициента экологической безопасности отдельного вида
загрязнения (индексы букв соответствуют конкретному виду загрязнения). Значимость отдельного вида загрязнения (величина коэффициента значи-
мости γi) по его влиянию на общую экологическую безопасность использования ДВС рекомендуется определять методом экспертной оценки.
Разработанная методика на основе анализа частных и интегральных коэффициентов экологической безопасности с незначительными трудозатратами на выполнение расчетов позволяет:
-дать комплексную по всей совокупности видов загрязнений ОС оценку экологической безопасности использования ТС;
-определить долю вредности отдельного вида загрязнения в суммарной вредности загрязнения ОС при использовании ТС;
-выявить перечень первоочередных показателей, характеризующих степень загрязнения ОС, значения которых значительно отстают от целевого уровня экологических показателей ТС;
-ускорить поиск путей снижения загрязнения ОС при проектировании, создании и эксплуатации ТС.
В практике расчетов частных и интегрального коэффициентов экологической безопасности следует учитывать два вида загрязнения ОС: ОГ и шумом, так как учет остальных видов загрязнения затруднен из-за отсутствия методик и исходных данных для расчета эколого-экономического ущерба.
Экологический ущерб от загрязнения ОС является эквивалентом отрицательных последствий шумового воздействия. При оценке воздействия транспортного шума эколого-экономический ущерб определяется потерей части национального дохода в результате постоянного воздействия шума на человека,
9
находящегося на территории, подвергающейся акустическому воздействию. Такое воздействие снижает эффективность восстановления работоспособности, ведет к переутомлению, снижению производительности труда и повышению заболеваемости. С учетом ряда допущений предлагается определять величину эколого-экономического ущерба от акустического загрязнения территории по следующей формуле:
У = CNK(L)T , |
(3) |
где С – стоимость 1 чел.ч. календарного времени для определенного уровня национального дохода и численности жителей, (0,4...0,6 р./ч);
N -численностьжителей, подвергнувшихсяакустическомувоздействию, чел.; K(L) –коэффициент снижения национального дохода;
Т – период времени, в течение которого осуществляется акустическое воздействие, ч.
Коэффициент снижения национального дохода в диапазоне
Lэкв. = 35...75 дБА равен:
K(L) =18 10−8 L3'экв,39679. −0,03123 , |
(4) |
где Lэкв. – эквивалентный уровень шума, дБА.
Эквивалентный уровень шума, учитывающий суммарное акустическое воздействие на человека в течение определенного периода времени, равен:
|
N |
|
−9 |
|
2,4 |
0,3 |
|
m |
0,1L |
1 |
|
|
|
||
L'экв. =10lg |
|
|
+1,2 10 |
|
N1FV |
λ |
|
|
∑pi10 |
1 |
|
|
|
, |
(5) |
410 |
0,1S |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
d |
|
|
|
где S – поправочный коэффициент (S = 0 для малых, средних, больших и крупных городов, а также для крупнейших в центральных районах, S = 10 дБа для периферийных районов крупнейших городов);
N1 – интенсивность движения транспорта по одной полосе, авт./ч.; F – коэффициент многополостности (1,0... 3,8);
V – скорость движения автомобилей, км/ч;
λ – величина шероховатости дорожного покрытия, (от 0,3 до 10 мм); р – процент i-типа автомобилей в потоке, %;
m – количество типов автомобилей;
10
Li – уровень звука i-типа автомобиля, дБА;
d – расстояние от точки расчета до оси полосы движения, м.
Значения уровня звука Li для различных типов ТС приведены в таблице 1. Таблица 1
Уровень звука, дБА
№ |
Тип автотранспортного средства |
Уровень звука, дБА |
|
п/п |
|||
|
|
||
1 |
Легковые автомобили |
77 |
|
2 |
Грузовые автомобили с двигателем мощностью, кВт |
|
|
|
менее 75 |
77 |
|
|
от 75 до 150 |
79 |
|
|
свыше 150 |
80 |
|
3 |
Автобусы с полной массой, кг |
|
|
|
до 3500 |
84 |
|
|
свыше 3500 кг с двигателем мощностью, кВт |
|
|
|
до 162 |
89 |
|
|
свыше 162 |
91 |
Наибольший экономический ущерб автомобильный транспорт наносит загрязнением ОС выбросами ЗВ с ОГ. Для определения эффективности работы отдельных работников, коллективов и подразделений в целом по уменьшению загрязнения биосферы ЗВ предлагается использовать коэффициент экологической безопасности KЭ.Б. при выполнении заданного объема перевозок, который определяется как отношение нормативной приведенной массы выбросов ЗВ (Мн) к фактической приведенной массе выбросов ЗВ (МФ):
KЭ.Б. = |
Мн |
. |
(6) |
|
|||
|
Мф |
|
Величина Мн рассчитывается в соответствии с утвержденными ГОСТ нормами удельных выбросов ЗВ, с плановыми значениями техникоэксплуатационных показателей использования автомобиля и с нормативным расходом топлива. Для расчетов величины нормативного ущерба от выбросов ЗВ принимаются – 416 р. и от акустического воздействия – 400 р. Стоимость 1 чел.ч. календарного времени 0,5 р.