CC BY
78
УДК 504.058
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЗЛИВОВИХ ВОД З АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ З РІЗНОЮ ІНТЕНСИВНІСТЮ РУХУ НА ЗАБРУДНЕННЯ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ
О.В. Мостепан, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Анотація. Виконано систематизацію водозбірних територій, на яких формуються зливові води. Визначено концентрації забруднюючих речовин у зливових водах з автомобільних доріг з різною інтенсивністю руху. Оцінено вплив зливових вод з автомобільних доріг на забруднення водних об ’єктів (на прикладі м. Харкова).
Ключові слова: зливові води, автомобільна дорога, інтенсивність руху, водозбірна територія, водний об ’єкт.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛИВНЕВЫХ ВОД С АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ
ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Е.В. Мостепан, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Аннотация. Выполнена систематизация водосборных территорий, на которых формируются ливневые воды. Определены концентрации загрязняющих веществ в ливневых водах с автомобильных дорог с разной интенсивностью движения. Выполнена оценка влияния ливневых вод с автомобильных дорог на загрязнение водных объектов (на примере г. Харькова).
Ключевые слова: ливневые воды, автомобильная дорога, интенсивность движения, водосборная территория, водный объект.
INVESTIGATION OF ROAD RUNOFF INFLUENCE OF DIFFERENT TRAFFIC INTENSITY ON WATER BODIES POLLUTION
E. Mostepan, Associate Professor, Candidate of Technical Science, KhNAHU
Abstracts. The systematization of runoff waters gathering territories is carried out. Pollutants concentrations in runofffrom roads of different traffic intensity are determined. The influence of the road runoff on water bodies pollution (on example of Kharkiv urban area) has been estimated.
Key words: runoff, highway, traffic intensity, water gathering territory, water body.
Вступ
Для більшості сучасних міст України одним з першочергових завдань охорони навколишнього природного середовища та здоров’я населення є проблема організації збору, відведення та очищення стічних вод. Відповідно до екологічного законодавства України зливові води відносяться до категорії стічних вод, у зв’язку з чим виникає проблема організації збору, відведення та очищення зливових стічних вод. Ці стічні води в більшості
випадків відводяться або на рельєф місцевості, або окремою каналізаційною мережею, зорієнтованою на річки міста чи приміської території як приймальників цих вод [1].
Стік зливових вод з території міст, території промислових підприємств, будівельних майданчиків, поверхонь магістральних вулиць, вулиць міста та внутрішньоквартальних доріжок, залізничних колій, незабудованої території, садово-паркових ділянок тощо характеризується неоднорідністю хімічного
складу та містить у значній кількості різні забруднюючі речовини у вигляді завислих, емульгованих та розчинених речовин неорганічного та органічного походження.
Аналіз публікацій
Зливові води, що утворюються на території міста, згідно сучасного планування, відводяться за допомогою існуючої зливової каналізаційної системи, основні конструкційні елементи якої прив’язані саме до автомобільної дороги.
Забруднення зливових вод залежить від багатьох чинників, серед яких слід звернути увагу на стан басейну водозбору (рівень благоустрою, тип поверхневого покриву), а також ступінь забруднення атмосфери, інтенсивність руху автотранспорту тощо. Це спричинено тим, що зливові води, які утворюються при випадінні атмосферних опадів, змивають всі забруднюючі речовини, накопичені на поверхні водозбірних територій. Крім того, атмосферні води в результаті сорбування на поверхні гідроаерозолю часток пилу та газів починають забруднюватися вже в приземних шарах атмосфери.
Концентрація всіх домішок у зливових водах в багатьох випадках залежить від інтенсивності випадіння опадів, тривалості періоду сухої погоди та попереднього дощу. Зі збільшенням інтенсивності опадів збільшується витрата стоку зливових вод і, відповідно, збільшується його несуча спроможність. Тривалість сухого періоду зумовлює накопичення домішок на території водозбірного басейну.
Наведені причини призвели до розглядання зливових вод з автомобільних доріг як чинника, що загрожує екологічній безпеці міста, територіям за межами міста тощо [2-4].
Мета та постановка задачі
Метою роботи є дослідження хімічного складу зливових вод з різних водозбірних територій в межах урбанізованої території та оцінка впливу на забруднення водних об’ єктів зливових вод з автомобільних доріг на прикладі м. Харкова. За об’єкт дослідження було обрано зливові води, що формуються на різних водозбірних територіях та на поверхні автомобільних доріг.
Визначення хімічного складу зливових вод при їх формуванні на водозбірних територіях та на поверхні автомобільних доріг з різною інтенсивністю руху
Значний вплив на якісні та кількісні характеристики зливових вод справляє стан території міста чи водозбірної території взагалі. Частина цих вод відводиться в каналізаційну мережу та безпосередньо у водоприймачі неорганізовано. Ці води звичайно являють собою невеликі розсіяні, не пов’язані в єдину систему водостоку потоки з територій відкритих стоянок, автозаправних станцій (АЗС), гаражних комплексів, виробничих майданчиків тощо. Зливові стічні води, які утворюються таким чином, мають значний вплив на санітарно-епідеміологічне становище міського середовища.
За результатами аналізу існуючої ситуації щодо збору та відведення зливових вод в м. Харкові та Харківській області пропонується наступна систематизація територій, на яких формуються зливові води [5]:
- центральна частина міста;
- територія житлової забудови:
- територія сучасної житлової забудови;
- територія малоповерхової житлової забудови;
- територія промислових підприємств;
- територія рекреаційного призначення:
- територія відкритого міського простору, який використовується для рекреації (парки, сквери, бульвари);
- територія відкритого заміського простору, використовується для рекреації (парки, сади, курортні зони, прибережні зони);
- територія перспективного використання (незабудовані території);
- територія земель сільськогосподарського призначення.
Слід відмітити поодинокі дані різних фахівців щодо кількісного та якісного складу зливових вод, які розглядаються на окремих водозбірних територіях. Ці дані містять розбіжності щодо інтенсивності руху на автомобільних дорогах, з яких змиваються забруднюючі речовини, або взагалі таку характеристику автори не розглядають. Тому за недостатністю таких даних на підставі літературного огляду та експериментальних досліджень визначено хімічний склад зливових вод за показником інтенсивності руху та з
урахуванням вищенаведеної систематизації територій (табл. 1).
На сьогодні за результатами аналізу якості зливових вод з поверхні автомобільної дороги лімітуючими показниками їх забруднення є нафтопродукти та завислі речовини, а також важкі метали, які потрапляють у сток зливових вод від автотранспорту (цинк, хром (IV), кадмій, нікель, залізо) [6].
З метою оцінки впливу на забруднення водних об’єктів зливових вод з автомобільних доріг на прикладі м. Харкова для проведення експериментальних досліджень було обрано наступні речовини: нафтопродукти, цинк, хром (VI), кадмій як речовини, що характе-
ризуються небезпечною та токсичною дією на водне середовище та надходять від загального джерела забруднення - автотранспорту та автомобільної дороги (табл. 2).
З метою визначення концентрацій забруднюючих речовин у зливових водах з обраних водозбірних територій було виконано диференціацію типів поверхонь, на яких утворюються зливові води.
Всі виявлені типи поверхонь було зведено до наступних: багато- та малоповерхова забудова, промислова зона, магістральні вулиці та вулиці міста, мостові споруди, будівельні майданчики, залізничні колії, ділянки парків, скверів, садові ділянки.
Таблиця 1 Результати визначення діапазону коливань кількісного вмісту забруднюючих речовин у неочищених зливових водах з автомобільних доріг з різною інтенсивністю руху
Показники складу зливових вод Автомагістралі з інтенсивним рухом (інтенсивність руху >1000 авт/год) Автомобільні дороги біля АЗС (інтенсивність руху 700-900 авт/год) Автомобільні дороги центральних р-нів міста (інтенсивність руху 500 авт/год) Автомобільні дороги на території сучасної житлової забудови (інтенсивність руху 300-400 авт/год) Приміські автодороги (інтенсивність руху 100-120 авт/год) Приміські автодороги (інтенсивність руху < 62,5 авт/год)
Діапазон концентрацій забруднюючих речовин, мг/дм3
Завислі речовини 1300-2700 2000-2500 2000-3500 1050-2500 650-1500 400-650
Нафто- продукти 20-60 40-100 30-70 10-15 10-70 5,5-10
Цинк 0,04-1,7 0,1-1,9 0,2-0,95 0,1-0,8 0,4-1,6 0,1-0,4
Хром 0,015-0,2 0,02-0,025 0,015-0,2 0,01-0,05 0,01-0,2 0,005-0,01
Кадмій 0,001-0,005 0,01-0,02 0,005-0,01 0,001-0,005 0,005-0,01 0,003-0,005
Нікель 0,02-0,10 0,01-0,11 0,02-0,10 0,03-0,05 0,02-0,06 0,01-0,02
Мідь 0,01-0,05 0,01-0,10 0,01-0,05 0,005-0,05 0,006-0,07 0,005-0,006
Залізо 0,02-0,5 0,01-0,7 0,02-0,5 0,02-0,2 0,08-0,66 0,02-0,08
Таблиця 2 Середньозважені концентрації забруднюючих речовин (С, мг/дм3), які відповідають середнім витратам зливових вод з водозбірних територій м. Харкова та області
Забруднюючі речовини Нафтопродукти Цинк Хром (VI) Кадмій
Центральні райони міста С, мг/дм3 21,5 0,73 0,065 0,003
С/ГДКк/б 71,7 0,73 1,3 3,0
Території сучасної житлової забудови С, мг/дм3 9,4 0,52 0,015 0,002
С/ГДКк/б 31,3 0,52 0,3 2,0
Території житлової забудови поблизу АЗС С, мг/дм3 29,6 1,16 0,15 0,015
С/ГДКк/б 98,7 1,16 3,0 15,0
Житлові райони міста поблизу промислової зони С, мг/дм3 24,5 1,15 0,085 0,003
С/ГДКк/б 81,7 1,15 1,7 3,0
Територія рекреаційного призначення в межах міста С, мг/дм3 8,0 0,60 0,01 0,001
С/ГДКк/б 26,7 0,60 2,0 1,0
Територія рекреаційного призначення за межами міста С, мг/дм3 6,5 0,4 0,007 0,001
С/ГДКр/г 130,0 40,0 7,0 0,2
В межах кожної водозбірної території були визначені площі поверхонь, їх стан, відповідний коефіцієнт стоку, та згідно нормативного документа [7], розраховані річні об’єми зливових вод з кожної з 6 водозбірних територій для визначення середніх витрат зливових вод.
Оскільки автомобільні дороги на обраних ділянках перетинають неодноразово водні об’єкти м. Харкова, то оцінку впливу забруднених зливових вод було виконано на підставі нормативно затверджених гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднюючих речовин для водних об’єктів культурно-побутової категорії водокористування (ГДКк/б), а для територій рекреаційного призначення за межами міста - на підставі ГДК для водного об’єкта рибогосподарської категорії водокористування (ГДКр/г).
Висновки
Таким чином, для дослідження зливових вод з автомобільних доріг визначено 6 водозбірних територій (на прикладі м. Харкова), які характеризуються загальними особливостями формування зливових вод (асфальтовані поверхні, поверхні з ущільненим грунтовим покривом, ділянки скверів, бульварів, паркової зони, газонів, квітників, садові ділянки, незабудовані території тощо).
Аналізуючи отримані результати щодо впливу зливових вод за експериментальними даними, можна відмітити значне перевищення ГДК такої характерної забруднюючої речовини для автомобільних доріг як нафтопродукти для всіх розглянутих 6 водозбірних територій, а також перевищення ГДК за всіма речовинами для водозбірних територій -житлові райони міста поблизу промислової зони та території міста поблизу АЗС. Території рекреаційного призначення виділяються перевищенням ГДК за показниками - нафтопродукти, цинк та хром.
Аналіз виконаних досліджень дозволяє виділити дві складові у забрудненості зливових вод: основну, яка визначається змивом та накопиченням на поверхні забруднень, та фонову, що виникає через ерозію самих поверхонь, стан дорожнього покриття та бор-
дюрів, похил земельної ділянки та автодороги та від інтенсивності дощів.
Література
1. Молоков М. Очистка поверхностного стока с территории городов и промышленных площадок / М. Молоков, В. Ши-фрин. - М. : Стройиздат, 1987. - 104 с.
2. Проектирование сооружений для очистки сточных вод: справочное пособие. - М. : Стройиздат, 1990. - 125 с.
3. Клименко С.И. Экология и автомобильные дороги / С.И. Клименко, Е.О. Орлова // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. - 1998. - №6. - С. 112-121.
4. Алепеев М.Ч. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий: учеб. пособие / М.Ч. Алепеев, А.М. Курганов. - М. : Изд-во АСВ и СПбГАСУ, 2000. - 270 с.
5. Веретенникова О.И. Систематизация территорий, на которых формируются ливневые воды (на примере г.Харькова и области) / О.И. Веретенникова, Е.В. Мосте-пан // Эколого-правовые и экономические аспекты техногенной безопасности регионов : материалы V междунар. науч.-практ. конф. - Харьков, 2010. - С. 201-202.
6. Мостепан Е.В. Исследование влияния ливневых вод с водосборных территорий города на состояние водных объектов / Е.В. Мостепан // Эффективные материалы, технологии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений : сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых. - Белгород, 2009. -С.261-263.
7. ДСТУ 3013-95. Правила контролю за відведенням дощових і снігових стічних вод з територій міст і промислових підприємств. Чинний з 01.01.1996. - К. : Держстандарт України, 1996. - 26 с.
Рецензент: Е.Д. Чихладзе, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 8 листопада 2010 р.
