Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Техногенное воздействие дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Техногенное воздействие дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы"
/г
На правах рукописи
Рябова Ольга Викторовна
ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА НА ЭКОСИСТЕМЫ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ
03.00.16 - Экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Йошкар -Ола - 2006
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежский государственный архитектурно-строительный университет"
Научный консультант: доктор технических наук,
профессор Подольский Владислав Петрович
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
профессор Алибеков Сергей Якубович
доктор технических наук,
профессор Бондарев Борис Александрович
доктор технических наук, профессор Манохин Вячеслав Яковлевич
Ведущая организация: Московский государственный университет
леса
Защита диссертации состоится 26 сентября 2006 г. в 923 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.115.01 при Марийском государственном техническом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, площадь Ленина, 3
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Марийского государственного технического университета
Автореферат разослан 16 августа 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Поздеев А.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Одной из приоритетных задач, стоящих перед дорожной отраслью России, является смягчение техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы. За последние годы автомобильный транспорт обеспечивает свыше 55 % объёмов внутренних перевозок с тенденцией увеличения этой доли, являясь таким образом «главным перевозчиком» для развивающихся секторов экономики России. Статистические данные последних лет свидетельствуют об увеличении доли автомобильного транспорта в валовом внутреннем продукте (ВВП) до 6-10%, без учёта эффекта использования автомобилей, находящихся в личном пользовании.
Одновременно процесс автомобилизации сопровождается нарастающим негативным воздействием на окружающую среду. В масштабах Российской Федерации автотранспортная доля в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу всеми техногенными источниками достигает 43%, в выбросах парниковых газов составляет около 10%. Доля автотранспорта в отрицательном акустическом воздействии на население городов составляет 85-95%. Повышенному риску и необратимой потере здоровья в результате загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом подвергается примерно 10-15 миллионов горожан.
Разработка мероприятий по снижению негативных воздействий на окружающую придорожную среду является одной из важнейших задач подпрограммы «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы модернизации транспортной системы России до 2010 г., концепции развития автомобильной промышленно-•стидо2015г.
Негативное влияние дорожно-транспортной инфраструктуры на окружающую среду распространяется на территорию более 15 млн, га. Продукты износа покрытий, шин и тормозных накладок, топливно-смазочные, антигололёдные материалы, соединения тяжелых металлов, гербициды и другие материалы аккумулируются в придорожной полосе и приводят к чрезмерному насыщению вод поверхностного стока и почвы этими веществами. Объём производственных и бытовых отходов, размещенных в придорожной полосе автомагистралей с интенсивным движением вблизи крупных городов, достигает в год 35-50 м3 на 1 км дороги.
Все компоненты биосферы (вода, воздух, почва, биота) в результате усиливающейся техногенной нагрузки подвержены быстрым изменениям, что затрудняет их изучение. Загрязненность экосистем придорожной полосы отработавшими газами автотранспортных средств (АТС) зависит, кроме дорожных условий и качества топлива, от состава движения и его интенсивности. Значение последнего показателя . увеличивается по мере преобладания грузовых автомобилей в транспортном потоке. Выброс газообразных загрязнителей АТС наиболее высок в режиме медленного движения, меньше он при ускорении (разгоне) и минимален при установившейся скорости движения. Необходимо иметь в виду, что количество выбросов оксида азота и неопределенных углеводородов прямо пропорционально скорости движения, кривая выброса оксида углерода имеет минимум при скорости движения 55-65 км/ч. Экологически значимо, что минимумы загрязнений не совпадают, а значит,.снижение выбросов требует применения различных мер и разработки различных технологий.
Рост экологически обоснованных ограничений на автомобилизацию в целом требует оценки приемлемости тех или иных инженерно-технических решений, разработки рекомендаций, повышающих экологическую безопасность дорожно-транспортного комплекса.
Суммарный экологический эффект этого возле йен) и я может быть установлсч на основании изучения отклика экосистем придорожной полосы, по реакции и био ты, и экосистемы и целом.
В структуре социально-экологических потерь населения от транспортного за грязнения в городах девя ть веществ определяют 95 % суммарного ущерба: оксидь азота (44,5 %), свинец (21 %), акролеин (7,5 %), сажа (7,4 %), оксид углерода (6 %) диоксид серы (3,4 %), а также формальдегид, бенз-а-пирен, ацегальдегид. Ежегоднс возрастает количество пострадавших па дорогах страны в результате дорожно транспортных происшествий.
Социально-экономическими предпосылками высокой дорожной аварийное!! и загрязнения окружающей среды автотранспортом в России являются:
• низкий рейтинг проблем дорожной и экологической безопасности авто транспорта среди приоритетов государственной политики, ограниченность бюджетных средств, выделяемых па их решение;
« отсутствие экономических стимулов к развитию рынка «экологически чистой» продукции, услуг и работ природоохранной направленности на транспорте, несовершенство налоговой системы;
• иизкий уровень жизни населения, не позволяющий своевременно заменят! морально ус таревшие транспортные средства индивидуального пользования.
Таким образом, проблемы повышения надёжности дорожно-транспортных сообщений с гарантированной доставкой грузов, пассажиров в заданное время прг роете парка автомобилей в условиях финансовых ограничений и постоянно ужесточающихся требований безопасности и охраны окружающей среды для России представляются чрезвычайно актуальными. Сложившаяся ситуация и тенденция к ее ухудшению диктуют необходимос ть разработки новых моделей и методов для объективной оценки техногенного влияния дорожно-транспортного комплекса на состояние окружающей среды придорожной полосы, а также-оптимизации мероприятии по управлению качеством среды обитания на основе ситуационного метода, что также подтверждает актуальность выбранного направления исследований.
Цель и задачи исследовании. Целью диссертационной работы является разработка научпо-практичсскнх основ комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы с созданием методики системного управления качеством среды обитания. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
- обобщить методы моделирования дифференциальными уравнениями процессов взаимодействия дороги и автомобиля, типовых режимов движения автомобилей и разработан, общий метод комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы, рассматривающий состояние экосистем в системе "водитель - автомобиль - дорог а - среда" (ВЛДС);
- разработать метод моделирования дифференциально-вероятностными уравнениями движения автомобиля в потоке при непрерывной последовательности проектируемых дорожных условий, изменении режимов движения и их влиянии на бно-ты, и экосистемы в целом;
- создать и обосновать системный подход к моделированию процессов загрязнения экосистем придорожной полосы с использованием конвективно-диффузионной теории переноса;
- определить основные принципы и факторы взаимодействия дороги с окружающей средой, принимающие участие в протекании процессов загрязнения почв и
растительности различными веществами;
- разработать метод автоматизированных расчетов попикетных показателей функционирования дороги, характеризующий скорость транспортных средств, эмиссию загрязняющих веществ и себестоимость перевозок с учетом условий движения и экологического ущерба;
- определить пороговые значения при аэротехногенном воздействии на экос-системы придорожной полосы по флуктуирующей асимметрии листьев древесных растений, водообеспеченности и особенностей транспирации, всхожести и прорастанию семян, жизненному состоянию древостоя и концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде, изменении структуры энтомокомплексов лесных насаждений;
- разработать математическое, методическое, программное обеспечения для комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы;
- обосновать методику диагностики и управления качеством среды обитания в .локально-замкнутых экологических системах на основе синтеза информационных
технологий.
Методы исследования основываются на системном анализе, теории управления, теории множеств, методах оптимизации, аппарата вычислительной математики, прикладной статистики, имитационном, струк турном и параметрическом моделированиях, экспериментальных исследованиях.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
- разработан общий метод по комплексной оценке техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы, рассматривающий состояние экосистемы с учетом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязи между ними в системе "водитель - автомобиль - дорога - среда"; транспортно-экологические качества определены комплексом показателей имитационного моделирования процесса функционирования дороги и придорожной
■ полосы, включающем технико-экономические, энергетические, экологические;
- объединены, в соответствии с обобщенными и изученными закономерностями функционирования дороги, подсистемы "дорога - автомобиль: двигатель", "дорога - автомобиль - водитель", "дорога - транспортные потоки", "транспортные потоки - придорожная среда". Этим обеспечен системный подход к оценке техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы;
- уточнены отдельные положения теории конвективно-диффузионного распространения загрязняющих веществ в придорожной полосе, предусматривающие учет дискретности и нестационарности транспортного потока, а так же особенности перемещения соединений тяжелых металлов в атмосфере приземного слоя воздуха и разработан метод (принципы построения! архитектура и методика) формирования процессов загрязнения воздуха, почв, жидких дождевых стоков и растительности загрязняющими веществами;
- разработан на основе единой информационной базы данных метод автоматизированных расчётов попикетных показателей функционирования автомобильной дороги: скоростей движения при реальном и максимальном использовании мощности двигателя; эмиссии окиси углерода, окислов азота, углеводородов, сажи; себестоимости перевозок с корректировкой нормативных ставок через фактическую ра-
боту как функции дорожных условий, так и токсичности;
- разработаны методики для определения пороговых значений при аэротехногенном воздействии на древесные растения придорожной полосы, отличающиеся учётом флуктуирующей асимметрии листьев, водообеспеченности и особенностей транспирации, всхожести и прорастания семян, жизненного состояния древостоя и концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде, изменении структуры энто-мокомплексов лесных насаждений;
- созданы математическое, методическое, программное, информационное обеспечения для комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы (свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ: №№ 2004612478, 2004612576,
•2006610618, 2005610037, 2006611149);
- разработана методика применения информационных технологий для диагностики и управления качеством среды обитания в локально-замкнутых экологических системах.
Практическая значимость и результаты внедрения. Практическая ценность работы связана с использованием основных её положений:
- концепция научного направления, рассматривающая качества экосистемы придорожной полосы с учётом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязей между ними в системе ВАДС;
- методология исследования и прогнозирования комплекса показателей качества придорожной полосы, предусматривающая единые принципы решения задач сформулированного направления (использована при разработке "Стратегия развития дорожного хозяйства Воронежской области до 2015 г.");
- новые и модифицированные алгоритмически-программные методы исследо-'вания основных транспортно-экологических характеристик автомобильных дорог,
включающих технико-экономические, энергетические, экологические;
- предложенных методов и математических моделей, положенных в основу разработки инструментальных средств управления качеством экосистем придорожной полосы в системе ВАДС;
- организационного и методического обеспечений диагностики и управления в локально-замкнутых экологических системах.
Предложенные решения носят универсальный характер и могут быть положены в основу рекомендации по реализации подпрограммы «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы модернизации транспортной системы России на период до 2010 г.
В диссертации приведены результаты вычислительных экспериментов, которые подтверждают возможность применения разработанных алгоритмов и программ для решения прикладных задач.
Разработанные методологические, математические и инструментальные методы оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса могут служить основой для создания и внедрения обучающих программно-аппаратных комплексов вузов - лекционных курсов, лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов и докторантов по дисциплине, связанной с изучением вопросов взаимодействия различных видов транспорта и охраны окружающей среды.
Научные положения н результаты, выносн.чые на защиту:
- новые и модифицированные алгоритмически-программные методы исследования транспортно-экологических характеристик автомобильных дорог и экосистем
6
придорожной полосы, рассматривающие их качественное состояние с учётом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязей между ними в системе ВАДС;
- общий метод моделирования движения автомобильного потока с использованием процессов Маркова, описывающий процессы функционирования системы ВАДС с учетом дорожных условий, расхода топлива и показателей эмиссии транспортных загрязнений;
- методы физического и математического моделирований загрязнения экосистем придорожной полосы при эксплуатации объектов и сооружений дорожно-транспортного комплекса с использованием конвективно-диффузионной теории переноса;
- экспериментальные данные по определению пороговых значений техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы по жизненно важным показателям лесных насаждений и изменении структуры их энтомокомплексов;
- метод автоматизированных расчётов попикетных показателей, характеризующих скорость транспортных средств, эмиссию загрязняющих веществ и себестоимость перевозок с учетом условий движения и экологического ущерба;
- рекомендации по разработке методов мониторинга и управления состоянием придорожной полосы в локально-замкнутых экологических системах.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях с 1990 по 2005 гг. Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, Воронежской государственной лесотехнической академии, Московского государственного университета леса, Уральского государственного лесотехнического университета, Сибирского государственного технологического университета. Автор выступала с докладами: на молодёжном Российском научном симпозиуме «Молодёжь и проблемы информационного и экологического мониторинга» (г. Воронеж, 1996); на международном научно-практическом симпозиуме «Дорожная экология XXI века» (г. Воронеж, 1999); «Высокие технологии в экологии» (г. Воронеж, 2000); «Повышение надёжности и долговечности автодорог и искусственных сооружений» (г. Краснодар, 2004 г.).
Личное участие автора в получении результатов. Работа выполнялась в соответствии с целевыми программами НИОКР Минавтодора РСФСР, по программам "Строительство", "Человек, окружающая среда" РФ, грантам по проблемам норми-. рования выбросов в дорожной отрасли.
Диссертация является результатом многолетних исследований выполненных при участии автора, которая обосновала тему, определила цели и задачи исследований, выполнила научно-технические исследования и проанализировала их результаты, разработала основные рекомендации по диагностике и управлению в локально-замкнутых экологических системах и их внедрению.
В рамках дорожно-исследовательской лаборатории, в статусе головной организации по нормированию выбросов вредных веществ в атмосферу и сбросов в водные объекты Минавтодора РСФСР, автор, как исполнитель принимала участие в обследовании более 200 предприятий дорожно-транспортного комплекса.
Публикации. Основные результаты научных исследований по теме диссертации опубликованы в 56 работах, включая 10 монографий, 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ и 16 публикаций без соавторов. Кроме того, основные результаты исследований автора были использованы при разработке
"Стратегия развития дорожного хозяйства Воронежской области до 2015 г.".
Отдельные результаты исследований включены в отраслевую дорожную методику «Методические рекомендации по очистке и нейтрализации загрязнения ' грунтов придорожной полосы нефтепродуктами», утверждённую Российским дорожным агентством (распоряжение №140-р от 13.07.2000 г.).
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов и рекомендаций. Материалы диссертации изложены на 459 страницах, включая иллюстрационный материал и приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение. В виде краткой аннотации изложено содержание диссертационной работы, показаны актуальность и научная новизна выполненных исследований, их практическая значимость и результаты внедрения, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
В первом разделе рассмотрено состояние проблемы автомобилизации с учётом ее позитивной роли в развитии цивилизации и отрицательных последствиях для окружающей среды.
Проведённый в разделе анализ литературы свидетельствует о том, что в настоящее время дорожно-транспортный комплекс вступил в новый этап своего развития. Заторы на дорогах, дорожно-транспортные происшествия, транспортный шум, загрязнение воздуха, воды, почвы, трансформация ландшафта, отчуждение земель под объекты и сооружения инфраструктуры, вот те проблемы, которые остро ощущаются на урбанизированных территориях с высокой плотностью дорожной сети и интенсивным движением.
Эти проблемы не имеют простых одномоментных решений и требуют не только больших финансовых и материальных затрат, которые могут не скоро окупиться, но и изменения стереотипов поведения владельцев АТС, корректировок приоритетов государственной транспортной политики.
Значительный вклад в изучение проблемы развития автомобилизации с учётом её позитивной роли в социально-экономическом прогрессе и отрицательных последствий для окружающей среды внесли Алибеков С.Я., Бабков В.Ф., Батурин В.К., Бондарев Б.А., Бируля А.К., Васильев А.П., Вырко Н.П., Дьяков А.Б., Евгеньев И.Е., Кавтарадзе Д.Н., Канищев А.Н., Курьянов В.К., Леонович И.И., Луканин В.Н., Миронов A.A., Немчинов М.В., Орнатский Н.П., Подольский В.П., Поздеев А.Г., Поспелов П.И., Сильянов В.В., Силуков Ю.Д., Скорченко В.Ф., Трофименко Ю.В., Турбин B.C., Фельдман Ю.Т., Филиппов В.В., Хомяк Л.В. и другие.
Рассмотренные в данном разделе методические подходы и практические действия не позволяют решить все перечисленные проблемы, но они позволяют выйти за рамки социально-экономических, природно-климатических и других особенностей отдельных регионов Российской Федерации, взглянуть на ситуационные закономерности и перспективы, чтобы в итоге принимаемые меры оказались рациональными.
В соответствии с этим были сформулированы основные направления исследо-, ваний, продиктованные необходимостью развития методов комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы, и определен перечень решаемых в диссертации научных задач.
Во втором разделе разработаны принципы и методы единого подхода к моделированию движения автомобилей и оценке техногенного воздействия на экосистемы придорожной полосы, основанные на современных исследованиях в теории автомобилей и двигателей в системе ВАДС.
Режимы движения, выбираемые водителем, описывают следующими дифференциальными уравнениями.
При движении на подъем
.6 1 (ыг„2-1-1,т-х_____(2 1)
Е>(у)- 1 —— (кру2 ± к'Р'О ± ус соэа)2 ± ^"(у ± ч
лес)
Л 5к
при движении накатом (после разгона и отключения двигателя от ведущих ко-
<|у_
¡-1' ——(кРч*2 ± кТ(у ± 7С соза)2 ± ус сова)2 )-
2 + 0,09У
1000
при движении на спусках
¿V
ск
5к
~! ~ ? ~ 4 ± V, соэа)2 ±
± ± соэа)2]-
2 + 0,09у
а!1к
-У-Ь:
(2.2)
(2.3)
1000 Сагк11Т ^О.105^ при совместном торможении (торможение двигателем и колесными тормозами) уравнение движения имеет вид
с11 =
§к
-¡-Г-
2 + 0,09у
_1_ Са
'к'оЧ
(кру2 ± к'р'(у ± ус собо)2 ±цр"(у ± ус сояа)7)-
а|'к
■ у-Ь, -ут
(2.4)
1000 СагкТ1Т ^0,105гк где О(у) - динамический фактор, зависящий от скорости; V - скорость движения автомобиля относительно дороги, м/с; I - время, с; g - ускорение свободного падения, м/с2; - коэффициент учёта вращающихся масс при к-ой передаче; 1 - продольный уклон; Г - коэффициент сопротивления качению; ва - сила веса автомобиля, кгс; к - коэффициент обтекаемости при лобовом сопротивлении; к' - коэффициент обтекаемости с учётом сопротивления среды, действующего под углом к направлению движения; г) - коэффициент обтекания колёс в площади миделевого сечения; Р - площадь лобового сопротивления автомобиля, мг; Р' - площадь миделевого сечения автомобиля в плоскости, перпендикулярной к направлению движения -среды, м2; Р" - площадь колёс в миделевом сечении, м2; 5Н - коэффициент учета вращающихся масс при отсоединенном двигателе; V], - рабочий объем двигателя, л; а|, Ь] - коэффициенты (а( =0,008, Ь)=0,15 для карбюраторных двигателей; а| =0,001, Ь]=0,2 для дизелей); ¡ки0 - передаточные числа к-й и главной передач; гк - радиус качения колеса, м; Пт - КПД трансмиссии. ут - коэффициент использования тормозов.
Сопоставление уравнений (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) движения автомобилей при различных режимах показывает, что их общий вид одинаков
(¡V . 2
— = Э + ЬУ + СУ . (2.5)
ск '
Практическое использование уравнений движения автомобиля в дорожном проектировании сдерживается следующими обстоятельствами. Во-первых, недостаточно изучен выбор водителем режима движения в различной дорожной обстановке. Во-вторых, практически отсутствует связь между большой (20-летней) перспекти-. вой дорожного проектирования и перспективами развития автомобильного парка, то есть проектировщик ориентируется на режимы движения современных серийных автомобилей, а ис на перспективные модели. В-третьих, недостаточно разработаны алгоритмы моделирования и детальных расчётов на ЭВМ показателей движения при различных режимах, необходимых для детального анализа при вариантном проектировании дорог. В четвёртых, в уравнениях (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) практически не учитываются эксплуатационные качества покрытия и токсичность.
Одним из основных режимов, существенно влияющим на показатели движения автомобиля, является режим тягового усилия, который описывается дифференциальным уравнением (2.1). Входящий в уравнение (2.1) динамический фактор вычисляют по формуле
р_ 716.2 №к!0туг (кР±кТ')у^ (2 б)
пгкОц о»
■ где N - мощность двигателя, лс., зависящая от частоты вращения коленчатого вала двигателя, п (об/мин);
Чт - КПД трансмиссии.
Используя предложения и исследования Д.П. Великанова, Р.П. Лахно, С.Р. Лейдермана, А.Е. Вельского, К.А. Хавкина и др. можно существенно упростить метод решения уравнения (2.6)
0(У) = зу2 + ЬУ + С, (2.7)
в котором коэффициенты вычисляют по формулам
с = к,ср, (2.8)
Ь = к,к2Ьр> (2.9)
а = к,к|а (кР±к'Г±пР"), (2.10)
О,
! ' ...
к2 = 'к'° ■, (2.12) 0,105гк * . .,
где в коэффициентах ар, Ьр, ср индекс р соответствует степени открытия дроссельной заслонки или относительному положению рейки топливного насоса.
Подставив О(у) из формулы (2.7) в формулу (2.1), получим
^ = -~[-i-f-kFv2 ± kT"(v ± vc cosa)2 + tjF'(v ± vc cosa)2 + at o^
/ . . 4-1 (2.13)
( -> ап 7 b_ с л
+ ktk|~£-u2 -нк^-Е-у + к,-
l nm nm n
Частичные динамические характеристики, входящие в уравнение (2.13) можно эффективно использовать для моделирования на ЭВМ движения автомобилей в практических задачах проектирования плана и продольного профиля автомобильных дорог при переменных дорожных сопротивлениях и при переменной степени открытия дросселя.
Структура уравнения (2.13) такая же, как и (2.5), то есть правая часть представляет квадратный трёхчлен и, следовательно, при любом режиме уравнения движения автомобиля имеет вид (2.5).
Для повышения эффективности проектных решений и достоверности технико-экономических обоснований необходим детальный расчет не только скорости, но и других показателей движения. Кроме этого, должна быть решена проблема уменьшения экологического воздействия на окружающую среду отработавших газов. В этой связи практический интерес представляет методика расчёта расхода топлива с учётом особенностей восприятия водителем дорожных условий при выборе им того или иного режима движения.
Согласно теории автомобильных двигателей расход топлива можно найти по формуле
G =---тц -1' х-, (2.14)
12 • 107 р v(D, i, f, kF, k'F', уг. пП где GTU - расход топлива на I цикл для двигателя объемом 1 л (15-25 мг/цикл л); • V], - рабочий объем двигателя, л; пх - частота вращения вала двигателя, мин "', принимаемая равной частоте холостого хода; р - удельный вес топлива, кг/л; S - путь движения, м.
В диссертационной работе установлены зависимости удельного расхода топлива при частичной его подаче в двигатель. При выводе зависимости расхода топлива от скорости автомобиля в транспортном потоке за исходные данные принят расход топлива при свободном движении со скоростью vc. При этом G и vc связаны зависимостью
Gc =Gm¡n + r(vc - v J + k(vc - vm)2, (2.15)
где vm - скорость, соответствующая минимуму расхода топлива Gm¡„;
r,k- эмпирические коэффициенты.
Так как в потоке скорость снижена до значения vn и расход топлива изменен ■ (увеличен или уменьшен) до значения Gn, то
G„ = G mi„ + г (vn - vm ) + k (v„ - vm Y. (2.16)
Подставляя (2.15) в (2.16), получаем расход топлива при движении автомобиля в потоке со скоростью vn
Gn =GC -r(vc -vn)-k[(vc -vn)2 -(vn -vm)2], (2.17)
то есть расход топлива по сравнению со свободным движением изменяется на величину
ДОп = Gn - Gc = r(vc - vn)- k[(vc - vm )2 - (vn - vn, )2J. (2.18)
Расход топлива необходимо находить по зависимости (2.17) с учётом распределения скорости как случайной величины, то есть
V m;ix
Gn= JG(v) {v)dv. (2.19)
vmin
Расход топлива автомобилями разных типов и характеристики режима движе-• ния автомобиля служат исходной информацией для расчета показателей токсичности отработавших газов автомобильных двигателей.
Эмиссию окиси углерода карбюраторными двигателями вычисляют по формуле
Gm =
(2.20)
(2.21) (2.22)
_ f4170-G(l-a),npHa<0,95 СО ~ [229 • ехр[-18.3(а - 0.95)]G,npH a > 0,95
где G - расход топлива, л.
Эмиссию окислов азота и углеводородов находят по зависимостям °NO=pNOG. °СН =рСН°.
где PN0,PCH - относительная концентрация соответственно окислов азота и углеводородов в 1 л отработавших газов.
Эмиссию токсичных веществ дизелями определяют по формулам вида
GCO,NO,ca;M = PCO,NO,ca;KaVr> (2.23)
где Рсо.Ш.слжа " относительные концентрации соответствующих токсичных веществ;
Vr - объем отработавших газов, л.
На рисунке 2.1 приведена зависимость пробеговых выбросов легковых автомобилей от скорости движений в режиме V,= const.
Выбросы, г/км NO, CjHyCÖ
40 60 80 100 Скорость
Рисунок 2.1 - Зависимость пробеговых выбросов легковых АТС от скорости в режиме Va= const
Оценку уровня загрязнения воздушной среды отработавшими газами (СО, С„Нт, N0,, соединения свинца) следует производить на основе прогнозов в соответствии с расчётами. Методика расчёта основана на поэтапном определении эмиссии отработавших газов, концентрации загрязнения воздуха этими газами на различном удалении от дороги и затем - сравнении полученных данных с предельно допусти-• мыми концентрациями (ПДК) данных веществ в воздушной среде. При расчёте выбросов учитываются различные типы автотранспортных средств и конкретные дорожные условия (рисунки 2.2,2.3).
Рассчитанные с учетом этого принципа такие показатели, как скорость движения, расход топлива, токсичность и т.п., существенно повышают степень оптимизации проектных решений при вариантном проектировании дорог и организации движения на них.
* 3
А \
Л
« «
1 % V
ч>
|е, [)еп| 1ССК я
— — 15Х "Г- 1ДК • ГГ --
3.5 4 4.5 5 5.5 « 6 5 7 7.3 8 8.3 9 9.3 10 Расстояние сут аотомобиля, м
Рисунок 2.2 - Динамика распространения СО от силового агрегата КамАЭ-6540-012-13
I
I 0.7
" 0,3 6
* 0.4 |о,
ы
0.1
ь
о*
* *
9
ч » ж
\ 5 в в 6 X
а Л X а & 1
Ш1 --- Те рст» я г
О . 1.5 7 2.5 3 3.3 4 4.5 5 5,5 6 6.5 7 7.5 8 1.5 V 9.5 Ю
Расстояние от ашомоОмля, м
Рисунок 2.3 - Динамика распространения N0^ от силового агрегата КамАЭ-6540-012-13
В третьем разделе рассмотрены закономерности влияния дорожных условий на режимы движения транспортных потоков и экосистемы придорожной полосы.
Основой теоретической схемы исследования движения автомобильных пото-' коп и отдельных автомобилей в потоке служит модель движения автомобиля по одной полосе (в одном ряду).
С увеличением количества скоростных групп очень быстро нарастает число связей между группами, требующее анализа значительного количества ситуаций. ' Поэтому необходимо разработать метод такого моделирования, который позволил бы избежать прямого перебора всех ситуаций, возникающих при движении этого автомобиля. В такой постановке задач требуется исследование вероятностных характеристик движения автомобилей в потоке, исследование распределения скорости, как отдельных типов автомобилей, так и потока в целом.
Разобьем диапазон изменения скорости свободного движения на п групп с интерпалом Ду - рисунок 3.1.
Наименование группы определим значением скорости в этой группе, т.е. к типу V; отнесем автомобили, которые при свободном движении имеют скорости в пределах у^ у^+Ду. Вероятность того, что автомобиль типа v^ движется со скоростью свободного движения, обозначим через Р(у,).
Обозначим случайную величину, которой является скорость автомобиля типа У| при плотности потока X через и, тогда
Р(и<У;)= |-Р(У;). (3.1)
Вероятность Р(и< У;) есть функция распределения скорости типа у;. Дифференцируя ее, получим плотность распределения скорости автомобиля типа в пределах 0<и< ^ (рисунок 3.3), т.е.
Г— Р'(ч) При 0 < и < V:
^ . . ■ (3.2)
I Р( Vj ) при Vj < и < Vj + Ду
Функция распределения скорости всех автомобилей потока может быть вычислена следующим образом. При свободном движении в интервал у;, у}+Ду попадает часть потока автомобилей, равная Д^)Ду - рисунок 3.2. Согласно уравнению (3.2) из автомобилей типа V, скорость свободного движения сохраняет часть автомобилей, равная Г(у^ДуР(у;). Со скоростью более у) движется часть потока автомобилей, равная 1-Г(уз) (рисунок 3.2). Здесь функцию находят известным способом
Р(У()= /Г(У)С1У. (3.3)
о
Ук V]
Скорость
Рисунок 3.1- Выделение скоростных групп
V V/
Скорость
Рисунок 3.2 - К преобразованию плотности распределения скорости
Так как доля всех автомобилей типа V/ равна [1-Р(^)], то для всех автомобилей типа V/ вероятность имеет скорость в пределах у,+Ду и равна - -[1-1?С^)]Р'(У|). Суммируя Ду^) ДуР(у^) и -[1-Р(^)] Р'(^), получаем часть автомобилей, имеющих в потоке скорость в пределах у^ у^+Ду.
Плотность распределения скорости всех автомобилей потока имеет вид
<р(у) = Г(у)Р(у) - [1-Р(у)]Р'(у). (3.4)
Функция распределения скорости всех автомобилей потока может быть получена из (3.4)
ф(у) = |(у)с!у = 1 - [1 - Р(у)]Р( V).
(3.5)
В соответствии с формулами (3.4) и (3.5) частная плотность фк(у) и распреде-• ление Фк(у) скорости к-ой группы будет иметь вид
Фк(у) = «У)Р(У) - [1-Р,(у)] Р(У), (3.6)
Фк(у)=1-[1-Рк(У)]Р(У). (3.7)
Формулы (3.5) и (3^7) дают возможность экспериментально (рисунок 3.5) определить вероятность свободного движения Р(у) и Рц(у):
Р(У) = ^, (3.8)
1 - Р(у)
1-Фк(у)
(3.9)
1-Рк(У)
Результаты расчета эмпирических вероятностей по формуле (3.8) подтверждают гипотезу об уменьшении вероятности свободного движения с ростом скорости и интенсивности как на двухполосных дорогах, так и на трехполосных (рисунок 3.4).
Разброс вероятностей Рк(у) обычно не превышает 20%. Это подтверждает гипотезу о том, что вероятность Р(у), отражающая все многообразие ситуаций, возникающих в потоке с автомобилем типа V, зависит в первую очередь от скорости этого автомобиля.
г У
> г! £ г £ 11
Л £ 1
ё г
40 50 60 скорость, км/ч
Рисунок 3.3 - Зависимости плотности Р(у) автомобиля типа У| от интенсивности потока (авт/ч): 1-800; 2-600; 3-400; 4200; стационарный режим, горизонтальный участок
Рисунок 3.4 - Функции распределения (сплошные линии) и вероятности свободного движения (пунктир) на двухполосных дорогах при интенсивности (авт/ч): 1 - 200; 2 - 400; 3 - 600, 0 - трехполосная дорога
20
40 60
скорость, км/ч
80
100
Рисунок 3.5 - Функции распределения и вероятности свободного движения при уклоне 1,7 % и интенсивности потока Ппр= 228, Ппс,= 350 авт/ч по полосе (+ - Р^), х - ФМ, О - РО), сплошные линии - вычислены на ЭВМ)
Установлена система уравнений движения потока, состоящего из двух скоростных групп, характеризующаяся системой уравнений
-Дх + 0(Дх)
Р0(х + Дх) = Р0(х) + Р,(х)Х'0
Р, (х + Дх) = Р, (х) - Р, (х)Х'о V| V° Дх + О(Дх)
(З.Ю)
После переноса Ро(х) и Р|(х) в левые части, деления правых и левых частей на Дх и устремления Дх к О система (3.10) превращается в систему дифференциальных уравнений
vi vi
(3.11)
Теоретический и практический интерес представляет система дифференциальных уравнений для п скоростных групп, причем п должно быть как угодно большим.
Для трех скоростных групп
РоСх) = Р1(х)а.,0 + Р2(х)а20, ■Р|,(х)--Р,(х)аю+Рг(х)о2|1 (3.12)
Р2(х) = -Р2(х)(а2о+«21).
где акг=Х'г-
(3.13)
Используя метод математической индукции получаем систему
Ро(х)=- £ Р1(Х)СЧ0 ¡«1
р|(х) = ¿Р,(х)ап - Р,(х)а10 ¡ = 2
Рк(х) = -Рк(х)£'ак1 + 1Р((х)а,и ¡ = ! ¡ = к + 1
Рл(х)= -Р„(х)2ап!. 1 = 0
Решение этой системы дифференциальных уравнений позволяет получить вероятности движения конкретного исследуемого автомобиля типа у„ с любой скоростью, т.е. со скоростями у0, V,, ... у„. Такое решение будет наиболее полным, но и громоздким. Однако, заменяя громоздкий метод исследования движения автомобилей в потоке моделью, которая основана на методе процессов Маркова, можно получить достаточно простые уравнения для вычисления только величины Р(у„) без решения системы (3.14), состоящей из (п+1) уравнений.
Поток автомобилей поделим на достаточно большое число скоростных групп с интервалом скорости Ду. Выберем конкретный автомобиль, который принадлежит к ]-й скоростной группе и имеет скорость в пределах у,, В некоторой точке х
дороги вследствие ограничения обгонов встречным потоком, автомобиль типа V) может иметь скорость в пределах V,, Ду.
Введем состояние т, которое обозначает ситуацию обгона. Возможные переходы из состояния в состояние представлены на рисунке З.б.
Рисунок 3.6 - Переходы автомобиля типaj в состояние
Вероятность перехода Р].г на участке от х до х+Дх из состояния ! в состояние г согласно теории Маркова'определяется уравнением
Ри=Ц|,гДх, (3.15)
где |1;.г - плотность перехода из состояния'I в состояние г.
17
Плотности переходов зависят от условий движения автомобиля в потоке. Величина, обратная плотности перехода, - это средний путь, который проходит автомобиль, ожидая перехода из состояния i в состояние г.
В случайных процессах плотности ц ¡,, - это параметр потока случайных событий, переводящих автомобиль из состояния i в состояние г. В Марковских процессах Hi,r - параметр простейшего потока, обладающего свойствами стационарности, отсутствия последствия и ординарности.
Потоки случайных событий, переводящих автомобиль из состояния в состояние, в достаточной степени обладает указанными свойствами и предлагаемое ожидание процесса движения автомобиля в транспортном потоке достаточно близко к Марковскому процессу.
Для решения задачи достаточно составить уравнение для состояний j и m
■ vi-vk 1 Pj=-Pjl vk
(3.16)
Pm—I'm-^ + iyij"! MjXFk
VjOj 1 Jk=i Jk=[ Для практических расчетов при непрерывном распределении скорости преобразуем систему (3.16) следующим образом.
В качестве конкретного автомобиля выбираем такой автомобиль, скорость свободного движения которого попадает в интервал v, v+Av. Такой автомобиль будем называть автомобилем типа v, что соответствует типу j. Аналогично P(v) и /(v) соответствует Pj и Рт.
Н . v j — vk
Тогда в системе (3.16) можно перейти от суммы £ Хк - к интегралу,
k-l Vj
принимая
Vk=A '„/(vk)Av, (3.17)
где /(v) - плотность вероятностей скорости свободного движения;
Л'п - средняя величина свободного расстояния между автомобилями при плотности Л„.
Величина свободного расстояния между автомобилями, допускающего маневрирование, определяется по формуле
An=r4h-' (зл8>
1-Ап'о
где 1о - средняя величина динамического габарита при плотности потока Л„.
Поэтому lim l'Xk Vj V|t =AnB(v), (3.19)
dv-»Ok=| Vj
где B(v)= J--—^f(u)du. (3.20}
0 v
Второе преобразование заключается в замене в последнем уравнении системы (3.16) суммы на 1-Рт-Р;.
Тогда, опуская индексы и переходя к непрерывному распределению скорости, уравнение (3.16) можно переписать в виде
® = -Лп(х)В(у)Р(у)+-1-71(у)
ах " уО(У)
. , « , (3.21)
^4-------"СV) + ЛПТ!(У)[1 - Р(у) - Я(у)] + А'„ (Х)В( у)П(У)Р( У).
ах У6(У)
Таким образом, применение процессов Маркова' для моделирования потока существенно упрощает методику составления дифференциальных уравнений, описывающих вероятностные характеристики движения отдельного автомобиля в потоке. При различных дорожных условиях изменяются начальные условия системы (3.21) и тем самым определяются различные режимы движения автомобильных потоков и воздействия на экосистемы придорожной полосы.
Разработаны методы и алгоритмы решения задач эксплуатационно-экологического воздействия автомобильных дорог на природную среду во взаимосвязи с режимом движения АТС, чем обеспечивается автоматизация проведения на ЭВМ многовариантных расчётов при анализе выбора водителем режима движения, безопасности движения, расходования топливно-экономических, трудовых и прочих ресурсов, вибрации, шума, выбросов вредных веществ в атмосферу и придорожную полосу.
Способ стохастического моделирования автомобильных дорог, разработанный " в диссертации, позволяет их синтезировать по профилю - уклону, ровности покрытия и оценивать режимы движения АТС в условиях, характерных для локально-замкнутой экологической системы.
Алгоритмы моделирования автомобильных дорог реализованы в программном пакете, зарегистрированном в Реестре программ для ЭВМ (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004612478 от 10 ноября 2004 г.).
Предложена методика построения статистических характеристик распределения геометрических элементов автомобильных дорог, установлены функции плотности их распределения.
Анализ движения на автомобильных дорогам, статистические характеристики вероятностных их моделей показывают, что схема выбора режимов движения в разрезе дорожно-транспортной сети влияет на суммарный объём выбросов вредных веществ в атмосферу. В среднем на 1 км расчётной протяжённости автомобильных дорог движущимися АТС выделяется 120 т твёрдых вредных веществ.
При распределении выбросов по автомобильным дорогам выявилась нелинейная зависимость их от интенсивности движения. Близкая к прямой связь между анализируемыми признаками характерна для определенного режима работы АТС.
При использовании .в качестве показателя воздействия выбросов обозначились 3 группы автомобильных дорог с нагрузкой более 120 т/км (4-3 балла), 60-120 т/км (2 балла) и менее 60 т/км (1 балл).
Установлен эксплуатационно-экологический уровень надёжности водителей АТС в пределах каждого из полей восприятия
у§ ЬЖ. , (3.22)
0,73 . .
где КЭэц - показатель эксплуатационно-экологической надёжности водителей;
0,73- пороговое значение восприятия.
В каждом из информационных характеристик полей восприятия дана модальная оценка эксплуатационно-экологического уровня надёжности водителей АТС, который для автомобильных дорог Республики Коми неудовлетворительный.
Таким образом, качество автомобильных дорог является интегральной характеристикой и определяется частными показателями: назначения; эргономических,
• эксплуатационно-экологических характеристик и др.
Эксплуатационно-экологическое качество дорог оценивается по результатам проверки степени соответствия требованиям водителя. При этом степень соответствия определяется предельно допустимой скоростью движения по показателям водителя с максимально возможной скоростью по техническим характеристикам АТС. Эксплуатационно-экологический уровень дороги оценивается системой единичных характеристик, таких как: зрительная плавность, информационная ёмкость дорожной обстановки и её соответствие одному из гармонических рядов чисел.
Выполнение автомобильной дорогой возложенных на неё функций оценивается показателем назначения, при этом единичными характеристиками являются отношение скоростей и фактических интенсивностей движения к их базовым значениям, что существенным образом связано с техногенным воздействием на экосистемы придорожной полосы.
В четвертом разделе разработана системная декомпозиция и концептуальные модели техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы ■ придорожной полосы: структурно-параметрическое моделирование процессов переноса и осаждения загрязняющих веществ в придорожной полосе и процессов загрязнения почв и растений ливневыми стоками.
На основании системного анализа техногенного воздействия составлена схема основных процессов переноса загрязнений в придорожной полосе автомобильных дорог(рисунок 4.1)
Распространение загрязняющих веществ от автомобильной дороги в атмосферу осуществляется посредством конвективно-диффузионного переноса и носит нестационарный волновой характер. Это вызвано наличием дискретного транспортного потока на автомобильной дороге, изменчивостью погодных условий: атмосферного давления, влажности, температуры, направления и скорости ветра. Волны имеют прямоугольную форму.
Математически этот процесс описывается параболическим уравнением в частных производных второго порядка.
Решение данного уравнения для случая волнового характера распространения
• загрязняющих веществ можно представить как
С = Ссо + С„, (4.1)
где Сср - средняя концентрация выбросов, обусловленная средней эмиссией выбросов х I] /I на поверхности дороги, и определяемая решением уравнения диффузии для легких газовых примесей;
Ср - периодическая часть, накладывающаяся на среднюю концентрацию.
С,п= —(1,48 -1,7и + 0,725и2 - 0,108и3)ехр[———], (4.2)
где 1) =
V - скорость ветра;
х, г — расстояние до расчетной точки в направлениях ОХ, 0Х\ Ог, О0 - составляющие коэффициента диффузии по соответствующим направлениям ОХ, 02.
1 — перенос воздушным потоком; 2 — выпадение атмосферных осадков; 3 - поверхностный сток; 4 — фильтрация и сорбция; 5 - дссукция и разложение редуцентами
Рисунок 4.1 - Схема процессов переноса загрязнений в придорожной полосе автомобильных дорог
Периодическая составляющая концентрации С0 находится в виде icp=(2g;Ot,/aAXD/7rt)0'5(l-a)b0,5 - я_0'510(а,Ь), еслиО<Ь<а
|ср = (2gi0t, /а AXD/7rt)°'5(l - a)b0'5 - (b - а)0 5 7Г°'510(а,Ь), если а(Ь<1. где а - длина периода волнового процесса; D = (D] + D1y)° i - коэффициент диффузии; а = t, / tj t] - время, в течение которого подводится поток массы загрязнителя проезжающим автомобилем; /-/, - время, в течение которого подвод потока загрязнителя отсутствует; b - относительное время после начала периода загрязнения полосы проезжающим автомобилем (0<b< а); 10(а, Ь) — модифицированная функция Бесселя нулевого порядка, значения которой табулированы.
Горизонтальная - Dr и вертикальная - Dq составляющие турбулентного коэффициента диффузии определяется на основании методики, изложенной в работе Подольского В.П.. Артюхова В.Г., Турбина B.C., Канищева А.Н. (1999).
Плотность выпадающих тяжелых частиц на метр поверхности почвы или растительного покрова придорожной полосы (gцм ) рассчитывается по уравнению
бЦм :
-ехр
х2 + (у-Ур2 4РГ1
(4.4)
где Q - мощность выброса тяжелых частиц, мг/с; V - скорость ветра, м/с; Сср- функция, определяемая по (4.1); Н - высота подъема аэрозоля над поверхностью земли. Концентрация тяжелых металлов в воздухе (Су ) определяется по формуле
Су—а_
у 4яОг1
ехр-1 -15 +
+ сШ,
Н
1 +
40г1
(4.5)
Если направление ветра не совпадает с направлением оси ОУ, то необходимо найти проекцию скорости V ветра на ось: V = УхсоэР, где Р - угол между направлением ветра и осью ОУ.
Содержание тяжелых металлов на различных глубинах находится по формуле Рабе = Ро • ехр(- 20,5-Уу - 0,5Ь + 0,4)+ Рфон, (4.6)
" где Ро6с - абсолютная концентрация тяжелого металла на глубине Ь; Ротн " относительная концентрация тяжелого металла на глубине Ь; Рфон - фоновая концентрация тяжелого металла на глубине К; Р„ - концентрация тяжелого металла на поверхности; у - расстояние до расчетной точки от бровки насыпи; Ь - расчетная глубина, м.
Значительный вклад в загрязнение почв и растительности вносят осадки и ливневые стоки с проезжей части и дороги. Основными физическими процессами, определяющими в данных условиях степень загрязнения, являются адсорбция и растворение токсичных веществ в атмосферных осадках, а также фильтраци водных растворов в почве.
С учетом растворимости исходная концентрация загрязняющих веществ в осадках может быть рассчитана по формуле
_ » Ь «Ь . С0ж =а -приа -<РГ' Ч Ч
(4.7)
• И,
Сож = Рг - я при а -й рг ■ з Ч
где а - скорость абсорбации, мг/(см ); Ь - высота падения жидких капель, м; Ч - скорость падения капель, м/с; рг - плотность газа при нормальных условиях (0 °С, 101,325 кПа), мг/мл; Я - растворимость газа, мл/л.
Определение концентрации загрязняющих веществ, растворенных в воде, на различных глубинах в почве под действием фильтрации сводится к решению дифференциального уравнения в частных производных, имеющих вид
сС»
д~С„
дС„
(4.8)
а аг2 зг
где т - пористость грунта; Сж - концентрация загрязняющих веществ в осадках; и -скорость фильтрации; N - скорость адсорбции газа поверхностью частиц грунта, выраженная в долях в единицу времени, с . Краевые условия для уравнения:
начальное условие: С,«=Со при 1=0, 2>0, (4.9)
граничное: СЖ=С| при х = 0,1 > 0 (4.10)
Уравнение (4.8) решается методом операционного исчисления, путем применения к уравнению (4.8), (4.10) преобразования Лапласа. При этом V, т. О, К, С„, С, считаются постоянными.
Окончательное решение имеет вид Сж0,г)= С0ехр
-К
, и
- С о ехр
• erfc
z-2t
2t,
+ ехр
4D J m
xp [ ler 42D )
+ exp | ler^c
z + 2t
2t
ut
z--
m
\ v m ;
(4.11)
f \ m
z Ut
m
-fDt
v—
где a = К +
4D
При условии выполнения закона Дарси обыкновенное дифференциальное уравнение для определения глубины просачивания - >(/) формулируется следующим образом
Ш-= -
dt
qt + y(l-m) + hk-i
У J
(4.12)
где qt = H(t) + m-y(t) - толщина слоя дождевой водой поверхности почвы, H(t) -слой дождевой воды под поверхностью земли, h - гидростатический напор, к -коэффициент фильтрации, ра -давление атмосферы, у - плотность воды. Координаты отсчитываются от поверхности почвы, а ось OZ направлена вниз.
Начальное условие: у = 0 при t = 0. (4.13)
р
Для частного случая, когда hk —— = 0, решение уравнения (4.12) имеет вид
У
y = u-t, (4.14)
где
k^I - ш + V(l-m)2 +4qm/kj
2ш
(4.15)
к - коэффициент фильтрации.
В общем случае (Ь ■ к - Ра / у * 0), решение уравнения определяется выраже-
нием
где
k(t~ta) =
(l - m)
(l-mXy-y2o)-nln
n + y(l-m)
n + y20(l-m)
n = H20 +my20 +hk --
(4.16)
(4.17)
Н20» У го - значения Н(0, у(0 [фи 1=20 мин. 1д = 20 мин. - продолжительность дождя.
Время, в течение которого вода полностью впитается в почву - 1Ж, вычисляет-
Для иллюстрации модели приведен расчет концентрации содержания 80^ при-интенсивности дождя 0,1 мм/с (дождь слабой интенсивности) и почвы - суглинка с пористостью т=0,35, N=0,04 м/с, к=10'6 м/с. Расчеты показали, что концентрация диоксида серы по глубине почвенного профиля падает при изменении глубины с 1 мм до 2 мм почти на порядок.
Предложенные декомпозиции и концептуальные модели техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы позволяют не менять алгоритм решения по мере совершенствования моделей отдельных блоков и разработать принципы построения, архитектуру и методику формирования процессов загрязнения воздуха, почв и растительности загрязняющими веществами на основе конвективно-диффузионной теории процессов переноса.
В пятом разделе приведены результаты исследований состояний экосистемы придорожной полосы, даны методики проведения и результаты экспериментальных исследований. Стационарные исследования в створах наблюдений (трансектах), заложенных в 1995, 1997 и 2003 годах в лесных массивах, примыкающих к автомобильным дорогам: Воронежского учебно-опытного, Сомовского лесхозов (автомагистраль "Дон"), Теллермановского лесхоза, Баталинского, Волжского, Крестецкого. Оленинского, Мантуровского и др. леспромхозов (лесовозные дороги) показали, что функционирование автомагистрали «Дон» и лесных дорог существенным образом изменяет химические показатели почвы, состояние и состав древостоя и характер травяно-кустарничкового яруса соснового леса в придорожной зоне шириной более 50 м. Наблюдается загрязнение почвы оксидами азота и серы, тяжелыми металлами и другими продуктами. Наряду с продолжающим «традиционным» автомобильным загрязнением, отмечается проявление искусственного гапогенеза почвы придорожных экосистем, при котором увеличивается содержание в почве легкорастворимых, преимущественно хлорида натрия. При разрушении опушечной полосы на лес воздействуют токсичные антигололедные препараты, что приводит к усыха-нию и гибели древостоя, заметной перестройке структуры фитоценоза.
Воздействие автомагистрали «Дом» и лесных дорог на лесные сообщества складывается как многофакторное негативное влиякие, которое включает поступление широкой гаммы токсичных веществ из выхлопов автотранспорта, таких как оксиды углерода и азота, углеводороды, бенз(а)пирен, сажа, пыль и примеси тяжелых металлов (свинец, медь, кадмий, цинк и др.), многие из которых способны накапливаться в почве и растительности.
В качестве критерия фитотоксичности условий местности, интегральной оценки общего уровня загрязненности ценоза использовали биотесты на всхожесть семян основной лесообразующей породы в данном экотопе (сосна обыкновенная). После 15 месяцев экспонирования из прикопов отбирали образцы песка и анализировали на содержание подвижных катионов кальция, магния и тяжелых металлов в валовой форме (таблица 5.1).
ся по формуле
Ж
(4.18)
Таблица 5.1 - Изменение химических показателей почвы из горизонта В2, ЭКС'
понированной на разном удалении от полотна дороги.
Расстояние, м рН Обменные катионы, мг-экв 100 г"1 Тяжёлые металлы, мг кг-'
водный солевой Са Мв Си гп РЬ
1 6,3 5,6 2,9 1,1 14 108 33
5 5,9 5,2 2,4 1,2 14 90 29
11 5,6 5,0 2,1 0,8 11 62 21
15 5,7 5,1 1,3 0,8 10 54 26
35 5,2 4,9 0,7 0,4 6 56 22
Контроль 5,4 4,9 0,8 0,3 9 48 17
Биотесты на всхожесть и прорастание семян сосны на экспонированном песке из горизонта В2 показали увеличение его фитотоксических свойств вблизи дороги (рисунок 5.1а), достоверные по сравнению с контролем различия (при вероятности Р=0,95) отмечались на расстоянии 1 и 5 м от полотна дороги. Всхожесть семян снизилась на 6-10%, в этих же вариантах впоследствии погибло (ослизнение корешков, остановка роста) большее количество проростков в сравнении с незагрязненной почвой.
Аналогичная картина наблюдается при анализе биотестов на всхожесть семян в образцах из верхнего минерального горизонта почвы придорожной зоны (рисунок 5.16). Всхожесть в образцах, взятых на расстоянии 3, 7, 9 и 13 м, достоверное различие (Р=0,95) отличается от контроля (200 м.).
В основу геоботаничсской части исследования положены описания растительности на трансекте (створ наблюдений 8), заложенной от бровки земляного полотна на 250 м в глубину массива. В 1995 г были описаны 4 ряда по 5 квадратов 10x10 (100 м2), на расстоянии от дороги 3-13, 13-23, 50-60 и 240-250 м (контроль), в 2003 г. описания тех же квадратов были повторены. При сравнении описаний разных участков трансекты выявляется неоднородность травяно-кустарничкового яруса леса, зависимые от расстояния дороги различия по проективному покрытию, видовому разнообразию (числу видов на учетной площадке 100 м2), долевому участию видов . разных фитоценотических групп.
!|||||| 1шш
1 5 II 15 55 Контроль 3 9 II 13 15 30 200
Удаленность от дороги, м Рисунок 5.1 - Всхожесть семян сосны обыкновенной на песке, экспонированном на разном удалении от полотна дороги (а) и в почве, отобранной по тому же критерию (б) Геоботанические исследования на трансекте дополнялись почвенными исследованиями, включающими оценку кислотности верхнего минерального горизонта . почвы (рН водной вытяжки) с помощью потенциометрии, определение поглощенного калия комплексонометрически (в вытяжке 1 н. растворе КС1), хлорид-ионов ио-нометрически (аргентометрия водной вытяжки), подвижных соединений фосфора н калия (по Кирсанову), а также валового количества некоторых тяжелых металлов (нейтроноактивационный анализ). Образцы почвы с глубины 3-10 см отбирались в
1995 и 2003 гг. на трансекте на расстоянии 1,3.7,10,17,20,30 и 250 м (контроль) от дороги.
Геоботаничсские исследования показали, что практически все признаки нижних ярусов изменяются с удалением от дороги. Среднее проективное покрытие тра-вяно-кустарничкового яруса леса у дороги возрастает более чем в два раза и до 10 м до дороги составило около 80 %, а на контроле - около 36 %, хотя достоверные различия имеются только между двумя ближайшими к дороге рядами описаний и между ними к наиболее удаленными от них рядами. Среднее число видов травяно-кустарничкового яруса, обнаруживаемых в квадрате (100 м2), снижается по мере удаления от дороги с 28 до 19 (достоверность отличий между ближайшими рядами квадратов на уровне 95 %, а отдаленными - 99 %).
Содержание подвижного хлора и значений рН в верхнем горизонте почвы придорожной зоны в зависимости от расстояния до бровки дороги приведено на рисунке 5.2. Кривые значений кислотности, полученные в 1995 и 2003 гг., сближаются только на отметке около 15 м от края нового полотна автомагистрали «Дон», где величина рН составила около 6.0. Следует также отметить резкое увеличение содержания в почве подвижных калия и фосфора, поглощенного кальция и особенно хлора (рисунок 5.3).
и*
■ л 8
а ,
1 ?
8 £
- 3 6
л-" -
——^ -
- -
- нь
20
Расстояние от пороги, м
10 ■ | 20 - Ноная граница пороги1 Лее
1 - рН (1995 г.); 2 - рН (2003г.); 3 •
■ С1 (2003 г.)
Рисунок 5.2. Содержание подвижного хлора и значения рН в верхнем горизонте почвы придорожной зоны
120 100
I 1
I *
II
Е Г=
Я »
1ь"
Расстояние от дороги, м
1 - Р203; 2 - Са~; 3 - К20; 4 - Й. Рисунок 5.3 - Содержание подвижных серы, фосфора, калия и поглощенного кальция в верхнем горизонте почвы придорожной зоны (2003 г.).
Содержание в почве валовых форм цинка и свинца, характерных показателей автотранспортного загрязнения, свидетельствуют о высокой техногенной нагрузке на придорожные экосистемы особенно заметной по кривым 1995 г (рисунок 5.4). Даже под пологом леса параметры этих показателей превышают величины ПДК, принятые для почвы. .
ь * 400
I
£ зоо
X
,5 200
I 100
*
о.
§
о
Расстояние от дороги, м
— Нова* граница дороги1 Лес
1 - 2л (1995 г.); 2 - 2х\ (2003 г.); 3 - РЬ (1995г.); 4-РЬ (2003 г.)
Рисунок 5.4 - Валовое содержание свинца и цинка в почве придорожной зоны
Для получения разносторонней достоверной информации о состоянии лссны.х сообществ и их динамики под воздействием различных факторов, объектом исследований являлась растительность, как основной компонент биосферы, и индикатором ее состояния в целом, а также снежный покров.
В сезонном снежном покрове полностью сохраняется информация о веществах, поступивших с атмосферными осадками или в результате аэрозольного выпадения за весь холодный период года. Концентрация взвесей в снеговой воде является своего рода маркером, отражающим токсилогическую ситуацию вдоль дороги. Состояние древостоя оценивалось визуально по пятибалльной шкале от здоровых деревьев до сухостоя. В диссертации приведена методика оценки «жизненного состояния древостоя».
На рисунке 5.5 изображена карта категорий состояния деревьев (а) и доза -эффект зависимости жизненности от взвесей (б), содержащихся в снеговой воде. По карте категорий состояния деревьев (рисунок 5.5 а) видно, что первые 40-50 м от .дороги являются «критической зоной», в которой деревья умирают быстрыми темпами. По зависимости жизненности деревьев от взвесей в снеговой воде (рисунок 5.5 б) видно, что при содержании взвесей в снеговой воде более чем 120 мрл "' происходит резкое снижение величины категории дерева. Эта цифра является порогом токсического воздействия на исследованный тип леса со стороны автотранспорта для данных конкретных условий.
Наибольший интерес вызывают почвенно-экологическое состояние и реакция ценоза в опушечной придорожной зоне, принимающей на себя основную техногенную нагрузку. На трех пробных площадях весной 1999 г. отбирали образцы почвы по горизонтам профиля, а также образцы подстилки из верхнего минерального (гумусового) горизонта в 5-6 кратной повторности. Осенью 1999-2000 гг. вдоль тран-секта, заложенного перпендикулярно оси дороги на расстоянии 1, 3, 5, 7, 9 II, 13. 15, 20 и 30 м от дороги, производили отбор образцов почвы и закладывали эксперимент по оценки скорости разложения подстилки на придорожной и контрольном пробной площади (длительность инкубации составила 130 дней - с июля по октябрь). Образцы подстилки до и после инкубации анализировали на зольности (прокаливание при 600 "С и более) и валовое содержание некоторых тяжелых металлов. " оценивали убыль массы подстилки в результате ее минерализации.
В таблице 5.2 приведены данные по распределению деревьев сосны и березы (выборка 65 экземпляров и более) по шести категориям состояния.
В таблице 5.3 показано содержание макро - и мнкро элементов в смешенных пробах хвои второго года жизни, отобранных из верхней части кроны сосен первого яруса со всех трех пробных площадей. Очевидно значительное увеличение количе-
ства хлора, кальция, калия и некоторых других видов элементов в составе хвои на придорожной пробной площади.
Изучаемые пробные площади различаются по содержанию в лесной подстилке и почвы тяжелых металлов (таблица 5.4).
4,0 3,5 3,0
К
ч 2,5
1,0 &
1,5 1J0 0,5
10 30 40 70 100 130 160 190 Расстояние, м.
3» то 150 200 250 Вэясси, мгя-'
а) I - категория деревьев; 2- концентрация взвесей в снеге; б) доза - эффект зависимости жизненного состояния древостоя от концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде. Рисунок 5.5 - Категория деревьев и содержание взвесей в снеге в створе наблюдений в зависимости от расстояния от полотна дороги
Берёза повислая
S® 8
St
Шш 1 1
1 1 i ÉL | июнь О 1 Л о. 1 х г 1 >» 1 ч июль 8. 1 i Ь 1 S август
Береза повислая
SI зона ВМзона □ Контроль
утро | день август
Ш| зона ШIt зона Dili зона
Сосна обыкновенная
Сосна обыкновенная
* 12 I в
s
-е- *
« 4
И
1 о
Г
5
ш
Я 300
т
■в Зг í i150
1 1 м ll.il'
111 июнь а I i Ь 1 s июль ^ 1 ч: август
□ I зона НИ эонэ □ Контроль
Рисунок 5.6 - Суточная динамика показателей водного режима березы повислой и сосны обыкновенной в придорожной полосе 28
Таблица 5.2 - Показатели состояния древостоев на пробных площадях
№ пр. пл. Дистанция от дороги, м Порода Категория состояния, % Средний балл ослабления Дехрома-ция, % Изреже нность, % Прирост, % от нормы
1 2 3 4 5 6
1 10-20- Сосна 1,9 67,9 22,7 5,6 1,9 - 2,4 11,6 - 30-50
Сосна" - 38,9 44,4 16,7 - - 2,7 34,4 10-20
Берёза - 80,0 20,0 - - - 2,2 ' - 20,7 Измельчение листовых пластинок
Берёза" - 33,0 67,0 - - • 2,6 - 50,0 Тоже
2 35-45 Сосна 8,9 71,1 П,1 2,2 - 6,7 2,3 15,0 - 50-70
Берёза И,3 78,6 - - 7,1 - 1,8 - 14,0 Измельчение листовых пластинок
3 250 Сосна 75,0 7,8 3,8 1,9 - 11,5 1,8 <5 - 100
Берёза 100,0 - - - - - 1,0 - - Измельчение листовых пластинок
1 - здоровые деревья; 2 - ослабленные деревья, с усыханисм отдельных ветвей со слабоажурной кроной, укороченным приростом, повреждено до 1/3 хвои; 3 - сильно ослабленные деревья с ажурной кроной, сильно укороченным приростом или без него, суховершинные, усыхание до 2/3 хвои (ветвей); 4 - усыхающие деревья с желтеющей, осыпающейся хвоей, сухокронные, повреждено более 2/3 хвои; 5 - свежий сухостой (усохшие в текущем году с жёлтой или бурой хвоей); 6 - старый сухостой (усохшие в прошлые годы). " Деревья, ближайшие к полосе дороги (объ£м выборки - 18 деревьев).
Таблица 5.3 - Содержание макро - и микроэлементов в сосновой хвое на пробных площадях
N¡2 пр. пл. Макроэлементы, % Микроэлементы, мг-кг"1
Мй А1 81" Р Б С! К Са_ Мп Ре № Си 1п РЬ
1 0,12 0,19 0,38 0,26 0,18 0,42 0,84 0,92 130,4 1441,0 6,8 48,7 71,8 67,3
2 0,12 0,10 0,17 0,23 0,07 0,07 0,57 0,67 114,8 531,2 8,2 11,0 38,1 50,1
3 0,11 0,07 0,11 0,23 0,10 0,05 0,63 0,51 159,4 320,1 1,3 24,0 30,7 33,2
Таблица 5.4 - Содержание тяжёлых металлов в подстилке и верхнем горизонте почвы на пробных площадях (мг-кг"1 аб-
солютно сухой навески), х ±
№ 1 Горизонт, глубина, см Сг № Си 7.п РЬ яь Эг гг
АО (0-4) - 23±6 а 53±8 а 219±10 а 96±8 а - - -
А) (4-8) 7 ¡±20 а 58±6 а 55±17 а 277±40 а 82±5 а 62±3 ■ а 174±13 а 74±2 а
2 АО (0-4) - 13±3. а 30±5 Ь J 164±10 Ь 58±7 Ь - -
А1 (4-8) 58±б а 51±9 а, Ь 26±9 а, Ь 168±20 Ь 64±9 а 68±6 а 150±б а, Ь 77±3 а
3 АО (0-4) - 26±5 а 31±4 Ь ¡15±5 с 40±5 с - - -
А1 (4-8) 46±14 а 38±1 Ь 12±2 Ь 98±7 с 34±6 Ь 62±2 а 135±6 Ь 89±б а
Проведены исследования по оценке водного режима ассимиляционного аппарата берёзы повислой (В. Pendula Rotn) и сосны обыкновенной (Pinus Silvestris L.) под влиянием техногенного воздействия.
Наибольшее увеличение показателя водного насыщения относительно контроля происходит у березы повислой в 8 створе наблюдений (182,5%) и в 7 створе (130,4%). Наибольшее снижение транспирации - у березы повислой — 59% и сосны обыкновенной — 76,5% (8 створ наблюдений), что соответствует карте состояния деревьев на трансекте в створе наблюдений 8.
Интенсивность транспирации листьев имеет колебательный характер суточной динамики с максимумом в 12-14 ч. и зависит от концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. В створах наблюдений 8 и 7 показатели утренней транспирации (8-9 ч.) превышают показатели дневной (13-14 ч.) (рисунок 5.6).
Для оценки стабильности развития растений в зоне придорожной полосы использован показатель флуктуирующей асимметрии, характеризующий уровень экстремального техногенного воздействия на экосистемы придорожной полосы.
Интегральный показатель флуктуирующей асимметрии возрастает в течение вегетационного периода (средняя величина асимметрии 0,45 — 0,58), что свидетельствует о том, что изменения "программы" нормального развития зависит не только от интенсивности загрязнения, но и возраста листьен.
При техногенном воздействии на лесной фитоценоз нарушаются внутренние механизмы организма, отвечающие за стабильности развития, наблюдается ослабление и частичная гибель древостоя, затем пропорционально повреждению древостоя в напочвенном покрове возрастает проективное покрытие, число видов, усиливается смена доминатов и происходит рост участия луговых, сорных и других групп видов.
Для объективной оценки состояния биоценоза нами вычислены несколько индексов в совокупности и с учётом конкретных условий окружающей среды, которые сложились в биотопе придорожной полосы (таблицы 5.5, 5.6, 5.7),
Таблица 5.5 - Индекс видового богатства (по Маргалеффу) для эитомоком-
плексов исследуемых участков
Участок показатели Участок №1 Участок №2 Участок №3 Заповедник
S 161 153 113 160
N 631,9 485,5 373,3 503,6
Нм 25,0 24,5 18,9 25,6
Таблица 5.6 - Индекс сходства (по Серенсену) энтомофауны исследуемых участков _
Показатели J а+Ь Qs.%
Заповедник и участок №1 22 321 14
Заповедник и участок №2 18 313 12
Заповедник и участок №3 13 273 9,5
Участок №1 и участок №2 36 314 23
Участок №1 и участок №3 22 274 16
Участок №2 и участок №3 26 266 20
Трофическая структура энтомокомплекса с усилением техногенного и антропогенного воздействий приобретает черты неуравновешенности, изменяется оптимальное соотношение различных трофических уровней, не соблюдается правило пирамиды чисел. Возрастает активность фитофагов, повреждающих листовой аппарат. Соотношение между фитофагами и зоофагами меняется закономерным образом.
Значения экологических индексов с возрастанием техногенного влияния закономерно изменяются: индекс видового богатства уменьшается, показатели индекса сходства с энтомокомплекса контрольного участка также резко сокращаются.
Таблица 5.7 - Показатель «тождественности лесным видам» эктомофауны опытных участков
Показатели Опытный участок №1 Опытный участок №2 Опытный участок ХгЗ
ри раз рц ра1 р2а] ри ра] ру раз р2аз ри ра] ру рл] р2а]
1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14
0,006 0,003 0,000018 0,000009 0,04 0,003 0,00012 0,000009 0,1 0,003 0,0003 0,000009
0,06 0,01 0,0006 0,0001 0,002 0,002 0,000004 0,000004 0,01 0,003 0,00003 0,000009
0,06 0,003 0,00018 0,000009 0,01 0,02 0,0002 0,0004 0,01 ' 0,02 0,0002 0,0004
0,009 0,001 0,000009 0,000001 0,04 0,01 0,0004 0,0001 0,005 0,001 0,00005 0,0001
0,003 0,003 0,000009 0,000009 0,002 0,002 0,000004 0,000004 0,007 0,03 0,0021 0,0009
0,01 0,01 0,0001 0,0001 0,002 0,002 0,000004 0,000004 0,005 0,002 0,00001 0,000004
0,007 0,002 0,000014 0,000004 0,002 0,003 0,00005 0,0009 0,003 0,002 0,000006 0,000004
0,001 0,002 0,000002 0,000004 0,004 0,002 0,000008 0,000004 0,003 0,002 0,000006 0,000004
0,001 0,002 0,000002 0,000004 0,006 0,002 0,000016 0,000004 0,005 0,12 0,0006 0,0144
0,001 0,01 0,00001 0,0001 0,03 0,12 0,0036 0,0144 0,06 0,02 0,0016 0,0004
0,03 0,002 0,00006 0,000004 0,002 0,003 0.000006 0,000009 0,008 0,02 0,00016 0,0004
0,001 0,002 0,000002 0,000004 0,07 0,01 0,0007 0,0001 0,003 0,008 0,000024 0,000064
0,007 0,12 0,00084 0,0144 0,12 0,02 0,0024 0,0004
0,04 0,01 0,0004 0,0001 0,02 0,008 0,00016 0,000064
Окончание таблицы 5.7
1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14
0,001 0,001 0,000001 0,000001 0,004 0,02 0,00008 0,0004
0,03 0,02 0,0006 0,0004 0,002 0,003 0,000006 0,000009
0,003 0,008 0,000024 0,000064 0,002 0,003 0,000006 0,000009
0,02 0,02 0,0004 0,0004
0,006 ■0,008 0,000048 0,000064
0,003 0,001 0,000003 0,000001
0,001 0,003 0,000003 0,000009
£ри J V 0,003315 0,007774 о м о -з-о о о
КРдз)2 j 0,01578 7 0,016820 0,016694
'А] 0,21 0,46 0,29
В шестом разделе обоснованы параметры комплексного экологического мониторинга в локально-замкнутых экологических системах, методика оценки проектных решений по технико-экономическим, энергетическим и экологическим показателям, даны предложения по совершенствованию нормативной и методической баз при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.
При описании задач и параметров мониторинга в локально-замкнутых экологических системах обращено внимание на необходимость сочетания инструмен-
• тальных, расчетных методов и на комплексность рассмотрения факторов воздействия дорог и транспортного потока, что позволяет обоснованно и оперативно решать задачи мониторинга.
Экономическая эффективность капитальных вложений в строительство и реконструкцию дорог на стадии проектирования может быть повышена за счёт совершенствования методов оценки проектных решений. Снижение в проектах затрат на перевозки на 1 % позволяет уменьшить удельные капитальные вложения на дорогах I категории на 473,8 тыс. р., II - на 247,2 тыс. р., III - на 107,2 тыс. р., IV - на 43,3 тыс. р.
Совершенствование методов оценки проектных решений позволяет достичь ощутимый эффект по приведённым затратам при технико - экономических обоснованиях капитальных вложений в строительство и реконструкцию дорог за счёт уточнения затрат на перевозки при их расчётах по более совершенным методам и с помощью ЭВМ. Так, уточнение затрат на перевозки, например, на 10 - 30 % по сравнению с существующими методиками (что обеспечивается применением при проектировании предложенных методов моделирования процессов функционирования дороги) позволяет получить годовой экономический эффект от 22,7 до 885,9 тыс . на 1 км дороги.
Выявлены большие резервы снижения затрат на перевозки при анализе влияния дорожных условий на составляющие себестоимости перевозок. Эти резервы в первую очередь связаны с необходимостью детального и автоматизированного расчёта составляющих себестоимостей перевозок в проектах автомобильных дорог, что повышает точность расчётов на 10 - 30 % по сравнению с традиционно используемыми усреднёнными составляющими затрат.
При оценке проектных решений на стадии технико — экономических обоснований рекомендуется использовать методики расчёта составляющих себестоимости перевозок по результатам детального моделирования движения автомобилей и автомобильных потоков. В частности, предложены методики расчёта:
- затрат на каждом пикете по топливу с учётом его действительного расхода, зависящего от проектируемых дорожных условий;
- по шинам с учётом их износа в зависимости от нагрузки, типа покрытия и
• его состояния, скорости, которая определяется параметрами проектируемой дороги;
- по ремонтам и амортизации с учетом изменения норм затрат коэффициентами корректировки по механической работе, которая определяется суммарными дорожными сопротивлениями, зависящими от геометрии продольного профиля и плана, типа покрытия и его ровности, от типа автомобиля и его загрузки.
Эти методики наиболее эффективны при автоматизированном проектировании дорог. •
При технико — экономических обоснованиях капитальных вложений в дорожное строительство необходимо учитывать характеристики распределения скорости
• движения автомобилей в потоке.
Показано, что учёт фактического распределения скорости автомобилей в потоке уточняет затраты на перевозки иа 8-20 %, что обеспечивает при вариантном проектировании экономический эффект при приведённых затратах 2,06 до 28,8 тыс. р. в год на 1 км в зависимости от категории дороги.
Выявлены особенности расхода топлива при движении автомобилей в потоке. С ростом плотности потока расход топлива снижается до значения, соответствую-
щего уровню загрузки дороги 0,65, а затем существенно возрастает. Значительное (до 23 %) увеличение расхода топлива вызвано неоднородностью потока по скорости (дисперсией скорости). На дорогах У-Н технических категорий снижение проектными решениями среднеквадратнческого отклонения от скорости на 20 %
' уменьшает расход топлива на 7 %.
Улучшению качества проектов строительства и реконструкции дорог способствуют эпюры транспортно - эксплуатационных характеристик: эпюры скорости (максимальной по возможности двигателя, скорости свободного движения, перспективных моделей автомобилей, средней скорости потока, скорости движения типовых автомобилей в расчётном потоке и т.п.); эпюры расхода топлива; эпюры эмиссии токсичных веществ; эпюры себестоимости перевозок.
Повышение проектных решений по критерию экологической безопасности обеспечивается детальным учетом параметров эмиссии токсичных веществ по их эпюрам, а также по эпюрам обобщённой токсичности. Снижение концентрации токсичных веществ в придорожпом пространстве, обеспечивается или оптимизацией элементов плана и профиля, уменьшающего эмиссию, или проектированием зелёных насаждений..
Разработанные методы оценки проектных решений автомобильных дорог способствуют повышению качества проектов. Путём направленного поиска оптималь-
• ного варианта эффективность обеспечивается:
- гармоничным сочетанием обобщённых характеристик дороги, которыми являются стоимость дороги, экономичность, безопасность движения и экологическая безопасность;
- минимумом приведённых затрат.
При направленном поиске оптимального варианта дороги следует руководствоваться весовыми коэффициентами отклонения каждой характеристики от её идеального значения, необремененного ограничениями. Весовые коэффициенты, заданные вначале эмпирически, в процессе оптимизации окончательно уточняются. В процессе оптимизации конструктивные параметры каждого варианта дороги служат исходной информацией моделирования транспортно - эксплуатационных характеристик дороги программами ПРОФИЛЬ, ТРАССА, КОЛОННА.
Основные ключевые процедуры, которыми достигается оптимальный вариант - это декомпозиция проблемы поиска вариантов и моделирование на ЭВМ движения автомобильных потоков по каждому направленно установленному варианту до-
• роги.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. В результате экспериментальных исследовании и теоретических обобщений разработан научно обоснованный метод комплексной оценки транспортно-эксплуатационных и экологических качеств автомобильных дорог, позволяющий целенаправленно влиять на технико-экономические, энергетические, экологические характеристики в процессе жизненного цикла автомобильных дорог.
2. Предложен общий метод решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы функционирования системы "водитель - автомобиль - дорога -среда", позволяющий осуществлять комплексную оценку состояния придорожных экосистем с учетом дорожных условий, расхода топлива и параметров эмиссии транспортных загрязнений. , ,
3. Обоснован системный подход с использованием конвективно-диффузионной теории переноса, позволяющий па основе имитации взаимодействия подсистем "до-
• рога - автомобиль - двигатель", "дорога - автомобиль - водитель", "дорога - транспортные потоки", "транспортные потоки - окружающая среда" моделировать процессы загрязнения экосистем придорожной полосы.
4. Доказано, что необходимая точность и достоверность комплексной оценки транспортно-эксплуатационных и экологических характеристик автомобильных дорог достигается в результате моделирования дифференциальными уравнениями процесса взаимодействия дороги и автомобиля в системе ВАДС, типовых режимов движения автомобилей, дифференциально-вероятностными уравнениями движений автомобилей в потоке, составленными с применением Марковских процессов. Это позволяет улучшать соответствие проектируемых на 20 - летнюю перспективу дорог с перспективами развития АТС, использовать для оценки техногенного воздействия характеристик как стационарных, так и переходных режимов движения автомобилей и транспортных потоков, учитывать нестабильность эксплуатационно-экологических свойств дорог при прогнозировании их транспортно-эксплуатационных и экологических качеств.
5. Установлено, что для активизации человеческого фактора в оптимизации проектов по противоречивым критериям необходимо существенно расширить комплекс показателей функционирования дороги с построением эпюр технико-экономических, энергетических и экологических характеристик.
6. Оценка проектных решений по комплексу показателей процесса функционирования дороги обеспечена программами для ЭВМ, зарегистрированные в реестре программ Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знака РФ, программы способствуют оптимизации проектных решений по скорости, времени движения, безопасности движения, себестоимости перевозок, энергетическим и экологическим показателям.
7. Определены основные принципы и факторы взаимодействия дороги с окружающей средой, принимающие участие в протекании процессов загрязнения воздуха, почв и растительности различными веществами на основе конвективно-диффузионной теории процессов переноса. Установлены показатели качества экосистемы придорожной полосы и пороговые значения прц аэротехногенном воздействии, на экосистемы по флуктуирующей асимметрии листьев древесных растений, водообеспеченности и особенностей транспнрации, всхожести и прорастания семян, жизненному состоянию древостоя и концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде, изменении структуры энтомокомплекса лесных насаждений.
8. Суммарное воздействие техногенной системы формирует в придорожных экосистемах взаимосвязанные изменения нескольких групп факторов: геохимических, технологических и биотических. Продукты сгорания топлива и другие загрязнения, попадающие в придорожную зону, связываются живыми организмами почвы, воды, наземных фитоценозов, микробиотой воздуха, а также вступают в химические реакции между собой, вовлекаясь в метаболизм отдельных компонентов биоценозов и в трофические связи, химические элементы-загрязнители способствуют возникновению многочисленных нарушений на всех уровнях организации живых организмов.
9. Показана эффективность техногенного воздействия дорог на экосистемы придорожной полосы в локально-замкнутых экологических системах по энергетическим и экологическим показателям, обеспеченным моделированием подсистем "дорога- автомобиль - двигатель", "дорога - транспортные потоки", "транспортные потоки - окружающая среда (придорожная полоса)", предложены способы разработки энергосберегающих проектных решений путем направленного формирования дорожными условиями режимов движения. Оптимизации проектных решений по экологическим показателям способствуют: во-первых, автоматическое построение эпюры токсичных веществ, во-вторых, методика оценки проектов по показателю обобщенной токсичности, в-третьих, методика расчета концентраций токсичных веществ в придорожном пространстве, основанная на методе турбулентной диффузии.
10. Разработаны принципы направленного поиска оптимального варианта. Оптимальность обеспечивается одновременным гармоничным сочетанием транспорт-но-эксплуатационных и экологических характеристик дорог и минимизацией приведенных затрат; затраты на перевозки и комплекс транспортно-эксплуатационных и экологических характеристик определяются по результатам моделирования процессов функционирования дороги и экосистемы придорожной полосы.
11. Предложенная схема экологического мониторинга представлена в виде ориентированного многодолыюго графа, в котором вершинами являются функциональные модули уровней, а дугами - логические связи между ними. Это позволило разработать методику диагностики и управления качеством среды обитания в локально-замкнутых экологических системах на основе синтеза информационных технологий.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В
РАБОТАХ
В изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования России
1. Рябова, О.В. Воздействие на лесные экосистемы аэральных выбросов автомобильного транспорта [Текст] / О.В. Рябова // Изв. вузов Сенеро-Кавказ. регион, техн. науки. - 2004 - прил. № 9. - 10с.
2. Рябова, О.В. Обеспечение безопасности на различных участках автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников // Изв. вузов Северо-Кавказ.
. регион, техн. науки. - 2004 - прил. № 9. - 5с.
3. Рябова, О.В. Воздействие выбросов автомобильного транспорта на придорожные экосистемы [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Лесн. Вестн. - 2005. № 2(38). - с. 136-141
4. Рябова, О.В. Обработка результатов диагностики текущего состояния локально-замкнутой экологической системы (на примере лейного и дорожно-транспортного комплексов) [Текст] / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Лесн. Вестн. - 2005. № 037.-6 с.
5. Рябова, О.В. Воздействие выбросов автомобильного транспорта на придорожные экосистемы [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Лесн. Вести. - 2004. № 007. - с. 49-59
6. Рябова, О.В. Скрытые и причинные механизмы связей локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортного комплексов) [Текст] / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Лесн. Вестн. - 2005. №038.-6 с.
7. Рябова, О.В. Статистический анализ локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортного комплексов) [Текст] / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Лесн. Вестн. - 2005. № 036. - 8 с.
8. Рябова, О.В. Синтез информационных технологий мониторинга локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортного комплексов) [Текст] / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Лесн. Вести. - 2005. № 035.-5 с.
9. Рябова, О.В. Особенности технико-экономических обоснований при вариантном проектировании дорог высших технических категорий [Текст] / О.В. Рябова, В.К. Курьянов, A.B. Скрыпников // Экономика и производство. - М.: 2005. - № 4 - с. 66-68
10. Рябова, О.В. Экономическая эффективность совершенствования методов оценки проектных решений автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова, В.К. Курьянов, A.B. Скрыпников // Экономика и производство. - М.: 2005. - № 4 - с. 63-66
11. Рябова, O.B. Программный пакет для комплексного моделирования процесса функционирования автомобильных лесовозных дорог [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, Е.В. Кондрашова. // Воронеж. Гос. лесотех. акад., свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612478, 10 ноября 2004. М.: 2004.-70с
12. Рябова, О.В. Программный пакет для расчета впитывания осадков в грунт земляного полотна [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, Е.В. Кондрашова. II Воронеж. Гос. лесотех. акад., свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612576, 10 ноября 2004. М.: 2004. - Юс
13. Рябова, О.В. Программный пакет для расчета природно-климатических факторов основных районов лесозаготовок [Текст] / О.В. Рябова, В.К. Курьянов, A.B. Скрыпников // Воронеж. Гос. лесотех. акад., свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 20046122282, 11 января 2005. М.: 2005. - 20с
14. Рябова, О.В. Программный пакет для обработки полевых измерений по оценке геометрических параметров лесовозных автомобильных дорог [Текст] / О.В.
■Рябова, В.К. Курьянов, A.B. Скрыпников, Е.В. Кондрашова, Т.В. Скворцова// Воронеж. Гос. лесотех. акад., свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610618, 14 февраля 2006. М.: 2006. - 71с
15. Рябова, О.В. Программный пакет для расчета производительности дорожно-строительных машин [Текст] / О.В. Рябова, В.К. Курьянов, Е.А., Аникеев, A.B. Скрыпников // Воронеж. Гос. лесотех. акад., свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611149, 30 марта 2006. М.: 2006. - 92с
В монографиях и учебных пособиях
1. Канищев, А.Н. Технология и организация реконструкции автомобильных дорог: учебное пособие по курсовому проектированию / Рябова О.В., Быкова А.Н., Растегаева Г.А. - Воронеж ВГАСУ 2004. - 97 с.
2. Канищев, А.Н. Диагностика автомобильных дорог и назначение ремонтных мероприятий / Рябова О.В., Быкова А.Н. - Воронеж ВГАСУ 2004. - 107 с.
3. Курьянов, В.К. Система повышения транспортно-эксплуатационного уровня .автомобильных дорог Республики Коми [Текст] / В.К. Курьянов, О.В. Рябова, A.B.
Скрыпников, О.Н. Бурмистрова. - Воронеж.: Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 2005. -53с.
4. Рябова, О.В. Транспортно-эксплуатационная оценка прочности дорожных автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова ВГЛТА. - Воронеж, 1997 - 54 с. - Деп. ВИНИТИ 15.05.97, № 2115-В97
5. Рябова, О.В. Стадийное повышение транспортно-эксплуатациокных качеств автомобильных дорог в системе автоматизированного проектирования [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников // Воронеж, гос. лесотехн. акад. - Воронеж: Из-во Воронеж гос. ун-т., 2004. - 250с.
6. Рябова, О.В. Пассивная и экологическая безопасность автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова, Ю.В. Струков, ILA. Беляев. И ВГАСУ. - Воронеж: Из-во Воронеж гос. ун-т., 2004. - 238 с.
7. Рябова, О.В. Моделирование динамики процессов снегозаносимости автомобильных дорог с различными планировочными и конструктивными решениями
. [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, Д.Е. Токарев. // Воронеж, гос. лесотехн. акад. - Воронеж: Из-во Воронеж гос. ун-т., 2004. - 244с.
8. Рябова, О.В. Совершенствование методов оценки транспортно-экологических качеств автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова, Е.В. Кондрашова, A.B. Скрыпников. // Воронеж, гос. лесотехн. акад. - Воронеж: Изд-во. Воронеж, гос. ун-та., 2005. - 278 с.
9. Рябова, O.B. Оценка и прогнозирование экологического состояния придорожной полосы в зимний период [Текст] / О.В. Рябова, Л.В. Скрышшков, Е.В. Кон-драшова, Т.В. Скворцова: ВГЛТА. - Воронеж, 2005 - 67 с. - Деп. ВИНИТИ 31.10.05, № 1404 - В05
10. Рябова, О.В. Снижение негативного воздействия автотранспорта и дорог на экосистему придорожной полосы О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, ВГЛТЛ. - 13о-ронеж, 2005 - 126 с. - Деп. ВИНИТИ 31.10.05, № 1403 - В05
11. Рябова, О.В. Совершенствование методов комплексной оценки транспорт-но-эксплуатационных качеств автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова, О.П. Бурмистрова, A.B. Скрыпников // Воронеж, гос. архитект. - строит, ун-т, Ухтинский гос. техн. ун-т. Воронеж, гос. лесотехн. акад. - Воронеж Изд-во Воронеж гос. ун-т. 2005,- 110 с.
В статьях, материалах конференций и реферируемых изданиях
1. Рябова, О.В. Принципы оптимизации проектных решений автомобильных дорог в САПР [Текст] / О.В. Рябова, ВГЛТА. Воронеж, 1995 - 5с. - Деп. ВИНИТИ 20.12.95, №3420-В95
2. Рябова, О.В, Оценка эксплуатационно-экологических характеристик сложных участков плана и продольного профиля автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова; ВГЛТА. - Воронеж. 1995 - 5с. - Деп. ВИНИТИ 20.12.95, № 3421-В95
3. Рябова, О.В. Критерии и анализ исследования эксплуатационно-экологического уровня автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова, Д.Н. Афоничев.
B.А. Морковин. // Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга: Материалы молодежного Российского научного симпозиума / Воронеж. 1996. К.Н. 2-е 101-107
4. Рябова, О.В. О путях снижения уровня загрязнения придорожного пространства [Текст] / О.В. Рябова, Н.И. Чубов; ВГЛТА. - Воронеж, 1996. - Зс. Деп. ВИНИТИ 26.04.96, № 1371-В96
5. Рябова, О.В. Аспекты снижения уровня загрязнения придорожного про-• странства [Текст] / О.В. Рябова, Д.Н. Афоничев, С.М. Гоптарев . // Молодежь и
проблемы информационного и экологического мониторинга: Материалы молодежного Российского научного симпозиума / Воронеж, 1996. К.П. 2-е 201-206
6. Рябова, О.В. Природные аспекты размещения предприятий лесного комплекса [Текст] / О.В. Рябова, В.К. Курьянов // В к.н. Комплексная продуктивность лесных ресурсов и организация многоцелевого лесопользования. - Воронеж, 1996. -с. 95-98
7. Рябова, О.В. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах [Текст] / О.В. Рябова. И Экология и безопасность жизнедеятельности: Межвузовский
C.б. научных т.р.; - Воронеж, 1997. - вп. 2.-е. 51-55
8. Рябова, О.В. Стадийное повышение эксплуатационно-экологического уровня автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова; ВГЛТА, - Воронеж, 1997 - 45 с. • Деп. ВИНИТИ 23.07.97, № 1855-В97
9. Рябова, О.В. Качественный анализ форм связи автомобильной дороги с окружающей средой [Текст] / О.В. Рябова; ВГЛТА. - Воронеж, 1997 - 45 с. - Деп.
■ ВИНИТИ 23.07.97, № 1854-В97
10. Рябова, О.В. Экономико-статистическая модель задачи планирования дорожной сети в Калужской области [Текст] / О.В. Рябова, Е.В. Токарев; ВГЛТА. -Воронеж, 1997 - 17 с. - Деп. ВИНИТИ 16.2.97, № 3633-В97
11. Рябова, О.В. Оценка сложности дорожной обстановки в различных условиях местности [Текст] / О.В. Рябова; ВГЛТА. - Воронеж, 1997 - 15 с. - Деп. ВИНИТИ 25.11.97, № 3315-В97
12. Рябова, O.B. Влияние диффузии частиц антнгололедного материала на адгезию ледяных образований к покрытию [Текст] / О.В. Рябова // Экологический вестник Черноземья / - Воронеж, 1998. - №б . - с 18-24
13. Рябова, О.В. Влияние частиц антигололедного реагента "Грикол" на эксплуатационные качества асфальтобетонного покрытия [Текст] / О.В. Рябова // С.б. аспирант, работ ВГАСА: Воронеж, 1998 - 18-21с.
14. Рябова, О.В. Борьба с зимней скользкостью на дорогах с применением "Грикол" [Текст] / О.В. Рябова, В.П. Подольский, С.И. Булдаков. // Лесоэксплуатация: Сб. научных статей СибГТУ; Красноярск 1998. - с 31-37
15. Рябова, О.В. Новые технологии борьбы со скользкостью при зимнем содержании автодорог [Текст] / О.В. Рябова, В.В. Говоров // Актуальные проблемы дорожно-строительного комплекса России: Материалы всероссийской научно-техн. конфер.; КубГТУ, 2000. —Том 1. - 150-151с.
16. Рябова, О.В. Повышение экологической безопасности автомобильных дорог при проектировании [Текст] / О.В. Рябова. // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: межвуз с.б. науч. тр.; Воронеж, 2000. - 112-116с.
17. Рябова, О.В. Моделирование процесса перекладки сборно-разборного покрытия временной автомобильной дороги [Текст] / О.В. Рябова, H.H. Папонов; ВГЛТА. - Воронеж, 1997 - 16 с. - Деп. ВИНИТИ 23.05.00, № 1469-В00
18. Рябова, О.В. Экологические аспекты проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог [Текст] / О.В. Рябова // Интеграция фундаментальной науки и высшего лесотехнического образования по проблемам ускоренного воспроизводства и модификации древесины: Материалы междунар. науч- практ. конф. / ВГЛТА. - Воронеж, 2000. - Т.2 - 262-264
19. Рябова, О.В. Воздействие дорожно-строительной отрасли на окружающую природную среду Воронежской области [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников // Лесное хозяйство малолесной зоны России в условиях переходного периода к рынку: Материалы регион, науч-практ. конф. / под. ред. проф. Бычкова В.П.; ВГЛТА. -Воронеж, 2000. - с. 17-19
20. Рябова, О.В. Особенности расчета скорости на ЭВМ при проектировании трассы дороги [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников: ВГЛТА. - Воронеж, 2000 - 8 с. - Деп. ВИНИТИ 23.05.00, № 1475-В00
21. Рябова, О.В. Изменение лесной растительности под влиянием автомагистрали "Москва-Ростов" [Текст] / О.В. Рябова, З.Н. Нахаев //Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Меж. вуз. сб. науч. тр. / под. ред B.C. Петровского: ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - с. 11-18
22. Рябова, О.В. Влияние автомагистрали "Дон" на почвенно-экологические условия сосновых насаждений [Текст] / О.В. Рябова, З.Н. Нахаев // Математическое
■ моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Меж. вуз. сб. науч. тр. / под. ред B.C. Петровского: ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - с. 25-32
23. Рябова, О.В. Техногенное воздействие автомобильных дорог на лесные экосистемы придорожной полосы [Текст] / О.В. Рябова, З.Н. Нахаев. // ВГАСУ, -Воронеж, научный вестник № 1 "Дорожно-транспортное строительство". — Воронеж, 2003.-е. 41-45
24. Рябова, О.В. Условия труда водителей автомобилей. Профессиональный отбор [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, Е.В. Кондрашова // Проблемы и перспективы лесного комплекса: Мат. межвуз. научн. - практ. конф. ВГЛТА, - Воронеж, 2005.-е. 25-29
25. Рябова, О.В. Система взаимосвязи автомобильных дорог и окружающей среды [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников: ВГЛТА. - Воронеж, 2005 - 12 с. -Деп. ВИНИТИ 22.06.05, № 898-В05
26. Рябова, О.В. Расчет экономической эффективности схем организации работ по зимнему содержанию автомобильных дорог при оценке транспортно-эксплуатационных свойств в системе автоматизированного проектирования [Текст] / О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, Е.В. Кондрашова, Т.В. Скворцова: ВГЛТА. - Воронеж, 2005-30 с.-Деп. ВИНИТИ 14.10.05,№ 1316-В05
27. Рябова, О.В. Снижение негативного воздействия автотранспорта и дорог на экосистему придорожной полосы О.В. Рябова, A.B. Скрыпников, ВГЛТА. - Воронеж, 2005 - 126 с. - Деп. ВИНИТИ 31.10.05, № 1403 - В05
28. Рябова, О.В. Обработка результатов диагностики текущего состояния локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортного комплексов) [Текст] / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. - Леси. Вестн. - 2005. № 037. - 6 с.
29. Рябова, О. В. Влияние автомагистрали "Дон" на почвенно-экологическне условия сосновых насаждений [Текст] / О. В. Рябова, А. В. Скрыпников, 3. Н. Наха-ев Н Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса : межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. В. С. Петровского ; ВГЛТА. - Воронеж, 2003. - с. 30-35
30. Курьянов, В.К. Транспортно-экснлуатациониая оценка прочности дорожных одежд [Текст] / В.К. Курьянов, О.В. Рябова; ВГЛТА. - Воронеж, 1997. - 54с -Деп. ВИНИТИ 1997, № 115-В97.
Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.115.01 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, площадь Ленина, 3, ученому секретарю.
Телефакс 88362 41-08-72
Рябова Ольга Викторовна
ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА НА ЭКОСИСТЕМЫ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ
03.00.16 - Экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Формат 60*84 7|6. Бумага офсетная Объем 2 пл. Тираж 100. Закат № 371 Огпечатано с готового оригинала-макета в типографии ИГ1Ц ВГУ 394000, г. Воронеж, ул. Пушкинская, 3
Содержание диссертации, доктора технических наук, Рябова, Ольга Викторовна
Введение.
1 Состояние проблемы и задачи исследования.
1.1 Состояние проблемы автомобилизации с учётом позитивной роли в социально-экономическом процессе и отрицательных последствий для окружающей среды.
1.1.1 Автомобилизация и социально-экономическое развитие.
1.1.2 Техногенное воздействие дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы.
1.2 Обоснование требований по загрузке движением существующей и перспективной дорожной сети.
1.3 Формирование современных критериев оценки транспортно-эксплуатационных и экологических качеств автомобильных дорог.
1.4 Методы построения эпюр скорости как основы оценки соответствия дороги требованиям движения.
1.5 Методы оценки технико-экономических, энергетических, экологических показателей функционирования автомобильных дорог.
1.6 Цель и задачи исследования.
2. Принципы и методы единого подхода к моделированию движения автомобилей и оценке техногенного воздействия на экосистемы придорожной полосы.
2.1. Типовые режимы движения.
2.2 Учет ровности и шероховатости дорожных покрытий в тяговых расчетах.
2.3 Особенности расчётов при проектировании дорог показателей движения с использованием единых относительных частичных характеристик автомобильных двигателей.
2.4. Расчет расхода топлива в проектах автомобильных дорог.
2.5 Расчет показателей токсичности при проектировании дорог.
2.5.1 Образование вредных газообразных веществ в двигателях с искровым зажиганием.
2.5.2 Образование вредных газообразных веществ и сажи в дизельных двигателях.
2.5.3 Воздействие продуктов сгорания топлива на человека.
2.5.4 Методики расчёта показателей токсичности при проектировании дорог и выбросов вредных газообразных веществ в атмосферу при эксплуатации автотранспорта.
2.6 Методика расчёта загрязнения почвы придорожной полосы автотранспортными выбросами свинца.
2.7 Методика расчёта уровня загрязнения поверхностного стока на автомобильной дороге.
2.8 Практическое внедрение результатов исследования загрязнения приземного слоя атмосферы автотранспортными выбросами.
2.8.1 Цель и программа проводимых экспериментов.
2.8.2 Обработка опытных данных.
2.8.3 Результаты опытов по определению загрязнения приземного слоя атмосферы придорожного пространства.
2.8.4 Процесс формирования уровня загрязнения приземного слоя атмосферы на автодороге.
2.9 Уменьшение эмиссии вредных веществ в продуктах сгорания автомобильного топлива.
2.9.1 Способы снижения вредных газовых выхлопов двигателями с искровым зажиганием.
2.9.2 Способы снижения вредных газовых выхлопов дизельными двигателями.
2.9.3 Экономия горючего с целью оптимизации работы автотранспорта.
2.10 Выводы.
3 Закономерности влияния дорожных условий на режимы движения транспортных потоков и экосистемы придорожной полосы.
3.1 Вероятностные характеристики движения отдельного автомобиля в потоке и потока.
3.2. Движение нескольких скоростных групп автомобилей по однополосной дороге без обгона.
3.3. Усовершенствование методики составления дифференциальных уравнений с использованием процессов Маркова.
3.4. Модели движения автомобильных потоков по многополосным дорогам.
3.5. Выводы.
4 Системное моделирование задач оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы.
4.1. Системная декомпозиция и концептуальная модель техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистему придорожной полосы.
4.2. Структурно-параметрическое моделирование процессов переноса и осаждения загрязняющих веществ в придорожной полосе воздушным путем.
4.3 Математические модели процессов загрязнения почв и растений придорожной полосы водным путем.
4.4. Выводы.
5 Воздействие факторов дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы.
5.1 Изменение химических и фитотоксических свойств почвы сосновых лесов в придорожной полосе.
5.1.1 Объекты и методика исследований.
5.1.2 Результаты проведенных исследований.
5.2 Воздействие на лесные придорожные экосистемы аэральных выбросов автомобильного транспорта.
5.2.1 Объекты и методика исследований.
5.2.2 Результаты проведенных исследований.
5.3 Изменение лесной растительности под влиянием автомобильных дорог.
5.3.1 Объекты и методика исследований.
5.3.2 Результаты проведенных исследований.
5.4 Влияние автомагистрали на почвенно-экологические условия сосновых насаждений.
5.4.1 Объекты и методика исследований.
5.4.2 Результаты проведенных исследований.
5.5 Водообеспеченность и особенность транспирации растений в придорожной полосе.
5.5.1 Объекты и методика исследований.
5.5.2. Результаты проведенных исследований.
5.6 Изменение стабильности развития древесных растений в условиях техногенного химического воздействия автомобильных дорог и транспорта.
5.6.1 Объекты и методика исследований.
5.6.2 Результаты проведенных исследований.
5.7 Техногенное загрязнение атмосферы, почв и растительности в районе южного промышленного узла, примыкающего к автомагистрали "Дон".
5.7.1 Анализ результатов проб воздуха.
5.7.2 Результаты анализов проб почвы.
5.7.3 Результаты анализа проб растительности.
5.7.4 Степень трансформации энтомокомплексов исследуемых участков по мере возрастания техногенного воздействия.
5.7.5 Роль антропогенной и техногенной нагрузок в изменении структуры энтомокомплексов лесных насаждений.
5.8 Выводы.
6 Совершенствование методов оценки проектных решений автомобильных дорог в локально-замкнутых экологических системах.
6.1 Экономическая эффективность совершенствования методов оценки проектных решений.
6.2 Автоматизированный расчёт транспортной составляющей себестоимости перевозок.
6.3 Оценка экономической эффективности проектных решений автомобильных лесовозных дорог по показателям движения автомобилей в потоке.
6.3.1 Особенности технико-экономических обоснований при вариантном проектировании дорог IV и V технических категорий.
6.3.2 Особенности технико - экономических обоснований при вариантном проектировании дорог высших технических категорий.
6.4 Оценка транспортно - эксплуатационных характеристик сложных участков плана и продольного профиля с переходными режимами движения потока.
6.5 Комплекс эпюр транспортно-эксплуатационных характеристик дороги - основа оценки проектных решений.
6.6 Энергосберегающие проектные решения.
6.7 Оценка загрязнения придорожного пространства токсичными веществами отработавших газов.
6.8 Повышение экономической эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог в процессе опытной эксплуатации комплекса программ системы автоматизированного проектирования.
6.9 Принципы оптимизации проектных решений с использованием программ моделирования дорожного движения.
6.10 Мониторинг локально-замкнутых экологических систем.
6.10.1 Системный подход как методологическая основа синтеза информационных технологий мониторинга локально-замкнутых экологических систем.
6.10.2 Статистический анализ локально-замкнутых экологических систем.
6.10.3 Обработка результатов диагностики текущего состояния локально-замкнутой экологической системы. Первичная обработка.
6.10.4 Выявление скрытых и причинных механизмов формирования связей.
6.11 Выводы.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Техногенное воздействие дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы"
Актуальность темы исследования. Одной из приоритетных задач, стоящих перед дорожной отраслью России, является смягчение техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы. За последние годы автомобильный транспорт обеспечивает свыше 55 % объёмов внутренних перевозок с тенденцией увеличения этой доли, являясь таким образом «главным перевозчиком» для развивающихся секторов экономики России. Статистические данные последних лет свидетельствуют об увеличении доли автомобильного транспорта в валовом внутреннем продукте (ВВП) до 6-10%, без учёта эффекта использования автомобилей, находящихся в личном пользовании.
Одновременно процесс автомобилизации сопровождается нарастающим негативным воздействием на окружающую среду. В масштабах Российской Федерации автотранспортная доля в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу всеми техногенными источниками достигает 43%, в выбросах парниковых газов составляет около 10%. Доля автотранспорта в отрицательном акустическом воздействии на население городов составляет 85-95%. Повышенному риску и необратимой потере здоровья в результате загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом подвергается примерно 10-15 миллионов горожан.
Разработка мероприятий по снижению негативных воздействий на окружающую придорожную среду является одной из важнейших задач подпрограммы «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы модернизации транспортной системы России до 2010 г., концепции развития автомобильной промышленности до 2015 г.
Негативное влияние дорожно-транспортной инфраструктуры на окружающую среду распространяется на территорию более 15 млн. га. Продукты износа покрытий, шин и тормозных накладок, топливно-смазочные, антигололёдные материалы, соединения тяжелых металлов, гербициды и другие материалы аккумулируются в придорожной полосе и приводят к чрезмерному насыщению вод поверхностного стока и почвы этими веществами. Объём производственных и бытовых отходов, размещенных в придорожной полосе автомагистралей с интенсивным движением л вблизи крупных городов, достигает в год 35-50 м на 1 км дороги.
Все компоненты биосферы (вода, воздух, почва, биота) в результате усиливающейся техногенной нагрузки подвержены быстрым изменениям, что затрудняет их изучение. Загрязненность экосистем придорожной полосы отработавшими газами автотранспортных средств (АТС) зависит, кроме дорожных условий и качества топ-лива, от состава движения и его интенсивности. Значение последнего показателя увеличивается по мере преобладания грузовых автомобилей в транспортном потоке. Выброс газообразных загрязнителей АТС наиболее высок в режиме медленного движения, меньше он при ускорении (разгоне) и минимален при установившейся скорости движения. Необходимо иметь в виду, что количество выбросов оксида азота и неопределенных углеводородов прямо пропорционально скорости движения, кривая выброса оксида углерода имеет минимум при скорости движения 55-65 км/ч. Экологически значимо, что минимумы загрязнений не совпадают, а значит, снижение выбросов требует применения различных мер и разработки различных техноло-. гий.
Рост экологически обоснованных ограничений на автомобилизацию в целом требует оценки приемлемости тех или иных инженерно-технических решений, разработки рекомендаций, повышающих экологическую безопасность дорожно-транспортного комплекса.
Суммарный экологический эффект этого воздействия может быть установлен на основании изучения отклика экосистем придорожной полосы, по реакции и био-ты, и экосистемы в целом.
В структуре социально-экологических потерь населения от транспортного за. грязнения в городах девять веществ определяют 95 % суммарного ущерба: оксиды азота (44,5 %), свинец (21 %), акролеин (7,5 %), сажа (7,4 %), оксид углерода (6 %), диоксид серы (3,4 %), а также формальдегид, бенз-а-пирен, ацетальдегид. Ежегодно возрастает количество пострадавших на дорогах страны в результате дорожно-транспортных происшествий.
Социально-экономическими предпосылками высокой дорожной аварийности и загрязнения окружающей среды автотранспортом в России являются:
• низкий рейтинг проблем дорожной и экологической безопасности автотранспорта среди приоритетов государственной политики, ограниченность бюджетных средств, выделяемых на их решение;
• отсутствие экономических стимулов к развитию рынка «экологически чистой» продукции, услуг и работ природоохранной направленности на транспорте, несовершенство налоговой системы;
• низкий уровень жизни населения, не позволяющий своевременно заменять морально устаревшие транспортные средства (АТС) индивидуального пользования.
Таким образом, проблемы повышения надёжности дорожно-транспортных со-• общений с гарантированной доставкой грузов, пассажиров в заданное время при росте парка автомобилей в условиях финансовых ограничений и постоянно ужесточающихся требований безопасности и охраны окружающей среды для России представляются чрезвычайно актуальными. Сложившаяся ситуация и тенденция к ее ухудшению диктуют необходимость разработки новых моделей и методов для объективной оценки техногенного влияния дорожно-транспортного комплекса на состояние окружающей среды придорожной полосы, а также оптимизации мероприятий по управлению качеством среды обитания на основе ситуационного метода, что также подтверждает актуальность выбранного направления исследований.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка научно-практических основ комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы с созданием методики системного управления качеством среды обитания. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
- обобщить методы моделирования дифференциальными уравнениями процессов взаимодействия дороги и автомобиля, типовых режимов движения автомобилей и разработать общий метод комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы, рассматривающий состояние экосистем в системе "водитель - автомобиль - дорога - среда" (ВАДС);
- разработать метод моделирования дифференциально-вероятностными урав
10
• нениями движения автомобиля в потоке при непрерывной последовательности проектируемых дорожных условий, изменении режимов движения и их влиянии на био-ты, и экосистемы в целом;
- создать и обосновать системный подход к моделированию процессов загрязнения экосистем придорожной полосы с использованием конвективно-диффузионной теории переноса;
- определить основные принципы и факторы взаимодействия дороги с окружающей средой, принимающие участие в протекании процессов загрязнения почв и растительности различными веществами;
- разработать метод автоматизированных расчетов попикетных показателей функционирования дороги, характеризующий скорость транспортных средств, эмиссию загрязняющих веществ и себестоимость перевозок с учетом условий движения и экологического ущерба;
- определить пороговые значения при аэротехногенном воздействии на экос-системы придорожной полосы по флуктуирующей асимметрии листьев древесных растений, водообеспеченности и особенностей транспирации, всхожести и прорастанию семян, жизненному состоянию древостоя и концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде, изменении структуры энтомокомплексов лесных насаждений;
- разработать математическое, методическое, программное обеспечения для комплексной оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы;
- обосновать методику диагностики и управления качеством среды обитания в локально-замкнутых экологических системах на основе синтеза информационных технологий.
Методы исследования основываются на системном анализе, теории управления, теории множеств, методах оптимизации, аппарата вычислительной математики,
• прикладной статистики, имитационном, структурном и параметрическом моделированиях, экспериментальных исследованиях.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
- разработан общий метод по комплексной оценке техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы, рассматривающий состояние экосистемы с учетом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязи между ними в системе "водитель - автомобиль - дорога - среда"; транспортно-экологические качества определены комплексом показателей имитационного моделирования процесса функционирования дороги и придорожной полосы, включающем технико-экономические, энергетические, экологические;
- объединены, в соответствии с обобщенными и изученными закономерностями функционирования дороги, подсистемы "дорога - автомобиль: двигатель", "дорога - автомобиль - водитель", "дорога - транспортные потоки", "транспортные потоки - придорожная среда". Этим обеспечен системный подход к оценке техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы;
- уточнены отдельные положения теории конвективно-диффузионного распространения загрязняющих веществ в придорожной полосе, предусматривающие учет дискретности и нестационарности транспортного потока, а так же особенности перемещения соединений тяжелых металлов в атмосфере приземного слоя воздуха и разработан метод (принципы построения, архитектура и методика) формирования процессов загрязнения воздуха, почв, жидких дождевых стоков и растительности загрязняющими веществами;
- разработан на основе единой информационной базы данных метод автоматизированных расчётов попикетных показателей функционирования автомобильной дороги: скоростей движения при реальном и максимальном использовании мощности двигателя; эмиссии окиси углерода, окислов азота, углеводородов, сажи; себестоимости перевозок с корректировкой нормативных ставок через фактическую работу как функции дорожных условий, так и токсичности;
- разработаны методики для определения пороговых значений при аэротехногенном воздействии на древесные растения придорожной полосы, отличающиеся учётом флуктуирующей асимметрии листьев, водообеспеченности и особенностей транспирации, всхожести и прорастания семян, жизненного состояния древостоя и концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде, изменении структуры энто-мокомплексов лесных насаждений;
- созданы математическое, методическое, программное, информационное ■ обеспечения для комплексной оценки техногенного воздействия дорожнотранспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы (свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ: №№ - 2004612478, 2004612576, 2006610618, 2005610037, 2006611149);
- разработана методика применения информационных технологий для диагностики и управления качеством среды обитания в локально-замкнутых экологических системах.
Практическая значимость и результаты внедрения. Практическая ценность работы связана с использованием основных её положений:
- концепция научного направления, рассматривающая качества экосистемы придорожной полосы с учётом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязей между ними в системе ВАДС;
- методология исследования и прогнозирования комплекса показателей качества придорожной полосы, предусматривающая единые принципы решения задач сформулированного направления (использована при разработке "Стратегии развития дорожного хозяйства Воронежской области до 2015 г.");
- новые и модифицированные алгоритмически-программные методы исследования основных транспортно-экологических характеристик автомобильных дорог, включающих технико-экономические, энергетические, экологические;
- предложенных методов и математических моделей, положенных в основу разработки инструментальных средств управления качеством экосистем придорожной полосы в системе ВАДС;
- организационного и методического обеспечений диагностики и управления в локально-замкнутых экологических системах.
Предложенные решения носят универсальный характер и могут быть положены в основу рекомендации по реализации подпрограммы «Автомобильные дороги»
Федеральной целевой программы модернизации транспортной системы России на период до 2010 г.
В диссертации приведены результаты вычислительных экспериментов, которые подтверждают возможность применения разработанных алгоритмов и программ для решения прикладных задач.
Разработанные методологические, математические и инструментальные методы оценки техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса могут служить основой для создания и внедрения обучающих программно-аппаратных комплексов вузов - лекционных курсов, лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов и докторантов по дисциплине, связанной с изучением вопросов взаимодействия различных видов транспорта и охраны окру' жающей среды.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
- новые и модифицированные алгоритмически-программные методы исследования транспортно-экологических характеристик автомобильных дорог и экосистем придорожной полосы, рассматривающие их качественное состояние с учётом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязей между ними в системе ВАДС;
- общий метод моделирования движения автомобильного потока с использованием процессов Маркова, описывающий процессы функционирования системы ВАДС с учетом дорожных условий, расхода топлива и показателей эмиссии транспортных загрязнений;
- методы физического и математического моделирований загрязнения экосистем придорожной полосы при эксплуатации объектов и сооружений дорожно-транспортного комплекса с использованием конвективно-диффузионной теории переноса;
- экспериментальные данные по определению пороговых значений техногенного воздействия дорожно-транспортного комплекса на экосистемы придорожной полосы по жизненно важным показателям лесных насаждений и изменении струк туры их энтомокомплексов;
- метод автоматизированных расчётов попикетных показателей, характеризующих скорость транспрртных средств, эмиссию загрязняющих веществ и себестоимость перевозок с учетом условий движения и экологического ущерба;
- рекомендации по разработке методов мониторинга и управления состоянием придорожной полосы в локально-замкнутых экологических системах.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях с 1990 по 2005 гг. Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, Воронежской государственной лесотехнической академии, Московского государственного университета леса, Уральского государственного лесотехнического университета, Сибирского государственного технологического университета. Автор выступала с докладами: на молодёжном Российском научном симпозиуме «Молодёжь и проблемы информационного и экологического мониторинга» (г. Воронеж, 1996); на международном научно-практическом симпозиуме «Дорожная экология XXI века» (г. Воронеж, 1999); «Высокие технологии в экологии» (г. Воронеж, 2000); «Повышение надёжности и долговечности автодорог и искусственных сооружений» (г. Краснодар, .2004 г.).
Личное участие автора в получении результатов. Работа выполнялась в соответствии с целевыми программами НИОКР Минавтодора РСФСР, по программам "Строительство", "Человек, окружающая среда" РФ, грантам по проблемам нормирования выбросов в дорожной отрасли.
Диссертация является результатом многолетних исследований выполненных при участии автора, которая обосновала тему, определила цели и задачи исследований, выполнила научно-технические исследования и проанализировала их результаты, разработала основные рекомендации по диагностике и управлению в локально-замкнутых экологических системах и их внедрению.
В рамках дорожно-исследовательской лаборатории, в статусе головной организации по нормированию выбросов вредных веществ в атмосферу и сбросов в водные объекты Минавтодора РСФСР, автор, как исполнитель принимала участие в обследовании более 200 предприятий дорожно-транспортного комплекса.
Публикации. Основные результаты научных исследований по теме диссертации опубликованы в 56 работах, включая 10 монографий, 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ и 16 публикаций без соавторов. Кроме того, основные результаты исследований автора были использованы при разработке "Стратегия развития дорожного хозяйства Воронежской области до 2015 г.".
Отдельные результаты исследований включены в отраслевую дорожную ме-.тодику «Методические рекомендации по очистке и нейтрализации загрязнения грунтов придорожной полосы нефтепродуктами», утверждённую Российским дорожным агентством (распоряжение №140-р от 13.07.2000 г.).
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов и рекомендаций. Материалы диссертации изложены на 459 страницах, включая иллюстрационный материал и приложения.
Заключение Диссертация по теме "Экология", Рябова, Ольга Викторовна
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. В результате экспериментальных исследований и теоретических обобщений разработан научно обоснованный метод комплексной оценки транспортно-эксплуатационных и экологических качеств автомобильных дорог, позволяющий целенаправленно влиять на технико-экономические, энергетические, экологические характеристики в процессе жизненного цикла автомобильных дорог. •
2. Предложен общий метод решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы функционирования системы "водитель - автомобиль
- дорога - среда", позволяющий осуществлять комплексную оценку состояния придорожных экосистем с учетом дорожных условий, расхода топлива и параметров эмиссии транспортных загрязнений.
3. Обоснован системный подход с использованием конвективно-диффузионной теории переноса, позволяющий на основе имитации взаимодействия подсистем "дорога - автомобиль - двигатель", "дорога - автомобиль
- водитель", "дорога - транспортные потоки", "транспортные потоки - окружающая среда" моделировать процессы загрязнения экосистем придорожной полосы.
4. Доказано, что необходимая точность и достоверность комплексной оценки транспортно-эксплуатационных и экологических характеристик автомобильных дорог достигается в результате моделирования дифференциальными уравнениями процесса взаимодействия дороги и автомобиля в системе ВАДС, типовых режимов движения автомобилей, дифференциально-вероятностными уравнениями движений автомобилей в потоке, составленными с применением Марковских процессов. Это позволяет улучшать соответствие проектируемых на 20 - летнюю перспективу дорог с перспективами развития АТС, использовать для оценки техногенного воздействия характеристик как стационарных, так и переходных режимов движения автомобилей и транспортных потоков, учитывать нестабильность эксплуатационноэкологических свойств дорог при прогнозировании их транспортно-эксплуатационных и экологических качеств.
5. Установлено, что для активизации человеческого фактора в оптимизации проектов по противоречивым критериям необходимо существенно расширить комплекс показателей функционирования дороги с построением эпюр технико-экономических, энергетических и экологических характеристик.
6. Оценка проектных решений по комплексу показателей процесса функционирования дороги обеспечена программами для ЭВМ, зарегистрированные в реестре программ Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знака РФ, программы способствуют оптимизации проектных решений по скорости, времени движения, безопасности движения, себестоимости перевозок, энергетическим и экологическим показателям.
7. Определены основные принципы и факторы взаимодействия дороги с окружающей средой, принимающие участие в протекании процессов загрязнения воздуха, почв, и растительности различными веществами на основе конвективно-диффузионной теории процессов переноса. Установлены показатели качества экосистемы придорожной полосы и пороговые значения при аэротехногенном воздействии на экосистемы по флуктуирующей асимметрии листьев древесных растений, водообеспеченности и особенностей транспирации, всхожести и прорастания семян, жизненному состоянию древостоя и концентрации взвесей, содержащихся в снеговой воде, изменении структуры энтомокомплекса лесных насаждений.
8. Суммарное воздействие техногенной системы формирует в придорожных экосистемах взаимосвязанные изменения нескольких групп факторов: геохимических, технологических и биотических. Продукты сгорания топлива и другие загрязнения, попадающие в придорожную зону, связываются живыми организмами почвы, воды, наземных фитоценозов, микробиотой воздуха, а также вступают в химические реакции между собой, вовлекаясь в метаболизм отдельных компонентов биоценозов и в трофические связи, химические элементы-загрязнители способствуют возникновению многочисленных нарушений на всех уровнях организации живых организмов.
9. Показана эффективность техногенного воздействия дорог на экосистемы придорожной полосы в локально-замкнутых экологических системах по энергетическим и экологическим показателям, обеспеченным моделированием подсистем "дорога- автомобиль - двигатель", "дорога - транспортные потоки", "транспортные потоки - окружающая среда (придорожная полоса)", предложены способы разработки энергосберегающих проектных решений путем направленного формирования дорожными условиями режимов движения. Оптимизации проектных решений по экологическим показателям способствуют: во-первых, автоматическое построение эпюры токсичных веществ, во-вторых, методика оценки проектов по показателю обобщенной токсичности, в-третьих, методика расчета концентраций токсичных веществ в придорожном пространстве, основанная на методе турбулентной диффузии.
10. Разработаны принципы направленного поиска оптимального варианта. Оптимальность обеспечивается одновременным гармоничным сочетанием транспортно-эксплуатационных и экологических характеристик дорог и минимизацией приведенных затрат; затраты на перевозки и комплекс транспортно-эксплуатационных и экологических характеристик определяются по результатам моделирования процессов функционирования дороги и экосистемы придорожной полосы.
11. Предложенная схема экологического мониторинга представлена в виде ориентированного многодольного графа, в котором вершинами являются функциональные модули уровней, а дугами - логические связи между ними. Это позволило разработать методику диагностики и управления качеством среды обитания в локально-замкнутых экологических системах на основе синтеза информационных технологий.
Библиография Диссертация по биологии, доктора технических наук, Рябова, Ольга Викторовна, Воронеж
1. Автомобильные дороги: безопасность экологические проблемы, экономика Текст. / под ред. В.Н. Лукина, к. х. ленда. - М.: Лотос, 2002. -624 с.
2. Автомобильные двигатели Текст. / В. М. Архангельский [и др.] ; под ред. М. С. Ховахова. М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.
3. Автомобильные дороги. Пути повышения пропускной способности автомобильных дорог Текст. / В. В. Сильянов [и др.] ; науч. ред. В. Ф. Бабков. М.: ВИНИТИ, 1976. - 121 с.
4. Автомобильные и тракторные двигатели Текст. / под ред. И. М. Ленина. М.: Высш. шк., 1976. - 368 с.
5. Агамирзян,' Л. С. Анализ и построение диаграмм динамики транспортного потока на основе экспериментальных данных Текст. / Л. С. Агамирзян, Н. Ш. Никурадзе // Труды Грузинского политехнического института. 1976. -№ 6 (188). - С. 19-26.
6. Андерсон, Т. Введение в многомерный статистический анализ Текст. / Т. Андерсон. М.: Физматгиз., 1983. - 500
7. Афанасьев, М. Б. Скорость и безопасность движения на автомобильном транспорте Текст. / М. Б. Афанасьев, А. И. Булатов. М. : Транспорт, 1971. - 49 с.
8. Бабков, В. Ф. Дорожные условия и безопасность движения Текст. / В. Ф. Бабков. М.: Транспорт, 1982. - 280 с.
9. Бабков, В.Ф. Современные автомобильные материалы Текст. / В.Ф. Бабков. М.: Транспорт, 1974. - 280 с.
10. Бабков, В.Ф. Проектирование автомобильных дорог Текст. / В.Ф. Бабков, О.В. Андреев, М.С. Замахаев. М.: Транспорт, 1979. - 367с.
11. Безбородова, Г. Б. Моделирование движения автомобиля Текст. / Г. Б. Безбородова, В. Г. Галушко. Киев : Вища школа, 1978. - 168 с.
12. Вельский, А. Е. Расчеты скоростей движения на автомобильных дорогах Текст. / А. Е. Вельский. М. : Транспорт, 1966. - 122 с.
13. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных Текст. / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1989. - 540
14. Бендат, Дж. Применение корреляционного и спектрального анализа Текст. / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1983. - 312 с.
15. Бируля, А. К. Влияние интенсивности автомобильного движения на его скорость Текст.'/ А. К. Бируля // Труды Харьковского автомобильно-дорожного института. 1957. - Вып. 19. - С. 15-22.
16. Бируля, А. К. Методы исследования движения на автомобильных дорогах Текст. / А. К. Бируля // Труды Харьковского автомобильно-дорожного института. 1954. - № 17. - С. 13-33.
17. Бируля, А. К. Эксплуатация автомобильных дорог Текст. / А. К. Бируля. -М.: Транспорт, 1966. 326 с.
18. Бируля, А.К. Работоспособность дорожных одежд Текст. / А.К. Бируля, С.И. Михович. -М.: Транспорт, 1996. 172 с.
19. Бируля, А.К. Проектирование автомобильных дорог Текст. / А.К. Бируля. М.: Автотрансиздат, 1961. - 500 с.
20. Блауг, М. Экономическая мысль в ретроспективе Текст. / М. Блауг. М.: Дело и труд, 1994. - 256 с.
21. Болч, Б. Многомерные статистические методы для экономистов Текст. / Б. Болч, Дж. Худань. М.: Статистика, 1970. - 317 с.
22. Васильев, А.П. Состояние дорог и безопасность движения в сложных погодных условиях Текст. / А.П. Васильев. М.: Транспорт, 1988.246 с.
23. Василенко, В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова Текст. / В.Н. Василенко, И.Н. Назаров, Ш.Д. Фридман. М.: Гидрометиоиздат, 1985.- 181 с.
24. Великанов, Д. П. Эксплуатационные качества автомобиля Текст. / Д. П. Великанов. М.: Транспорт, 1969. - 233 с.
25. Великанов, Д.П. Автомобильные транспортные средства Текст. / М.: Транспорт 1977. 326 с.
26. Венецкий, И.Г. Основные математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе Текст. / И.Г. Венецкий, В.И. Венецкая. -М.: Статистика, 1979. 447 с.
27. Вирцавс, М.В. Методическое пособие по приготовлению сухих концентратов загрязненных природных вод для химического анализа на содержание микроэлементов Текст. / М.В. Вирцавс, A.M., Степанов, В.В. Сычев. М.: Наука, 1992. - 23 с.
28. Влияние загрязнений воздуха на растительность Текст. / Под. ред. Х.Г. Десслера. М.: Лесн. пром-сть., 1981. - 184 с.
29. Гетко, Н.В. Растения в техногенной среде Текст. / Н.В. Гетко. -Минск: Наука и техника, 1989. 208 с.
30. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. / В.Е. Мурман. М.: Высшая школа, 1977. - 479 с.
31. Говорущенко, Н.Я. Основы теории эксплуатации автомобилей Текст. / Н. Я. Говорущенко. Киев : Высш. шк., 1971. - 232 с.
32. Гольц, Г.А. О распределении транспортной работы на сети автомобильных дорогТекст. / Г.А. Гольц, В.Н. Филина // Труды института комплексных транспортных проблем при Госплане СССР / М.: 1977. - вып. 61 - 164-168 с.
33. Гофман, К.Г. Экономическая оценка природных ресурсов в условиях социалистической экономики Текст. / К.Г. Гофман. М.: Наука, 1977.- 181 с.
34. ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 3847-82). Охрана природы почвы. Общие требования к отбору проб. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 4 с.
35. ГОСТ 17.2.3.01-86. Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 5 с.
36. ГОСТ 17.2.1.01-86. Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 4 с.
37. ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа.- М.: Изд-во стандартов, 1984. 4 с.
38. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. . М.: Изд-во стандартов, 1989.-4 с.
39. Григорьев, Ю.С. Сравнительно-экологическое исследование ксерофилизации высших растений Текст. / Ю.С. Григорьев. М.: Изд-во. АН СССР, 1955.- 158с.
40. Дмитриев, М.Т. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами Текст. / М.Т. Дмитриев, Н.И. Казанин, Г.А. клименко. М.: Колос 1979.-95с.
41. Дорожные условия и организация движения Текст. / В. Ф. Бабков [и др.]. М.: Транспорт, 1974. - 240 с.
42. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ. Текст. / Н. Дрейпер, Г. Смит. М.: Статистика, 1973. - 392 с.
43. Дрю, Д. Теория транспортных потоков и управление ими Текст. / Д. Дрю. М.: Транспорт, 1972. - 424 с.
44. Дубелир, Г.Д. Проектирование автомобильных дорог Текст. / Г.Д. Дубелир. М: Дориздат, 1938. - 355с.
45. Енюков, И.С. Методы, алгоритмы программы многомерного статистического анализа. Пакет ППСА Текст. / И.С. Енюков. М.: Финансы и статистика, 1986. - 232 с.
46. Еремин, С.А. Статистический анализ технологических процессов на основе обработки результатов тестового контроля Текст. / С.А. Еремин, Д.Б. Десятков, В.В. Сысоев. -М.: ЦНИИ Электроника, 1988. 55 с.
47. Загрязнение окружающей среды отработавшими газами автомобилей Текст. / О. В. Рябова, А. В. Скрыпников, С. А. Лебединский, Д.
48. A. Слоутенков; ВГЛТА. Воронеж, 2005. - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ 08.06.2005, № 820-В2005.
49. Зимилев, Г. В. Теория автомобиля Текст. / Г. В. Зимилев. М. : Машгиз, 1959.-455 с.
50. Золотарь, И. А. Повышение надежности автомобильных дорог Текст. / И. А. Золотарь, В. К. Некрасов. М.: Транспорт, 1977. - 183 с.
51. Золотарь, И. А. Пути повышения надежности автомобильных дорог Текст. / И. А. Золотарь // Автомоб. дороги. 1979. - № 2. - С. 26-27.
52. Золотарь, И. А. Экономико-математические методы в дорожном строительстве Текст. / И. А. Золотарь. М.: Транспорт, 1974. - 246 с.
53. Иванова, В.М. Математическая статистика Текст. / В.М. Иванова,
54. B.Н. Калинина, Л.А. Нешумова и д.р. М.: Высшая школа, 1981. - 371 с.
55. Израэль, Ю.А. Экологи и контроль состояния природной среды Текст. / Ю.А. Израэль. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 375 с.
56. Илькун, Г.М. Загрязнители атмосферы и растения Текст. / Г.М. Илькун. Киев: 1978. - 246 с.
57. Илларионов, В. А. Эксплуатационные свойства автомобилей Текст. / В. А. Илларионов. М.: Машиностроение, 1966. - 280 с.
58. Кади, Дж. Количественные методы в эконометрии Текст. / Дж. Кади. М.: Прогресс, 1987. - 246 с.
59. Казуров, Б.И. Об одном статистическом подходе к оптимизации показателей качества пластин с кресалами микросхем Текст. / Б.И. Казуров, Ю.Н. Кузнецов, Э.И. Мотренко // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 1983. Вып. 1. - С. 82-91.
60. Кавтарадзе, Д.Н. Автомобильные дороги в экологических системах Текст. / Д.Н. Кактарадзе, Л.В. Николаева, Е.Б. Поршнева, Н.Б. Флорова. -М.: Изд-во ЧеРо, 1999. 240 с.
61. Калужский, Я. А. Об одном резерве снижения затрат на перевозки при улучшении характеристик движения автомобильных потоков Текст. / Я. А. Калужский, В. В. Филиппов, В. Н. Глущенко // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1975. -№ 11. -С. 132-136.
62. Калужский, Я. А. Применение методов теории массового обслуживания для исследования движения автомобильных потоков Текст. / Я. А. Калужский, В. В. Филиппов // Автомоб. дороги. 1964. - № 12. - С. 45.
63. Калугин, Ю.З. Водный режим и газоустойчивость древесных растений Текст. / Ю.З. Калугин. // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск: Уральский филиал АН СССР, 1966. - С. 49-51.
64. Калугин, Ю.З. Древесные растения и промышленная среда Текст. / Ю.З. Калугин. М.: Наука, 1974. - 128 с.
65. Кибернетика на автомобильном транспорте Текст. / В. Н. Иванов, А. А. Гаврилов, Н. И. Охапкин; под ред. JI. Я. Цикермана. М.: Высш. шк., 1971.-124 с.
66. Крамаренко, Г. В. Техническая эксплуатация автомобилей Текст. / Г. В. Крамаренко. М.: Транспорт, 1972. - 439 с.
67. Кудрин, Б.И. Исследование технических систем как сообществ изделий техноценозов Текст. / Б.И. Кудрин // Системные исследования. -М.: Наука, 1980.-С. 236-25.
68. Кузнецов, Е. С. Исследование эксплуатационной надежности автомобилей Текст. / Е. С. Кузнецов. М.: Транспорт, 1969. - 153 с.
69. Кузнецов, Е. С. Техническая эксплуатация автомобилей в США Текст. / Е. С. Кузнецов. -М.: Транспорт, 1978. 167 с.
70. Кузнецов, Е. С. Техническое обслуживание и надежность автомобилей Текст. / Е. С. Кузнецов. М.: Транспорт, 1972. - 224 с.
71. Кузнецов, Е. С. Управление технической документацией автомобилей Текст. / Е. С. Кузнецов. М.: Транспорт, 1962. - 224 с.
72. Кульбак, С. Теория информации и статистика Текст. / С. Кульбак. -М.: Наука, 1976.-408 с.
73. Курьянов, В. К. Прогнозирование вероятности проявления различных природно-климатических факторов Текст. / В. К. Курьянов, Н. И. Чубов, С. В. Мязина ; ВГЛТА. Воронеж, 1987. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 1987, №4.
74. Курьянов, В.К. Транспортно-эксплуатационная оценка прочности дорожных одежд Текст. / В.К. Курьянов, О.В. Рябова; ВГЛТА. Воронеж, 1997. - 54с - Деп. ВИНИТИ 1997, № 115-В97.
75. Курьянов, В.К. Система повышения транспортно-эксплуатационного уровня автомобильных дорог Республики Коми Текст. / В.К. Курьянов, О.В. Рябова, А.В. Скрыпников, О.Н. Бурмистрова. -Воронеж.: Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 2005. 53 с.
76. Лахно, Р. Н. Единые относительные внешние и частичные характеристики карбюраторных четырехтактных двигателей Текст. / Р. Н. Лахно // Автомоб. пром-сть. 1963. - № 3. - С. 7-10.
77. Лархер, В. Экология растений Текст. / В. Лархер. М.: Мир, 1978, - 384 с.
78. Лейдерман, С. Д. Эксплуатация грузовых автомобилей Текст. / С. Д. Лейдерман. М.: Транспорт, 1966. - 156 с.
79. Литвинов, А. С. Теория эксплуатационных свойств автотранспортных средств Текст. / А. С. Литвинов. М. : МАДИ, 1978. - Ч. 1.-122 е.; 1979.-Ч. 2.-104 с.
80. Львовский,'Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул Текст. / Е.Н. Львовский. М.: Высшая школа, 1982. - 224 с.
81. Луканин, В.Н. Промышленно-транспортная экология Текст. / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко. М.: Высшая школа, 2001. - 273 с.
82. Лысиков, А.Б. О фототоксичных свойствах подстилки и почвы ельников Текст. / А.Б. Лысиков // Лесоведение, 1989. № 3. С. 31-36.
83. Лысиков, А.Б. Влияние автомагистрали на почвенно-экологические условия сосновых насаждений Текст. / А.Б. Лысиков // Лесоведение, 1996. № 2. С. 73-84.
84. Марчук, Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды Текст. / Г.И. Марчук. М.: Наука, 1982. - 320 с.
85. Моисеев, Н.Н. Математика ставит эксперимент Текст. / Н. Н. Моисеев. М.: Наука, 1979. - 223 с.
86. Некрасов, В. К. Оценка проектов дорог по их эксплуатационным показателям Текст. / В. К. Некрасов // Автомоб. дороги. 1974. - № 2. - С. 19-20.
87. Некрасов, В. К. Проблемы теоретического обоснования надежности автомобильных дорог Текст. / В. К. Некрасов // Труды Московского автомобильно-дорожного института. 1973. - Вып. 63. - С. 4-8.
88. Некрасов, В. К. Эксплуатация автомобильных дорог Текст. / В. К. Некрасов. М.: Высш. шк., 1970. - 240 с.
89. Немцев, В. П. Техническая эксплуатация автомобильного транспорта на лесозаготовительных предприятиях Текст. / В. П. Немцев, Б. А. Шестаков. М. : Лесн. пром-сть, 1985. - 272 с.
90. Нефедов, А.Ф. Расчет режимов движения автомобилей на вычислительных машинах Текст. / А.Ф. Нефедов. Киев: Техника, 1970. -172с.
91. Николаевский, B.C. Биологические основы газоустойчивости растений Текст. / B.C. Николаевский Новосибирск: Наука, 1979. - 280 с.
92. Новизенцев, В. В. Влияние скорости на надежность работы водителя Текст. / В. В. Новизенцев // Влияние скорости на режим и безопасность движения. М., 1980. - С. 10-14.
93. Оздоровление окружающей среды городов Текст. М. : ЦНИИП Градостроительства, 1975. - 29 с.
94. Описание и алгоритм программы технико-экономического проектирования элементов автомобильных дорог Текст. / Минавтодор. Каз. ССР, МАДИ. Казань : Изд-во Минавтодора Каз. ССР, 1974. - 64 с.
95. Островцев; А. Н. Критерии оценки и управления качеством автотранспортных средств на стадии проектирования, производства и эксплуатации Текст. / А. Н. Островцев, Е. С. Кузнецов. М. : МАДИ, 1981. -94 с.
96. Островцев, А. Н. Основы проектирования автомобилей Текст. / А. Н. Островцев. М. : Машиностроение, 1968. - 203 с.
97. Оценка и прогнозирование экологического состояния придорожной полосы в зимний период Текст. / А. В. Скрыпников, О. В. Рябова, Е. В. Кондрашова, Т. В. Скворцова ; ВГЛТА. Воронеж, 2005. - 67 с. - Деп. в ВИНИТИ 31.10.2005, № 1404-В2005.
98. Подольский, В.П. Автотранспортное загрязнение придорожных территорий Текст. / В.П. Подольский, В.Г. Артюхов, B.C. Турбин, А.Н. Канищев. Воронеж: Изд-во. ВГУ, 1999. - 270 с.
99. Подольский, В.П. Дорожная экология Текст. / В.П. Подольский. -М.: Союз, 1997.- 186 с.
100. Поллард, Дж. Справочник по вычислительным методам статистики Текст. / Дж. Поллард. М.: Финансы и статистика, 1982. - 344 с.
101. Применение теории массового обслуживания в проектировании дорог Текст. / Я. А. Калужский, И. В. Бегма, В. М. Кисляков, В. В. Филиппов. М.: Транспорт, 1969. - 136 с.
102. Природно-климатические зоны, для которых необходима специализация конструкций автомобилей Текст. / Д. П. Великанов [и др.] // Сборник трудов ИКТП. 1972. - № 5. - С. 15-22.
103. Работа автомобильной шины Текст. / под ред. В. И. Кнороза. -М.: Транспорт, 1976. 238 с.
104. Романенко, И. А. Распределение напряженности движения по ширине проезжей части Текст. / И. А. Романенко // Труды Харьковского автомобильно-дорожного института. 1937. - Вып. 2. - С. 83-100.
105. Ротенберг, Р. В. Подвеска автомобиля и его колебания Текст. / Р. В. Ротенберг. М.: Машгиз, 1960. - 180 с.
106. Рябова, О.В. Принципы оптимизации проектных решений автомобильных дорог в САПР Текст. / О.В. Рябова, ВГЛТА. Воронеж, 1995 5с. - Деп. ВИНИТИ 20.12.95, № 3420-В95.
107. Рябова, О.В. Оценка эксплуатационно-экологических характеристик сложных участков плана и продольного профиля автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова; ВГЛТА. Воронеж. 1995 - 5с. -Деп. ВИНИТИ 20.12.95, № 3421-В95.
108. Рябова, О.В. О путях снижения уровня загрязнения придорожного пространства Текст. / О.В. Рябова, Н.И. Чубов; ВГЛТА. Воронеж, 1996. -Зс. Деп. ВИНИТИ 26.04.96, № 1371-В96.
109. ИЗ. Рябова, '.О.В. Природные аспекты размещения предприятий лесного комплекса Текст. / О.В. Рябова, В.К. Курьянов // В к.н. Комплексная продуктивность лесных ресурсов и организация многоцелевого лесопользования. Воронеж, 1996. - С. 95-98.
110. Рябова, О.В. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах Текст. / О.В. Рябова. // Экология и безопасность жизнедеятельности: Межвузовский Сб. научных тр.; Воронеж, 1997. - вп. 2. -С. 51-55.
111. Рябова, О.В. Стадийное повышение эксплуатационно-экологического уровня автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова; ВГЛТА. -Воронеж, 1997.-45 с. Деп. ВИНИТИ 23.07.97, № 1855-В97.
112. Рябова, О.В. Качественный анализ форм связи автомобильной дороги с окружающей средой Текст. / О.В. Рябова; ВГЛТА. Воронеж,1997. 45 с. - Деп. ВИНИТИ 23.07.97, № 1854-В97.
113. Рябова, О.В. Экономико-статистическая модель задачи планирования дорожной сети в Калужской области Текст. / О.В. Рябова,
114. Е.В. Токарев; ВГЛТА. Воронеж, 1997. - 17 с. - Деп. ВИНИТИ 16.2.97, № 3633-В97.
115. Рябова, О.В. Транспортно-эксплуатационная оценка прочности дорожных автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова ВГЛТА. Воронеж, 1997-54 с. - Деп. ВИНИТИ 15.05.97, № 2115-В97.
116. Рябова, О.В. Оценка сложности дорожной обстановки в различных условиях местности Текст. / О.В. Рябова; ВГЛТА. Воронеж, 1997 - 15 с.-Деп. ВИНИТИ 25.11.97, № 3315-В97.
117. Рябова, О.В. Влияние диффузии частиц антигололедного материала на адгезию ледяных образований к покрытию Текст. / О.В. Рябова // Экологический вестник Черноземья / Воронеж, 1998. - №6 . -С. 18-24.
118. Рябова, О.В. Влияние частиц антигололедного реагента "Гриков" на эксплуатационные качества асфальтобетонного покрытия Текст. / О.В. Рябова // С.б. аспирант, работ ВГАСА: Воронеж, 1998. С. 18-21.
119. Рябова, О.В. Борьба с зимней скользкостью на дорогах с применением "Грикол" Текст. / О.В. Рябова, В.П. Подольский, С.И. Булдаков. // Лесоэкспалуатация: С.б. научных статей СибГТУ; Красноярск 1998.-С. 31-37.
120. Рябова, О.В. Повышение экологической безопасности автомобильных дорог при проектировании Текст. / О.В. Рябова. // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: межвуз с.б. науч. тр.; Воронеж, 2000. С. 112-116.
121. Рябова, О.В. Моделирование процесса перекладки сборно-разборного покрытия временной автомобильной дороги Текст. / О.В.
122. Рябова, Н.Н. Папонов; ВГЛТА. Воронеж, 1997 - 16 с. - Деп. ВИНИТИ 23.05.00, № 1469-В00.
123. Рябова, О.В. Особенности расчета скорости на ЭВМ при проектировании трассы дороги Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников: ВГЛТА. Воронеж, 2000 - 8 с. - Деп. ВИНИТИ 23.05.00, № 1475-В00.
124. Рябова, Ci.B. Техногенное воздействие автомобильных дорог на лесные экосистемы придорожной полосы Текст. / О.В. Рябова, З.Н. Нахаев.
125. ВГАСУ. Воронеж, научный вестник № 1 "Дорожно-транспортное строительство". - Воронеж,, 2003. - С. 41-45.
126. Рябова, " О.В. Пассивная и экологическая безопасность автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова, Ю.В. Струков, Н.А. Беляев. // ВГАСУ. Воронеж: Из-во Воронеж гос. ун-т., 2004. - 238 с.
127. Рябова, О.В. Воздействие на лесные экосистемы аэральных выбросов автомобильного транспорта Текст. / О.В. Рябова // Изв. вузов Северо-Кавказ. регион, техн. науки. 2004 - прил. № 9. - Юс.
128. Рябова, О.В. Обеспечение безопасности на различных участках автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников // Изв. вузов Северо-Кавказ. регион, техн. науки. 2004 - прил. № 9. - 5с.
129. Рябова, О.В. Воздействие выбросов автомобильного транспорта на придорожные экосистемы Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников // Вестник Московского гос. ун-та. леса. Лесн. Вестн. - 2004. № 007. - С. 49-59.
130. Рябова, О.В. Совершенствование методов оценки транспортно-экологических качеств автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова, Е.В. Кондрашова, А.В. Скрыпников. // Воронеж, гос. лесотехн. акад. Воронеж: Изд-во. Воронеж, гос. ун-та., 2005. - 278 с.
131. Рябова, О.В. Условия труда водителей автомобилей. Профессиональный отбор Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников, Е.В. Кондрашова // Проблемы и перспективы лесного комплекса: Мат. межвуз. научн. практ. конф. ВГЛТА, - Воронеж, 2005. - С. 25-29.
132. Рябова, О.В. Воздействие выбросов автомобильного транспорта на придорожные экосистемы Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников // Вестник Московского гос. ун-та. леса. Лесн. Вестн. - 2005. № 2(38). - С. 136-141.
133. Рябова, О.В. Система взаимосвязи автомобильных дорог и окружающей среды Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников: ВГЛТА. -Воронеж, 2005 12 с. - Деп. ВИНИТИ 22.06.05, № 898-В05.
134. Рябова, О.В. Оценка и прогнозирование экологического состояния придорожной полосы в зимний период Текст. / О.В. Рябова, А.В. Скрыпников, Е.В. Кондрашова, Т.В. Скворцова: ВГЛТА. Воронеж, 2005 -67 с. - Деп. ВИНИТИ 31.10.05, № 1404 - В05.
135. Рябова, О.В. Снижение негативного воздействия автотранспорта и дорог на экосистему придорожной полосы О.В. Рябова, А.В. Скрыпников, ВГЛТА. Воронеж, 2005 - 126 с. - Деп. ВИНИТИ 31.10.05, № 1403 - В05.
136. Рябова, О.В. Скрытые и причинные механизмы связей локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортного комплексов) Текст. / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. Лесн. Вестн. - 2005. № 038. - 6 с.
137. Рябова, О.В. Статистический анализ локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортногокомплексов) Текст. / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. -Лесн. Вестн. 2005. № 036. - 8 с.
138. Рябова, О.В. Синтез информационных технологий мониторинга локально-замкнутой экологической системы (на примере лесного и дорожно-транспортного комплексов) Текст. / О.В. Рябова // Вестник Московского гос. ун-та. леса. Лесн. Вестн. - 2005. № 035. - 5 с.
139. Рябова, О.В. Особенности технико-экономических обоснований при вариантном проектировании дорог высших технических категорий Текст. / О.В. Рябова, В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников // Экономика и производство. М.: '2005. - № 4 - С. 66-68.
140. Рябова, О.В. Экономическая эффективность совершенствования методов оценки проектных решений автомобильных дорог Текст. / О.В. Рябова, В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников // Экономика и производство. М.: 2005.-№4-С. 63-66.
141. Себер, Дж. Линейный регрессионный анализ Текст. / Дж. Себер. М.: Мир, 1980.-456 с.
142. Сильянов, В. В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения Текст. / В. В. Сильянов. М. : Транспорт, 1977.-303 с.
143. Сильянов, В. В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог Текст. / В. В. Сильянов. М. : Транспорт, 1984. -287 с.
144. Смоляк, С.А. Устойчивые методы оценивания: Статистическая обработка неоднородных совокупностей Текст. / С.А. Смоляк, Б.П. Титаренко. -М.: Статистика, 1980.- 208 с.
145. Ситников, Ю. М. Стадийное улучшение транспортно-эксплуатационных качеств дорог Текст. / Ю. М. Ситников, О. А. Дивочкин. -М.: Транспорт, 1973. 128 с.
146. Суспицин, В. А. Взаимодействие автомобилей в транспортных потоках и его учет при проектировании дорог и организации движения Текст. / В. А. Суспицин : автореф. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: МАДИ, 1983. - 20 с.
147. Суппес, П. Вероятностный анализ причинности Текст. / П. Суппес // Математика в социологии. М.: Мир, 1977. - С. 50-75.
148. Фалькович, Б. С. Теория автомобиля Текст. / Б. С. Фалькович. -М.: Машгиз, 1963.-239 с.
149. Фаробин, Я. Е. Оценка эксплуатационных свойств автопоездов для международных перевозок Текст. / Я. Е. Фаробин, В. С. Щупляков. М. : Транспорт, 1983.-200 с.
150. Федеральный закон "Об охране окружающей природной среды" от 10 января 2002 г., № 7 ФЗ. - М.: ИНФРА - М, 2002. - 51 с.
151. Федоров, В.Д. Экология Текст. / В.Д. Федоров, Т.Г. Гельманов. -М.: Изд-во МГУ, 1980. 464 с.
152. Хачатуров, Т. С. Эффективность капитальных вложений Текст. / Т. С. Хачатуров. М. : Экономика, 1979. - 336 с.
153. Хорошилов, Н. Ф. Технико-эксплуатационная оценка основных элементов автомобильных дорог при разработке проектно-системной документации Текст. / Н. Ф. Хорошилов // Труды СоюздорНИИ. М.: Транспорт, 1968. - Вып. 19. - С. 3-46.
154. Хейс, Д. Причинный анализ в статистических исследованиях Текст. / Д. Хейс. М.: Финансы и статистика, 1981. - 255 с.
155. Химмельблау, Д. Анализ процессов статистичекими методами Текст. / Д. Химмельблау. М.: Мир, 1973. - 957 с.
156. Хьюзл, Оглсби. Автомобильные дороги Текст. / Хьюзл, Оглсби. -М.: Автотрансиздат, 1958. 424 с.
157. Ценообразование и тарифы на перевозки грузов автомобильным транспортом Текст. / В. В. Русакова [и др.]. М.: Транспорт, 1981. - 174 с.
158. Чудаков, А. Е. Избранные труды Текст. Т. 1. Теория автомобиля / А. Е. Чудаков. М.: АН СССР, 1961.-463 с.
159. Шейнин, А. М. Исследование надежности автомобилей в эксплуатации Текст. / А. М. Шейнин : дис. . докт. техн. наук. М. : 1969. -400 с.
160. Шепунов, Ю. Д. О целесообразном уровне загрузки двухполосных автомобильных дорог Текст. / Ю. Д. Шепунов // Развитие сети автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1971. - С. 27-20.
161. Экологические проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог Текст. / М.В. Немчинов, С.С. Шабуров, В.К. Пашкин, М.С. Коганзон и др. М.:, Иркутск, 1997. - Ч. 1 - 232 с.
162. Экологические проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог Текст. / М.В. Немчинов, С.С. Шабуров, В.К. Пашкин, М.С. Коганзон и др. М.:, Иркутск, 1997. - Ч. 2 - 299 с.
163. Якубовский, Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды Текст. / Ю. Якубовский. М.: Транспорт 1979. - 199 с.
164. Яндловский, И. А. Использование показателя механической работы в технико-экономических расчетах Текст. / И. А. Яндловский // Развитие сети автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1971. - С. 101-140.
165. Яценко, Н. Н. Плавность хода грузовых автомобилей Текст. / Н. Н. Яценко, О. К. Прутчиков. М.: Машиностроение, 1969. - 150 с.
166. Briion, W. Queneing model of two-lane rural traffic Text. / W. Briion // Transp. Res. Vol. 11. - P. 95-1-107.
167. Clyde, M. Acceltration and deceleration lanes for arterial atreets and highways Text. / M. Clude // Proc. 47-th Annual Highway Conf. Grand Rapids, Mich., 1962. Ann. Arbor., Mich., Univ. Michigan, 1962. - P. 108-113.
168. Concrete pavements Text. / Edited by A. F. Stock. London : Elsevier appl. Seience, 1988.-433 p.
169. Datka, S. Koordynacje elementow traby i niwelety projekcie drogi Text. / S. Datka // Czsop. Techn. 1974. - № 78. - P. 25-29.
170. Dunne, C. A discrete Marko V model of Vehicular traffic Text. / C. Dunne, W. Rothery, B. Potts // Transportation Science. 1968. - Vol. 2, № 5. - P. 94-116.
171. Emmerson,' Y. A note on speed-road curvature relationships Text. / Y. Emmerson // Traffic Eng. and Contr. 1970. - № 7(12). - P. 369.
172. Good, M. C. Driver-vehicle behavior in free-path Text. / M. C. Good, K. J. Rolls, P. N. Hubert // Tranap. Res. 1969. - № 1(3). - P. 43-68.
173. Mori, M. Traffic Characteristics of Roads under Mixed Traffic Text. / M. Mori // Traffic Eng., 1959, oct. P. 25-28. - № 1475-B00 23.05.00. -8 c.
174. Nowicki, A. Wielkoec promieni tukow poziomych drogi z punkt widzenie bezpieczenstwa ruchu Text. / A. Nowicki // Drogownictowo. — 1971. — № 10.-P. 256-258.
175. Oliver, R. M. A Note on a Traffic Counting Distribution Text. / R. M. Oliver // Operational Research Quarterly. Vol. 15, № 2. - P. 171-178.
176. Otsuka K. Le resean Japonais de voies express. Principes de conception et de realization Text. / K. Otsuka // Rev. gen. routes en aerodr., 1975. Vol. 49, № 509. - P. 63-69.
177. Pacejka, H.' B. The wheel scheme phenomenon grohingen Text. / H. B. Pacejka, 1968.- 110 p.
178. Reliability problems: general principles and applications in mechanics of solids and structures Text. / Edited by F. Casciati, J.B. Roberts. New-York : Springer, 1991.-271 p.
179. Reliability problems: general principles and applications in mechanics of solids and structures Text. / Edited by F. Casciati, J.B. Roberts. New-York : Springer, 1991.-271 p.
180. Rowman, J. New look at optimum road dentle topography Text. / J. Rowman, R. Hessier // Transportaion research record. 1983. - № 898.
181. Rowman, J. New look at optimum road dentle topography Text. / J. Rowman, R. Hessier // Transportaion research record. 1983. - № 898.
182. Rudnioki, A. Rsrtaltowanil poszezzen jezzdni na lukeen poziomyek Text. / A. Rudnioki // Drogownietwo. 1978. -№ 70. - S. 249-261.
183. Sorgatz, U. Die Lastwechselreaktion von Personenkraftfahrzeugen bel Kurvenfahrt mit groperen Querbeschleunigungen Text. / U. Sorgatz, F. Ammesdorfer // VDI-Z. 1974. -№8,116. - P. 605-610.
184. Stock, W. A. Capacity Evaluation of Two-Lane, Two-way Highways by Simulation of Modelling Text. / W. A. Stock, A. D. May // Transport Research Record. № 615. - P. 20-27.
185. Tan, J. Planning a forest road network by spatial data handling-network routing system Text. /'J. Tan. Helsinki, 1992.
186. Tan, J. Planning a forest road network by spatial data handling-network routing system Text. / J. Tan. Helsinki, 1992.
187. Taragin, A. Driver Perfomance on Horisontal Curves Text. / A. Taragin // Public Roads. 1954. - № 2.
188. Thom, D. A. Roads in the landscape Text. / D. A. Thom // N. Z. Eng. -1970.-№9, 25.-P. 232-240.
189. Trapp, K.-H. Streckencharakteristik und Fahrverhalten auf zweisipurigen Landstra|3en Text. / K-H. Trapp, F-W. Oellers // Strassenbau und Strassenverkehrstechn.'- 1974. -№176. P. 48.
190. Unguendoli, M. Alcune questioni riguardati le curve atraadali Text. /
191. M. Unguendoli // Rin. Strada. 1975. - № 403,44. - P. 159-164.
192. Unguendoli, M. Determinazione sperimentale del percorso in curva di alcuni veicoli Text. / M. Unguendoli // Riv. Strada. 1974. - № 395, 43. - P. 623-626.
193. Wardrop, J. C. Experimental speed flow relation in a single lane Text. / J. C. Wardrop // Proceedings of 2nd Internat. Sympos. Theory Road Traffic Flow. 1965.-P. 104-119.
194. Weihtag, U. Erhohte Verkehrssicherheit durch bremskurven Text. / U. Weihtag // Techn. Uberwachung. 1966. - № 12, 7. - P. 428-429.
195. Zuberbuhler, C. Kurvengestaltung und Fahrverhalten Text. / C. Zuberbuhler // Strasse und Verkehr. 1970. - № 8, 56. - P. 447-448.
196. Zuk, W. Instability analysis of a vehicle nogotiating a curve with down grade superelevation Text. / W. Zuk // Highway Res. Rec. 1972. - № 390. - P. 40-47.
197. Zutzka, Z. Anondnung der Verbreiterung bei Strasen driene Udergang sbogen Text. /Z. Zutzka // Ostereichich Ingerereur / Z zitschrift. 1974. - Vol. 13-17.-№ 11. -S. 338-393.
- Рябова, Ольга Викторовна
- доктора технических наук
- Воронеж, 2006
- ВАК 03.00.16
- Оценка экологического благополучия территории по состоянию растительных биогеоценозов
- Трансформация придорожных техногеосистем на территории Смоленской области
- Комплексная оценка загрязнения придорожных зон г. Ульяновска
- Пути преодоления негативных последствий воздействия дорожного строительства на ландшафты Оренбургской области
- Средозащитная и мелиоративная роль лесных насаждений вдоль автодороги Воронеж - Ростов-на Дону