Расчет и оценка поверхностного стока с автомобильной дороги

6.1. Методика расчета

Оседающие на покрытии автомобильных дорог пыль, продукты износа покрытий, шин и тормозных колодок, выбросы от работы ДВС автомобилей, материалы, используемые для борьбы с голо­ледом, и т.д. приводят (при смыве дождевыми и талыми водами) к насыщению вод поверхностного стока различными 3В, которые затем могут попасть в водотоки и водоемы.

Оценку загрязнения поверхностного стока (сброса) с авто­мобильных дорог и определение необходимости его очистки сле­дует производить расчетом. Он выполняется в следующей после­довательности:

1. Определяют расход дождевых вод Q_c^д, л/с, руководствуясь СНиП 2.04.03-85 [ 12 ], по формуле

Q_c^д = q_уд×F×K, (6.1)

где q_уд – удельный расход дождевых вод, л/c 1 га (для Твер­ской и окружающих ее областей и времени поверхностной кон­центрации 5 минут q_уд = 4 л/c га); F – площадь (не более 5 га) участка автодороги (моста), равная произведению длины участка на ширину части дороги, с которых вода будет посту­пать в водоток, или на расстояние в свету между перилами для мостов, га; К - коэффициент, учитывающий изменение удель­ного расхода воды в зависимости от среднего продольного ук­лона участка дороги или моста и принимаемый по табл. 6.1.

Таблица 6.1. Значения К в зависимости от среднего продольного уклона дороги i

i, % 0	0,1	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0	1,5
К	0,56	0,80	0,87	0,94	1,0	1,05	1,18	1,35
i, % 0	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	6,0
К	1,48	1.59	1,69	1,77	1,85	1,92	1,99	2.12

2. Рассчитывают расход талых вод Q_c^т, л/с, по формуле

Q_c^т = 0,5×F×h_c×K_c, (6.2)

где h_c – слой стока за 10 дневных часов, мм (для Тверской и окружающих ее областей h_c = 20 мм); К_с – коэффициент, учиты­вающий окучивание снега (К_с = 0,8).

3. Определяют величину фактического сброса (ФС), г/ч, 3В с поверхностными СВ по каждому ингредиенту (взвешенные вещества, свинец, нефтепродукты) загрязнения по формуле

ФС = 3600×С_ф×Q_c, (6.3)

где 3600 - коэффициент перевода; С_ф – фактическая концентра­ция 3В в поверхностном стоке по каждому ингредиенту загряз­нений согласно табл. 6.2, мг/л; Q_c – расчетный расход поверх­ностных сточных вод (принимают только наибольший из рассчи­танных выше расходов дождевых и талых вод), л/с.

Таблица 6.2. Концентрации загрязнений в поверхностном стоке, мг/л, с покрытий автодорог

4. Определяют коэффициент турбулентной диффузии Д по формуле (5.5) при заданной V_п.

5. Рассчитывают коэффициент a, учитывающий влияние гидрав­лических факторов смешения, по формуле (5.4), принимая О_макс равным Q_c.

6. Определяют коэффициент смешения CB с водой водотока g по формуле (5.3).

7. Определяют предельно допустимое содержание 3В в поверхнос­тном стоке c учетом смешения его с водами водотока C_прд, мг/л, по формуле Фролова - Родзиллера

С_прд = g×Q_мин(С_пдк – С_в)/ Q_с + С_пдк , (6.4)

где Q_мин – среднемесячный (минимальный) расход воды в водо­токе 95% обеспеченности, м³ /с; С_пдк – ПДК данного 3В в во­дотоке, мг/л (берут из табл. 6.3).

8. Рассчитывают величину предельно допустимого сброса (ПДС), г/ч, ЗВ по каждому ингредиенту загрязнения по формуле

ПДС = 3600×С_прд× Q_с, (6.5)

где 3600 – коэффициент перевода; остальные обозначения те же, что и в формуле (6.4).

9. Полученные величины ПДС и ФС по каждому ингредиенту заг­рязнения изображают в виде гистограммы и анализируют результаты расчетов, как указано в подразделах 6.3 и 6.4.

6.2. Задание на расчет

Задание № 6.2.1. Определить поверхностный сток и ПДС 3В (взвешенные вещества, нефтепродукты, свинец) в водоток с автодороги Тверской области. Оценить величину фактического сброса (ФС) этих веществ с поверхностными СB по каждому ин­гредиенту. Итоговые результаты расчета изобразить в виде гистограммы, сделать их анализ для обоснования возможности реализации вариантов сброса СВ в водоток без предварительной очистки или через очистные сооружения и предложить соответ­ствующие инженерные решения. Содержание взвешенных веществ в реке (в природных условиях) С_в = 15 мг/л, фоновые концентра­ции прочих веществ отсутствуют. Автомобильная дорога имеет jкатегорию с продольным уклоном i, % 0, и площадью участка во­досбора F, га. Глубина в русле водотока h, м, средняя скорость потока в русле V_п , м/с, расстояние от места выпуска CB до контрольного створа по течению реки l _ф, м, коэффициент извилистости ò, минимальный расход воды в водотоке Q_мин,м³/с.

Численные значения исходных данных приведены в табл. 6.4.

6.3. Методические указания по выполнению задания и анализу результатов расчета

Перед выполнением задания студент должен внимательно изучить подразделы 5.2.4 и 5.2.5 учебного пособия [ 3 ], методику расчета и оценки загрязнения поверхностного стока с автомобильной дороги, а также задание № 6.2.1, изложенные в подразделах 6.1 и 6.2. Затем он определяет расход дождевых и талых вод и величину ФС по каждому ингредиенту 3В по формулам (6.1...6.3). После этого находят величину ПДС по формуле (6.5), причем необходимые для расчета коэффициенты Д, a и gопределяют по формулам (5.3...5.5) подраздела 5.1 настоящего пособия. Для удобства последующего анализа величины ФС и ПДС по каждому ингредиенту 3В следует представить графически в виде гистограммы.

Если величина ФС £ ПДС, то может быть допущен сброс повер­хностных СВ с автодороги непосредственно в водоток без очистки. В случаях, когда ФС > ПДС, сброс поверхностных СB без очистки не допускается. При очистке следует обеспечивать на выходе из очистного сооружения концентрацию 3В, не превышаю­щую значение С_прд , определенное по формуле (6.4).

6.4. Инженерные решения по результатам расчета

Если при анализе результатов расчетов сделан вывод допус­тимости сброса поверхностных СВ без очистки, то при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов применяют обычные схемы водоотвода в соответствии с действующими нор­мами на проектирование и типовыми решениями [ 8 ]. В против­ном случае следует применять схемы поверхностного водоотвода с покрытия автомобильных дорог и мостов, обеспечивающие сбор вод поверхностного стока и направляющие их на очистные соору­жения. Конструкции очистных сооружений рекомендуется, как правило, принимать по действующим типовым проектам. Допуска­ется применение индивидуальных очистных сооружений, например, камерные и тонкослойные отстойники.

Сброс дождевых и талых вод с поверхности автомобильных дорог за пределами водоохранных зон и населенных пунктов производится кюветами, лотками, по откосам на рельеф без до­полнительной очистки, но со скоростями меньше размывающих для грунтов в месте выпуска воды. В проектах автомобильных дорог и мостов не следует предусматривать устройства мойки автомобилей в пределах водоохранной зоны водотоков и водоемов.

В итоговом заключении студент дает величины Q_c^д, Q_c^т, ФC, С_прд и ПДС, а также приводит решение о целесообразности (или нецелесообразности) очистки СB с автодороги. При необ­ходимости последней он указывает какие приняты отстойники.

Дата добавления: 2014-11-07