ОБД_проект АД / лекции по основам проектирования / лекция раздел_12_охрана среды

12. УЧЕТ ВОПРОСОВ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОЛОЖЕНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

12.1. Влияние автомобильных дорог и автомобильного транспорта

на окружающую среду

Вряд ли можно найти какое-либо другое инженерное сооружение, которое бы так тесно взаимодействовало с окружающей средой, как автомобильная дорога. Любой другой одиночный объект производственного или бытового назначения может рассматриваться как локальное пятно. Дорогу же нужно представлять как отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную для специального использования – движения автомобилей. Эта полоса разрезает тысячелетиями сложившиеся места обитания жизненных сообществ, нарушает естественные пути миграции животного мира, изменяет рельеф, микроклимат и гидрологический режим местности, загрязняет почву, атмосферу, поверхностные и грунтовые воды и т.д.

Изъятие земель и границ сельскохозяйственных угодий при проложении дороги может нарушить сложившуюся рациональную систему севооборота и принести большой экономический ущерб сельскому хозяйству. В развитых странах под дороги занимаются большие площади территории страны. Так в Англии, Германии, Франции, где плотность дорог колеблется от 1,1 до 1,5 км на 1 км² территории, дороги занимают 3-5% всех земель. Пыль, сметаемая ветром с дорог низших категорий, снижает урожайность на прилегающих поймах. Так урожайность зерновых снижается на 15-20% в полосе шириной 100-150 м, вдоль дорог с высокой пылимостью.

Прорезая большие лесные массивы просеками, дороги меняют условия жизни населяющих их животных. Неожиданно выбежав на дорогу, животные могут стать причиной тяжелых дорожно-транспортных происшествий. Поэтому в ряде случаев дорогу в лесных массивах приходится ограждать изгородями, а для животных устраивать под насыпями специальные проходы.

Непродуманно проводимые при постройке дороги земляные работы могут нарушать красоту природных ландшафтов расположенными в неудачных местах грунтовыми карьерами и резервами, обнажением склонов при устройстве земляного полотна в полунасыпях-полувыемках при прокладке трассы по косогору.

При сооружении земляного полотна образуются обнаженные от дерново-растительного покрова грунтовые поверхности, которые особенно при наличии уклонов подвергаются интенсивной водной и ветровой эрозии от атмосферных воздействий. Подрезка склонов и перегрузка их насыпями часто вызывают активизацию оползневых процессов. Насыпи на пересечениях болот, уплотняя торф, могут приводить к нарушению гидрологического режима и к развитию заболачивания или к осушению.

Следует иметь в виду также, что дорога привлекает к себе большое количество людей, которые также могут оказывать отрицательное воздействие на придорожную зону особенно в местах сосредоточения большого числа посетителей, таких как стоянки, площадки отдыха, автобусные остановки и т.п.

Особенно неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывает транспорт. В составе отработавших выхлопных газов автомобилей присутствуют шесть токсичных компонентов  это окись углерода, окислы азота, углеводороды, окислы серы, соединения свинца и сажа. Наиболее токсичными из них являются соединения свинца. Они способны накапливаться в растениях, животных, в организме человека и при высокой концентрации приводить к тяжелым болезням, а иногда и смерти. Наибольший объем в свою очередь занимает окись углерода. Подсчитано, что общее количество выбросов этого токсичного вещества автомобилями в мире превышает 200 млн.т. в год.

Кроме загрязнения окружающей среды выхлопными газами автомобилей, происходит также загрязнение токсичными продуктами истирания дорожных покрытий и автомобильных шин, горюче-смазочными материалами, мусором. Загрязнение, вызванное содержанием дорог, представляет собой загрязнение солями, при зимней борьбе с гололедом, пестицидами, при уничтожении растительности на обочинах и откосах.

Шумовое загрязнение стало одной из социальных и гигиенических проблем. В городах и населенных пунктах транспортный шум составляет 80-90% общего количества шума. Средний уровень звукового давления на автомобильных магистралях находится в пределах от 70 до 85 децибелл. Наблюдения показывают, что при длительном воздействии интенсивного транспортного шума уровнем 80-90 децибелл нарушаются функции сердечно-сосудистой системы.

При движении транспортного потока по дороге возникают также вибрационные колебания, которые могут передаваться через грунт к фундаментам близлежащих зданий и сооружений, что при слабых грунтах может вызвать осадку зданий.

Вместе с тем неправильно считать, что дорога во всех случаях несет только ущерб природе. При разумном проектировании дороги имеется немало возможностей улучшения отдельных элементов ландшафта в процессе дорожного строительства. Это и смягчение неустойчивых форм рельефа, прекращение неблагоприятных геологических процессов (эрозия, оползни, карст и др.), улучшение состава растительности. Ряд этих вопросов решается методами ландшафтного проектирования.

12.2. Ландшафтное проектирование автомобильных дорог

Дороги должны максимально гармонично сочетаться с окружающей средой, с ландшафтом. Это может быть достигнуто путем плавного включения дороги в окружающую местность, что в свою очередь повышает удобство движения, позволяет лучше раскрыть перед едущим красоту природы, устранить вызванные проложением дороги нарушения закономерностей природного ландшафта.

С этой целью необходимо проводить пространственный анализ дороги и окружающего ее ландшафта. Перспективные представления образа дороги и его восприятие водителем при движении формирует тот зрительный комфорт, который обеспечивается лишь полным охватом окружающего ландшафта с взаимной увязкой элементов ситуации плана и продольного профиля дороги. Анализ перспективных изображений дороги позволяет выявить и изменить некоторые геометрические элементы трассы с тем, чтобы дорога приобрела требуемый вид в перспективе, т.е. достигла гармоничного сочетания с ландшафтом, окружающей средой.

Для решения этой проблемы можно выделить некоторые принципы и подходы.

В придорожной зоне выработке решений, принимаемых с точки зрения восприятия может способствовать принцип зрительного зонирования. В соответствии с этим принципом территорию придорожной полосы целесообразно расценивать с точки зрения ее восприятия с дальнего, среднего и близкого расстояния.

Территории, воспринимаемые в зоне далекого зрительного охвата, включают наиболее характерные элементы  горные цепи, горные вершины, водохранилища, крупные объекты строительства и т.п. Эти элементы условно определяют границы зоны восприятия.

Территории, воспринимаемые в зоне среднего зрительного охвата, включают характерные холмы, лесные массивы, сельскохозяйственные угодья, населенные пункты и т.п., при которых должно быть предусмотрено предельно гармоничное включение дороги в окружающую среду.

Непосредственно видимая с дороги зона, с условными границами 500-800 м от дороги, включает в себя расположенные вдоль дороги сельскохозяйственные и промышленные территории, периферийные районы населенных пунктов, подходы к населенным пунктам, отдельные объекты строительства и т.п. Развитие этих территорий и объектов, рассматриваемых с близкого расстояния, осуществляется на основе проектов, разрабатываемых по заказу владельцев этих территорий.

Проведенное таким образом зонирование территории вдоль дороги помогает выработать подходы к принимаемым проектным решениям.

При проектировании трассы дороги необходимо обеспечить пространственную плавность, ясность направления с учетом особенностей зрительного восприятия дороги водителем.

Назначая элементы дороги, необходимо принимать во внимание, что водители видят расположенные впереди участки дороги искаженными в перспективе, под очень малым углом зрения. Круговые кривые представляются им сплющенными, длина кривых  уменьшенной, а крутизна поворота возросшей. Поворот дороги в плане на несколько градусов, искажаясь в перспективе, кажется круче на 15-20⁰ и более (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Искажение вида дороги в перспективе:

а  кривая малого радиуса воспринимается как крутой излом; б  увеличение радиуса кривой способствует зрительной плавности дороги; в  влияние продольного уклона (горизонтальный участок за длинным спуском кажется подъемом, а небольшой подъем  очень крутым); 1  фактическое соотношение уклонов; 2  кажущееся соотношение

Короткая кривая между длинными прямыми воспринимается как резкий изгиб трассы, а сравнительно пологие прямые участки дорог, расположенные за длинными спусками,  крутыми подъемами. Эти кажущиеся нарушения плавности дороги отражаются на избираемых водителями режимах движения и вызывают необоснованное снижение скорости в местах, где параметры элементов плана и профиля обеспечивают возможность проезда с более высокими скоростями.

Поэтому необходимо обеспечить пространственную плавность дороги, устраняющую зрительные обманы и обеспечивающую водителям уверенность в управлении. Достичь этого можно, используя следующие рекомендации 4, 19 по сочетанию элементов плана и профиля:

• количество переломов в плане и профиле должно быть по возможности одинаковым. Нарушение этого правила приводит к неудачным решениям в виде волнистой поверхности дороги (провалов видимости) (рис. 12.2, а). Особо неудачен случай, когда повороты дороги в разные стороны расположены в вогнутых кривых (рис. 12.2, б). Принятие решения об улучшении видимости путем увеличения рабочих отметок насыпей (рис. 12.2, б) не всегда улучшает положение, так как извилистость дороги, ранее выбранная с целью спуска на дно долины по склонам (для обеспечения малого уклона), после подъема дороги на насыпь представляется едущим логически неоправданной рельефом и ситуацией местности;

• длины прямых и кривых участков дороги в плане должны соответствовать друг другу. Следует избегать коротких кривых в плане, расположенных между длинными прямыми, которые кажутся издалека водителю резким переломом дороги и вызывают снижение скорости (рис. 12.1). Повороты дороги смягчают вписыванием кривых больших радиусов, не менее указанных в табл.12.1.

Т а б л и ц а 12.1

Параметр плана	Величина параметра
Угол поворота, град.	1	2	3	4	5	6	7-8
Радиус кривой, тыс.м.	30	20	10	6	5	3	2,5

• недопустимы короткие прямые вставки между направленными в одну сторону кривыми, которые также воспринимаются как неприятный для взгляда излом дороги. Такие вставки следует заменять кривыми больших радиусов, проектируя подобные участки как трехзвенные коробовые кривые (рис. 12.2, в). Для устранения коротких прямых вставок между обратными кривыми увеличивают радиусы кривых так, чтобы они непосредственно сопрягались друг с другом (рис. 12.2, г). Радиусы смежных кривых не должны различаться более чем в 1,5 раза;

• для достижения наилучшей плавности трассы следует по возможности совмещать вертикальные и горизонтальные кривые. Желательно, чтобы длина горизонтальной кривой несколько превышала длину вертикальной кривой. Смещение вершин совпадающих вертикальных и горизонтальных кривых допустимы не более чем на 1/4 длины наименьшей из кривых. Радиус вогнутых кривых должен не менее чем в 6 раз превышать радиус совпадающих с ними кривых в плане;

• для обеспечения на дороге видимости на большом расстоянии следует избегать сочетаний элементов трассы, образующих в продольном профиле "провал", в результате которого для водителя остается неопределенным дальнейшее направление дороги. К числу таких сочетаний относятся: короткие вогнутые участки продольного профиля, расположенные в пределах длинных прямых или кривых в плане большого радиуса, воспринимаемые как карманы или просадки (рис. 12.2, д); выпуклые вертикальные кривые малых радиусов на прямых участках; прямые участки, как бы упирающиеся в небосвод на вершине выпуклых кривых малого радиуса.

Пространственную плавность трассы проверяют построением перспективных изображений, используя для этого методы начертательной геометрии, а также специальные разделы САПР. При необходимости вносят исправления в план и профиль (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Неблагоприятные сочетания элементов трассы и их устранение:

а  частые переломы продольного профиля в пределах прямых участков в плане; б  чрезмерная извилистость продольного профиля; в  устройство коротких прямых вставок между горизонтальными кривыми, направленными в одну сторону; г  устройство коротких прямых вставок между обратными кривыми в плане; д  короткие вогнутые участки продольного профиля; 1  продольный профиль; 2  план трассы (пунктиром показано рекомендуемое проложение трассы дороги); 3  перспективный вид дороги до улучшения плавности трассы; 4  перспективный вид дороги после улучшения плавности трассы

Зрительная ясность дороги  это ясность в направлении дороги на достаточно большом расстоянии, позволяющая водителю оценивать и прогнозировать дорожные условия. Она обеспечивается как вышеперечисленными способами, создавая плавную трассу, так и путем зрительного ориентирования. Для чего могут использоваться различные решения.

Так на рис. 12.3 показано, как увеличение радиуса кривой в плане делает для водителя понятным изменение направления дороги за переломом продольного профиля.

Рис. 12.3. Улучшение ориентирования водителя в дорожных условиях:

а  вид дороги, построенной без учета принципов зрительного ориентирования; б  обозначение поворота увеличением длины кривой, начинающейся за переломом продольного профиля; 1  продольный профиль; 2  план

Для этих же условий может быть принято и другое решение с использование аллейной посадки вдоль дороги (рис. 12.4). Или других решений, учитывающих также своеобразную психическую инерцию водителя  склонность следовать по сложившемуся направлению движения глазами.

Рис. 12.4. Ориентирование водителя в различных условиях:

а  дорога без ясности направления из-за вертикальной кривой;

б  ориентирование водителя об изменении направления трассы (поворот влево) путем посадки зеленых насаждений

При проектировании дорог с интенсивным пассажирским и туристическим движением уделяют особое внимание привлекательности дороги для едущих, сохранению, совершенствованию и укреплению придорожной полосы. Для этого используют следующие приемы:

• рекультивация придорожных резервов, разборка брошенных при реконструкции участков дорог или использование их для площадок отдыха;

• раскрытие красивых видов с дороги, на расположенные поблизости исторические и культурные достопримечательности, озера и живописные поляны путем вырубки и прореживания прилегающих лесов;

• маскировка придорожными посадками строений, вид которых портит ландшафт, обнаженных высоких откосов, выработанных карьеров, устройство в брошенных карьерах водохранилищ;

• украшение придорожной полосы путем посадок декоративных групп деревьев и кустарников в открытой степной местности;

• устройство гармонично вписываемых в окружающую среду площадок отдыха, автобусных остановок, малых архитектурных форм.

12.3. Защита окружающей среды от воздействия транспорта

Как уже указывалось, основными видами отрицательного воздействия транспорта на окружающую среду являются выхлопные газы, продукты истирания, шум и вибрация.

Воздух на придорожной полосе загрязняется вредными соединениями, содержащимися в отработавших газах, на достаточно большие расстояния. Так в безветренную погоду окись углерода распространяется до 100 м (табл. 12.2).

Т а б л и ц а 12.2

Показатель	Распространение окиси углерода
Расстояние от оси дороги, м	0	10	20	40	60	80
Относительное загрязнение, %	100	48	31	22	16	10

Свинцовые соединения, имеют свойство накапливаться в почвах прилегающих полей и затем попадать в растения (использование таких растений в качестве продуктов питания может привести к серьезным отравлениям организма человека или животных). Продукты истирания также распространяются вдоль дороги на достаточно большое расстояние. Поэтому целесообразно устройство вдоль дорог специальных, достаточно густых, лесополос, предотвращающих распространение вредных веществ за ее пределами. Кроме того, необходимо иметь ввиду, что смываемые дождями с проезжей части масла и продукты износа шин, попадая в конце концов в водотоки, вызывают их загрязнение. Это необходимо учитывать при проложении дорог в пределах водоохранных зон, где в системе дорожного водоотвода следует специально проектировать очистные сооружения.

Особое место, особенно в Германии, где высокая плотность населения и большое число населенных пунктов располагается вблизи от дорог, уделяется борьбе с шумом. Его уровень зависит от источника шума и колеблется в широких пределах.

Санитарные нормы допустимого шума, используемые в России, ограничивают уровни шума на территории старых жилых кварталов 50-60 дБ, курортов 40-50 дБ.

Интенсивность транспортного шума зависит от многих обстоятельств  интенсивности, состава и скорости движения, типов шин, ровности дорожных покрытий и др. В среднем у бровки земляного полотна в 7,5 м от оси ближайшей полосы движения уровень шума (в дБ) определяется 6 по зависимости:

, (12.1)

где N  интенсивность движения, авт/ч.

Методы расчета снижения уровней шума от движения автомобилей на разных расстояниях от его источников исходят из предпосылки, что затухание энергии происходит в соответствии с формулой

, (12.2)

где  уровень шума на расстоянии от источника звука;  уровень шума на расстоянии .

Наиболее рациональный способ предотвращения влияния транспортного шума  проложение дороги на таком расстоянии от застройки, при котором он не превышает допустимых норм. При невозможности этого автомобильные магистрали с интенсивным движением располагают в выемках и тоннелях, устанавливают вдоль дороги звукопоглощающие ограждения из пористых материалов, отсыпают ограждающие земляные валы.