|
|
|
|
|
Katarzyna BARYŻEWSKA,
PPU „INKOM”S.C. Katowice
Analiza wpływu kształtu układu drogowo-ulicznego miasta na emisję zanieczyszczeń odkomunikacyjnych i hałasu przy ustalonych parametrach brzegowych na przykładzie Zabrza
1. Wprowadzenie Przemianom społeczno-gospodarczym zachodzącym w ostatnich latach w Polsce towarzyszy dynamiczny wzrost liczby pojazdów poruszających się po drogach naszego kraju. Według Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska (PIOŚ) w roku 1996 liczba pojazdów wzrosła w porównaniu do sytuacji w roku 1990 o 30%, a w stosunku do 1980 r. podwoiła się. W przypadku samochodów osobowych, średnio w skali kraju, wskaźnik motoryzacji w Polsce wynosi 240. Tak szybkiemu rozwojowi motoryzacji nie towarzyszy niestety równie szybki rozwój sieci dróg. Zbyt słabe bodźce ekonomiczne i przestarzała infrastruktura transportu zbiorowego nie stanowią zachęcającej alternatywy dla użytkowników samochodów osobowych. Efektem tego jest wzrost emisji zanieczyszczeń komunikacyjnych głównie: tlenku węgla - CO, tlenków azotu - NOx, węglowodorów - CxHy, związków ołowiu (Pb) i sadzy oraz podwyższenie poziomu hałasu.
2. Zanieczyszczenia komunikacyjne na terenach zurbanizowanych.
Ze względu na zwiększającą się liczbę samochodów, a tym samym wielkość i charakter emisji z pojazdów, odsetek ludzi narażonych na szkodliwe oddziaływanie toksycznych składników spalin samochodowych jest ciągle bardzo duży. Utrzymujący się na świecie wysoki popyt na ofertę przemysłu motoryzacyjnego powoduje, że zanieczyszczenie powietrza w miastach powodowane przez pojazdy samochodowe stało się jednym z głównych i, jak dotąd, nierozwiązanych problemów. W coraz większym stopniu dotyczy to również Polski, mimo iż rejestrowane stężenia typowych zanieczyszczeń komunikacyjnych, takich jak tlenek węgla, są w naszych miastach ciągle niższe niż w dużych aglomeracjach europejskich. Stopień obciążenia środowiska hałasem jest nierównomierny. Jednym z najbardziej obciążonych województw, ze względu na hałas komunikacyjny, jest województwo śląskie. W aglomeracjach miejskich stężenie zanieczyszczeń w powietrzu ulega cyklicznym zmianom, związanym ze zmianą natężenia ruchu pojazdów, np. w ciągu doby. Takie zjawisko obrazuje wykres wahań natężenia ruchu pojazdów w ciągu doby (rys.1), z 24-godzinnego pomiaru ruchu na Drogowej Trasie Średnicowej w Aglomeracji Katowickiej, który odbył się 25.10.2001 roku.
Rys.1. Wykres wahań natężenia ruchu w przekroju DTŚ w ciągu doby
3. Wykorzystani e GIS w analizach wpływu kształtu układu drogowo-ulicznego miasta na emisję zanieczyszczeń odkomunikacyjnych.
Przy opracowywaniu analizy wpływu kształtu układu drogowo-ulicznego miasta na emisję zanieczyszczeń odkomunikacyjnych i hałasu przy ustalonych parametrach brzegowych (kształt układu drogowo-ulicznego, potencjały ruchowe) na przykładzie Zabrza wykorzystano możliwości, jakie dają Systemy Informacji Geograficznej (GIS) w analizach porównawczych zagrożeń odkomunikacyjnych . Ponieważ jako miasto modelowe wybrano Zabrze, powyższe założenie zostało zrealizowane przy maksymalnym wykorzystaniu danych GIS, będących w zasobach Urzędu Miejskiego w Zabrzu oraz danych wejściowych udostępnionych przez Przedsiębiorstwo Projektowo - Usługowe „INKOM” s.c. z Katowic. Wykorzystanie GIS-u w opracowaniu danych wejściowych, służących m. in. do tworzenia modelu ruchu w mieście, pozwoliło na:
Wszystkie przeprowadzone analizy miały na celu sprawdzenie jak zmiany kształtu układu drogowo-ulicznego Zabrza (rys.2) wpłyną na emisję zanieczyszczeń odkomunikacyjnych i hałasu. Założono dwa horyzonty czasowe - rok 2015 i 2020.
Rys.2. Rozwój sieci drogowo-ulicznej – etap 2015 i 2020
Przeprowadzenie analiz porównawczych, które dotyczyły wyżej wymienionych założeń, poprzedzone zostało:
Rys.3. Prognozy ruchu dla godziny szczytu popołudniowego – 2015 r. i 2020 r.
4. Obliczenia i analizy Przygotowane w ten sposób wariantowe symulacje ruchowe na pełnej sieci drogowo-ulicznej miasta posłużyły następnie do:
4.1. Czynniki drogowo-ruchowe wpływające na wielkość emisji Dane dotyczące emisji zanieczyszczeń odkomunikacyjnych i hałasu obliczane były według [1], a uwzględniały takie podstawowe czynniki wpływające na wielkość emisji jak:
4.2 Obliczane emisje zanieczyszczeń W zakres opracowanej metody weszły obliczenia następujących oddziaływań:
Obliczanie emisji szkodliwych substancji (SO2, NOx, CO, CxHy, Pb), odbywało się przy pomocy wskaźników określających emisję w [g/kg] zużytego paliwa, zgodnie z [1]. W większości przypadków wskaźniki te zależą od typu silnika, prędkości jazdy i spadku (pochylenia) niwelety. Suma emisji substancji szkodliwych dla odcinka, wybranej grupy odcinków lub całej sieci, daje wygodny syntetyczny wskaźnik umożliwiający porównania wariantów rozwiązań komunikacyjnych pod względem szkodliwości dla otoczenia. Natomiast poziomy dźwięku, liczone na poszczególnych odcinkach sieci nie mogą być sumowane wprost, ze względu na charakter zależności hałasu od ruchu. Przyjęto założenie, że postępując analogicznie jak w przypadku emisji spalin można pokusić się o zdefiniowanie wskaźników emisji hałasu dla poszczególnych typów pojazdów. Powinny mieć one wymiar energii na jednostkę długości [J/km]. W ten sposób będzie możliwe obliczenie emisji hałasu, odzwierciedlającej energię akustyczną wyemitowaną na odcinku przez przejeżdżające pojazdy. Wielkość ta ma wymiar energii [J], a więc może być sumowana, co jest wygodne przy porównywaniu wariantów rozwiązań komunikacyjnych. W pracy nie analizowano sprawy poprawności i aktualności algorytmów służących do obliczeń ilościowych poszczególnych emisji, wychodząc z założenia, iż nie ma to większego wpływu na jakość analizy, w której dokonuje się wartościowania na zasadzie: więcej – mniej, lepiej – gorzej. Przyjęty sposób realizacji obliczeń pozwala, bowiem na dokonanie dowolnych zmian w tym zakresie (wymiana algorytmów obliczenia emisji zagrożeń). Korzystając z danych ruchowych uzyskanych w wyniku przeprowadzonych symulacji komputerowych dla dwóch horyzontów czasowych, wykonano obliczenia emisji spalin i hałasu dla wszystkich odcinków sieci drogowo-ulicznej z zachowaniem ich kierunkowości.
5. Wizualizacja wyników obliczeń i analiz Uzyskane dane zostały przyporządkowane poprzez identyfikator do poszczególnych odcinków sieci, dla których z kolei wygenerowano uproszczone obiekty graficzne w postaci buforów. Ich waloryzacja kolorem (zależnym od wartości analizowanego parametru) umożliwia przeprowadzenie wizualnej analizy rozkładu przestrzennego danej zmiennej. Dodatkowo, wykorzystując podobne podejście, wykonano obliczenia sumarycznych emisji zanieczyszczeń oraz wskaźników komunikacyjnych (tabela 1), dla miasta jako całości i stref obejmujących w różnym układzie centrum miasta (rys.4).
Rys.4 . Podział miasta na strefy (I – IV)
Tabela 1. Zestawienie zbiorcze parametrów ruchowych oraz emisji spalin dla miasta jako całości (I) oraz wydzielonych stref (II, III, IV)
* - Wartości napisane kursywą oznaczają wzrost parametru, z podkreśleniem – spadek wartości parametru
Wykorzystując możliwości analityczne oprogramowania GIS-owego MapInfo Professional 6.0 i przygotowane bazy danych dotyczące emisji spalin i hałasu, zwizualizowano emisję zanieczyszczeń dla obu horyzontów czasowych - 2015 i 2020 - (rys.5). Przeprowadzono następnie analizy przestrzenne zmian emisji omawianych wcześniej zanieczyszczeń, na sieci drogowo-ulicznej miasta, pomiędzy latami 2015 i 2020. Rys.6 jest wizualizacją takich zmian (wzrost / spadek) na przykładzie emisji ołowiu (Pb).
Rys.5. Wizualizacja emisji zanieczyszczeń dla strefy centralnej miasta na przykładzie emisji Pb
Strefa centralna miasta
6. Wnioski dotyczące wpływu kształtu układu drogowo-ulicznego miasta na emisję
zanieczyszczeń
Sprawdzenie tej
metody na przykładzie miasta Zabrze pozwoliło ocenić, jaki wpływ na emisje
zanieczyszczeń i hałasu będzie miał kształt układu drogowo-ulicznego miasta w
roku 2015 i 2020.
Okazało się, że
przyjęty wariant rozwoju układu drogowo-ulicznego miasta w wyraźny sposób
chroni od wpływów komunikacyjnych strefę centralną miasta.
Dla przyjętych
zmian w sieci drogowo-ulicznej miasta w latach 2015 i 2020 wykazano dla stref
centralnych miasta (III, IV), wyraźną poprawę parametrów ruchowych, takich
jak: spadek liczby podróży, skrócenie czasu przejazdu oraz skrócenie
odległości przy jednoczesnym wzroście prędkości podróżowania. Implikuje to
spadkiem, w tych strefach, emisji zanieczyszczeń SO2, NOX,
CO, CXHY, Pb i hałasu.
Zaobserwowano
również, z uwagi na ogólnie poprawiony parametr prędkości, sumaryczny wzrost
emisji hałasu. Jednak wzrost ten następuje dla obszaru miasta jako całości
(strefa I) oraz strefy II, które charakteryzują się niższym stopniem
zainwestowania i gęstości zaludnienia.
7. Podsumowanie
Wykonana praca
wykazała przydatność zaproponowanej metody do przeprowadzenia analiz
porównawczych przestrzennej emisji zanieczyszczeń odkomunikacyjnych.
Zastosowanie w
pracy GIS-ów oraz analiza baz danych o ruchu, ludności, sieci drogowo-ulicznej
pozwoliły na uzyskanie całościowego obrazu zachodzących procesów z ich
rozkładem przestrzennym.
Szybkość
przetwarzania danych oraz wbudowane w system narzędzia służące do analiz
ilościowych, statystycznych i przestrzennych w znakomity sposób ułatwiają
zrozumienie zależności, istniejących pomiędzy kształtem sieci
drogowo-ulicznej, ruchem, a emisją zanieczyszczeń będących ich funkcją.
Literatura:
[1] Instrukcja:
„Obliczanie oddziaływań ruchu ulicznego na środowisko miejskie” – temat
opracowany w ramach PB 9, Instytut Gospodarki Przestrzennej i Komunalnej
Oddział w Krakowie – Kraków, czerwiec 1993.
[2] BARYŻEWSKA K.,
MAZURKIEWICZ M.: „Analiza wpływu kształtu układu drogowo-ulicznego miasta na
emisję zanieczyszczeń odkomunikacyjnych i hałasu przy ustalonych parametrach
brzegowych na przykładzie Zabrza”, praca dyplomowa. Politechnika Opolska,
Opole 2002.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Data ostatniej
aktualizacji:
14 października 2006 Optymalizowane dla rozdzielczości 800x600, IE 4+
Webmaster
road.pl
|
