Оценка количества нефтепродуктов, попадающих на полотно автомобильной дороги

Поступление нефтепродуктов на поверхность автодорог связано с протечками топлива, моторного масла, трансмиссионного масла, смазочных материалов из различных систем автомобиля. При протечках на поверхность автодороги поступают отдельные капли нефтепродуктов, частота падения и объём которых зависит от изношенности двигателя, тщательности и правильности его эксплуатации, а также других причин. Скорость поступления нефтепродуктов на дорогу в результате таких утечек из одной автомашины составляет от долей миллиграмма до нескольких миллиграмм в секунду.

Методика оценки поступления нефтепродуктов на проезжую часть базировалась на основе прямого наблюдения и учёта количества и площади маслянистых пятен, образуемых автомобилями различных типов.

Натурные наблюдения за потерями нефтепродуктов (машинного масла, топлива) от автотранспорта проводились на разных улицах Санкт-Петербурга.

По исследованиям, выполненным Академией Коммунального Хозяйства [4], в течение первых двух суток пятна от нефтепродуктов расплываются и увеличивают свои размеры в 1,5 – 1,7 раза по сравнению с первоначальными размерами, при этом наблюдается их выравнивание и сглаживание угловатых форм на округлые. Отдельные пятна в бездождный период сохраняются в течение 2-3 недель. При прохождении дождя пятна исчезают. Так как во всех экспериментах регистрировалось время истечения нефтепродуктов, это позволило определить интенсивность (скорость) утечки нефтепродуктов (г/час). С учётом количества автомобилей, у которых не наблюдались утечки нефтепродуктов (около 35% легковых и 40% грузовых автомобилей), определены средние значения интенсивностей утечек (табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Общие данные по грузовым и легковым автомобилям

Общее количество наблюдаемых автомобилей	Общее количество поступивших за час нефтепродуктов на дорожное полотно, г/час	f – средняя интенсивность протечек нефтепродуктов в расчете на один автомобиль, г/час
ЛЕГКОВЫЕ
	154,8	1,3
ГРУЗОВЫЕ
	204,5	13,6

Имея в распоряжении данные по средним утечкам нефтепродуктов из автомобилей, можно перейти к оценке количества нефтепродуктов, вытекающих на заданном отрезке какой-либо дороги (на отдельно взятых участках дорог).

Дальнейшая судьба нефтепродуктов, после попадания на проезжую часть автомобильной дороги, сложна и трудно предсказуема. На это влияют многие факторы. Нефтепродукты, попавшие на дорожное полотно, испаряются, впитываются в поры асфальта, в покрышки автомобилей, смываются дождями. Поэтому не все нефтепродукты попадают в водную среду. Исследования трансформации нефтепродуктов, попавших на дорожное полотно, выполненные в [4], показали, что бензин и дизельное топливо очень быстро испаряются. Моторное масло впитывается в асфальт. Уже через сутки после попадания масла на асфальт с его поверхности удаётся смыть только 11,5 % от первоначального количества. Через 7 суток эта величина падает до 1,24 %. Эксперименты показывают, что впитывание нефтепродуктов поверхностью дорожного покрытия заканчивается за первые 1–5 минут [4].

Таким образом, в первом приближении можно принять, что ливневый сток будет загрязняться практически только нефтепродуктами, попавшими на дорожное полотно во время дождя. Накоплением нефтепродуктов в междождевой период можно пренебречь.

Концентрацию нефтепродуктов во время дождя в ливневом стоке при принятых выше предположениях можно оценить отношением (1.1):

(1.1)

где:

Сн. п. – концентрация нефтепродуктов в ливневом стоке, мг/л;

i - интенсивность осадков, мм/час;

fл - средняя интенсивность утечки нефтепродуктов у легковых автомобилей, г/час;

fгр - средняя интенсивность утечки нефтепродуктов у грузовых автомобилей, г/час;

Nл – интенсивность движения легковых автомобилей, авт./час;

Nгр - интенсивность движения грузовых автомобилей, авт./час;

V – средняя скорость автомобилей, км/час;

B – ширина проезжей части, м.

Для проверки возможности использования формулы (1.1) выполнены натурные исследования. Во время дождей на Синопской и Смольнинской набережных, на Пулковском шоссе и на Миргородской улице отобраны пробы ливневых стоков с последующей оценкой содержания в этих пробах нефтепродуктов. Сопоставление данных, полученных экспериментально, с расчётами, выполненными по формуле (1.1), представлены в табл. 1.2.

Таблица 2 – Содержание нефтепродуктов в ливневом стоке улиц Санкт-Петербурга

№ пробы	Nл,авт./час	Nгр, авт./час	i, мм/час	Cн. п., мг/л
				Измерения	Расчет
Синопская набережная
			1,0	5,12	8,32
			1,5	5,53	6,01
			0,8	8,2	7,1
Смольнинская набережная
			1,0	3,24	3,65
Пулковское шоссе
			0,5	14,6	10,74
Миргородская улица
			0,5		20,2
			1,0	5,12	8,32
			1,5	5,53	6,01
			0,8	8,2	7,1

Как следует из табл. 1.2, экспериментальные данные вполне отвечают расчетным оценкам по формуле (1.1). Тем самым подтверждено, что определение концентрации нефтепродуктов в ливневом стоке с автомобильных дорог можно проводить с использованием предложенной расчётной формулы.

Известно, что строительные нормы по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод [5] и Требования по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог [6] для дорог I категории определяют расчётную концентрацию нефтепродуктов в ливневом стоке постоянной величиной 24 мг/л. Сопоставляя ее с полученными результатами, видим, что во многих случаях оценка концентрации нефтепродуктов по [5, 6] является завышенной.