ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «Особенности зимней уборки улиц города Балаково при снегопадах»
статья

Министерство образования Саратовской области

XII ОБЛАСТНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ИМ. Ф.А.БЛИНОВА

Секция «Наука-21 век»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Особенности зимней уборки улиц города Балаково при снегопадах»

г. Балаково

2019 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        4

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ        7

1.1. Особености методов утилизиции снега с городских территорий малых городов        7

1.2. Утилизация  на снегоплавильных установках.        8

2.ИСЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ        11

2.1. Анализ статистики по осадкам в зимний период по городу Балаково        11

2.2.Анализ ДТП в зимний период        14

2.3. Выбор и обоснование  снегоплавильной техники для г. Балаково        15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        21

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ        23

ПРИЛОЖЕНИЕ 1        24

ПРИЛОЖЕНИЕ 2        25

ПРИЛОЖЕНИЕ 3        26

ПРИЛОЖЕНИЕ 4        27

ПРИЛОЖЕНИЕ 5        28

ВВЕДЕНИЕ

Природно-климатические условия значительной части территории России, как и город Балаково, характеризуются большим количеством осадков в зимний период, а зима 2018-2019 года особенно запомнится жетелям города обилием выпавшего снега.

Уборка городских территорий, в зависимости от погодных условий требует особого подхода и имеет свои отличительные особенности. В зимний период основной задачей городского хозяйства является уборка дорожных покрытий для обеспечения нормальной работы городского транспорта и движения пешеходов.

Современные транспортные нагрузки на дороги требуют постоянного ухода за дорожным полотном в зимний период, а зимнюю уборку смело можно сравнивать с ликвидацией последствий стихийного бедствия. Сильный снегопад способны привести город к состоянию коллапса, когда «пробки» образуются на всех дорогах и даже специальный транспорт не в состоянии проехать к месту назначения.

Проблема зимней уборки городских территорий малых городов заключается в отсутствии специализированной техники и полигонов  для складирования и утилизации снега. Современная мощная дорожная техника способна сдвинуть снег к лотковой части дороги и отбросить его на необходимое расстояние за обочину. Поэтому снег с городских дорог  вывозится, а это – процесс дорогостоящий, кроме того приводит к дополнительной экологической нагрузке.

 Актуальность выбранной темы обусловлена изменением подхода к утилизации снега с территорий малых городов. При решении этой проблемы необходимо учитывать целый ряд факторов, как экономических, так и экологических.

Цель: исследовать статистику по осадкам в зимний период по городу Балаково и  подобрать технологию и оборудование для утилизации снегоуборки.

Согласно цели исследования были сформулированы следующие задачи:

1.Исследовать статистику по осадкам в зимний период по городу Балаково

2.Рассмотреть особености методов утилизиции снега с городских территорий малых городов;

3.Рассмотреть целесообразность установки в городе Балаково  сети утилизирующих снег сооружений;

4.Обозначить технологии, типы и конструктивные решения снегоплавильных сооружений;

5.Анализ технико-экономических показателей различных типов снегосплавных установок;

6.Анализ ДТП в зимний период за2018-2019 год

Объект исследования:

Территория города Балаково с большим количеством осадков в зимний период, требующим утилизации;

Гипотеза: 

Выбор технологии и оборудования для решения проблемы уборки и утилизации снежных масс, что может способствовать снижению транспортных нагрузок на дороги, а так же экологической нагрузки на воздушную среду города за счет загрязнения ее выхлопными газами и возможному загрязнению русла реки Волга нефтяными продуктами
и противогололедными реагентами .

Методы исследования:

• анализ научно - популярной литературы, интернет источников,
• исследовательский (статистический анализ по осадкам, ДТП);
• экономический анализ показателей различных типов снегосплавных установок;

Практическая значимость исследователького проекта заключается в подборе методов по утилизации снегоуборки в городе Балаково. Данные подкреплены технико-экономическими показателями, служащими наглядными расчетами для обоснования приобретения снегосплавильной техники, внедрения и оптимизации предложенного снегоуборочного процесса.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Особенности методов утилизации снега с городских территорий малых городов

Организация уборки связана с неравномерной загрузкой парка снегоуборочных машин, зависящей от количества выпавшего снега, его продолжительности, а также от температурных условий.

Городские территории зимой убирают в три этапа:

1)  очистка территории от снега;

2) удаление с городских территорий собранного в валы снега;

3) транспортировка в установленные места для складирования.

К первоочередным операциям зимней уборки улиц и дорог относятся:

- обработка проезжей части дорог, тротуаров против гололёдными материалами;

- укладку выпавшего снега в валы и кучи и подметание снега;

- выполнение разрывов в валах снега на перекрестках, пешеходных переходах, у остановок городского пассажирского транспорта, подъездов к административным и общественным зданиям, выездов из дворов и т.п.

Укладка свежевыпавшего снега в валы и кучи разрешена на всех улицах, площадях, набережных, бульварах и скверах с последующей вывозкой в течение 2 дней с момента формирования кучи или вала.

В зависимости от ширины улицы и характера движения на ней валы необходимо укладывать либо по обеим сторонам проезжей части, либо с одной стороны проезжей части вдоль тротуара с оставлением необходимых проходов и проездов.

Запрещена укладка свежевыпавшего снега в валы и кучи без последующего его вывоза.

Выполнение снегоочистительных работ возможно при условии строгого соблюдения технологических режимов, которые обусловливают зависимость времени работы машин от начала снегопада, что требует практически круглосуточной готовности машин к работе.

Очистку от снега крыш и удаление сосулек обязаны производить собственники, иные владельцы здания, строения, сооружения и (или) организации, осуществляющие управление многоквартирными домами, при их наличии,  с обеспечением следующих мер безопасности: назначение дежурных, ограждение тротуаров, оснащение страховочным оборудованием лиц, работающих на высоте. При сбрасывании снега и ледяных образований должны быть приняты меры, обеспечивающие полную сохранность деревьев, кустарников, воздушных линий уличного освещения и связи, растяжек, рекламоносителей, светофорных объектов, дорожных знаков и т.п.

Лица, осуществляющие очистку от снега крыш и удаление сосулек, обязаны немедленно вывозить снег и сосульки, сброшенные с крыш на снежные свалки.

Снег в местах складирования утилизируется под воздействием внешних факторов.

1.2. Утилизация  на снегоплавильных установках.

Установка для растапливания снега и льда - это инженерное сооружение, обеспечивающее приём снега, удалённого с территорий города снегоуборочной техникой, растапливание его, очистку полученной талой воды от различного рода загрязнений, содержавшихся в снеге и слив очищенной воды в сточные сети города.

 Снегоплавильная установка включает в себя:

• бункер (ёмкость), служащий одновременно для приема снеговой массы и для её растапливания;
• тепловыделяющий элемент (ТВЭл) который расположен в бункере. От типа источника энергии, используемого в установке, тепло к ТВЭлу может доставляться теплоносителем или выделяться непосредственно в нём.
• тепловой пункт- узел установки, обеспечивающий передачу энергии к ТВЭлу, называется;
• узел очистки полученной при плавлении снеговой массы талой воды. Состоит как правило из двух ступеней: на первой производится удаление тяжелых нерастворенных в воде загрязнений (песка, щебня и т.п.), на второй - удаление различного рода взвесей и примесей нефтепродуктов, которые могут содержаться в снежной массе.
• система слива талой воды. Она может быть либо самотечной, либо принудительной.

Источник энергии, в любой снегоплавильной установке для получения тепла, используемого при плавлении снега, может использоваться практически любой доступный в данном конкретном месте:

- электричество;

- тепло тепловых сетей (как прямое, так и обратное);

- дизельное топливо;

- газ.  

Снегоплавильные установки могут быть исполнены в нескольких вариантах:

-Мобильные – выполнены на базе автотранспорта;

-Стационарные - выполнены в модульном исполнении;

-Малогабаритные для крыш – выполнены в компактном исполнении.

Мобильные установки:

-Способны расплавить 100-300 кубометров снега в час;

-Источник тепла: газ, дизельное топливо, электричество, горячая вода;

-Передвигаются в любую часть города и остаются до полной утилизации снега на обозначенном участке.

-Время работы на одной заправке: не менее 8 часов;

-Время работы до очистки: в зависимости от степени загрязнения снега, не менее 4-х часов;

Стационарные установки:

-Установка способна расплавить до 300 кубометров снега в час;

-Источник тепла: газ, дизельное топливо, электричество, горячая вода;

-Должна устанавливаться в пункт сбора снег, разделена на модуль сбора снега и технологический модуль;

-Время работы на одной заправке: 8 часов;

-Время работы до очистки: в зависимости от степени загрязнения снега, не менее 4-х часов

Режим работы снегоплавильной установки

Снежные массы грузовой или экскаваторной спецтехникой загружаются в приемный бункер, который уже в работающей снегоплавильной установке заполнен теплой водой. В этой воде и происходит процесс топления снега. Заполненная вода посредствам теплообменников постоянно подогревается и поддерживается температура необходимая для быстрого и эффективного таянья снега.

 Существуют установки которые могут запускаться и без наполнения бункера водой, такие установки называются снегоплавильными пунктами сухого запуска.

В большинстве случаев для оптимальной работы требуется расположение рядом с установкой источника холодной/горячей воды.

Так вот в процессе таянья снега, уровень воды в плавильне все выше и выше поднимается. Как только уровень воды достигает дренажных отверстий фильтрующего отсека, происходит ее слив в канализационные трубы, либо в ливневою канализацию. Далее процесс циклично продолжается и вследствие происходит очень быстрая утилизация снежного покрова с расчищаемой территории.[1]

2.ИСЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Анализ статистики по осадкам в зимний период по городу Балаково

Саратовская область расположенная на юго-востоке европейской части РФ, находится в зоне умеренно-континентального климата. Яркая выраженная сезонность; холодные зимы; дождливая осень; образование устойчивого снежного покрова; кратковременные сильные морозы (чаще всего в феврале месяце); теплое лето без экстремально высоких температур; умеренное количество осадков - характерны для региона. Дожди и снегопады в регион приходят с воздушными массами, образующимися над Атлантикой, тогда как воздух, перемещающийся с континентальной Азии, приносит с собой сухую ясную погоду.[2]

  Для анализа статистики по осадкам в зимний период по городу Балаково необходимо рассчитать общую высоту осадков выпавших за месяц.  

Метеорологи различают два понятия: высота снежного покрова и количество выпавших осадков. То, что мы видим на улице после снегопада, это высота снежного покрова, который порой достигает 50 см, хотя количество выпавших осадков при этом может быть не более 20 мм. Один миллиметр выпавшего снега приравнивается к 1–1,5 см высоты снежного покрова в зависимости от структуры снега. По метеорологическому наставлению, миллиметр осадков — это один литр воды на квадратный метр. На всех метеостанция стоят осадкомерные ведра, из которых, в 9 и 21 час по Гринвичу, осадки выливаются в специальный сосуд, по которому измеряется их количество. Твердые осадки — снег, град — растапливаются, а потом специалисты измеряют получившуюся воду. Измерение воды проходит следующим образом: объем — см3, делят на площадь поперечного сечения осадкомера — см2. Полученную толщину слоя воды выражают в миллиметрах. [3]

Пример расчета высоты осадков( снежных масс).

Для примера расчета брали расчистку от снега дорогу  в первом микрорайоне города Балаково

1)Расчет высоты осадков производили по следующей формуле:

В=∑Хi*1,5;

где :

В- общая высота осадков выпавших за месяц;

Хi- количество осадков выпавших в i-тый день;

1,5 - высота снежного покрова приходящаяся на один миллиметр выпавшего снега

Для анализа высоты снежного покрова приходящаяся на один миллиметр выпавшего снега взята автомобильная трасса, огибающая по периметру ( по набережной канала им. Алексеевского , улице  лет 50 ВЛКСМ) 1 микрорайон, составляющей в общем 11700м2.(ПРИЛОЖЕНИЕ 1)

2) Общее количество осадков выпавшее за зиму на трассу 1 микрорайона ,

г. Балаково, производили по следующей формуле:

С=∑Вi *11700м2,

 Где:

Вi - общая высота осадков выпавших за i-тый месяц

11700м2 - расчетная площадь трассы 1 микрорайона

3) Стоимость вывоза снега, производили по следующей формуле:

Р=С*А,

Где:

А – ориентировочная стоимость вывоза снега одной машиной в количестве 10 м3.

Таблица № 1 Анализ статистики по осадкам в зимний период по городу Балаково[4]

2.2.Анализ ДТП в зимний период

Есть еще одна статья расходов в зимний период – это ДТП, количество которых увеличивается в шесть и более раз по сравнению с сухим покрытием в летнее время. А это страховые выплаты, ремонты, потери рабочего времени, больничные, поломанные судьбы и унесенные жизни. Таким образом, экономический ущерб от гололедицы и снежной каши на дорогах городов просто огромен.

Так по статистическим данным с сайта Госавтоинспекции по Балаковскому району Саратовской области за истекший зимний период произошло 29 ДТП, в которых  (ПРИЛОЖЕНИЕ 2) ранено 44 человек, но к счастью нет погибших: это заслуга и своевременной уборки снега и внимания водителей и пешеходов.[5]

2.3. Выбор и обоснование  снегоплавильной техники для г. Балаково

Период зимней уборки устанавливается с 15 октября по 15 апреля.

В настоящее время город Балаково является крупным административнопромышленным и культурным центром.

Заканальный район расположен на левом берегу канала имени Е.Е.Алексеевского, Центральный - правее этого канала, оба района ограничены с Саратовским шоссе и Судоходным каналом;

Численность населения города по состоянию на 01.01.2009 г. составляла 198 тыс. человек.;

Общая площадь – 3100 кв. км (город Балаково – 75 кв. км).; [6]

Наступивший 2019 год принес в Саратовскую область обильные осадки. Количество выпавших осадков превысело показатели прошлых лет в два раза

В Балаково снега в этом году вывезено 111 750 м. куб., в качестве реагента Пескосоляной смеси израсходовано 3 550 тонн.

Работы по расчистке дорог велись в 2 смены, на работу выезжало 37 единиц техники, работали 56 человек.

В этом году в Балаковском районе было предусмотрено шесть мест для складирования снега.[7] 

Учитывая большое количество снега, предлагается перерабатывать его на снегоплавильных пунктах, которые могут быть организованы на площадках канализационных очистных сооружений. Такое решение повлечёт за собой строительство сооружений бензомаслоуловителей.

На территории города расположены 3 площадки по сбросу снега, утвержденные экологами. Площадки расположены на территории: кирпичного завода, стадиона «Труд» и завода «Химформ». Общей площадью 2 га.;

Для вывоза снега с территории города предлагается обустроить снегосплавные пункты, которые возможно разместить в районе городских очистных сооружений канализации и в промышленной зоне Островной части города (в близи судоремонтного завода) (ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

Для вывоза расчётного объёма ТБО и обеспечения зимней и летней уборки улиц необходимо приобретение достаточного количества спецтранспорта (ПРИЛОЖЕНИЕ 4), в состав которого будут входить и средства малой механизации. Мощность автотранспортных предприятий будет определяться органами коммунального хозяйства с учетом фактического развития жилищного фонда, исправности автотранспорта и других местных условий.

Для окончательного решения проблемы переработки, утилизации и обезвреживания ТБО от Балаково, рекомендуется на основании утвержденного генерального плана поручить специализированной организации разработать проект «Генеральная схема санитарной очистки города Балаково» с учетом Федерального закона от 24 июня 1998г. N 89-ФЗ "Об отходах производства и потребления";[6]

С целью оптимизации, совершенствования технологии зимней уборки и ускорения решения по внедрению снегоплавильной технологии утилизации снега, мы предлагаем рассмотреть использование мобильных снеготаялок ОСА (Приложение 5).

Стоимость мобильной снегоплавильной установки варьируется в диапазоне цен от 500 тысяч рублей до 30 миллионов рублей. Мобильные установки изготовлены на основе контейнеров, стоят от 1,5 млн. рублей. На стоимость оборудования влияет мобильность, производительность и энергетическая эффективность. При выборе снегоплавильни необходимо руководствоваться такой технической характеристикой как пропускная способность в кубических метрах. Она и позволяет выбрать оптимальную установку, которая не будет простаивать на маленьких территориях, или наоборот, не успевать обрабатывать большое количество снежной массы.

Для организации стационарного пункта плавления потребуется так же проектировка и монтаж специалистами, что не очень и дешево. Стационарные агрегаты представляют собой модульное оборудование.  Стоимость начинается от 25 млн. рублей.

Для выбора и обоснования снегоплавильной техники для г. Балаково необходимо сравнить стоимость вывоза снега и стоимость плавления.

Таблица № 2 Основные данные для расчётов:

• Плотность снега - 300 кг/м3 (при уборке снег уплотняется);
• Стоимость вывоза 1 м3 снега – 120-150 руб.;

Пример расчёта уборки снежных масс площади трассы вокруг 1 микрорайона::

1)Очищаемая площадь трасса вокруг 1 микрорайона: 

взята автомобильная трасса, огибающая по периметру ( по набережной канала им. Алексеевского , улице  лет 50 ВЛКСМ) 1 микрорайон, составляющей в общем 11700м2.(ПРИЛОЖЕНИЕ 1)

S=П*Lтрассы

1.95*1000*6=11700 м2. 

2)Высота снежного покрова (за сутки) – 20мм*1.5 (в пересчете 1 мм осадков равен 1,5 см высота снежных масс) см. Получается 30см (0,3 м) высота снежных масс за сутки;

Получается, что объем убираемого снега – 11700м2*0,3 м=3510 м3;

3)Определить количество поездок автотранспорта для уборки снежных масс с территории трассы 1 микрорайона, площадью 11700 м2, при том что

один самосвал вмещает 10 м3 снега;

3510м3: 10 м3=351(поездок)

На вывоз этого объема нужно затратить 351 поездка в сутки;

4) Определить стоимость 351 поездок, если стоимость 1 поездки составляет 10м3 - 1500 руб;

351*1500=526500 руб;

Таблица №3 Затраты на утилизацию снежных масс, выпавших за сутки с площади трассы вокруг 1 микрорайона - 11700 м2

5) Расчет экономической выгоды по городу Балаково за весь зимний период , текущего года:

По данным СМИ за зимний период текущего года в Балаково вывезено 111 750 м3 снега, с учетом стоимости вывоза 1м3 снежных масс150 рублей :

А) Определить затраты на вывоз снега с территории города Балаково за весь зимний период текущего года:

111750м3*150руб=16762500 руб

Б) Потратили бы на плавление на дизельном топливе:

111. 750 м3*120руб.=13 410 000 руб.

В) Экономия за зимний сезон при плавлении на дизельном топливе составила бы 3 352 500 руб,

16 762 500 руб -13 410 000 руб = 3 352 500 руб,

6) Расчет потребности в мобильных снегосплавильных установках         ( ССУ), которые способны расплавить от 100-300 м3 снега в час, для расчета возьмем среднее значение 150м3 снега в час, время работы на одной заправке не менее 8 часов, регенерация и прочистка ССУ составляет до 30мин через каждые 4 часа;

А) Время для плавления объема снега с территории города Балаково за весь зимний период текущего года:

111750м3:150м3/ час =745час

Б) Количество дней необходимо для плавления объема снега с территории города Балаково за весь зимний период текущего года, при учете работы ССУ по 24 часов в сутки, т.е. составит 6 циклов по 4 часа, из них регенерация составит 0,5 часа в цикл:

 745час : 3,5 часа*6 циклов = 35,48 дня за зимний период 4 месяца;

Вывод:

Из представленных  расчетов видно, что:

1. снегоплавление в городе Балаково составляет 35,48 дня за зимний период 4 месяца;
2. при этом вариант плавления снега  на дизельном топливе составляет 421200 рублей в сутки с трассы 1 микрорайона, экономия по сравнению с вывозом с данной территории составила бы 105300 рублей в сутки;
3. а экономия за зимний сезон при плавление на дизельном топливе снега с территории города Балаково за весь зимний период текущего года, составила бы 3 352 500 руб, что можно приравнять к окупаемости одной мобильной снегоплавильной установки производительностью 150м3 снега в час,.

4)Таким образом, поданным расчетов  для города Балаково достаточно одной мобильной снегоплавильной установки, чтобы окупить свою стоимость и на сэкономленные средства купить еще одну, а через год – купить еще две на каждый из трех планировочных района: Островного, Центрального и Заканального , в которых расположены жилищная и культурно-бытовая застройка, и промышленные зоны. Численность населения города Балаково по состоянию на 01.01.2009 г. составляла 198тыс. человек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Зима в России всегда наступает неотвратимо и неожиданно. Улицы наполняет снежная каша, под которой образуется гололед. В результате в больницах – очереди с переломами, а в автомастерских – завал работы.

Совершенствование техники и технологии зимней уборки связано с развитием прикладных разделов инженерной деятельности и науки, внедрением в систему эксплуатации новых машин и технологических процессов.

 Показатели снегоуборки улиц малых городов и снегосплавления на мобильных ССУ которые достигаются при внедрении научно обоснованной технологии, позволяют повысить производительность труда, снизить стоимость работ по утилизации снежных масс и значительно снизить их стоимость при соблюдении необходимых экологических требований.

В данном проекте рассмеотрена технология и оборудование для решения проблемы уборки и утилизации снежных масс, что может способствовать снижению транспортных нагрузок на дороги, а так же экологической нагрузки на воздушную среду города за счет загрязнения ее выхлопными газами и возможному загрязнению поймы реки Волга нефтяными продуктами и противогололедными реагентами .

В данном проекте выполнены расчеты в потребности ССУ для города Балаково, рассчитана годовая экономия за зимний сезон  снегосплавления, которая составила бы  при плавление на дизельном топливе снега с территории города Балаково за весь зимний период текущего года,  3 352 500 руб, что можно приравнять к окупаемости одной мобильной снегоплавильной установки производительностью 150м3 снега в час.

Таким образом, поданным расчетов  для города Балаково достаточно одной мобильной снегоплавильной установки, чтобы окупить свою стоимость и на сэкономленные средства купить еще одну, а через год – купить еще две на каждый из трех планировочных района города, а лучше такие ССУ иметь каждой управляющей компании, обучив специалистов для обслуживания установки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.http://техсервис59.рф/snegoplav/

2. https://2019-god.com/kakaya-budet-zima-v-saratove-v-2018-2019-godu/ 

3.https://primpogoda.ru/articles/prosto_o_pogode/kolichestvo_osadkov

4. http://www.atlas-yakutia.ru/weather/map_of_graphics/map_of_graphics.html

5. http://stat.gibdd.ru/

6.Генеральный план города БАЛАКОВО до 2025 года Генеральная схема очистки территории города

7.https://www.gobalakovo.ru/news/2301342/snega-v-balakovo-vyvezeno-uze-vdvoe-bolse-cem-za-prosluu-zimu

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 5