VEGETAČNÍ BARIÉRY Mgr. Jan Karel

Transkript

1 VEGETAČNÍ BARIÉRY Metodika pro výpočet účinnosti výsadeb vegetačních pásů ke snížení imisních příspěvků liniových a plošných zdrojů emisí částic a na ně vázaných polutantů Mgr. Jan Karel

2 Vegetační bariéry mechanismy záchytu částic Mechanismy záchytu částic: 1) přímá depozice částic na dřevinách, zejména na jejich listech / jehlicích 2) snížení rychlosti proudění vzduchu, které se projevuje zvýšenou depozicí částic za bariérou (efekt větrolamu) ve druhém případě je souvisejícím efektem nárůst koncentrací těsně za bariérou Vlastnosti vegetačního pásu, ovlivňující záchyt prachu: 1) faktory prostorového uspořádání porostu výška a šířka bariéry, propustnost (mezery mezi jednotlivými stromy), horizontální a vertikální struktura porostu, vzdálenost od zdroje emisí, převýšení vůči zdroji emisí 2) faktory druhového složení porostu dřeviny jehličnaté listnaté, stálezelené opadavé, tvar a hustota koruny, velikost listové plochy, velikost, pohyblivost, sklon a povrchové vlastnosti listů

3 Tvorba metodiky pro výpočet účinnosti bariér Projekt TA ČR č. TD Optimalizace výsadeb dřevin pohlcujících prachové částice (ATEM, ) Výsledek: Metodika pro kvantifikaci efektu výsadeb vegetačních bariér na snížení koncentrací suspendovaných částic Postup řešení: rešerše domácích a zahraničních prací měření koncentrací PM v okolí silnic s vegetačními bariérami výpočty pomocí CFD modelu (Computational Fluid Dynamics) simulace proudění a rozptylu vzdušniny při průchodu přes polopropustnou vegetační bariéru na 2D řezu vyhodnocení výsledků modelových výpočtů parametrizace vlivů vlastností vegetační bariéry (šířka, výška, hustota) ve vztahu k podílu zachycených částic sestavení rovnic pro kvantifikaci účinku vegetačních bariér snížení koncentrace částic za bariérou v % oproti stavu bez bariéry

4 Modelování účinnosti vegetační bariéry 2D model silnice s přilehlým vegetačním blokem, proudění kolmo na komunikaci vegetační bariéra je horizontálně homogenní, vertikálně diferencovaná podle profilu listové plochy pro typickou skladbu porostu v jednotlivých výškových hladinách pro typickou skladbu porostů různých výšek nejprve byly testovány varianty meteorologických vstupů následně byly provedeny výpočty pro různé uspořádání porostu při střední rychlosti větru 5 m/s a III. třídě stability

5 Modelování účinnosti vegetační bariéry

6 Modelování účinnosti vegetační bariéry výsledky listnaté stromy, šířka bariéry W = 20 m, výška H = 3 / 7 / 11 m, hladina 1,5 m celkový prach (PM 75 ) částice PM 10

7 Modelování účinnosti vegetační bariéry výsledky částice PM 10, šířka bariéry W = 20 / 110 m, výška H = 3 / 7 / 11 m, hladina 1,5 m šířka W = 110 m šířka W = 20 m

8 Účinnost vegetační bariéry souhrn výsledků maximální účinnost bariéry

9 Účinnost vegetační bariéry souhrn výsledků vliv výšky a šířky bariéry snížení koncentrace ve vzdálenosti 200 m od komunikace, částice PM 10, hladina 1,5 m (stav bez bariéry = 100 %) listnaté stromy jehličnaté stromy

10 Účinnost vegetační bariéry souhrn výsledků vliv výšky a šířky bariéry snížení koncentrace ve vzdálenosti 200 m od komunikace, částice PM 75, hladina 1,5 m (stav bez bariéry = 100 %) listnaté stromy jehličnaté stromy

11 Vliv druhové skladby dřevin podle syntézy měření ve větrných tunelech (částice ~ 3 µm) venkovní měření, částice PM 10, listnaté dřeviny

12 Vliv hustoty porostu vyjádřen tzv. optickou porositou (0 = nejhustší porost, 1 = bez bariéry) dle Raupach, 2001

13 Odvození výpočetních vztahů dle výsledků modelování i rešerší jsou vztahy mezi šířkou a výškou porostu, vzdáleností od komunikace a výslednou účinností bariéry velmi komplexní odvození bylo provedeno pomocí lomených 3D rovnic (vstup šířka a vzdálenost) pro různé výšky porostu, mezi nimi je účinnost interpolována samostatně pro hladiny 1,5 m, 3 m a 6 m samostatně pro celkový prach (PM 75 ) a PM 10 (odlišné průběhy funkcí) PM 2,5, BaP a TK mají velmi podobné průběhy funkcí jako PM 10 výpočet odvozen pomocí koeficientu k PM 10 :

14 Odvození výpočetních vztahů

15 Odvození výpočetních vztahů

16 Výpočetní aplikace SW Zelená bariéra uživatelsky jednoduchá SW aplikace, implementující rovnice z metodiky Příklady použití: určení účinnosti bariéry v konstantní vzdálenosti pro různé varianty prostorového uspořádání a skladby bariéry:

17 Výpočetní aplikace SW Zelená bariéra průběh účinnosti definované bariéry se vzdáleností od komunikace:

18 Poznámka k aplikaci metodiky Metodika a SW aplikace jsou zaměřeny výhradně na stanovení účinnosti souvislé vegetační bariéry umístěné při hranici liniového nebo plošného zdroje neřeší kompenzaci emisí z jiných objektů pomocí rozptýlené výsadby zeleně např. v městské zástavbě aplikaci metodiky pro tyto účely nelze smysluplně vyžadovat, výpočet nelze provést

19 DĚKUJEME ZA POZORNOST Mgr. Jan Karel Roztylská 1860/1, Praha 4 karel@atem.cz