Распространение загрязнений воздушного бассейна от стационарных источников

На рассеяние загрязнителей из дымовых труб влияет характер рельефа местности и высота строений и сооружений в окрестностях трубы. За счет этих факторов может происходить размыв струи, подсос дыма в низины или пространства между зданиями, возникновение застоя загрязнителя в складках местности и между строениями.

На практике часто необходимо решать задачу: как по единовременному

замеру состава газо-воздушной смеси, выходящей из источника загрязнения (трубы), определить, какова будет максимальная концентрация вредных веществ в приземных слоях воздуха, и на каком расстоянии от источника загрязнения эта концентрация будет наблюдаться.

По методике [5], изложенной в общесоюзном нормативном документе

(ОНД-86) Госгидромета, максимальная приземная концентрация загрязнителя С_m на расстоянии Х_m от трубы рассчитывается по формуле:

, (2)

где М_х – количество какого-либо вредного вещества, выбрасываемого в воздух из источника загрязнения; Н – высота источника выброса, м; для наземных источников Н принимается равной 2м; А – коэффициент стратификации, зависящий от гидрометеорологических условий. Берется по таблице ОНД-86. Смысл коэффициента в том, что над равнинным районом вертикальное перемещение воздуха минимально, при увеличении степени расчленения рельефа оно возрастает и достигает максимума в горах; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ. Для газообразных веществ, скорость упорядоченного оседания которых равна 0, коэффициент принимается равным 1. Для мелкодисперсных аэрозолей (зола, пыль, V₂O₅) при степени очистки более 90% F=2, при степени очистки 75-90% F=2,5, при степени очистки менее 75% - F=3; m,n – безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газо-воздушной смеси из источника. При круглом устье и конусной трубе m и n близки к 1; при другой форме устья (прямоугольной, щелевой, решетчатой) коэффициенты увеличиваются (до 4); - коэффициент, учитывающий влияние рельефа. При перепаде высот менее 50м =1. Если рельеф расчленен, т.е. перепад высот более 50м, то >1, и его величина зависит от соотношения ширины и высоты трубы, высоты препятствия (Н/h₀) и от соотношения ширины и высоты препятствия (а₀/h₀); V₁ – расход газовой смеси, м³/с;

Здесь w₀ – скорость истечения газа из трубы, м/с; D – диаметр трубы, м; - разница температуры выбрасывания газовоздушного потока и окружающего воздуха ( = Т_г-Т_В). За Т_В принимается средняя температура самого жаркого месяца. В оптимальный сезон за Т_В принимается среднемесячная температура самого холодного месяца.

Расстояние от источника загрязнения, на котором будет наблюдается максимальная концентрация С_m, определяется по формуле:

;

где =5,7 при холодных выбросах, т.е. при 0⁰,

________________

и α = 2,48 (1+0,28 ³√800∙(1,3∙W₀∙D/H)³)

при горячих выбросах, т.е. при >>0⁰ и при неблагоприятных метеоусловиях – штиле (при скорости ветра м/с).

Для расчета концентраций вредных веществ на любых других расстояниях от источника выбросов (на расстоянии, отличном от ) применяется формула:

;

;

.

После получения поля значения и можно построить кривую распределения концентраций загрязнения по оси факела. Расчет для построения кривой распределения концентраций вредных веществ и расстояния, на котором будет наблюдаться максимальная концентрация, производится для случая неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), т.е. почти полного отсутствия ветра. Обычно принимается, что НМУ наступает при скорости ветра 0,5м/с и менее. Естественно, что при больших скоростях ветра кривая распределения загрязнения растянется в длину.

На кривой распределения концентраций вредных веществ выделяется три основных зоны: зона выброса факела, характеризующаяся относительно небольшими концентрациями загрязнения, зона максимального задымления (загазованности) и зона постепенного снижения уровня загрязнения (зона релаксации). Зона максимального задымления должна располагаться внутри санитарно-защитной зоны предприятия (СЗЗ).

Используя уравнение (2), можно решать и обратную задачу, т.е. находить максимальную мощность выброса или оптимальную высоту трубы, приравнивая максимальную концентрацию к ПДК или некоторой ее доле.