Поперечное рассеивание примеси в пространстве

Оценка влияния метеорологических условий на содержание примеси в атмосфере при исследовании поперечного рассеивания примеси осуществляется физико-статистическими методами. Связь между уровнем загрязнения и метеорологическими условиями очень сложная, поэтому в расчетах используют комплексные параметры.

Сочетание метеорологических факторов, обуславливающих уровень возможного загрязнения атмосферы (при фиксированных выбросах) называется потенциалом загрязнения атмосферыПЗА. Существует метеорологический и климатический ПЗА. Первый используется в ежедневных метеорологических прогнозах, второй – при оценках климатических условий переноса и рассеивания примеси в определенном физико-географическом районе.

Для логнормального закона вероятность Р превышения некоторого значения q₀, в частности максимального q_M, полученного по зависимости 2.5, определяется по формуле:

, где . (2.18)

При заданных постоянных выбросах среднее значение концентрации будет определяться вероятностями некоторых метеорологических условий, при которых указанные выше уровни превышаются. Таким образом, если известные вероятности Р₁ и Р₂ реализации некоторых метеорологических условий, при которых будут наблюдаться концентрации примеси выше q_n или rq_n, то параметры m и S могут быть выражены через эти вероятности.

Для городских условий можно принять превышение концентрации, например при существовании застоев, туманов, приземных инверсий, равной r = 1,5, тогда вероятность превышения этих концентраций равна:

P₁ (q > q_м) и P₂ (q > 1,5 q_м). (2.12)

Обозначим:

b₁ = 1-2P₁ = Ф (Z₁), b₂ =1-2P₂ = Ф (Z₂), (2.13)

где , , (2.14, 2.15)

и Ф(Z) – интеграл вероятностей (табл. 2).

Тогда, среднее значение концентрации примеси составит:

. (2.16)

Расчет относительного потенциала загрязнения атмосферы П определяется соотношением

П = `q_i / q_М, (2.17)

Расчет П для отдельного источника производится в предположении, что С_М измеряется в точке над факелом на расстоянии х_м от источника. Поэтому найденное значение ` q представляет собой среднее значение по точкам, расположенным на окружности радиуса х_м. Разделим окружность на n секторов и рассмотрим в любом секторе повторяемость направления ветра Р_i. Тогда в случае зоны ветров, отличной от круговой, среднее значение концентрации отнесенное к i -тому сектору будет равно

` q<sub>i</sub> = ` q Р_i (2.18 )

Статистический метод оценки показателя ПЗА может быть использован для расчета средней концентрации примеси в любой точке города при существовании сведений о параметрах выбросов отдельных промышленных предприятий. Примем r = 2, q_n = C_M / 2 и определим среднюю концентрацию с учетом розы ветров и неблагоприятных метеорологических условий:

, (2.19)

где n – число исследуемых направлений ветра, Р_i – нормированная повторяемость i -го направления ветра, m – число источников загрязнения, С_Mij – максимальная концентрация от j –того источника при i –том направлении ветра.

Средняя концентрация примеси для любой точки i, находящейся под воздействием отдельного источника выбросов при j -том направлении ветра, может быть определена, учитывая повторяемость Р_j направления ветра и принимая Р{C_М,i > C_М} = 0,01, по формуле:

, (2.20)

где N - число направлений ветра, которое учитывается при расчете повторяемости Р_j направления ветра (табл. 1); Z_1, Z₂ - аргумент интеграла вероятностей Ф(Z), при которых Ф(Z₁) = 1 - 2P₁ и Ф(Z₂) = 1 - 2P₂,

, (2.21)

,

где Р_ин - повторяемость приподнятых инверсий в слое от 0,01 до 0,25 км; Р_сл - повторяемость слабых ветров 0 - 1 м/с от земли до высоты выброса; Р_и - повторяемость опасной скорости ветра 0 - 3 м/с и 4 – 7 м/с; Р_ин, Р_сл - устанавливаются по Р_и и Р_j; С_mi - максимальная концентрация, создаваемая при j - том направлении ветра.