Джерелом

Максимальний рівень приземної концентрації (С^г_м, мг/м³) забруднюючої речовини при викиді гарячої пилогазоповітряної суміші (ΔТ > 0^оС; f < 100) із одиничного джерела з круглим отвором за несприятливих метеоумов на відстані (Хm) від джерела обчислюється за формулою

, (7.1)

де М – маса речовини, яка викидається в повітря за одиницю часу, г/с, т/рік;

А – коефіцієнт температурної стратифікації атмосфери;

F – коефіцієнт осідання речовини в повітрі;

Н – висота джерела над рівнем землі, м;

V – витрати пилогазоповітряної суміші викиду, м³/с;

ΔТ – перегрів факела, ^оС;

n_г – параметр умов виходу гарячого факела;

m – коефіцієнт умов виходу гарячого факела;

h – коефіцієнт рельєфу місцевості.

Максимальний рівень (С^х_м, мг/м³) приземної концентрації домішок у повітрі при холодному викиді (ΔТ = 0^оС;

f ≥ 100) з одиночного джерела з круглим отвором за несприятливих метеоумов на відстані (Хm) від джерела визначається виразом

, (7.2)

де Д – діаметр отвору джерела, м;

W – швидкість виходу викиду з отвору джерела, м/с;

n_х – параметр умов виходу холодного факела.

У випадку гранично малих небезпечних швидкостей вітру (U) (Р < 0,5) максимальний рівень концентрації як для гарячих (ΔТ > 0^оС; f < 100 і Рг < 0,5), так і для холодних (ΔТ = =0^оС; f ≥ 100 і Рх < 0,5) викидів на відстані (Хm) оцінюється формулою

, (7.3)

де m₁ = 0,9 – для холодних викидів;

m₁ = 2,86 m –для гарячих викидів.

Формули для розрахунку С^х_м і С^u_м є лише приватним випадком загальної формули для С^г_м. Розрахункові значення максимального рівня концентрації домішок теоретично оцінюють забруднення атмосфери від одного джерела без обліку фону. Проте, крім них, існують методи (моделі) розрахунку забруднення повітря лінійними джерелами, площадними, груповими, з урахуванням сумації дії кількох речовин, з урахуванням фонових концентрацій та розрахунку рівня фонового забруднення, а також забруднення повітря на проммайданчику.

7.5 Модель небезпечної відстані, на якій концентрація

досягає максимального рівня

Небезпечна відстань (Хm) – це віддаль від джерела викиду, на якій при несприятливих метеоумовах приземна концентрація домішку досягає максимального значення (См).

Небезпечна відстань визначається формулою

Хм = 0,25 · d · H (5 ­ F), (7.4)

де Н – висота джерела, м;

F – коефіцієнт осідання речовини в повітрі;

d – параметр факелу викиду.

При постійній висоті джерела (Н) викиду і незмінних інших умовах небезпечна відстань (Хm) не залежить від маси (М)

викиду (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 – Положення значення (Хм) при різній масі викиду (М) та постійній висоті джерела (Н = const).

При постійній масі викиду (М) і незмінних інших умовах небезпечна відстань (Хм) із збільшенням висоти (Н) джерела теж збільшуеться (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Положення значення (Хм) при різній висоті джерела (Н) та постійній масі викиду (М = const)

Небезпечна відстань (Хм) також залежить від агрегатного стану забруднюючих речовин. При цьому спостерігається, що більш легкі домішки (гази) створюють поле максимальної їх концентрації на більш далекій відстані від джерела порівняно із більш важкими.

Відстань (Хмu) від джерела викиду на якій при швидкості вітру (U) і яка відрізняється від небезпечної швидкості (Uм) та за несприятливих метеоумов приземна концентрація забруднюючих речовин досягає максимального рівня (Смu), розраховується за формулою

Хмu = р · Хм, (7.5)

де Хм – небезпечна віддаль;

р – величина, яка залежить від співвідношення (U) і (Um).

Значення показника (р) обчислюються для наступних трьох режимів.

Для U / Uм ≤ 0,25

р = 3.

Для 0,25 < U / Uм ≤ 1

р=1+8,43(1-U/Uм)⁵. (7.6)

Для U / Uм > 1

р = 0,68 + 0,32 (U / Uм).

7.6 Модель небезпечної швидкості вітру, при якій

концентрація досягає максимального рівня

Небезпечна швидкість вітру (Uм) – це значення його швидкості на рівні флюгера (10 м над поверхнею землі), при якій на небезпечній відстані (Хм) приземна концентрація досягає максимального рівня (См).

Для гарячих викидів (f < 100) маємо

Uм = 0,5 для Рг ≤ 0,5,

Uм = Рг для 0,5 < Рг ≤ 2, (7.7)

для Рг > 2.

Для холодних викидів (f ≥ 100)

Uм = 0,5 для Рх ≤ 0,5,

Uм = Рх для 0,5 < Рх ≤ 2, (7.8)

Uм = 2,2 Рх для Рх > 2

Швидкість вітру (Uмх), при якій на відстані (Х) від джерела, яка відрізняється від небезпечної (Хм) відстані (тобто Х ≠ Хм), концентрація досягає максимуму, оцінюється виразом

Uмх = f_U · Uм, (7.9)

де Uм – небезпечна швидкість вітру, при якій на небезпечній відстані (Хм) концентрація досягає максимального рівня (См);

f_U – величина, яка залежить від співвідношення (Х) і (Хм).

Значення показника (f_U) розраховують для наступних випадків

f_U = 1 для Х / Хм ≤ 1,

для 1 < Х / Хм ≤ 8,

f_U = 0,25 для 8 < Х / Хм < 80, (7.10)

f_U = 0,1 для Х / Хм ≥ 80.

Отже, небезпечна швидкість вітру (Uмх), при якій формується максимальний рівень забруднення на різній відстані (Х) від джерела, може мати різне значення, відмінне від (Uм).

7.7 Моделі концентрації забруднюючих речовин

на довільній відстані від джерела викиду

На довільній відстані (Х≠Xм) від джерела при небезпечній швидкості вітру (Uм) приземна концентрація речовини (Сх) в атмосфері за віссю факела викиду розраховується за формулою

Сх = Sх · См, (7.11)

де См – максимальна концентрація при небезпечній швидкості вітру (Uм) на небезпечній відстані (Хм);

Sх – величина, яка визначається залежно від співвідношення (Х) і (Хм) та коефіцієнта осідання (F).

Значення показника (Sх) обчислюють для наступних випадків (рисунок 7.3).

Для Х / Хм ≤ 1

Sх = 3 (Х / Хм)⁴ – 8 (Х / Хм)³ + 6 (Х / Хм)². (7.12)

Для 1 < Х / Хм ≤ 8

. (7.13)

Для Х / Хм > 8 та F ≤ 1,5

. (7.14)

Для Х / Хм > 8 та F > 1,5

. (7.15)

Для низьких (Н < 10 м) та наземних (Н ≤ 2) джерел при (Х / Хм < 1) величина Sх має значення

Sхн = 0,125 [(10 – Н) + (Н – 2)] (7.16)

На довільній відстані (Х ≠ Хм) від джерела викидів при швидкості вітру (Uмх ≠ Uм) максимальна концентрація (Смх) домішку в атмосфері за віссю факела розраховується за формулою

Смх = Sz · См, (7.17)

де См – максимальна концентрація при небезпечній швидкості вітру (Uм) на небезпечній відстані (Хм);

Sz – величина, яка визначається залежно від співвідношення Х і Хм та значення показника (Sz) обчислюють для таких випадків.

Значення показника (Sz) обчислюють для таких випадків.

Для Х / Хм ≤ 1

Sz=3(Х/Хм)⁴–8(Х/Хм)³+6(Х/Хм)². (7.18)

Для 1 < Х / Хм ≤ 8

. (7.19)

Для 8 < Х / Хм < 24

. (7.20)

Для 24 < Х / Хм ≤ 80 та F ≤ 1,5

. (7.21)

Для 24 < Х / Хм ≤ 80 та F > 1,5

. (7.22)

Для Х / Хм > 80 та F ≤ 1,5

. (7.23)

Для Х / Хм > 80 та F > 1,5

. (7.24)

На відстані (Хм) від джерела максимальне значення приземної концентрації речовини (Смu) за несприятливих метеоумов та швидкості вітру (U), яка відрізняється від небезпечної швидкості (Uм), розраховується за формулою

Смu = Su · См, (7.25)

де См – максимальна концентрація домішку для небезпечної

швидкості (Uм) на небезпечній відстані (Хм);

Su – величина, яка визначається залежно від співвідношен-

ня (U) і (Uм).

Значення показника Su обчислюють для двох режимів вітру.

Для U / Uм. ≤ 1

Su = 0,67 (U / Uм) + 1,67 (U / Uм)² – 1,34 (U / Uм)³ (7.26)

Рисунок 4.4 - Графік розподілу концентрації домішок

всередині тіла факела

Рисунок 7.4 – Ілюстрація до оцінки величини концентрації (С_х) та (С_мх) в точці (Х_ф) на осі факела на відстані (Х) від джерела викиду

Значення показника (Su) обчислюють для двох режимів вітру.

Для U / Uм. ≤ 1

Su = 0,67 (U / Uм) + 1,67 (U / Uм)² – 1,34 (U / Uм)³ (7.26)

Для U / Uм > 1

. (7.27)

При виконанні розрахунків (Смu) не використовують швидкість U < 0,5 м/с та швидкість, перевищення якої в багаторічному режимі менше 5% випадків за рік.

На довільній відстані (Х) від джерела значення концентрації (Су) на віддалі (у) по перпендикуляру до осі факела викиду розраховується за формулою

Су = Sу · Сх, (7.28)

Де Сх – концентрація забруднюючої речовини на осі факела на відстані (Х) від джерела при небезпечній швидкості вітру (Uм);

Sу – величина, яка визначається швидкістю вітру (U) та співвідношенням (у) і (х).

Якщо ввести позначення

t = U (у / х)² для U ≤ 5,

t = 5 (у / х)² для U > 5,

тоді

(7.29)

Зона активного забруднення (ЗАЗ) – це частина атмосфери, в якій порушено природній вміст її елементів або її біохімічні чи біологічні процеси, а концентрація домішок перевищує природну (фонову).

Згідно з регламентом для кожного джерела викидів в атмосферне повітря зона впливу визначається як найбільша з двох відстаней до джерела:

L₁ = 10 Хм, де Хм – небезпечна відстань;

L₂ – відстань, починаючи з якої С ≤ 0,5 ГДК, де ГДК – гранично допустима концентрація для даної речовини.

Рисунок 7.5 – Ілюстрація до оцінки величини концентрації (Су) на осі факела на різних відстанях (Х) від джерела.

Таким чином, якщо L₁ > L₂, то розрахунки виконуються до граничної відстані Х = L₁. Навпаки, якщо L₁ < L₂, то Х = L₂.

7.8 Графічні моделі залежності концентрації

домішку в атмосфері від факторів впливу

Рисунок 7.6 – характер залежності концентрації (С) від маси викиду (М) при постійній висоті (Н) джерела на заданій відстані (Х) до джерела: С = f(M); H = const; X₁ > X₂ > X₃

Рисунок 7.7 – Характер залежності концентрації (С) від відстані (Х) до джерела при заданій масі (М) викиду і постійній висоті (Н) джерела: С = f(X, M); H = const; M₁ > M₂ > M₃

Рисунок 7.8 – Характер залежності концентрації (С) від відстані (Х) до джерела при заданій висоті (Н) джерела і постійній масі (М) викиду: С = f(X, H); M = const; H₁ > H₂ > H₃

Тема 8 Моделювання якості стану