Расчет распределения концентраций токсичных веществ вдоль оси факела при опасной скорости ветра

С _у, мг/м³

С ^u, мг/м³

Примечание

При опасной скорости ветра u _м на разных расстояниях х от источника приземная концентрация токсичных веществ по оси факела, мг/м³ определяется по формуле:

(4.18)

где S ₁ – коэффициент, учитывающий изменение концентраций вдоль факела; определяют по рис. 4.1 или по формулам:

,[†]	(4.19)
,	(4.20)
,	(4.21)
,	(4.22)

где х – расстояние от источника (дымовой трубы) до рассматриваемой точки.

При расчете распределения концентраций анализируется радиус зоны влияния источника на загрязнение атмосферы. Если нет особых указаний, для промышленных котельных можно принять значения х от 0 до 2000 м для дымовых труб высотой 30 м и от 0 до 4000 м для труб 45 м.

Для отопительных котельных небольшой мощности расстояние х необходимо принимать таким образом, чтобы до расстояния х _м было две–три расчетных точки, а последнюю точку размещать на расстоянии примерно равным (6 ÷ 8) х _м.

Рис. 4.1. График для определения коэффициента S ₁ при

Для каждого из токсичных веществ, вклад которых в загрязнение атмосферы превышает 0,1 ПДК_м.р, заполняются отдельные таблицы в форме табл. 4.2. В столбце «Примечание» необходимо указать ПДК_м.р., мг/м³ (см. прил. Б) рассматриваемого загрязняющего вещества.

Таблица 4.2 Распределение концентрации i-го вещества вдоль оси факела

х, м	х / х _м	S ₁	Концентрация		Примечание
х, м	х / х _м	S ₁	с, мг/м³	q (в долях ПДК)	Примечание

100
200
400
600
800
1000
1500
2000

Для дальнейших расчетов целесообразно привести сводную таблицу 4.3 по ранее выбранным токсичным веществам.

Таблица 4.3 Сводная таблица распределения концентраций вдоль оси факела при u_м

Х,

СО

NO₂

SO₂

зола

сажа (кокс)

БП

мг/м³

100

200

300

400

600

1000

2000

Далее выполняются графики, показывающие распределение концентрации вредного вещества в долях ПДК на различных расстояниях от источника.

4.4.2. Расчет распределения концентраций токсичных веществ при скоростях ветра, отличающихся от опасной

Максимальная приземная концентрация вредного вещества при скоростях ветра, отличающихся от опасной, определяется по формуле:

(4.23)

где r – поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u / u_м по графику (рис. 4.2) или по формулам:

,	(4.24)
,	(4.25)

где u – скорость ветра, м/с.

Рис. 4.2. График для определения коэффициентов r и р

Результаты расчета приземных концентраций вредных веществ при скоростях ветра по румбам сводятся в табл. 4.4.

Таблица 4.4 Максимальная приземная концентрация с_мu(мг/м³)токсичных веществ при скоростях ветра по румбам

Румбы	u / u _м	r
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ

Расстояние от источника выброса х _м_u (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с_ми (мг/м³), определяется по формуле:

(4.26)

где р – поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u / u_м по графику (рис.4.2) или по формулам:

,	(4.27)
,	(4.28)
	(4.29)

Расчет сводится в табл. 4.5.

Таблица 4.5 Расстояния до максимального значения концентрации i-го вещества по румбам

Румбы	u / u _м	p
С
СВ
…

На рис. 4.3 приведены кривые распределения концентраций вредных веществ с, мг/м³, при опасной скорости ветра и концентраций с _u, мг/м³, при скоростях ветра, отличающихся от опасной.

c _м

Рис. 4.3. Распределение приземных концентраций с и с _u под осью факела

Таким образом, при скоростях ветра, отличных от опасной, уровень максимальных концентраций снижается с _мu, мг/м³, а координаты его смещаются.

4.4.3. Расчет распределения приземных концентраций токсичных веществ под факелом выбросов

В реальном проектировании поля концентраций токсичных веществ рассчитываются с помощью унифицированных программ расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА). В связи с высокой сложностью и большим объемом расчетов в учебном проектировании допускается выполнить расчет изолиний приземных концентраций по одному направлению (румбу) с использованием способа, предложенного ниже.

Выбор направления согласовывается с руководителем проектирования. Как правило, это направление, в котором расположена ближайшая жилая застройка, или направление с преобладающей продолжительностью ветров по румбу. Из группы вредных веществ выбирается то вещество, вклад которого в приземную концентрацию в сумме с фоновой наибольший.

Задачей расчета является определение концентраций токсичных веществ в точках с координатами х, у при выбранном направлении ветра и соответствующей расчетной скорости ветра по румбу u, м/с.

Исходные данные для построения полей приземных концентраций

Расчетный период года
Вредное вещество
Выбранное направление ветра
Скорость ветра по выбранному румбу u, м/с
Опасная скорость ветра u _м, м/с
Максимальная приземная концентрация выбранного вещества с _м, мг/м³ (вклад источника)
Расстояние до точки с максимальной концентрацией выбранного токсичного вещества х _м, м
Максимальной приземная концентрация с _мu(мг/м³) токсичного вещества при скорости ветра по выбранному румбу
Расстояние от источника выброса х _м_u (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с _мu (мг/м³)

Сначала определяется приземная концентрация вредного вещества под осью факела в заданном направлении при расчетной скорости ветра по румбу. При скорости ветра по выбранному румбу вычисляют значения по формулам (4.19) – (4.22), где вместо х _м подставляют значение х _м_u.

Приземная концентрация вдоль оси факела в выбранном направлении определяется по формуле:

(4.30)

Результаты расчета сводятся в табл.4.6.

Таблица 4.6 Расчет приземных концентраций вредного вещества под осью факела

х	х / х _мu	c _u,мг/м³	Примечание
100			u = c _мu = x _мu =
200
400
600
800
1000
1500
2000

По данным табл.4.6 строится график концентраций c _u,мг/м³на различных расстояниях от источника загрязнения (рис.4.4а). Затем по графику определяются концентрации со значениями, удобными для чтения, мг/м³ (0,02; 0,04….0,2; 0,4 и т.д.) и выявляются соответствующие им значения на оси х до и после х _м_u. Полученные значения наносятся на проекцию оси факела выбросов (см. рис. 4.4б).

Примечание: рекомендуется принять не менее трех значений концентраций, по которым будут строиться изолинии приземных концентраций с _у под факелом выбросов.

В соответствии с ОНД-86 приземная концентрация вещества в точке с _у, мг/м³, не лежащей на оси факела рассчитывается по формуле:

(4.31)

где с _u – концентрация вредного вещества на оси факела; S ₂ – коэффициент, учитывающий поперечное рассеивание вещества

Значения координаты х принимаются между точками на оси факела, определенными ранее по графику (не менее 5 точек) для каждого значения с _у.

Рис. 4.4 Построение изолиний приземных концентраций

Для каждого значения х по табл. 4.6 методом интерполяции определяются значения с _u.

Из формулы 4.31 значение коэффициента S ₂будет равно:

S ₂ = с _у/ с _u (4.32)

По графику (рис. 4.5) в зависимости от величины S ₂ определяется значение аргумента t _у.

Рис. 4.5 График для определения коэффициента S₂, учитывающего поперечное рассеивание факела.

Зная t _у по формулам (4.32), (4.33) находят значение координаты у

	при u ≤ 5 (4.36)
	при u > 5 (4.37)

Результаты расчета сводятся в табл. 4.7.

Таблица 4.7 Расчет изолиний приземных концентраций токсичных веществпод факелом выбросов

Построение изолиний приземных концентраций под факелом выбросов осуществляется по выбранному румбу путем соединения полученных точек с координатами х,у для каждого из выбранных значений С _у.