Содержание отчета включает в себя исходное задание, формулы и результаты расчетов.
Результаты включают в себя:
1) граничные условия и таблицу с исходными данными для определения критерия качества атмосферы (таблица 4.2);
Таблица 4.2 –Исходные данные для определения критерия качества атмосферы.
| Радиус промышленной площадки (R), м | Время воздействия на атмосферу территории (t), ч | Скорость диффузии (vд), м/с | Категория опасности территории, м3/с |
2) расчет категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого территориально-производственного комплекса для ветреной погоды (таблица 4.3).
Таблица 4.3- Значения категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого территориально-производственного комплекса. Механизм рассеивания примеси–конвективная диффузия (скорость изменяется от 1 до 7 м/с).
| Скорость, м/с. | КОТ, м3/с | Величина критерия качества атмосферы | Расстояние, км | Характеристика территории |
3) расчёт расстояния, на которое распространяются примеси от исследуемого источника выбросов в условиях ветреной погоды;
4) выводы;
5) граничные условия и расчет категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого территориально-производственного комплекса в условиях штиля (таблица 4.4);
Таблица 4.4-Значения категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого территориально-производственного комплекса. Погодная ситуация – (молекулярная диффузия) штиль
| Продолжительность инверсий, час. | КОТ, м3/с | Величина критерия качества атмосферы | Радиус облака, км | Характеристика территории |
6) расчёт радиуса облака загрязняющих веществ, создаваемого исследуемым ТПК в условиях штиля;
7) выводы;
8) расчет категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого территориально-производственного комплекса при выпадении осадков (таблица 4.5).
Таблица 4.5 – Зависимость категории опасности территории и критерия качества атмосферы от интенсивности осадков для случая конвективной диффузии
| I, мм/ч | |||||
| КОТ, м3/с | |||||
| Катм |
9) выводы;
10) расчёт среднегодового значения критерия качества атмосферы;
11) выводы.
Контрольные вопросы
1.Дать определение категории опасности территории.
2.Дать определение критерия качества атмосферы.
3.Основные элементы системы ''атмосфера – производство - человек''.
4.Основные пути изменения емкости приземного слоя атмосферы территории.
5.Прогноз и картирование территории города по экологическому неблагополучию городской среды.
6.Расчёт критерия качества атмосферы для случая конвективной диффузии.
7.Расчёт критерия качества атмосферы для случая молекулярной диффузии.
8.Расчёт критерия качества атмосферы для случая выпадения осадков.
4.5 Пример расчёта:
1) расчёт критерия качества атмосферы проведен исходя из следующих граничных условий:
а) вещество равномерно распределяется в приземном слое воздуха. Высота этого слоя зависит от степени вертикальной устойчивости атмосферы и при неблагоприятных метеоусловиях (НМУ) равна 100 м;
б) объем воздушной среды, а, значит, и загрязнения определяется механизмами рассеивания примеси в атмосфере:
–при наличии ветра скорость рассеивания может изменяться в широких пределах (
=1,0–7,0 м/с) и должна уточняться по метеорологическим данным, время протекания процесса составляет 3 часа.
Расчёт категории опасности территории вели с учётом исходных величин, характерных для исследуемого ТПК (таблица 4.6). В данном случае категория опасности территории зависит от скорости ветра, а в атмосфере формируется факел трапециевидной формы;
Таблица 4.6 –Исходные данные для определения критерия качества атмосферы
| Радиус промышленной площадки (R), м | Время воздействия на атмосферу территории (t), ч | Скорость диффузии (vд), м/с | Категория опасности города, м3/с |
| 0,5×103 | 3,0 | 0,01 | 1,1×107 |
2) все значения КОТ для конвективной диффузии рассчитаны по формуле 4.1 по четырём приоритетным загрязняющим веществам: диоксиду азота, диоксиду серы, оксиду углерода и пыли и представлены в таблице 4.7.
Расчёт категории опасности территории для конвективной диффузии при скорости ветра, равной 1,0 м/с проводится следующим образом
([0,5·3,14·5002+(2·500+0,01·1,1·104)·1,0·1,1·104]·100/1,1·104)1,3+([0,5·3,14·5002+(2·500+0,01·1,1·104)·1,0·1,1·104]·100/1,1·104)1,0+([0,5·3,14·5002+(2·500+0,01·1,1·104)·1,0·1,1·104]·100/1,1·104)0,9+([0,5·3,14·5002+(2·500+0,01·1,1·104)·1,0·1,1· ·104]·100/1,1·104)1,0 =3,3·106м3/с
Таблица 4.7 Значения категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого ТПК. Механизм рассеивания примеси–конвективная диффузия.
| Скорость, м/с. | КОТ, м3/с | Величина критерия качества атмосферы | Расстояние, км | Характеристика территории |
| 3,3×106 | 3,3 | 11,0 | Критическая зона | |
| 1,2×107 | 0,9 | 33,0 | Напряженная зона | |
| 2,6×107 | 0,6 | 55,0 | ||
| 4,2×107 | 0,44 | 77,0 |
Критерий качества атмосферы рассчитывается по формуле 4.4. Так, при скорости ветра, равной 1,0 м/с критерий качества атмосферы соответствует 3,3. Следовательно, в ветреную погоду на исследуемой территории создаётся ситуация с критическими нагрузками (
), то есть приемлемая для населённого пункта (таблица 4.1);
3) при рассеивании примеси в ветреную погоду расстояние, на которое распространяются примеси от исследуемого источника выбросов, рассчитывается по формуле
, (4.6)
где 
-скорость ветра, м/с;
- время воздействия на атмосферу территории, 3 ч.
При скорости ветра, равной 1 м/с расстояние, на которое распространяются примеси от исследуемого источника выбросов составит
То есть, при скорости ветра, равной 1 м/с зона критических нагрузок распространится на расстояние до 11,0 км от исследуемого источника загрязнения атмосферы (таблица 4.7);
4) значения критерия качества атмосферы при конвективной диффузии (таблица 4.7), показывают, что условно чистая атмосфера вообще не может формироваться на исследуемом ТПК. Критические нагрузки возникают лишь при скорости ветра от 1,0 до 3,0 м/с. В условиях направленного воздушного потока при скорости ветра, большей 3,0 м/с на исследуемой территории формируется напряжённая ситуация;
5) для наиболее неблагоприятных погодных условий, характеризующихся застоем в атмосфере города, категория опасности территории рассчитывается по формуле 4.2. В этом случае категория опасности территории определяется продолжительностью штиля. Оценки проведены исходя из следующих граничных условий:
а) вещество равномерно распределяется в приземном слое воздуха. Высота этого слоя зависит от степени вертикальной устойчивости атмосферы и при неблагоприятных метеоусловиях (НМУ) равна 100 м;
б) объем воздушной среды, а, значит, и загрязнения определяется механизмами рассеивания примеси в атмосфере:
–в условиях штиля скорость рассеивания примеси минимальна и равна 0,01 м/с (
0,01 м/с), продолжительность штиля колеблется от 1,0 до 6 часов.
Расчёт категории опасности территории вели с учётом исходных величин, характерных для исследуемого ТПК (таблица 4.6). В данном случае категория опасности территории зависит от продолжительности штиля, а в атмосфере формируется факел сфероидной формы.
Расчёт категории опасности территории при продолжительности штиля, равной 1,0 час (3,6×103 с.) проводится по формуле 4.2 (таблица 4.8).
[(3,14×(500+0,01×3,6×103)2×100)/3,6×103]1,3+(3,14×(500+0,01×3,6×103)2×100)/3,6×103]1,0+(3,14×(500+0,01×3,6×103)2×100)/3,6×103]1,0+(3,14×(500+0,01×3,6×103)2×100)/3,6×103]0,9=5,2×105 м3/с
Нулевая точка соответствует значению критерия качества атмосферы при рассевании примеси по механизму конвективной диффузии для скорости ветра, равной 1,0 м/с.
Таблица 4.8-Значения категории опасности территории и критерия качества атмосферы для исследуемого ТПК. Погодное условие – штиль.
| Продолжительность штиля, час. | КОТ, м3/с | Величина критерия качества атмосферы | Радиус облака, км | Характеристика территории |
| 3,3×106 | 3,3 | 0,5 | Напряженная | |
| 5,2×105 | 21,2 | 0,54 | ЗЭБ | |
| 1,9×105 | 55,1 | 0,61 | ||
| 1,6×105 | 68,8 | 0,72 |
При продолжительности штиля, равной 1 час, критерий качества атмосферы соответствует 21,2, следовательно, на исследуемой территории создаётся ситуация с экологическим бедствием (
, таблица 4.1);
6) при рассеивании примеси в условиях штиля расстояние, на которое распространяются примеси от исследуемого источника выбросов, рассчитывается по формуле 4.7 и представлено в таблице 4.8.
При рассеивании примеси в условиях штиля расстояние, на которое распространяются примеси от исследуемого источника выбросов, рассчитывается по формуле
, (4.7)
Так, при штиле, продолжительностью 1 час, радиус облака загрязняющих веществ, создаваемый исследуемым источником выбросов, составит
;
7) из результатов расчета следует, что в условиях штиля продолжительностью от 0 до 6,0 часов качество атмосферы урбанизированной территории ухудшается от напряженного до экологического бедствия;
8) критерий качества атмосферы рассчитывается для случая выпадения осадков в виде дождя и снега с интенсивностью от 1 до 7 мм/час. Время выпадения осадков принято равным 20 минутам и более, то есть система должна прийти в состояние равновесия. Категория опасности территории при выпадении осадков определяется по формуле 4.8. Она является произведением объемной скорости вымывания примеси в соответствующей степени на изменение суммарного индекса загрязнения атмосферы. Оба множителя являются функциями интенсивности осадков.
Так как, в нашем случае приоритетным загрязняющим веществом является диоксид азота (
=1,3), следовательно, категорию опасности территории будем рассчитывать только по нему. Для этого преобразуем формулу (4.3) в
, (4.8)
где 
- эмпирические коэффициенты, зависящие от интенсивности осадков и определяемые по графическим данным. (
).
Среднее значение индекса загрязнения атмосферы данной территории составляет 5,31 (приложение В, таблица В 1). Так, при интенсивности осадков, равной 1 мм/ч категория опасности территории будет равна
,
Полученная при различных значениях интенсивности осадков категория опасности территории представлена в таблице 4.11.
Таблица 4.9 – Зависимость категории опасности территории и критерия качества атмосферы от интенсивности осадков
| I, мм/ч | ||||
| КОТ, м3/с | 3,8·107 | 1,1·108 | 1,9·108 | 2,7·108 |
| Катм | 0,3 | 0,1 | 0,06 | 0,04 |
Значения критерия качества атмосферы при различной интенсивности осадков рассчитываются по формуле 4.4. Для этого категорию опасности исследуемого источника разделим на полученную категорию опасности территории и представим в таблице 4.9;
9) из результатов расчета следует, что при условии выпадения осадков интенсивностью от 1 до 7 мм/ч качество атмосферы соответствует условно чистой и в ней преобладают процессы вымывания.
Таким образом, несмотря на то, что вероятность выпадения осадков в атмосфере исследуемого ТПК незначительная (2,1 %), они могут оказывать существенное влияние на качество атмосферы урбанизированной территории;
10) для оценки реального состояния атмосферы исследуемого территориально-промышленного комплекса, средние значения критерия качества атмосферы требуется поправить на вероятность различных метеорологических ситуаций в ней. При этом определяются приоритеты, отвечающие за рассеивание или вымывание примесей в среде. По данным Гидрометеоцентра для исследуемого ТПК характерны погодные условия с высокой ветровой активностью (вероятность более 77,4 %), повторяемость штиля составляет 10,3 %, Годовая повторяемость осадков составляет 2,1 % (приложение В, таблица В 2). То есть метеоусловия на исследуемой территории должны способствовать хорошему рассеиванию примесей, выбрасываемых промышленными предприятиями и автотранспортом. Но из-за малого количества выпадаемых осадков атмосфера данной территории имеет низкую способность к самоочищению.
Критерии качества атмосферы, рассчитанные соответственно для разных погодных условий (ветра, штиля и осадков 
и 
) приведены в таблицах 4.7-4.9.
Среднегодовое значение критерия качества атмосферы рассчитывается по граничным условиям, представленным в приложении В, следующим образом
(3,3+0,9)·0,334+0,6·0,284+0,44·0,156+68,8·0,103+0,3·0,021 =8,56;
11) таким образом, в усреднённых метеоусловиях исследуемый территориально-промышленный комплекс относится к зоне экологического бедствия (
=8,56), то есть не может считаться приемлемым для населённого пункта.
