(Здесь — значение xм для рассматриваемого источника в условиях ровной или слабопересеченной местности, т.е. при = 1). Для больших значении х при вычислени... Расчет загрязнения атмосферы выбросами группы источников и площадных источников

Приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в любой точке местности при наличии N источников определяется как сумма концентрации веществ от отдельных источников при заданных направлении и скорости ветра.

(96).

где c₁, c₂, …, c_N — концентрации вредного вещества соответственно от первого, второго, N-го источников, расположенных с наветренной стороны при рассматриваемом направлении ветра.

При проектировании предприятий, зданий и сооружений следует предусматривать минимальное число источников выброса вредных веществ в атмосферу, объединяя удаляемые вещества от ряда источников их выделения в одну трубу, шахту и т. п.

В необходимых случаях, когда известно, что имеются неучтенные (фоновые) источники выброса того же вредного вещества или веществ, обладающих с ним эффектом суммации (другие предприятия города, промрайона, транспорт, отопление и т. п.), в правой части (5.1) добавляется слагаемое с_ф, характеризующее фоновое загрязнение от неучтенных источников.

Если рассчитанная по формуле (96) концентрация с удовлетворяет неравенству где.

(97).

а М_i (г/с) и V_1i (м³/с) — мощность выброса и расход газовоздушной смеси i-го источника, то вместо (5.1) при расчете приземной концентрации с используется формула.

Как и для одиночного источника, при расчетах приземных концентраций выбросами группы источников принимается наиболее неблагоприятное сочетание значений М_i и V_1i, реально осуществляющееся на всех рассматриваемых источниках одновременно.

В целях ускорения и упрощения расчетов количество рассматриваемых источников выброса сокращается путем их объединения (особенно мелких источников) в отдельные условные источники. Способ установления источников, подлежащих объединению и определения их параметров выброса, обеспечивает относительную погрешность расчетных концентрации, удовлетворяющую условию.

0,25. (99).

В случае использования машинного (ориентированного на применение ЭВМ) алгоритма объединения группы из N точечных источников значения с_м = с_мо, x_м = x_мо, u_м = u_мо, а также координаты размещения x_и = x_ио, y_u = y_uо для условного источника, заменяющего объединяемую группу, определяются по формулам:

(100).

(101).

(102).

(103).

(104).

Здесь, как и выше, индексом i при величинах c_м, x_м, u_м, x_u, y_u обозначены отдельные источники, объединяемые в группу.

Если рассматриваются мелкие источники, для каждого из которых выполняется хотя бы одно из условий:

(105).

(106).

то объединение таких источников осуществляется при одновременном выполнении условий:

(107).

(108).

(109).

где l_min (м) — минимальное расстояние от объединяемых источников до узлов расчетной сетки точек; L_м (м) — максимальное расстояние между двумя из объединяемых источников; x_м (м) и u_м (м/с) — соответственно максимальные отклонения величин x_мi от x_мо и u_мi от u_мо.

Если условия (105) и (106) одновременно не выполнены, то объединение таких источников осуществляется при одновременном выполнении условии:

(110).

(111).

(112).

При равенстве нулю x_м и u_м числовой коэффициент в (107) и (110) следует увеличить в 1,7 раза. В 1,7 раза увеличивается также числовой коэффициент в (108) и (111) (при одинаковых u_мi и L_м H), а также в (109) и (112) (при одинаковых x_мi и L_м H).

При невыполнении для группы мелких источников условий (107) — (109) или для группы более крупных источников условий (110) — (112) эта группа разбивается на отдельные группы, для которых указанные неравенства выполняются.

Значение максимальной суммарной концентрации с_м (мг/м³) от N расположенных на площадке близко друг от друга (99) одиночных источников, имеющих равные значения высоты, диаметра устья, скорости выхода в атмосферу и температуры газовоздушной смеси, определяется по формуле.

(113).

где М (г/с) — суммарная мощность выброса всеми источниками в атмосферу; V (м³/с) — суммарный расход выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, определяемый по формуле.

V = V₁ N. (114).

Значение параметра v_м определяется по формуле.

(115).

В остальном схема расчета концентраций веществ, обусловленных выбросами от группы близко расположенных друг к другу одинаковых одиночных источников выброса, не отличается от приведенной в настоящего схемы расчета для одиночного источника.

Расчет концентраций веществ, обусловленных выбросами из близко расположенных друг к другу одинаковых источников, когда Т 0 или значение параметра f 100, производится с использованием формул для одиночного источника со следующими изменениями:; M — суммарная мощность выброса из всех источников; формула (13) преобразуется к виду:

(120).

Значение максимальной приземной концентрации вредных веществ с_м (мг/м³) при выбросах через многоствольную трубу (N стволов) рассчитывается по формуле.

(121).

расстояние x_м (м), на котором достигается максимальная концентрация с_м, определяется по формуле.

(122).

опасная скорость ветра и_м (м/с) вычисляется следующим образом:

(123).

Здесь (мг/м³) — максимальная приземная концентрация, определяемая по формуле (1) при значениях параметров выброса для одного ствола и мощности выброса М (г/с), равной суммарной мощности выброса из всех стволов; и — соответственно расстояние, на котором наблюдается максимальная концентрация вредных веществ с_м (мг/м³), и опасная скорость ветра и_м (м/с), определяемые по формулам (17) — (29) при параметрах выброса для одного ствола; (мг/м³) — максимальная приземная концентрация, рассчитываемая по формуле (1) при мощности М (г/с), равной суммарной мощности выброса из всех стволов, диаметре D, равном эффективному диаметру источника выброса D_э, (м), который определяется по формуле.

(124).

и расходе выходящей газовоздушной смеси V₁, равном эффективному расходу V_1э (м³/с), вычисленному по формуле (70); , — расстояние, соответствующее максимальной концентрации (мг/м³), и опасная скорость ветра, определяемые по формулам (17) — (29) с учетом D = D_э (м), V₁ = V_1э (м³/с); d₁ — безразмерный коэффициент, определяемый по формуле.

(125).

где l (м) — среднее расстояние между центрами устьев стволов; D (м) — диаметр устья ствола; d₂ — безразмерный коэффициент, определяемый по формулам (65), (66). В остальном расчет производится, как для одиночного источника выброса.

При l, большем или равном d₂H, для многоствольной трубы в расчетах принимается: (мг/м³), (м), (м/с).

Если многоствольная труба представляет собой трубу, разделенную на секторы, т. е. состоит из стволов секторной формы, то расчеты выполняются так же, как для одноствольной трубы при D = D_э и V₁ = V_1э (см. (70)), где.

(126).

Здесь S — суммарная площадь устьев всех действующих стволов.

В случае когда температура Т_г и скорость выхода ₀ газовоздушной смеси для отдельных стволов различаются между собой, для расчетов принимаются их средневзвешенные значения, полученные с учетом расходов газовоздушной смеси для отдельных стволов.

Для источников выброса, имеющих различные параметры, расчет приземных концентраций начинается с определения для всех источников по каждому веществу максимальных приземных концентраций с_м (с_м1, с_м2, …, с_мN) и опасных скоростей ветра u_м (u_м1, u_м2, …, u_мN). Если по какому-либо веществу сумма максимальных приземных концентраций с_м от всех источников окажется меньшей или равной ПДК (с_м1 + с_м2 + … + с_мN ПДК), то (при отсутствии необходимости учета суммарного действия нескольких вредных веществ и фонового загрязнения атмосферы) расчеты приземной концентрации этого вещества производятся по требованию органов Госкомгидромета и Минздрава РФ. Такие расчеты выполняются также при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

При расчетах определяется средневзвешенная опасная скорость ветра u_мс (м/с) для группы N источников по формуле.

(127).

Отдельно для всех веществ, к которым относятся вычисленные u_мс (для разных веществ они иногда существенно различаются), определяются значения и. Если по рассматриваемому веществу сумма меньше или равняется ПДК, то дальнейшие расчеты производятся главным образом при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

Если сумма больше ПДК, то для направлений ветра, соответствующих переносу вредных веществ от источников на расчетную область, при скоростях ветра: u_мс; 0,5u_мс; 1,5u_мс; 0,5 м/с — производится расчет суммарных концентраций от всех источников в узлах расчетной сетки, после чего наибольшая из них принимается за максимальную концентрацию с_м.

Расчеты приземных концентрации упрощаются, если среди N сгруппированных в порядке убывания с_мi (c_м1 > с_м2 > … > с_мN) источников выброса предприятия имеется N₁ источников, которым по данному веществу соответствуют малые значения с_мi, (вычисленные в необходимых случаях с учетом застройки). При этом определяется разность между ПДК и суммой с_мi от N₁ источников и рассчитывается максимальная суммарная концентрация с_м для остальных N — N₁ источников. В тех случаях, когда сумма с_мi от них не превышает 0,05 ПДК (см. также примечание), указанные N₁ источников могут быть исключены из рассмотрения.

Если N источников расположены в порядке убывания значений выбросов М, т. е. M₁ > M₂ > … > M_N, то N₂ из этих источников с наименьшими значениями М также могут быть для упрощения расчетов загрязнения атмосферы отброшены, если.

(128).

Расчет приземных концентраций веществ от источников, группирующихся на площадке вдоль некоторой прямой, можно производить, считая все источники расположенными на этой линии, при условии, что каждому из них при u = u_мс соответствует, меньшее или равное 0,01 — 0,02 (у (м) — расстояние от источника до этой прямой). Для каждого источника строятся кривые распределения концентраций. Начало координат каждой кривой, характеризующей изменение концентрации с в зависимости от расстояния х, совмещается с местоположением источника, а концентрации суммируются. При этом рассматриваются два варианта. В одном из них принимается, что ветер направлен с 1-го на N-й источник, в другом — в противоположном направлении. Для различных расстояний х производится сложение концентраций и определяются значения суммарной концентрации с. Наибольшее значение с принимается за максимальную концентрацию с_м.

Расчет приземных концентраций веществ от источников, которые не могут быть сведены в одну точку или на одну общую прямую, при отсутствии возможности применения ЭВМ упрощается, если можно провести прямую, около которой группируется большая часть основных источников. В этом случае осуществляется сложение значений концентраций для двух противоположных направлений ветра вдоль этой прямой; близлежащие источники переносятся на прямую, а при расчете концентраций от остальных источников используется формула (43). Если среди источников, перенесенных на ось, имеются крупные, для которых одновременно не выполняются условия (105), (106), то при каждом направлении ветра рассчитываются также суммарные концентрации в точках максимумов концентрации от крупных источников.

Расчет приземных концентраций при выбросах от большого числа источников, рассредоточенных на площадке значительных размеров, следует производить на электронных вычислительных машинах, тем более, что при разработках по проектированию и нормированию, как правило, рассматривается большое число вариантов объединения выбросов, размещения источников на площадке, способов очистки выбросов и других мероприятий. Шаги расчетной сетки выбираются в зависимости от размеров области, для которой проводятся расчеты. При этом общее количество узлов сетки, как правило, не должно превышать 1500 — 2000. Размеры указанной области должны соответствовать размерам зоны влияния рассматриваемой совокупности источников.

Одним из способов сокращения объема вычислительных работ является представление совокупности большого числа однотипных источников выброса (труб печного отопления, резервуарных полей и пр.), а также рассредоточенных по обширной территории источников неорганизованного выброса как площадных источников.

При ветре, направленном перпендикулярно одной из сторон указанного площадного источника, концентрация (как на территории самого источника, так и за его пределами) рассчитывается по формулам.

(129).

Здесь S_п (м²) — площадь рассматриваемого источника, L_п (м) — расстояние от центра площадного источника до расчетной точки, u — расчетная скорость ветра, значение N вычисляется с округлением до ближайшего большего целого числа.

Из (129) следует, что для расчетных точек, расположенных на расстоянии, большем площадной источник может рассматриваться как одиночный точечный источник (N = 1).

Для каждого из этих одиночных точечных источников значения максимальной приземной концентрации c_м, расстояния x_м, на котором достигается эта максимальная концентрация, и опасной скорости ветра u_м, определяются по формулам:

(130).

(131).

(132).

где, и — это значения с_м, x_м и u_м для одиночного точечного источника, совокупность которых образует площадной источник; при расчете в качестве М используется суммарный выброс от всех источников.

При выбросе из N источников расчет суммарной концентрации с_z, соответствующей уровню z над поверхностью земли, производится по формулам (96) — (98) с заменой с на с_z, и с_i на с_zi. Концентрации от отдельных источников с_zi, соответствующие этим источникам опасные скорости ветра u_мzi и максимальные концентрации определяются согласно. При этом должны соблюдаться требования, следующие из при замене с_мi на c_мzi и u_мi на u_мzi.

Формулы предназначены для решения прямой задачи расчета суммарной концентрации с от N источников по их заданным параметрам выброса, а также для решения обратной задачи определения мощностей выброса М_i, (i = 1, 2, …, N), соответствующих заданному значению максимальной приземной концентрации с_м (при фиксированных координатах источников выброса, их высотах Н_i и диаметрах устья D_i, скоростях выхода _0i и перегревах T_i газовоздушной смеси).

Значение суммарного выброса M, соответствующее заданному значению максимальной концентрации c_м, для группы из N близкорасположенных одиночных источников с одинаковыми высотами и другими параметрами выброса (V₁, T, D, ₀) определяется по формулам (71), (72); в данном случае в формулах полагается (V — суммарный расход выбрасываемой из всех источников газовоздушной смеси).

В случае многоствольной трубы выброс M из всех стволов, соответствующий c_м, при l < d₂H определяется по формуле.

(133).

где и (мг/м³) — приземные максимальные концентрации при М = г/с, рассчитанные соответственно при значениях параметров D и V₁ для одного ствола и при их эффективных значениях D_э (124). (126) и V_1э (2.40). Безразмерный коэффициент определяется по формуле (125). При l d₂H выброс М определяется как и раннее.

При произвольном фиксированном размещении группы источников с заданными параметрами выброса (Н_i, D_i, _0i, и T_i) мощности источников M_i, соответствующие c_м, определяются так, чтобы наибольшее значение суммарной концентрации max с, рассчитанное по (96) при переборе скоростей и направлений ветра, удовлетворяло условию.

max c = c_м. (134).

В случае N одинаковых источников выброса значения М, определяются по формуле.

(135).

где c_н — максимальное значение рассчитанной по (96) суммарной концентрации с при «начальных» значениях мощности выброса M_нi. В общем случае из (5.35) определяется начальное приближение для значении M_i, уточняемое с учетом требований технической реализуемости и оптимального выбора мощностей источников.

Для совокупности источников отдельных предприятии рассчитываются зоны влияния, включающие в себя круги радиусом x₁, проведенные вокруг каждой из труб предприятия, и участки местности, где рассчитанная по (96) суммарная концентрация от всей совокупности источников выброса данного предприятия, в том числе низких и неорганизованных выбросов, превышает 0,05 ПДК.

Зоны влияния источников и предприятий рассчитываются по каждому вредному веществу (комбинации вредных веществ с суммирующимся вредным действием) отдельно.

Для ускорения и упрощения расчетов приземной концентрации на каждом предприятии рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых.

(136).

(137).

(138).

Здесь М (г/с) — суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы; ПДК (мг/м³) — максимальная разовая предельно допустимая концентрация; (м) — средневзвешенная по предприятию высота источников выброса.