16. Основные теоретические подходы, используемые для описания процессов рассеивания примесей в атмосфере

Вредное вещество от сжигания органич. топлива и технологич. газы др. производств содержат различ. вред. вещества и используемые в настоящее время методы борьбы не позволяют снизить их концентрации до уровней безопасных для человека и природы в целом, и только поэтому рассеивание в атмосфере отходящих газов любых промыш-х источников яв-ся важным элементом в общей системе мер по снижению конц-ции вред. вещ-тв на уровне дыхания человека. Для описания процессов рассеивания примесей в атмосфере, определения поля их концентрации используют 2 альтернативных подхода:

1. Основан на решении полуэмпирического уравнения турбулентной диффузии, с использованием градиентной теории переноса (перенос вещества пропорционален градиенту его концентрации) или «К-теория».

2. Базируется на статистической модели, предполагая наличие нормального закона распределения (распределения Гаусса) концентрации в газовом облаке.

Наиболее известными моделями рассеивания доведенными до расчетных методик является: 1.Модель, разработанная в Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (ГГО). Эта модель является основой общероссийского нормативного документа ОНД-86. 2. Модель института экспериментальной метрологии. 3. Модель Поскуилла - Гиффорда (основа всех методик МАГАТЭ).

Две первые методики яв-ся комбинированными и используют с разными подходами градиентную и гауссову теории. Особенностью методики ГГО яв-ся возможность определения поля конц-ций для опасной скорости ветра и для наиболее неблагоприятных условий рассеивания в атмосфере. Вторая модель позволяет решать более широкий круг задач с учетом различных условий состояния атмосферы, используя надежные эмпирические зависимости, в основе кот. лежат уникальные экспериментальные данные

17. Расчетная методика рассеивания вредных веществ в атмосфере, разработанная в гго им. А.И. Воейкова

Методика ГГО базируется на численных решениях основного уравнения турбулентной диффузии примеси. Формулы, полученные с использованием логарифмической аппроксимации скорости ветровых потоков по вертикали: U=U₁*log(z/z_o)/lg(z₁/z₀), U-изменение скорости, z-координата удаления по вертикали.

Величины, входящие в эту формулу, зависят от состояния атмосферы. Устойчивость атмосферы опред-ся параметром Будыко: Б=δТ/U²₁. При использовании этого парам-ра берется дополнит-ое осреднение, которое учитывает изменение направления ветра.Так было получено аналитическое решение основного ур-я переноса, кот-ое было дополнено численными расчетами и затем аппромсими-но простыми формулами и таблицами, в рез-те чего была получена методика, которая в конечном итоге была представлена общероссийским документом ОНД-86. По этой методике расчет концентраций примесей проводится не для любых погодных условий, а только для опасных (неблагопр-х). Кроме конц-ии с помощью этой методики можно определить опасную скорость ветра – это та скорость, при которой приземная концентрация окажется максимальной.

Методика яв-ся нормативным документом и предназначена для расчета рассеивания примесей от стационарных источников выбросов прм-х предпр-ий. С ее помощью определяется разовая конц-ция, относящаяся к 20-30 минутному интервалу осреднения. В качестве критерия, с кот-ым сравнив-ся полученные конц-ии, использ-ся значения ориентировочно безопасных уровней загрязнения воз-ха (ОБУВ) в порядке, установленном Минздравом России.

Чтобы выявить лояльность этой методики были проведены многочисленные сравнения результатов, расчетов и эксперим-х данных. Подобные сравнения проводились для предпр-ий, сжиг-х органич-ое топливо.Сравнивались рез-ты по рассев-ю SO₂, тв. аэрозолей (зола). Обработка данных велась путем построения графиков зависимостей конц-ии от скорости ветра и проведения на них огибающих кривых, соответ-х величинам наибольших конц-ий. Обработка полученных данных позволила сделать вывод, что методика ОНД-86 корректна при расчете загряз-х веществ от высоких источников выброса, но дает существенно завышенные результаты при расчете рассеивания от низких источников вред. выбросов. Н-р, при расчете выбросов компрессорных станций манистральных газопроводов опасная скорость ветра получается 10-15 м/с, тогда как на практике она 2-5 м/с. Поэтому фактич-ая конц-я загр-ий в 90% случаев будет существенно меньше расчетной. Поэтому необходимо было разработать дополнения к заявленной методике.

Ученые ВНИИгаза совместно со специалистами ГГО им. Воейкова разработали дополнения к методике, ориентированные на выбросы компрессорных станций: уточнена расчетная схема характерных условий выхода газовоздушной смеси из труб компресс-х станций и были модифицированы зависимости безразм-х коэфф=ов по отношению к расчетной скорости ветра U_m(t₁=U|U_m), U – расчетная скор-ть ветра, U_m – опасная скор-ть ветра.

Сравнение расчетов конц-ии по ОНД-86 и дополнению к ней

Из графиков видно, что усовершенствованная расчетная схема существенно уменьшает значения конц-ий загрязнителя по сравнению с ОНД-86.

Недостатки использования ОНД-86: 1) невозможно рассчитать интенсивные нестационарные выбросы, н-р, которые сопровождают аварийные ситуации. 2) методику недьзя использовать для прогнозных расчетов 3) методика разработана для получения конц-ии при неблагоприятных условиях.