2.4.2. Расчет и графическое изображение подфакельных концентраций загрязняющих веществ
Для наглядной демонстрации реального распределения приземных концентраций под факелом при определенном направлении ветра и соответствующей расчетной скорости ветра по румбу для данной местности и данного расчетного периода приводится построение подфакельных изолиний приземных концентраций в выбранном направлении. Как правило, это направление, в котором расположена ближайшая жилая застройка, либо направление с преобладающей продолжительностью ветров по румбу. Из группы источников загрязняющих веществ выбирается то вещество, вклад которого в приземную концентрацию в сумме с фоновой наибольший.
Необходимые исходные данные для построения подфакельных концентраций:
расчетный период года;
выбранное направление ветра;
скорость ветра по выбранному румбу, м/с;
загрязняющее вещество;
максимальная приземная концентрация выбранного вещества СМ (вклад источника), мг/м3;
расстояние до точки с максимальной концентрацией загрязняющего вещества хм, м;
опасная скорость ветра uм, м/с.
Расчет производится в следующей последовательности.
1. находят определенные ранее значения См, Хм, UM.
2. при преобладающей скорости ветра по выбранному румбу находят значения Смн, Хмн.
3. Затем определяется
приземная концентрация СХ
загрязняющего вещества по оси факела
(по оси Х)
в заданном направлении при преобладающей
скорости ветра по румбу. Для этого
вычисляют новые значения S1′
по соотношению
для
различных Х
.
4. Затем определяются приземные концентрации загрязняющего вещества на различных расстояниях от оси факела (по OY).
Приземная концентрация ЗВ Су, мг/м3, в точке, не лежащей на оси факела рассчитывается по формуле
,
где s2 – безразмерный коэффициент, учитывающий поперечное рассеивание вещества, определяемый в зависимости от скорости ветра (u, м/с) и значения аргумента ty
,
где аргумент ty рассчитывается по формулам
при
u
< 5
;
при
u
≥ 5
,
где X, Y - координаты точки, в которой рассчитывается концентрация; Y - расстояние, на которое отстоит расчетная точка от оси X (по перпендикуляру к оси X).
Последовательность расчета
1. Для каждого значения X (100, 200 и т.д., м) принимаются несколько значений Y (разброс значений Y увеличивается при удалении от источника, т.к. факел «размывается» из-за разбавления воздухом.)
2. По формулам 4.8 и 4.9 для каждого из значений Y вычисляется аргумент ty, затем коэффициент S2 (формула 4.7) и, наконец, по формуле 4.6 определяется концентрация Сy для каждой точки с координатами X,Y.
Построение подфакельных приземных концентраций
Первый способ
1. Полученные концентрации Сy наносятся на генплан. Для этого на каждом расстоянии X (X=100,200 и т.д., м) проводится вспомогательная линия, перпендикулярная оси выбранного направления ветра и на ней откладываются значения Y. в конкретных точках с координатами X, Y проставляются Сy.
2. Анализируется полученный массив точек, и объединяются точки с равными концентрациями, т. е. наносятся изолинии приземных концентраций выбранного вещества в подфакельной зоне.
Второй способ
1. Строится график зависимости концентрации ЗВ от расстояния по оси ОХ от источника (СХ от Х) (рис. 4.2).
2. Строятся графики зависимости концентрации ЗВ от расстояния Y от оси факела (Сy от Y) для каждого значения Х (рис. 4.3).
3. Далее, используя графики 4.2 и 4.3, строим график распределения концентраций ЗВ в координатах ХY (рис. 4.4). Для этого для выбранной произвольно концентрации по графикам 4.2 и 4.3 определяются значения Х и Y. Так как факел относительно оси ОХ имеет симметричную конфигурацию, то каждому значению Х соответствуют два значения Y: +Y и –Y
Пример
Графическое изображение выполненных расчетов рассеивания по осям X и Y. Расчет и построение графиков выполняются в программе Microsoft EXCEL.
Рисунок 4.2 – Зависимость концентрации ЗВ, С, доли ПДК, от расстояния Х, м, от источника (по оси ОХ)
Рисунок 4.3 – Зависимость концентрации ЗВ, С, доли ПДК, от расстояния Y, м, от источника (перпендикулярно оси Х факела)
Рисунок 4.4 – Распределение подфакельных приземных концентраций ЗВ (в плоскости ХY)