Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

вариант экология

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
03.03.2015
Размер:
662.25 Кб
Скачать

1

Московский государственный строительный университет

Кафедра Инженерной геологии и геоэкологии

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания к практическим занятиям

для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство»

МОСКВА 2011

2

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 «Расчет распределение загрязняющих веществ в атмосферном

воздухе»

Задание выполняется по вариантам, представленным в

Приложении А.

 

Наибольшая концентрация каждого вредного

вещества См,

мг/м3 в приземном слое атмосферы не должна превышать ПДКм.р.

данного вредного вещества:

(1)

См ≤ ПДКм.р.

При одновременном совместном присутствии

в атмосфере

нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицу:

n Ci =

Ci

1

(2)

 

i=1

ПДКш

 

Разовые концентрации отбираются в течение 20 минут, поэтому методика расчета относится для этого же временного интервала. Выбор методики расчета максимальных значений концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе производится исходя из следующих условий:

1)вида источника (точечный, линейный и т.п.);

2)выбросы нагретые или холодные (∆Т>0, ∆Т≤0);

3)сечение устья источника (круглое, прямоугольное).

1Максимальная приземная концентрация вредных веществ для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем при неблагоприятных метеоусловиях (НМУ)

Максимальная приземная концентрация вычисляется по формуле

3.

Cm =

A M

F m n η

(3)

H 2 3

 

 

 

 

Q T

 

 

 

где А – коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М – количество вредного вещества выбрасываемого в атмосферу от данного источника, г/сек;

F – коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ в атмосфере;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н – высота источника над уровнем земли, м;

3

∆Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой воздуха, °С;

Q – расход газовоздушной смеси, м3/с;

η - коэффициент рельефа местности (η=1).

Коэффициент А принимается для неблагоприятных метеоусловий:

-для субтропической зоны Средней Азии (А=240)

-для Нижнего Поволжья, Кавказа, Сибири, Дальнего Востока и

остальных районов Средней Азии (А=200)

-для Севера и Северо-запада Европейской части РФ, Среднего Поволжья, Урала (А=160)

-Центральная часть Европейской территории РФ (А=120)

Значения безразмерного коэффициента F должны приниматься: а) для газообразных вредных веществ F=1

б) для пыли и золы (если коэффициент очистки 90% F=2; 75-90% F=2.5; <75% F=3)

Расход газовоздушной смеси определили по формуле 4:

Q =

π D2

V

(4)

4

 

 

 

где D – диаметр устья источника, м;

V – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с

Величину ∆Т определяют как разность температур газовоздушной смеси и температурой воздуха в самый жаркий месяц в 13 часов (по СНиП 2.01.01-82).

При вычислении средней концентрации потока примеси реального промышленного источника необходимо учитывать начальный подъем

примеси ∆Н, он определяется скоростью выхода V в м/с, перегрева ∆Т, а также радиусом устья источника R0 в м.

Высота источника над уровнем земли Н определяется суммой ∆Н и геометрической высотой источника Ни.

Величину ∆Н можно определить по формуле 5:

 

1.5

V R

 

 

 

3,3

g R T

 

H =

 

0

 

2,5

+

 

0

 

(5)

 

 

 

2

 

 

Uф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ta Uф

 

 

Где Uф – скорость ветра на уровне флюгера, м/с; g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;

Та – температура атмосферного воздуха в самый жаркий месяц в 13 часов (по СНиП 2.01.01-82), °С;

R0 – радиус источника, м.

Н = Ни + ∆Н

(6)

4

Коэффициенты m и n учитывают подъем факела над источником, безразмерный коэффициент m определяется в соответствии с промежуточными коэффициентами:

 

 

 

 

f

 

=1000 V 2 D

 

 

 

 

 

 

 

 

(7)

 

 

 

 

 

 

H 2

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vm

= 0.65 3

 

 

Q T

 

 

 

 

 

 

(8)

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

=1.3 V D

 

 

 

 

 

 

 

 

(9)

 

 

 

 

 

m

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

(10)

 

 

 

 

 

=800 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если f < 100, то

m =

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(11)

0.67 + 0.1

 

 

 

+ 0.343

 

 

 

 

 

f

 

 

f

 

 

Если f ≥ 100, то

m =1,

47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12)

 

 

 

3 f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Безразмерный коэффициент n определяется по следующим

формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при Vm ≥ 2

n = 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13)

при 0,5 ≤V

m

< 2

 

 

 

n =0.532

V 2

2.13

V

+3.13;

(14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

m

 

 

при Vm < 0,5

 

 

 

 

n = 4,4 Vm .

 

 

 

 

 

 

 

 

(15)

Для предельно малых опасных скоростей ветра, когда f < 100, а Vm < 0,5 концентрация примесей находится по формуле:

 

Cm =

A F M mη

(16)

 

7

H 3

 

Где m

=2,86m при f < 100, при Vm < 0,5

 

(17)

 

 

(18)

m =0,9m при f ≥ 100, при Vm ≥ 0,5

 

 

 

Произвести расчет источников выбросов для каждого загрязняющего вещества. Определить доли ПДК и выполнение условия формулы 1.

2 Расчет максимального расстояния от источника до точек с максимальными концентрациями загрязняющих веществ

Для горячих источников (∆Т≠0) расстояние от источника до точки с максимальной концентрацией вещества Xm определяется по формуле:

 

5

 

X m =

(5 F ) H d

(19)

4

 

 

где d – безразмерный промежуточный коэффициент: Для нагретых выбросов (f<100):

d = 2,48(1 + 0,283

 

 

 

)

 

 

при Vm < 0,5

(20)

 

 

fе

d = 4.95(1 + 0.283

 

 

)

 

 

при 0,5 ≤Vm < 2

(21)

 

f

d =7

 

(1 + 0.283

 

)

при Vm ≥ 2

(22)

Vm

f

3 Определение опасной скорости ветра

В формуле определения концентраций в скрытой форме входит скорость ветра. Чем больше скорость ветра, тем больше интенсивность распределение загрязняющих веществ. В тоже время при увеличении скорости ветра уменьшается высота факела над устьем. Опасная скорость ветра не является метеорологическим фактором и для одного и того же производства может быть различна для различных источников.

Значение опасной скорости ветра Um в м/с, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ, определяется следующим образом:

Для горячих выбросов

Um=0,5 Vm

 

при Vm < 0,5

(23)

Um=Vm

 

при 0,5 ≤Vm < 2

(24)

Um =Vm (1 + 0.12

 

) при Vm ≥ 2

(25)

f

4 Проверка расчетных параметров при скоростях ветра, отличающихся от опасной скорости

Максимальная приземная концентрация вредного вещества Сmu в мг/м3 при НМУ и скорости ветра Ui в м/с отличающийся от опасной скорости ветра Um определяется по формуле:

Cmu = r Cm

(26)

где r – безразмерная величина, она определяется по формуле в

зависимости от отношения U :

Um

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

U

2

 

U

3

 

При

1

r =0.67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(27)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um

Um

 

+1.67

 

 

 

1.34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um

 

Um

 

 

 

 

 

 

 

 

3

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

>1

r =

 

 

 

 

 

Um

 

 

 

 

 

 

 

(28)

Um

U

 

2

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Um

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет произвести для скорости ветра меньше и больше опасной.

Расстояние от источника выброса Xmu на котором при скорости ветра Ui и НМУ приземная концентрация вредных веществ достигнет максимального значения Сmu (мг/м3) определяется по формуле:

X mu = p Xm

(29)

где р – безразмерная величина, определяется в зависимости от U :

Um

При

U

0,25

 

р=3

 

 

 

 

 

 

 

(30)

Um

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

U

 

5

 

 

При 0,25

<

 

1

 

 

 

 

+1

(31)

 

 

 

 

 

 

 

Um

p =8.43 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

При

>1

 

 

 

 

 

+ 0.68

(32)

Um

 

 

p =0.32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um

 

 

 

 

5 Определение приземных концентраций загрязняющих веществ по оси факела выброса

Определим значение приземных концентраций вредных веществ С, мг/м3 в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X от источника определяется по формуле:

C = S1 Cm

(1)

где S1 – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от

отношения X

X m

 

X

 

 

 

X

4

 

X

3

 

X

2

 

При

1,

S1

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

X m

=3

 

 

8

 

 

+ 6

 

 

 

 

 

 

X m

 

X m

 

X m

 

7

При 1<

X

8 ,

 

 

X m

При F 1.5и

X

> 8

X m

 

 

 

При F >1.5и

X

 

> 8

X m

 

 

 

 

 

S1 =

 

1.13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X m

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

S1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

2

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.58

 

 

 

 

35.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X m

 

 

1

 

 

 

 

 

X m

 

 

,

S1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

2

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

+ 2.47

X m

 

 

 

 

 

 

 

X m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

(4)

(5)

Значениями расстояний от источника выброса задаются с равным шагом.

Результаты расчета заносят в таблицу 1.

Таблица 1 – Концентрация загрязняющего вещества для точечного источника по оси факела выброса (пример заполнения)

Х, м

Х/Хм

S1

C, мг/м3

100

0,17

0,1335

0,00008

200

0,35

0,437

0,0026

300

0,52

0,72

0,0043

500

0.87

0.95

0,0057

Хm = 575

1

1

Cm = 0,006

700

1,21

0,949

0,00569

1000

1,74

0,813

0,004878

1200

2,08

0,724

0,00434

1500

2,60

0,601

0,0036

По данным таблиц строим графики зависимости концентрации загрязняющего вещества от расстояния до источника по оси факела выброса.

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

0,007

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Cm = 0,006

 

 

 

 

вещества

 

 

 

 

 

 

 

0,006

 

 

 

 

 

 

 

 

0,005

 

 

 

 

 

 

 

 

загрязняющего

 

 

 

 

 

 

 

 

0,004

 

 

 

 

 

 

 

 

0,003

 

 

 

 

 

 

 

 

мгм3/

 

 

 

 

 

 

 

 

Концентрация

0,002

 

 

 

 

 

 

 

 

0,001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

 

 

 

Расстояние от источника, м

 

 

Рисунок 1 – Зависимость концентрации загрязняющего вещества для точечного источника по оси факела выброса (пример)

6 Определение приземных концентраций загрязняющих веществ по направлению, перпендикулярному к оси факела выброса

Определим значение приземных концентраций вредных веществ в атмосферу Сy (мг/м3) на расстоянии Y (м) по направлению, перпендикулярному к оси факела выброса.

 

 

 

 

Cy

= S2 Cm

 

 

 

(6)

где S2

– безразмерный коэффициент, определяемый в

зависимости от скорости ветра Um (м/с) и отношения

Y

по значению

 

промежуточного коэффициента.

 

 

X m

 

 

 

 

при Um 5

tY =

Um Y 2

 

 

 

 

(7)

X m2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при Um > 5

tY =

5 Y 2

 

 

 

 

(8)

 

 

 

 

 

 

 

 

X m2

 

 

 

 

 

S2 =

 

 

 

 

1

 

 

 

 

(9)

(1 +5 tY +12.8 tY

2 +17 tY

3 + 45.1 tY

4 )2

 

9

Данные расчета сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Концентрация загрязняющего вещества для точечного источника по направлению, перпендикулярному к оси факела выброса (пример заполнения)

Y, м

ty

S2

Cy, мг/м3

0

-

-

Cm = 0,006

20

0,0019

0,98

0,00588

40

0,00776

0,9253

0,00555

60

0,0174

0,84

0,00504

80

0,031

0,733

0,004398

100

0,0484

0,6159

0,00369

 

 

0,007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Концентрация загрязняющего

 

0,006

См = 0,006

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вещества, мг/м3

0,005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,004

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 

 

 

 

 

 

 

 

Расстояние от источника, м

Рисунок 2 - Зависимость концентрации загрязняющего вещества для точечного источника по направлению, перпендикулярному к оси факела выброса (пример)

7 Построение изолиний концентраций загрязняющих веществ

Изолинии соединяют точки пространства с одинаковыми концентрациями загрязняющих веществ (в долях ПДК или мг/м3).

Построение ведут для каждого загрязняющего вещества в отдельности по каждому источнику выброса. Задаемся тремя значениями концентраций загрязняющего вещества (в долях ПДК или в мг/м3). Для загрязняющего вещества значения концентраций загрязняющих веществ выбирают РАВНЫЕ, как по оси факела

10

выброса, так и по направлению, перпендикулярному оси факела выброса для всех источников.

Например, построим изолинии для вещества, распределение концентраций которого для источника представлены на рисунках 1 и 2. Выберем концентрации 0,0055 мг/м3; 0,005 мг/м3; 0,0045 мг/м3. Для этих значений определяем по графикам расстояния от источника по оси факела выброса и по направлению, перпендикулярному оси факела выброса. Результаты расчета заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Координаты точек изолиний (пример)

Значение

 

Координаты, м

 

концентраций, С

Точки

 

 

 

Х

 

Y

мг/м3

 

 

 

1

475

 

0

0,0055

2

780

 

0

3

Xm = 575

 

40

 

 

 

4

Xm = 575

 

-40

 

5

400

 

0

0,005

6

955

 

0

7

Xm = 575

 

60

 

 

 

8

Xm = 575

 

-60

 

9

330

 

0

0,0045

10

1190

 

0

11

Xm = 575

 

80

 

 

 

12

Xm = 575

 

-80

По данным

координатам на

миллиметровой бумаге

необходимо

построить изолинии концентраций загрязняющего вещества. Пример построения представлен на рисунке 3.

Y, м

400

300

200

100

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

0,0045 мг/м3

 

 

 

 

 

 

 

0,005 мг/м3

 

 

 

 

 

 

3

0,0055 мг/м3

X, м

0

100

9

5

1

Хm=575

2

6

10

 

200

 

 

 

 

1300

 

-100

 

 

 

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

Рисунок .3 – Изолинии рассеивания загрязняющего вещества от точечного источника выброса (пример)

8 ВЫВОД

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.