Расчет рассеивания в атмосфере одиночных выбросов вредных веществ производится в соответствии с[24].Задачей расчета является определение концентраций оксида углерода СО, двуокиси азота NO2, аэрозолей свинца и сернистого ангидрида SO2 на уровне земли при касании ее облаком вредностей. Эти данные необходимы для сопоставления с допустимыми значениями для зоны жилой застройки.

Для одиночного источника вредных выбросов должно выполняться условие :

Cx<=Ф, (5.2.)

где Сx - концентрация вредного вещества в расчетной точке, мг/м3;

F-допустимое повышение концентрации вредного вещества в атмосфере в результате рассеивания,определяется как разность предельно допустимой концентрации(ПДК) и фоновой Сф,мг/м³.

При наличии нескольких разнородных вредных веществ, не обладающих суммацией действия, условие Cx<=Ф должно выполняться для каждого из них.

Распространение концентрации вредных веществ в направлении ветра подчиняются следующим закономерностям.

При опасной для данного источника скорости ветра на некотором расстоянии Xм от него наблюдается максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферы См.

Исходные данные для расчета рассеивания окиси углерода СО:

V=3,5 м³/с;

А=160 (для Урала);

М=0,052 г/с;

F=1;

hp=1;

D=0,5 м;

H=28 м;

DT=3;

l,e-расстояние от ИВВ до ближайшей и дальней границ зоны жилой застройки (l=30м,e=200м).

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества находится в зависимости от параметра f , определяющего тип выбросов (холодные или нагретые)

f=1630*V2/(D3*H*DT), (5.3.)

где V - расход выбрасываемого воздуха ,м3/с;

D - диаметр трубы,м;

H - высота трубы,м;

DT - разность температур выбрасываемого воздуха и наружного

воздуха,K;

f=1630*3,5/0,5*28*3=136>100 - выбросы холодные, и формула для расчета максимального значения приземной концентрации вредных веществ См,мг/м3,имеет вид:

См=A*M*F*D*n*hp/8*H *V, (5.4.)

где А - коэффициент температурной стратификации,(с2/3*мг*град1/3)/г;

М - количество вредного вещества , выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, F=1;

N - коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья ИВВ (при gм < 0,5 n=4,4* gм=4,4*0,41=1,83);

hp - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (при перепаде высот менее 50 м hp=1);

d - коэффициент распространения максимума концентрации вредности (при gм < 0,5 d=5,7);

Откуда См=160*0,052*1*0,5*1,83*1/8*28 *3,5=0,0032 мг/м³.

Расстояние от источника Xм , на котором будет максимальная концентрация вредностей См определяется по формуле:

Xм=(5-F) *d*H /4, (5.5.)

где d - коэффициент распространения максимума концентрации вредности (при gм < 0,5 d=5,7);

Xм=(5-1) *5,7*28/4=160 м.

Концентрация Сx по оси рассеивания облака вредности в любой точке с относительной координатой x=x/xм определяется по формуле:

Сx=S1*Cм, (5.6.)

где S1- коэффициент, учитывающий изменение концентрации по оси факела.

XL=L/Xм=30/160=0,19 м;

Xe=e/Xм=200/160=1,25 м;

При X<1: S1=3X -8X +6X ;

S1,L =0,165;

При1<X<8 S1=1,13/(0,13X +1)

S1,e=0,94;

Откуда, Сx,L=0,165*0,0032=0,00053 мг/м³;

Сx,e=0,94*0,0032=0,003 мг/м³.

Схема определения расстояния X до расчетной точки приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема определения расстояния X до расчетной точки

Условие Cx<=Ф выполняется (Сx=См=0,0032 мг/м³< 0,3 мг/м³), cледовательно зона жилой застройки пригодна для жилья.

Аналогично расчитываются рассеивания по остальным вредным выделениям.

Для двуокиси азота NO2:

См=0,000018 мг/м³;

Условие Cx<=Ф выполняется (Сx=См=0,000018 мг/м³< 0,085 мг/м³), cледовательно зона жилой застройки пригодна для жилья.

Для сернистого ангидрида SO2:

См=0,0000074 мг/м³;

Условие Cx<=Ф выполняется (Сx=См=0,0000074 мг/м³< 0,45 мг/м³), cледовательно зона жилой застройки пригодна для жилья.

Для аэрозолей свинца Pb:

См=0,0000025 мг/м³;

Условие Cx<=Ф выполняется (Сx=См=0,0000025 мг/м³< 0,0003 мг/м³), cледовательно зона жилой застройки пригодна для жилья.

Влияние застройки

Исходные данные :

Зона ветровой тени -II

Размеры здания Lш x Lд=25,8 x 46,2 м,

Высота здания Hзд=23 м.

Влияние застройки на рассеивание выбросов в атмосферу связано с изменением характера воздушных течений вблизи здания.

При обтекании здания ветровым потоком образуются 3 зоны аэродинамической тени: зона I – с заветренной стороны, II – над кровлей здания, III – с наветренной стороны. Расчет I и III зон аналогичен.

Габариты аэродинамической зоны тени: максимальная высота и протяженность составляют

НII=Нзд+0.4L*=23+0,4*23=32,2 м,

LII=2L*=2*23=46 м.

Границы зоны находим с учетом коэффициентов fII и расстояния X от стены здания до расчетной точки:

хи/LII=0,65, fII=0,35,

hII(x)=Нзд+ fII(х)*L*=23+0,35*23=31 м.

Схема расположения зоны аэродинамической тени приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Схема расположения зоны аэродинамической тени

Из схемы видно, что ИВВ находится в зоне аэродинамической тени.

Учет влияния застройки проводится с помощью коэффициента hм:

hм=r3hмSzм+S1(1-zм), (5.7.)

где, все коэф. определяем с помощью графиков [ 24 ];

r3 – учитывает изменение опасной скорости Uм при затенении ИВВ зданием Uм=0,5 (т.к. n’м=0,4);

Uм/Uм=1 – в зависимости от этого значения определяем r3=1 и Р3=1

Н/Нзд=31/23=1,3 => h=8 – учитывает изменение структуры воздушного потока;

S – влияние турбулентной диффузии, определяем с помощью t:

t=LIÖh/(1.1Рз*хм), (5.8.)

t=52Ö8/(1.1*1*160)=11,1,

тогда S=0,35;

zм – влияние колебаний ветрового потока, определяем с помощью jкÖUм=4.9, где jк определяем по Lш/Lд=0,4;

jк =15, откуда zм=0,16;

S1 определяем по хв/Рзхм=50/160=0,3;

S1=0,7;

hм=1*8*0,35 *0,16+0,7(1-0,16)=1,03;

Определяем максимальную концентрацию См* с учетом застройки для СО:

См*=См*hм=0,052*1,03=0,05 мг/м³.

Расстояние хм до точки с концентрацией См* равно (хм при Н/Нзд>1):

где V1=r3*h*S=1*8*0,35=2,8, следовательно хм=161 м.

Влияние жилой застройки практически не сказалось на смещении точки с максимальной концентрацией от ЗЖЗ к трубе и увеличению максимальной концентрации.