ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
30 декабря 1999 г. N 390
О МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА ПРИЗЕМНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ РАЗНЫХ ПЕРИОДОВ ОСРЕДНЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К КРУПНЫМ
ТОЧЕЧНЫМ ИСТОЧНИКАМ
В целях совершенствования и расширения методической базы по
нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух
приказываю:
1. Утвердить прилагаемую Методику расчета приземных
концентраций загрязняющих веществ разных периодов осреднения
применительно к крупным точечным источникам и ввести ее в действие с
1 февраля 2000 года.
2. Специализированной инспекции государственного контроля за
охраной атмосферного воздуха (Корбут В.И.):
в установленном порядке обеспечить проведение правовой
экспертизы, передачу в Национальный центр правовой информации для
включения в Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь и
официальное опубликование Методики расчета приземных концентраций
загрязняющих веществ разных периодов осреднения применительно к
крупным точечным источникам;
направить указанную Методику областным и Минскому городскому
комитетам природных ресурсов и охраны окружающей среды, Белорусский
государственный энергетический концерн "Белэнерго", проинформировать
республиканские органы государственного управления и других
заинтересованных.
Министр М.И.РУСЫЙ
УТВЕРЖДЕНО
Приказ Министерства природных
ресурсов и охраны окружающей
среды Республики Беларусь
30.12.1999 N 390
МЕТОДИКА
расчета приземных концентраций загрязняющих
веществ разных периодов осреднения
применительно к крупным точечным источникам
0212.22-99
Содержание
1. Область применения
2. Нормативные ссылки
3. Термины и определения
4. Общие положения
5. Расчет долгопериодных загрязнений атмосферы на базе методики
ОНД-86 (обязательный)
6. Расчет долгопериодных приземных концентраций на базе метода
Гаусса (рекомендуемый)
7. Расчет разовых приземных концентраций по Гауссу
8. Определение вероятностных функций классов устойчивости
атмосферы (по Пэскуиллу)
9. Расчет средних, до суточных включительно, приземных
концентраций вредных веществ в атмосфере
Приложение А (справочное). Пример расчета среднегодовой
концентрации, основанной на методике ОНД-86
Приложение Б (справочное). Пример расчета среднегодовой
концентрации по методу Гаусса
Приложение В (обязательное). Необходимые климатические сведения
Приложение Г (справочное). Пример расчета вероятностей классов
устойчивости атмосферы для годового периода осреднения, г.Минск
Ключевые слова: точечный источник, период осреднения,
загрязняющее вещество, приземные концентрации, ОНД-86, метод Гаусса
1. Область применения
Настоящая методика предназначена для расчета приземных
концентраций газообразных и аэрозольных примесей разных периодов
осреднения (от нескольких часов до года включительно) обусловленных
единичными точечными источниками нагретых примесей.
Положения методики обязательны для применения всеми
юридическими и физическими лицами независимо от форм собственности и
подчиненности, осуществляющими свою деятельность на территории
Республики Беларусь.
Методика включает:
Обязательный расчет, который базируется на максимально-разовых
приземных концентрациях, определяемых по программам, реализующим
ОНД-86.
Рекомендуемый расчет (не обязательный), в основу которого
положено определение максимально-разовых приземных концентраций по
математической модели Гаусса. Этот метод используется в случаях,
когда необходим более детальный учет метеофакторов, например, для
научно-исследовательских целей.
2. Нормативные ссылки
В настоящей Методике использованы ссылки на следующие
нормативные документы:
Закон Республики Беларусь от 15 мая 1997 г. "Об охране
атмосферного воздуха" (Ведомости Национального собрания Республики
Беларусь, 1997 г., N 14, ст.260)
Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных
веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86.
ГОСТ 17.2.1.04-77 Метеорологические аспекты загрязнения и
промышленные выбросы. Основные термины и определения.
3. Термины и определения
Термины и определения в настоящей методике приняты в
соответствии с ГОСТом 17.2.1.04-77 Метеорологические аспекты
загрязнения и промышленные выбросы. Основные термины и определения.
Кроме того, используются термины:
- долгопериодная концентрация - средняя концентрация вредных
веществ в атмосфере в течение длительного периода времени (более 20
минут);
- класс устойчивости атмосферы - совокупность климатических
факторов, создающих определенные условия рассеивания в атмосфере. В
зависимости от устойчивости атмосферы подразделяется на 6 классов,
обозначаемых буквами А, В, С, D, Е, F.
4. Общие положения
Настоящая Методика рассматривает воздействие на окружающую
среду точечных источников нагретых выбросов.
Предложены два способа расчета средних долгопериодных приземных
концентраций, обязательный и рекомендуемый.
1. Метод расчета средних долгопериодных загрязнений атмосферы,
в основу которого положены разовые концентрации, рассчитанные по
методике ОНД-86, учитывающий влияние изменения скорости и
направления ветра в течение периода осреднения. Обязательный.
2. Расчет долгопериодного загрязнения, основанный на разовых
концентрациях, определенных по методу Гаусса, учитывающий
многообразие погодообразующих факторов более полно, чем метод,
основанный на ОНД-86. Здесь учитываются факторы скорости ветра, а
также дневной солнечной инсоляции или ночной облачности и
обусловленные ими состояния устойчивости атмосферы. Рекомендуемый.
Используется в тех случаях, когда необходимо детальное знание
долгопериодных концентраций.
Метод Гаусса может быть использован при исследовании
воздействия загрязнений атмосферы на рост деревьев и динамику роста
сельхозкультур во время вегетативного периода, а также других
исследованиях долгопериодного воздействия выбросов на окружающую
среду, как в прогнозируемых, так и в уже имевших место фактических
погодных условиях.
Расчетные значения долгопериодных приземных концентраций
сравниваются с предельно допустимыми концентрациями (ПДК)
соответствующего периода осреднения. Для веществ, не имеющих
утвержденных среднегодовых ПДК, в качестве таковых используются ПДК
среднесуточные.
5. Расчет долгопериодных загрязнений атмосферы
на базе методики ОНД-86 (обязательный)
При рассмотрении длительных периодов времени средняя
долгопериодная концентрация в точке А на расстоянии Х от источника и
под углом "пси" (рис.1) к источнику определяется по формуле (1):
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
Максимальная разовая концентрация С (х) (мг/куб.м) определяется
по методике ОНД-86, или реализующей ее программе для усредненных за
искомый период параметров, а именно:
Масса выбросов, г/с;
определятся делением суммарного выброса за рассматриваемый
период на длительность этого периода.
Объем выбросов, куб.м/с;
определяется как объем дымовых газов, образовавшихся при
сжигании топлива за рассматриваемый период, деленный на длительность
периода.
Скорость ветра, м/с;
определяется как средняя за рассматриваемый период скорость
ветра на высоте флюгера (10 м) для данного места.
Разность температур отходящих газов и окружающего воздуха, °К;
определяется как разность температуры дымовых газов и средней
за рассматриваемый период температуры окружающего воздуха.
Пример расчета для Минской теплоэлектроцентрали-4 (далее -
Минской ТЭЦ-4) приведен в приложении А.
Использование значений максимальных приземных концентраций из
проектов нормативов предельно допустимых выбросов (далее ПДВ) не
допускается.
Рис. 1. Схема размещения теплоэлектростанции и точки А с
искомыми концентрациями.
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
6. Расчет долгопериодных приземных концентраций на
базе метода Гаусса (рекомендуемый)
По методу Гаусса средняя (долгопериодная) концентрация в точке
А с координатами Х, "пси" определяется по формуле (2):
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
Р"пси"
где: ------ есть относительная вероятность ветра в направлении
Po
от источника к расчетной точке А;
q(х) - рассчитанная по Гауссу среднечасовая приземная
концентрация на расстоянии Х от источника при усредненных параметрах
выброса и различных классах устойчивости атмосферы, (мг/куб.м).
Расчет этой величины дан в разделе 7;
"пси"s - горизонтальная дисперсия раскрытия факела при классе
устойчивости атмосферы S, значения которой приводятся в таблице 6.1;
Рs - вероятность реализации класса устойчивости атмосферы S за
период осреднения. Определяется в разделе 8.
Расчет величины долгопериодного максимума концентраций
выполняется по формуле (2) для расстояния, которое определяется по
формуле (3):
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
где: Хмs - расстояние (м), на котором разовая концентрация
каждого из классов устойчивости, S, достигает своего максимума.
Определяется в разделе 7.4.
Таблица 6.1
Горизонтальная дисперсия раскрытия факела "пси"о,
осредненная за 30 мин - 1 час, в зависимости
от классов устойчивости атмосферы по Пэскуиллу
-----------T------------------------------------------------
¦ Классы устойчивости атмосферы
+-----T--------T--------T-------T-------T--------
¦ А ¦ В ¦ С ¦ D ¦ Е ¦ F
-----------+-----+--------+--------+-------+-------+--------
Диапазон >0,39 0,39/ 0,30/ 0,22/ 0,13/ <0,06
дисперсии 0,30 0,22 0,13 0,06
раскрытия
факела от
направления
ветра
"пси"o,
рад.
7. Расчет разовых приземных концентраций
по Гауссу
7.1. По Гауссу разовые концентрации соотносятся с периодом
осреднения 60 мин (1 час).
Разовая приземная концентрация на оси факела определяется по
Гауссу из формулы (4):
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
Таблица 7.1
Значения горизонтальной и вертикальной дисперсий,
бу и бz для расстояний 10**2 < X < 10**4 м от
источника
------------T---------------------------T-------------------------
Класс ¦ Величина горизонтальной ¦ Величина вертикальной
устойчивости¦ дисперсии ¦ дисперсии
по ¦ бу, м ¦ бz, м
Пэскуиллу ¦ ¦
------------+---------------------------+-------------------------
Сельская местность (Zo приблизительно = 3 см)
А 0,22 X (1+0,0001 X)**-1/2 0,20 X
В 0,16 X (1+0,0001 X)**-1/2 0,12 X
С 0,11 X (1+0,0001 X)**-1/2 0,08 X (1+0,0002 X)**-1/2
D 0,08 X (1+0,0001 X)**-1/2 0,06 X (1+0,0015 X)**-1/2
E 0,06 X (1+0,0001 X)**-1/2 0,03 X (1+0,0003 X)**-1
F 0,04 X (1+0,0001 X)**-1/2 0,016 X (1+0,0003 X)**-1
Городская застройка (Zo приблизительно = 100 см)
А-В 0,32 X (1+0,0004 X)**-1/2 0,24 X (1+0,0001 X)**-1/2
С 0,22 X (1+0,0004 X)**-1/2 0,20 X
D 0,16 X (1+0,0004 X)**-1/2 0,14 X (1+0,0003 X)**-1/2
Е-F 0,11 X (1+0,0004 X)**-1/2 0,08 X (1+0,00015 X)**-1/2
Расшифровка классов устойчивости А, В, С, D, Е, F дана в
разделе 8.
Использование приводимых значений дисперсий для расстояний
больше 10 км может приводить к значительным погрешностям.
Параметр шероховатости подстилающей поверхности в настоящей
методике принят для сельской местности Zo приблизительно = 3 см, для
городской застройки Zo приблизительно = 100 см.
7.2. В Гауссовой модели факела используется скорость ветра на
уровне эффективной высоты источника Н, которая определяется по
формуле (5):
Н
1 х q х ---
Zo
Uн = U10 х ------------, м/с (5)
10
1 х q х ---
Zo
где: U10 - скорость ветра на высоте флюгера (10 м), м/с;
Zo - шероховатость подстилающей поверхности, м.
7.3. Подъем дымового факела для разных классов устойчивости
атмосферы (см.раздел 8) определяется по соответствующим формулам.
7.3.1. Подъем дымового факела для нагретых дымовых газов при
нейтральных и неустойчивых состояниях атмосферы (классы А, В, С, D)
определяется по формуле (6):
1,9 х d х Wo 4,95 х F
"дельта"h = ------------ + --------, м (6)
U10 U10**3
где: F - параметр плавучести
9,81 х Wo х d**2 х (Тг - Та)
F = ----------------------------, м**4/с**3 (7)
4 х Та
В приведенных выше формулах:
Wo - скорость дымовых газов в устье дымовой трубы, м/с;
d - диаметр устья дымовой трубы, м;
U10 - скорость ветра на уровне флюгера, т.е. на высоте 10 м,
м/с;
Тг и Та - температуры выбрасываемых дымовых газов и окружающего
воздуха, (°К);
9,81 - ускорение свободного падения, м/с**2.
7.3.2. Для устойчивой стратификации атмосферы при наличии ветра
(класс устойчивости Е) для расчета высоты подъема факела
используется формула (8):
F
"дельта"h = 3,8 х (----)**1/3, м (8)
Uh S
где: Uh - скорость ветра на высоте дымовой трубы h, м/с;
S - параметр устойчивости. Для класса устойчивости Е величина S
принимает значение 8,7 х 10**-4.
F - определяется по формуле (7).
7.3.3. Для устойчивых условий при штиле (класс устойчивости F)
подъем дымового факела определяется по формуле (9):
"дельта"h = 5,1 х F**1/4 х S**-3/8 (9)
Для класса устойчивости F величина S принимает значение 1,75 х
10**-3;
F - определяется по формуле (7).
7.4. Расчет максимума разовой приземной концентрации по методу
Гаусса для любого класса устойчивости атмосферы осуществляется по
формуле (10):
234 х М бz
qmax s (Xm) = --------- х ---, мг/куб.м (10)
Uн х Н**2 бу
где: М - масса выброса из источника, г/с;
Uн - скорость ветра на уровне эффективной высоты источника,
(м/с);
Н - эффективная высота источника, Н = h + "дельта"h, м;
бу и бz - горизонтальная и вертикальная дисперсии факела на
расстоянии Xм от источника, м.
Расстояние Xм, на котором достигается максимум разовой
приземной концентрации, равно расстоянию, при котором вертикальная
дисперсия факела имеет значение
H
бz = ------------------------ (11)
корень квадратный из двух
Для каждого класса устойчивости атмосферы Xм принимает разные
значения Xмs.
Пример расчета среднегодовой и разовой концентрации по методу
Гаусса дан в приложении Б.
8. Определение вероятностных функций классов
устойчивости атмосферы (по Пэскуиллу)
Устойчивость атмосферы является функцией скорости ветра,
облачности, инсоляции и подразделяется на 6 классов по классификации
Пэскуилла, обозначаемых буквами А, В, С, D, Е, F (таблица 8.1).
Таблица 8.1
Классы устойчивости атмосферы (S) в зависимости от
скорости ветра (U), инсоляции (R) и ночной
облачности (0)
----------T-------------------------------------------------------
Скорость ¦ Класс устойчивости атмосферы (S)
ветра +-------------------------------T-----------------------
на высоте ¦В дневной период при солнечной ¦в ночной период
10 м ¦радиации R, кВт/кв.м +----------T------------
U, м/с +------T-------T--------T-------+тонкая ¦<=3/8
¦R>0,58¦0,58> ¦0,29>R>=¦0,145>R¦сплошная ¦облачного
¦ ¦R>=0,29¦0,145 ¦ ¦облачность¦покрова
¦ ¦ ¦ ¦ ¦или ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦>=4/8 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦облачного ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦покрова ¦
----------+------+-------+--------+-------+----------+------------
U<2 A A-B *) В D D -
2<=U<3 A-B B C D E F
3<=U<4 B B-C C D D E
4<=U<6 C C-D *) D D D D
------------------------------------------------------------------
6<=U C D D D D D
------------------------------------------------------------------
_______________________________
*) Наличие двух классов для одного и того же сочетания факторов
означает, что каждый из классов устойчивости будет реализовываться в
половине случаев, времени.
Как видно из таблицы, реализация в атмосфере условий
рассеивания одного из классов устойчивости (S) является той
ситуацией, когда одновременно со скоростью ветра (U) солнечная
радиация днем (R ) или ночная облачность (О) принимают определенные
численные значения. Один и тот же класс устойчивости атмосферы (S)
может быть реализован при разных скоростях ветра.
Каждый из формирующих устойчивость факторов в течение
рассматриваемого периода осреднения имеет свою вероятность:
Pu - вероятность скорости ветра U
Pr - вероятность солнечной радиации R;
Po - вероятность ночной облачности (О).
Дневной и ночной периоды характеризуются их относительной
продолжительностью Рд и Рн, определяемой как отношение длительности
дневного или ночного периода к длительности суток.
Совокупность вышеперечисленных факторов создает вероятности их
сочетания, а именно:
Pus - вероятность устойчивости атмосферы (S) при конкретной
скорости ветра (U);
Ps - вероятность устойчивости атмосферы (S) при всех возможных
скоростях ветра.
Вероятность класса устойчивости S является суммой вероятностей
этого класса при разных скоростях:
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
Конкретные значения этих вероятностей определяются с
использованием климатических сведений, их описание приводится в
приложении В и для подсчета Pus и Ps оформляются в виде таблиц.
Пример расчета вероятностей классов устойчивости атмосферы дан
в приложении Г.
9. Расчет средних, до суточных включительно, приземных
концентраций вредных веществ в атмосфере
Для пересчетов разнопериодных (в пределах суток) концентраций
применимо эмпирическое выражение (14):
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
Эта формула может быть использована для пересчета разовых и
суточных концентраций при обработке экспериментальных данных, а
также для приведения к единому периоду времени осреднения разовых
концентраций, принятых в разных странах и базирующихся на периодах
от 20 минут до нескольких часов.
Приложение А (справочное)
к Методике расчета приземных
концентраций загрязняющих
веществ разных периодов
осреднения применительно к
крупным точечным источникам
Пример расчета среднегодовой концентрации,
основанной на методике ОНД-86
Для расчетов был выбран объект-представитель - Минская ТЭЦ-4.
Рассматривалась нагрузка 1997 г. со структурой топлива: реальная для
1997 года 8,7% мазута и 91,3% газа.
Необходимыми элементами расчета были полученные ранее значения
максимальных приземных концентраций, обусловленных выбросами ТЭЦ-4
при среднегодовом выбросе и средней годовой скорости ветра.
В таблице А.1 показаны фактические за 1997 г. потребление
топлива и средние годовые выбросы в атмосферу SO2 и NO2. В таблице
А.2 показаны параметры источников и рассчитанные по методике ОНД-86
максимальные концентрации (далее См) SO2 и NO2 от ТЭЦ-4 при
среднегодовой температуре воздуха t=5,5° и среднегодовых параметрах
выбросов. При оценке расстояния, на котором достигается максимум
концентрации, Хм, расстоянием между трубами пренебрегали.
Для оценки среднегодовой концентрации необходимы среднегодовые
сведения о вероятности направлений ветра. В таблице А.3 показаны эти
значения, заимствованные из климатического справочника [2].
Среднегодовая максимальная концентрация определяется по
формуле:
***** НА БУМАЖНОМ НОСИТЕЛЕ
Расчетные среднегодовые концентрации SO2 и NO2 для Минской
ТЭЦ-4 приводятся в таблице А.4.
Таблица А.1
Годовое потребление топлива и выбросы в атмосферу
от Минской ТЭЦ-4 в 1997 г.
--------------T----------------------T-----------------------------
Источник ¦ Топливо, тыс.т у.т. ¦ Годовые выбросы
выброса +------T------T--------+------------T----------------
¦мазут ¦ газ ¦ всего ¦ SO2 ¦ NO2
¦ ¦ ¦ +------T-----+------T---------
¦ ¦ ¦ ¦т/год ¦г/с ¦т/год ¦ г/с
--------------+------+------+--------+------+-----+------+---------
Всего по
МТЭЦ-4 164,7 1726,3 1891 4488,8 142,3 5242,2 166,2
В том числе:
труба N 1 49,4 412,6 462 1346,6 42,7 1252,9 39,7
труба N 2 0 878,7 878,7 0 0 2668,2 84,6
труба N 3 115,3 435,0 550,3 3142,2 99,6 1321,1 41,9
Таблица А.2
Параметры источников выбросов и максимальные
приземные концентрации при среднегодовых
выбросах и скорости ветра (согласно ОНД-86)
------T------T----T------T------T-----------T------T---T-----------
N ¦Высота¦Диа-¦Объем ¦Темпе-¦Выброс, г/с¦ Хм, м¦ U,¦ См,
источ-¦ Н, м ¦метр¦ V, ¦ратура+-----T-----+ ¦м/с¦ мг/куб.м
ника ¦ ¦d, м¦куб.м/¦ Т, °С¦SO2 ¦NO2 ¦ ¦ +-----T-----
вы- ¦ ¦ ¦с ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦SO2 ¦ NO2
броса ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
------+------+----+------+------+-----+-----+------+---+-----+-----
1 180 6,0 60,8 145 42,7 39,7 2055 3,2 0,006 0,007
2 180 7,2 115,7 129 0 84,6 2281,4 3,2 0 0,008
3 180 7,2 72,5 120 99,6 41,9 2054,0 3,2 0,016 0,008
По
ТЭЦ-4 249,0 130,0 2100 3,2 0,022 0,023
Таблица А.3
Годовая роза ветров для г.Минска Р"пси" и
неравномерность ее по направлениям Р"пси"/Ро
-------------------T-----------------------------------------------
¦ Направление ветра, "пси"
+-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----
¦ С ¦ СВ ¦ В ¦ ЮВ ¦ Ю ¦ ЮЗ ¦ З ¦ СЗ
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
-------------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----
Вероятность Р"пси" 8 10 9 13 14 14 17 15
Р"пси"/Ро 0,64 0,8 0,72 1,04 1,12 1,12 1,36 1,2
Таблица А.4
Максимальные среднегодовые концентрации SO2 и NO2
при фактической нагрузке и структуре топлива
1997 г. (ОНД-86)
----T------T-------------------------------------------------------
Ве- ¦Источ-¦ МГК/куб.м
ще- ¦ник ¦См (М,U) ----------------------- для направлений ветра
ство¦вы- ¦ доли ПДК среднегодовой
¦броса +------T------T------T------T------T------T------T------
¦ ¦ С ¦ СВ ¦ В ¦ ЮВ ¦ Ю ¦ ЮЗ ¦ З ¦ СЗ
----+------+------+------+------+------+------+------+------+------
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
SO2 ¦По ¦ 0,58¦ 0,7 ¦ 0,65¦ 0,94¦ 1,0 ¦ 1,0 ¦ 1,22¦ 1,1
¦ТЭЦ в +------+------+------+------+------+------+------+------
¦целом ¦ 1,1 х¦ 1,4 х¦ 1,3 х¦ 1,8 х¦ 2,0 х¦ 2,0 х¦ 2,5 х¦ 2,1 х
¦ ¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2
----+------+------+------+------+------+------+------+------+------
NO2 ¦По ¦ 0,60¦ 0,75¦ 0,68¦ 0,98¦ 1,05¦ 1,05¦ 1,28¦ 1,1
¦ТЭЦ в +------+------+------+------+------+------+------+------
¦целом ¦ 1,5 х¦ 1,9 х¦ 1,7 х¦ 2,4 х¦ 2,6 х¦ 2,6 х¦ 3,2 х¦ 2,8 х
¦ ¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2¦10**-2
----+------+------+------+------+------+------+------+------+------
Приложение Б (справочное)
к Методике расчета приземных
концентраций загрязняющих
веществ разных периодов
осреднения применительно к
крупным точечным источникам
Пример расчета среднегодовой концентрации
по методу Гаусса
Для Минской ТЭЦ-4 выполнялся расчет среднегодовых приземных
концентраций по методу Гаусса. Необходимые исходные данные приведены
в таблице Б.1.
I. Подъем дымового факела для нагретых примесей для нейтральных
и неустойчивых условий (классы устойчивости атмосферы А, В, С, D)
определяется согласно формуле (6):
1,9 x Wod 4,95 x F
"дельта"h = --------- + ---------, м
U10 U10**-3
где Wо - скорость дымовых газов в устье дымовой трубы, м/с;
d - диаметр дымовой трубы, м;
U10 - скорость ветра (м/с) на уровне флюгера, обычно на высоте
10 м;
F - параметр плавучести, определяется по формуле (7).
Для устойчивой стратификации атмосферы при наличии ветра (класс
устойчивости Е) для подъема дымового факела используется формула
(8):
F
"дельта"h = 3,8 х (------)**1/3
U x S
где S = 8,7 х 10**-4 - параметр устойчивости
Для устойчивых условий при штиле (класс устойчивости F)
используется формула (9) для подъема дымового факела:
"дельта"h = 5,1 x F**1/4 x S**-3/8
Для класса устойчивости F величина S принимает значение
1,75x10**-3.
Подъем дымового факела, определенный по формулам (6), (8) и (9)
и эффективная высота выброса, равная сумме высоты трубы и подъема
факела (H=h+"дельта"h) приведены в таблице Б.2.
Там же показаны значения скорости ветра на высоте подъема
факела Uн.
Эта скорость определяется по логарифмической зависимости
H
lg x ----
Zo
Uн = U10 х ----------
10
lg x ----
Zo
Расчет среднегодовой максимальной приземной концентрации SO2 от
ТЭЦ-4 приведен в таблице Б.3.
Таблица Б.1
Параметры источников выброса от ТЭЦ-4 (для расчета
по методу Гаусса)
-----------T------T-------T----------T-----------T-----------------
N источника¦Высота¦Диаметр¦ Объем V,¦Температура¦Средний выброс,
¦Н, м ¦ d, м ¦ куб.м/с ¦ Т, °С ¦г/с SO2
-----------+------+-------+----------+-----------+-----------------
1 180 6,0 60,8 145 42,7
2 180 7,2 115,7 129 0
3 180 7,2 72,5 120 99,6
По ТЭЦ-4 249,0
Таблица Б.2
Расчет подъема факела по формулам (6), (8) и (9),
максимальной приземной концентрации и расстояние
до нее (метод Гаусса)
-----T-----T-----T------T-----T-----T----T-----T------T------T-----
Класс¦Ско- ¦Подъ-¦Эф- ¦Ско- ¦бz = ¦Хмs,¦бу, м¦Смso2,¦Рs ¦Сред-
ус- ¦рость¦ем ¦фект ¦рость¦ H ¦ м ¦ ¦ мг/ ¦ ¦нее
той- ¦ветра¦факе-¦высо- ¦ветра¦----,¦ ¦ ¦кум.м ¦ ¦рас-
чи- ¦на ¦ла ¦ты ¦на ¦ко- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦стоя-
вос- ¦высо-¦"де- ¦тру- ¦высо-¦рень ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ние
ти ¦те ¦льта"¦бы, ¦те ¦квад-¦ ¦ ¦ ¦ ¦до
ат- ¦флю- ¦h, м ¦Н=180+¦Н, ¦рат- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦См,
мос- ¦гера ¦ ¦"дель-¦Uн, ¦ный ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Хм,
феры ¦U10, ¦ ¦та"h, ¦м/с ¦из ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Рs
¦м/с ¦ ¦ м ¦ ¦двух,¦ ¦ ¦ ¦ ¦Хмs
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ м ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
-----+-----+-----+------+-----+-----+----+-----+------+------+-----
1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦ 10 ¦ 11
-----+-----+-----+------+-----+-----+----+-----+------+------+-----
А 2 258,5 438,5 5,3 311 1580 395 0,026 0,0165 26,07
В 3,5 65,1 245,1 8,4 173,8 770 215,4 0,053 0,106 81,62
С 5 31,3 211,3 11,6 149,8 770 148,1 0,065 0,099 76,23
D 5 31,3 211,3 11,6 149,8 1330 171,9 0,056 0,40 532
Е 3,5 135,4 315,4 8,7 203,7 3400 243,4 0,035 0,136 462,4
F 2 237,9 417,9 5,2 296,1 4800 309 0,035 0,048 230,4
___
Xм = \ x Xмs x Ps = 1623 м
/__
Таблица Б.3
Расчет среднегодовой максимальной приземной
концентрации SO2от ТЭЦ-4 по методу Гаусса
------T------T-----T-----------T--------T-------T---------T--------
Класс ¦Эффект¦Ско- ¦Дисперсия ¦Разовая ¦Веро- ¦Среднее ¦Макси-
устой-¦высоты¦рость¦на ¦концент-¦ятность¦раскры- ¦мально
чивос-¦выбро-¦ветра¦расстоянии ¦рация ¦класса ¦тие ¦средняя
ти ¦са, ¦на ¦Хм ¦qs (Хм),¦устой- ¦факела ¦концент-
атмос-¦Н.м ¦высо-+-----T-----+мг/куб.м¦чивости¦"пси"о/ ¦рация
феры ¦ ¦те ¦ бу ¦ бz ¦ ¦ Рs ¦корень ¦gм,
¦ ¦Uн, ¦(Хм),¦(Хм),¦ ¦ ¦квадрат- ¦(Хм) х
¦ ¦м/с ¦ м ¦ м ¦ ¦ ¦ный из ¦Рs
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦двух "пи"¦мкг/
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦куб.м
------+------+-----+-----+-----+--------+-------+---------+--------
А 438,5 5,3 404 360 0,026 0,0165 0,156 0,067
В 245,1 8,4 404 360 0,029 0,106 0,14 0,43
С 211,3 11,6 278 322 0,035 0,099 0,104 0,36
D 211,3 11,6 202 285 0,051 0,40 0,068 1,39
Е 315,4 8,7 169 150 0,022 0,136 0,04 0,12
F 417,9 5,2 169 150 0,0087 0,048 0,024 0,008
___
q(Xм) = \ x qs x (X) x Ps = 2,4 мкг/куб.м
/__
S
Приложение В (обязательное)
к Методике расчета приземных
концентраций загрязняющих
веществ разных периодов
осреднения применительно к
крупным точечным источникам
Необходимые климатические сведения
1. Расчет вероятностей скоростей ветра. Скорость ветра имеет
суточный ход. При этом средние скорости днем выше, чем ночью.
Для определения вероятности дневных и ночных скоростей ветра
пользуются информацией о средних скоростях ветра и вариации
скоростей ветра по срокам, из справочника [2].
В качестве представительного срока выбираются для дня - 12
часов, для ночи - 0 часов. Скорости ветра подчиняются логнормальному
закону распределения. Исходные данные и необходимые формулы для
расчета дневных и ночных средних скоростей ветра изложены в
климатическом справочнике [2]. Для г.Минска средние скорости ветра
представлены в таблице В.1, а их вероятностные функции в таблице
В.2.
Таблица В.1
Средняя скорость (м/с) и коэффициент вариаций
скорости ветра для сроков 12 часов и 0 часов, г.Минск
-----------T-------------------------T-----------------------------
¦ День (12 ч) ¦ Ночь (0 ч)
+------------T------------+------------T----------------
Месяц ¦Скорость ¦Коэффициент ¦Скорость ¦Коэффициент
¦ветра, ¦вариации, ¦ветра, ¦вариации,
¦Vq ¦Varq ¦Vн ¦Varн
-----------+------------+------------+------------+----------------
январь 3,6 0,6 3,4 0,6
июль 3,6 0,5 2,1 0,8
год 3,7 0,5 2,8 0,6
Таблица В.2
Вероятности для скорости ветра V для дня и ночи,
г.Минск
-------------T---------------T----------------T--------------------
Скорость ¦ Январь ¦ Июль ¦ Год
V, м/с +-------T-------+--------T-------+-------T------------
¦ день ¦ ночь ¦ день ¦ ночь ¦ день ¦ ночь
-------------+-------+-------+--------+-------+-------+------------
V < 2 0,15 0,20 0,12 0,6 0,15 0,32
2 <= V < 3 0,30 0,32 0,28 0,2 0,30 0,31
3 <= V < 4 0,23 0,20 0,30 0,10 0,27 0,19
4 <= V < 6 0,20 0,18 0,21 0,08 0,16 0,13
6 <= V 0,12 0,10 0,09 0,02 0,12 0,05
2. Расчет вероятности солнечной радиации. Энергетическая
освещенность солнечной радиацией в отдельных пунктах Беларуси
приводится в справочнике [2]. На основании этих данных, с учетом
времени восхода и захода солнца, а также числа дней в каждом месяце,
строится таблица вероятностей солнечной радиации в течение дневного
времени. Для г.Минска вероятности солнечной радиации в течение года
приведены в таблице В.3.
3. Расчет вероятности общей ночной облачности. Расчет
повторяемости общей ночной облачности выполняется на основании
приводимых в климатическом справочнике [2] значений общей облачности
по срокам, с учетом времени восхода и захода солнца, путем
осреднения значений облачности. Результаты вычислений этого
параметра для г.Минска приведены в таблице В.4.
* &
Таблица В.3
Расчет вероятности для диапазонов солнечной
радиации (кВт/кв.м) для Минска
--------T---------T------------------------------------T--------------------------------------------
¦Длитель- ¦ Диапазон солнечной радиации, ¦Вероятностьсолнечной радиации в течение
¦ность ¦ кВт/кв.м ¦ дня/суток
Месяц ¦солнце- +------T-----------T----------T------+-----------T-----------T----------T---------
¦стояния, ¦<0,145¦0,145/0,29 ¦0,29/0,58 ¦>0,58 ¦<0,145 ¦0,145/0,29 ¦0,29/0,58 ¦>0,58
¦час. ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
--------+---------+------+-----------+----------+------+-----------+-----------+----------+---------
январь 7,96 8,0 1,0/0,33
февраль 9,73 4,93 4,8 0,51/0,21 0,49/0,20
март 11,76 3,77 3,3 4,7 0,32/0,157 0,28/0,137 0,4/0,196
апрель 14 4,2 3,1 6,7 0,3/0,175 0,22/0,129 0,48/0,28
май 15,96 3,89 2,7 9,0 0,24/0,16 0,17/0,11 0,56/0,37
июнь 17,1 4,4 2,8 7,0 2,9 0,25/0,18 0,16/0,12 0,41/0,29 0,17/0,12
июль 16,63 4,51 2,7 9,4 0,27/0,19 0,16/0,11 0,56/0,39
август 14,93 4,29 2,7 7,9 0,29/0,18 0,18/0,11 0,53/0,33
сентябрь 12,76 4,1 3,5 5,2 0,32/0,17 0,27/0,15 0,41/0,22
октябрь 10,64 5,54 5,1 0,52/0,23 0,48/0,21
ноябрь 8,6 8,6 1,0/0,36
декабрь 7,44 7,44 1,0/0,31
Год 4483,0 1938,9 929,1 1528,0 87,0 0,43/0,22 0,21/0,11 0,34/0,17 0,02/0,01
* &
Таблица В.4
Повторяемость общей ночной облачности для Минска в
течение года, %
----------T----T----T----T----T----T----T----T----T----T----T----T----T-----
¦ I ¦ II ¦ III¦ IV ¦ V ¦ VI ¦VII ¦VIII¦ IX ¦ X ¦XI ¦XII ¦Год
----------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----
Облачность¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
>4/8 ¦73,4¦75,9¦67,4¦68,6¦63,0¦61,0¦60,7¦55,1¦58,7¦73,7¦87,3¦85,6¦69,2
----------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----
Облачность¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
<3/8 ¦26,6¦24,1¦32,6¦31,4¦37,0¦39,0¦39,3¦44,9¦41,3¦26,3¦12,7¦14,4¦30,8
----------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----
Приложение Г (справочное)
к Методике расчета приземных
концентраций загрязняющих
веществ разных периодов
осреднения применительно к
крупным точечным источникам
Пример расчета вероятностей классов устойчивости атмосферы
для годового периода осреднения г.Минск
Для примера приведем расчет частотной функции Pus и Ps для
годового периода в г.Минске.
Вероятность суммарной мощности солнечного излучения в заданных
диапазонах, R, кВт/кв.м, определяется на основании приведенных в
климатическом справочнике значений этого параметра разных периодов
года и времени суток.
Учитывая сказанное, а также тот факт, что вероятность (Ps)
реализации класса устойчивости атмосферы (S) складывается из
сочетания двух факторов - вероятностей скорости ветра (Pu) и ночной
облачности (Po) или дневной солнечной инсоляции (PR ), определяется
для класса устойчивости S и скорости ветра U их одновременная
вероятность Pus по формуле (13).
Полная вероятность (Ps) реализации устойчивости атмосферы S при
всех скоростях ветра определяется по выражению (12).
В таблицах Г.1 и Г.2 показаны определенные по изложенной схеме
вероятности реализации класса устойчивости атмосферы (S) при всех
скоростях ветра Ps для годового осреднения на примере г.Минска.
Расчет частотных функций Pus и Ps для любого другого места или
периода осреднения осуществляется аналогично, с учетом изменения
входящих в расчет параметров.
Таблица Г.2
Вероятности сочетания скорости ветра и класса
устойчивости атмосферы (Pus) и вероятности класса
устойчивости атмосферы (Ps) для годового осреднения
г.Минска
------------T------------------------------------------------------
Скорость ¦ Классы устойчивости атмосферы
ветра U, м/с+--------T-------T-------T-------T-------T-------------
¦ А ¦ В ¦ С ¦ D ¦ Е ¦ F
------------+--------+-------+-------+-------+-------+-------------
0-1 0,014 0,028 - 0,0433 - -
2<=U<3 0,0015 0,0525 0,0315 0,0645 0,107 0,048
3<=U<4 - 0,0256 0,501 0,0785 0,0292 -
4<=U<6 - - 0,0154 0,130 - -
U>6 - - 0,0012 0,084 - -
_
Ps = \ Pus 0,0165 0,106 0,099 0,40 0,136 0,048
/_
u
* &
Таблица Г.1
Вероятная функция Pus и Ps для годового осреднения,
г.Минска, день и ночь День Рg=0,50
---------T--------T-----------T---------------------------------------T-------T--------
Класс ¦Скорость¦Дневная ¦ Дневная солнечная радиация R, ¦ ¦
устойчи- ¦ветра ¦вероятность¦ кВт/кв.м и ее дневная вероятность PRg ¦ Pus ¦Рus х Рg
вости ¦U, м/с ¦скорости +--------T----------T-----------T-------+ ¦
атмосферы¦ ¦ветра ¦R>0,58 ¦0,58/0,29 ¦0,29/0,145 ¦<0,145 ¦ ¦
¦ ¦Рu +--------+----------+-----------+-------+ ¦
¦ ¦ ¦PRg=0,02¦ 0,34 ¦ 0,21 ¦ 0,43 ¦ ¦
---------+--------+-----------+--------+----------+-----------+-------+-------+--------
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
А ¦0-1 ¦ 0,15 ¦ 0,003 ¦ 0,025 ¦ - ¦ - ¦ 0,028 ¦ 0,014
¦2 ¦ 0,30 ¦ 0,003 ¦ - ¦ - ¦ - ¦ 0,003 ¦ 0,0015
---------+--------+-----------+--------+----------+-----------+-------+-------+--------
¦0-1 ¦ 0,15 ¦ - ¦ 0,025 ¦ 0,031 ¦ - ¦ 0,056 ¦ 0,028
В ¦2 ¦ 0,30 ¦ 0,003 ¦ 0,102 ¦ - ¦ - ¦ 0,105 ¦ 0,052
¦3-4 ¦ 0,27 ¦ 0,0054¦ 0,0459 ¦ - ¦ - ¦ 0,0513¦ 0,026
---------+--------+-----------+--------+----------+-----------+-------+-------+--------
¦2 ¦ 0,30 ¦ - ¦ - ¦ 0,063 ¦ ¦ 0,063 ¦ 0,031
С ¦3-4 ¦ 0,27 ¦ ¦ 0,0459 ¦ 0,0567 ¦ ¦ 0,102 ¦ 0,051
¦4-6 ¦ 0,16 ¦ 0,0032¦ 0,0277 ¦ - ¦ - ¦ 0,031 ¦ 0,015
¦>6 ¦ 0,12 ¦ 0,0024¦ - ¦ - ¦ - ¦ 0,0024¦ 0,0012
---------+--------+-----------+--------+----------+-----------+-------+-------+--------
¦0-1 ¦ 0,15 ¦ ¦ ¦ ¦ 0,0645¦ 0,0645¦ 0,032
D ¦2 ¦ 0,30 ¦ ¦ ¦ ¦ 0,129 ¦ 0,129 ¦ 0,064
¦3-4 ¦ 0,27 ¦ ¦ ¦ ¦ 0,116 ¦ 0,116 ¦ 0,058
¦4-6 ¦ 0,16 ¦ ¦ 0,0272 ¦ 0,0336 ¦ 0,069 ¦ 0,129 ¦ 0,064
¦>6 ¦ 0,12 ¦ ¦ 0,0408 ¦ 0,0252 ¦ 0,0516¦ 0,118 ¦ 0,059
---------+--------+-----------+--------+----------+-----------+-------+-------+--------
Ночь Pн=0,50
---------T--------T-----------T-------------------T-------------------T-------T--------
¦Скорость¦Ночная ¦Ночная облачность ¦ Ночная облачность ¦ ¦
¦ветра ¦вероятность¦ >=4/8 Р=0,692 ¦ <=3/8 Р=0,308 ¦ Рus ¦Рus х Рн
¦U, м/с ¦скорости ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ветра ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦Рu ¦ ¦ ¦ ¦
---------+--------+-----------+-------------------+-------------------+-------+--------
D ¦0-1 ¦ 0,32 ¦ 0,0221 ¦ - ¦ 0,221 ¦ 0,011
¦3-4 ¦ 0,19 ¦ 0,041 ¦ - ¦ 0,041 ¦ 0,020
¦4-6 ¦ 0,13 ¦ 0,090 ¦ 0,04 ¦ 0,13 ¦ 0,065
¦>6 ¦ 0,05 ¦ 0,0346 ¦ 0,0154 ¦ 0,05 ¦ 0,025
---------+--------+-----------+-------------------+-------------------+-------+--------
Е ¦2 ¦ 0,31 ¦ 0,214 ¦ - ¦ 0,214 ¦ 0,107
¦3-4 ¦ 0,19 ¦ - ¦ 0,0585 ¦ 0,0585¦ 0,029
---------+--------+-----------+-------------------+-------------------+-------+--------
F ¦2 ¦ 0,31 ¦ - ¦ 0,0955 ¦ 0,0955¦ 0,048
---------+--------+-----------+-------------------+-------------------+-------+--------
|
