РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ ГРУППЫ ИСТОЧНИКОВ И ПЛОЩАДНЫХ ИСТОЧНИКОВ.

5.1. Приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в любой точке местности при наличии N источников определяется как сумма концентрации веществ от отдельных источников при заданных направлении и скорости ветра.

(5.1)

где c ₁, c ₂,..., c_N - концентрации вредного вещества соответственно от первого, второго, N -го источников, расположенных с наветренной стороны при рассматриваемом направлении ветра.

Примечания.

1. При проектировании предприятий, зданий и сооружений следует предусматривать минимальное число источников выброса вредных веществ в атмосферу, объединяя удаляемые вещества от ряда источников их выделения в одну трубу, шахту и т. п.

2. Учет влияния рельефа местности и застройки в случае необходимости осуществляется в соответствии с рекомендациями раздела 4 и Приложения 2.

3. В необходимых случаях, когда известно, что имеются неучтенные (фоновые) источники выброса того же вредного вещества или веществ, обладающих с ним эффектом суммации (другие предприятия города, промрайона, транспорт, отопление и т. п.), в правой части (5.1) добавляется слагаемое с_ф, характеризующее фоновое загрязнение от неучтенных источников.

4. Если рассчитанная по формуле (5.1) концентрация с удовлетворяет неравенству где

(5.2)

а М_i (г/с) и V _{1 i} (м³/с) - мощность выброса и расход газовоздушной смеси i -го источника, то вместо (5.1) при расчете приземной концентрации с используется формула

(5.3)

5. Как и для одиночного источника, при расчетах приземных концентраций выбросами группы источников принимается наиболее неблагоприятное сочетание значений М_i и V _{1 i}, реально осуществляющееся на всех рассматриваемых источниках одновременно.

5.2. В целях ускорения и упрощения расчетов количество рассматриваемых источников выброса сокращается путем их объединения (особенно мелких источников) в отдельные условные источники. Способ установления источников, подлежащих объединению и определения их параметров выброса, изложенный в п. 5.4, обеспечивает относительную погрешность d расчетных концентрации, удовлетворяющую условию

d £ 0,25. (5.4)

5.3. В случае использования машинного (ориентированного на применение ЭВМ) алгоритма объединения группы из N точечных источников значения с_м = с_мо, x_м = x_мо, u_м = u_мо, а также координаты размещения x_и = x_ио, y_u = y_uо для условного источника, заменяющего объединяемую группу, определяются по формулам:

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

(5.9)

Здесь, как и выше, индексом i при величинах c_м, x_м, u_м, x_u, y_u обозначены отдельные источники, объединяемые в группу.

5.4. Если рассматриваются мелкие источники, для каждого из которых выполняется хотя бы одно из условий:

(5.10)

(5.11)

то объединение таких источников осуществляется при одновременном выполнении условий:

(5.12)

(5.13)

(5.14)

где l _min (м) - минимальное расстояние от объединяемых источников до узлов расчетной сетки точек; L_м (м) – максимальное расстояние между двумя из объединяемых источников; D x_м (м) и D u_м (м/с) - соответственно максимальные отклонения величин x_мi от x_мо и u_мi от u_мо.

Если условия (5.10) и (5.11) одновременно не выполнены, то объединение таких источников осуществляется при одновременном выполнении условии:

(5.15)

(5.16)

(5.17)

При равенстве нулю D x_м и D u_м числовой коэффициент в (5.12) и (5.15) следует увеличить в 1,7 раза. В 1,7 раза увеличивается также числовой коэффициент в (5.13) и (5.16) (при одинаковых u_мi и L_м £ H), а также в (5.14) и (5.17) (при одинаковых x_мi и L_м £ H).

При невыполнении для группы мелких источников условий (5.12) - (5.14) или для группы более крупных источников условий (5.15) - (5.17) эта группа разбивается на отдельные группы, для которых указанные неравенства выполняются.

Примечания.

1. При сведении в одну точку источников выбросов с одинаковыми значениями Н, D, V ₁ и DТ расчетное значение максимальной концентрации вредного вещества от этой группы источников несколько завышается. Если в одну точку сводятся источники с различными Н, D, V ₁ и DТ, то возможно как небольшое завышение, так и некоторое занижение с_м. С удалением от объединяемых источников погрешность за счет сведения группы источников в одну точку убывает.

2. Источники выброса, для которых принятие при расчетах одинаковых. координат не сказывается заметно на величине с_м, называются близкорасположенными.

3. Результаты точных расчетов приземных концентрации не допускается корректировать по результатам приближенных расчетов с объединением источников.

4. При отсутствии возможности применения ЭВМ для расчетов по (5.5)-(5.9) с учетом условий (5.10)-(5.17) допускается проводить объединение источников выброса с близкими параметрами и координатами расположения вручную. При этом для условного объединенного источника принимаются значения суммарного выброса М от всех объединяемых источников, средние арифметические значения высоты H, диаметра устья D, температуры T_г и скорости выхода w₀ газовоздушной смеси из устья источника, а также координат источников x_м, y_м. При большом разбросе указанных параметров и координат группа источников разбивается на более мелкие группы с близкими значениями параметров и координат. Большой разброс значений мощности выброса М не препятствует объединению.

5. Если расчеты приземных концентраций выполняются для участков местности, прилегающих к промплощадке, то под l _min следует понимать минимум из расстояний от каждого из объединяемых источников до ближайшей к нему границы промплощадки.

6. С учетом требований пункта 5.4 в единый условный источник прежде всего объединяются группы примерно одинаковых шахт и других вентиляционных источников одного производственного здания или изолированного по воздухообмену производственного помещения, а также групп близкорасположенных источников однотипных технологических установок на открытом воздухе и т. п. Если имеется несколько групп однотипных источников, то рекомендуется сначала свести к одному источнику каждую из этих групп, а затем проработать возможности дальнейшего объединения источников.

7. Для аэрационных фонарей перед принятием решения об их сведении (в том числе совместно с точечными источниками) в один условный точечный источник вычисляются эффективные диаметр устья D_э и расход выбрасываемой газовоздушной смеси V _{1 э} , по значениям которых после этого определяются , и (см. раздел 3).

8. Изложенный алгоритм объединения источников применим также для комбинации веществ с суммирующимся вредным действием. В этом случае для каждого (i -го) источника по формуле (6.2) вычисляется мощность выброса, приведенная к выбросу одного из веществ.

9. При расчете приземной концентрации на промплощадке в соответствии с Приложением 2 вместо (5.12) и (5.15) критерием объединения источников, расположенных на одном здании, является условие L_м £ L^*, где L^* определяется в соответствии с Приложением 2 (п. 1.5). При расчетах концентрации на крыше здания от источников, расположенных на этой крыше, величины с_мi, x_мi и u_мi определяются с использованием в качестве высоты источника превышения его устья над крышей здания (но не менее 2 м).

5.5. Значение максимальной суммарной концентрации с_м (мг/м³) от N расположенных на площадке близко друг от друга (см. п. 5.4) одиночных источников, имеющих равные значения высоты, диаметра устья, скорости выхода в атмосферу и температуры газовоздушной смеси, определяется по формуле

(5.18)

где М (г/с) - суммарная мощность выброса всеми источниками в атмосферу; V (м³/с) – суммарный расход выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, определяемый по формуле

V = V ₁ N. (5.19)

Значение параметра v_м определяется по формуле

(5.20)

В остальном схема расчета концентраций веществ, обусловленных выбросами от группы близко расположенных друг к другу одинаковых одиночных источников выброса, не отличается от приведенной в разделе 2 настоящего ОНД схемы расчета для одиночного источника.

5.6. Расчет концентраций веществ, обусловленных выбросами из близко расположенных друг к другу одинаковых источников, когда DТ» 0 или значение параметра f ³ 100, производится с использованием формул раздела 2 для одиночного источника со следующими изменениями: ; M - суммарная мощность выброса из всех источников; формула (2.10) преобразуется к виду:

(5.21)

5.7. Значение максимальной приземной концентрации вредных веществ с_м (мг/м³) при выбросах через многоствольную трубу (N стволов) рассчитывается по формуле

(5.22)

расстояние x_м (м), на котором достигается максимальная концентрация с_м, определяется по формуле

(5.23)

опасная скорость ветра и_м (м/с) вычисляется следующим образом:

(5.24)

Здесь (мг/м³) - максимальная приземная концентрация, определяемая по формуле (2.1) при значениях параметров выброса для одного ствола и мощности выброса М (г/с), равной суммарной мощности выброса из всех стволов; и - соответственно расстояние, на котором наблюдается максимальная концентрация вредных веществ с_м (мг/м³), и опасная скорость ветра и_м (м/с), определяемые по формулам (2.13) - (2.17) при параметрах выброса для одного ствола; (мг/м³) - максимальная приземная концентрация, рассчитываемая по формуле (2.1) при мощности М (г/с), равной суммарной мощности выброса из всех стволов, диаметре D, равном эффективному диаметру источника выброса D_э, (м), который определяется по формуле

(5.25)

и расходе выходящей газовоздушной смеси V ₁, равном эффективному расходу V _{1 э} (м³/с), вычисленному по формуле (2.40); , - расстояние, соответствующее максимальной концентрации (мг/м³), и опасная скорость ветра, определяемые по формулам (2.13) - (2.17) с учетом D = D_э (м), V ₁ = V _{1 э} (м³/с); d ₁ - безразмерный коэффициент, определяемый по формуле

(5.26)

где l (м) - среднее расстояние между центрами устьев стволов; D (м) - диаметр устья ствола; d ₂ - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам (2.36а), (2.36б). В остальном расчет производится, как для одиночного источника выброса.

Примечания.

1. При l, большем или равном d ₂ H, для многоствольной трубы в расчетах принимается: (мг/м³), (м), (м/с).

2. Если многоствольная труба представляет собой трубу, разделенную на секторы, т. е. состоит из стволов секторной формы, то расчеты выполняются так же, как для одноствольной трубы при D = D_э и V ₁ = V _{1 э} (см. (2.40)), где

(5.27)

Здесь S - суммарная площадь устьев всех действующих стволов.

3. В случае когда температура Т_г и скорость выхода w₀ газовоздушной смеси для отдельных стволов различаются между собой, для расчетов принимаются их средневзвешенные значения, полученные с учетом расходов газовоздушной смеси для отдельных стволов.

5.8. Для источников выброса, имеющих различные параметры, расчет приземных концентраций начинается с определения для всех источников по каждому веществу максимальных приземных концентраций с_м (с_{м 1}, с_{м 2},..., с_мN) и опасных скоростей ветра u_м (u_{м 1}, u_{м 2},..., u_мN). Если по какому-либо веществу сумма максимальных приземных концентраций с_м от всех источников окажется меньшей или равной ПДК (с_{м 1} + с_{м 2} +... + с_мN £ ПДК), то (при отсутствии необходимости учета суммарного действия нескольких вредных веществ и фонового загрязнения атмосферы) расчеты приземной концентрации этого вещества производятся по требованию органов Госкомгидромета и Минздрава СССР. Такие расчеты выполняются также при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

При расчетах определяется средневзвешенная опасная скорость ветра u_мс (м/с) для группы N источников по формуле

(5.28)

Отдельно для всех веществ, к которым относятся вычисленные u_мс (для разных веществ они иногда существенно различаются), определяются значения и . Если по рассматриваемому веществу сумма меньше или равняется ПДК, то дальнейшие расчеты производятся главным образом при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

Если сумма больше ПДК, то для направлений ветра, соответствующих переносу вредных веществ от источников на расчетную область, при скоростях ветра: u_мс; 0,5 u_мс; 1,5 u_мс; 0,5 м/с - производится расчет суммарных концентраций от всех источников в узлах расчетной сетки, после чего наибольшая из них принимается за максимальную концентрацию с_м.

Примечание.

В (5.28) вместо с_мi и u_мi допускается использовать значения с_мxi и u_мxi для наветренных источников, определенные для каждой расчетной точки в соответствии с п. 2.14.

5.9. Расчеты приземных концентрации упрощаются, если среди N сгруппированных в порядке убывания с_мi (c_{м 1} > с_{м 2} >... > с_мN) источников выброса предприятия имеется N ₁ источников, которым по данному веществу соответствуют малые значения с_мi, (вычисленные в необходимых случаях с учетом застройки). При этом определяется разность между ПДК и суммой с_мi от N ₁ источников и рассчитывается максимальная суммарная концентрация с_м для остальных N – N ₁ источников. В тех случаях, когда сумма с_мi от них не превышает 0,05 ПДК (см. также примечание), указанные N ₁ источников могут быть исключены из рассмотрения.

Если N источников расположены в порядке убывания значений выбросов М, т. е. M ₁ > M ₂ >... > M_N, то N ₂ из этих источников с наименьшими значениями М также могут быть для упрощения расчетов загрязнения атмосферы отброшены, если

(5.29)

Примечание.

Рекомендации п. 5.9 выполняются, если отношение средней высоты исключаемых из рассмотрения источников к средней высоте сохраняемых при расчетах источников превосходит 1/3.

5.10. Расчет приземных концентраций веществ от источников, группирующихся на площадке вдоль некоторой прямой, можно производить, считая все источники расположенными на этой линии, при условии, что каждому из них при u = u_мс соответствует , меньшее или равное 0,01 - 0,02 (у (м) - расстояние от источника до этой прямой). Для каждого источника строятся кривые распределения концентраций. Начало координат каждой кривой, характеризующей изменение концентрации с в зависимости от расстояния х, совмещается с местоположением источника, а концентрации суммируются. При этом рассматриваются два варианта. В одном из них принимается, что ветер направлен с 1-го на N -йисточник, в другом - в противоположном направлении. Для различных расстояний х производится сложение концентраций и определяются значения суммарной концентрации с. Наибольшее значение с принимается за максимальную концентрацию с_м.

Примечание.

Указанным способом производятся ручные расчеты при наличии двух источников. расположенных далеки друг от друга (или двух групп источников).

5.11. Расчет приземных концентраций веществ от источников, которые не могут быть сведены в одну точку или на одну общую прямую, при отсутствии возможности применения ЭВМ упрощается, если можно провести прямую, около которой группируется большая часть основных источников. В этом случае осуществляется сложение значений концентраций для двух противоположных направлений ветра вдоль этой прямой; близлежащие источники переносятся на прямую, а при расчете концентраций от остальных источников используется формула (2.25). Если среди источников, перенесенных на ось, имеются крупные, для которых одновременно не выполняются условия (5.10), (5.11), то при каждом направлении ветра рассчитываются также суммарные концентрации в точках максимумов концентрации от крупных источников.

5.12. Расчет приземных концентраций при выбросах от большого числа источников, рассредоточенных на площадке значительных размеров, следует производить на электронных вычислительных машинах, тем более, что при разработках по проектированию и нормированию, как правило, рассматривается большое число вариантов объединения выбросов, размещения источников на площадке, способов очистки выбросов и других мероприятий. Шаги расчетной сетки выбираются в зависимости от размеров области, для которой проводятся расчеты. При этом общее количество узлов сетки, как правило, не должно превышать 1500 - 2000. Размеры указанной области должны соответствовать размерам зоны влияния рассматриваемой совокупности источников.

Примечание.

Разработанные различными организациями и вычислительными центрами программы, реализующие расчетные схемы данного ОНД, должны согласовываться с Главной геофизической обсерваторией имени Л. И. Воейкова Госкомгидромета.

5.13. Одним из способов сокращения объема вычислительных работ является представление совокупности большого числа однотипных источников выброса (труб печного отопления, резервуарных полей и пр.), а также рассредоточенных по обширной территории источников неорганизованного выброса как площадных источников.

Примечание.

Группы точечных источников объединяются в площадной источник при достаточно равномерном распределении источников по площади и при условии близости таких параметров выброса, как высота (Н) и диаметр устья (D) источников, температура (Т_г) и скорость выхода (w₀) газовоздушной смеси из устья источников. При большом разбросе указанных параметров группа источников представляется несколькими площадными источниками с более близкими значениями этих параметров. Критерием возможности представления группы одиночных источников площадным источником является соблюдение неравенств (5.13), (5.14) при выполнении для каждого источника условий (5.10) или (5.11); неравенств (5.16), (5.17) при невыполнении для каждого точечного источника условий (5.10) и (5.11).

5.14. При ветре, направленном перпендикулярно одной из сторон указанного площадного источника, концентрация (как на территории самого источника, так и за его пределами) рассчитывается по формулам Приложения 1.

5.15. При расчетах для произвольного направления ветра площадной источник представляется в виде совокупности N равномерно рассредоточенных одиночных источников. Значение N определяется по формуле

(5.30)

Здесь S_п (м²) - площадь рассматриваемого источника, L_п (м) - расстояние от центра площадного источника до расчетной точки, u - расчетная скорость ветра, значение N вычисляется с округлением до ближайшего большего целого числа.

Из (5.30) следует, что для расчетных точек, расположенных на расстоянии, большем площадной источник может рассматриваться как одиночный точечный источник (N = 1).

Для каждого из этих одиночных точечных источников значения максимальной приземной концентрации c_м, расстояния x_м, на котором достигается эта максимальная концентрация, и опасной скорости ветра u_м, определяются по формулам:

(5.31)

(5.32)

(5.33)

где , и - это значения с_м, x_м и u_м для одиночного точечного источника, совокупность которых образует площадной источник; при расчете в качестве М используется суммарный выброс от всех источников.

Примечания.

1. Если расчеты приземных концентраций относятся к участку местности, на котором расположен площадной источник, то целесообразно, чтобы условные источники находились в центрах ячеек расчетной сетки точек.

2. Формулы для площадного источника указанного типа применяются при выбросах от резервуарных парков предприятий, совокупностей мелких бытовых котельных и печных труб в городах; а также групп низких вентиляционных источников (при расчетах загрязнения атмосферы для участков, расположенных за пределами промплощадки). Использование формул для площадного источника существенно упрощает подготовку числового материала при расчетах загрязнения атмосферы на ЭВМ. Информация о вкладах площадных источников в суммарное загрязнение атмосферы более показательна, чем аналогичная информация по отдельным мелким источникам.

3. Если расчеты относятся к участку местности, на котором расположен площадной источник, то он представляется в виде суммы нескольких меньших по размеру площадных источников таким образом, чтобы выделить участки площадного источника, для которых определенное по формулам (5.30а), (5.30б) значение N удовлетворяет условию N < 100. Оставшиеся площадные источники представляются в виде совокупности точечных источников, расположенных в узлах квадратной сетки, шаг которой не превосходит 2 x_м.

5.16. При выбросе из N источников расчет суммарной концентрации с_z, соответствующей уровню z над поверхностью земли, производится по формулам (5.1) - (5.3) с заменой с на с_z, и с_i на с_zi. Концентрации от отдельных источников с_zi, соответствующие этим источникам опасные скорости ветра u_мzi и максимальные концентрации определяются согласно п. 2.15. При этом должны соблюдаться требования, следующие из п. 5.8 при замене с_мi на c_мzi и u_мi на u_мzi.

Примечание.

Расчеты по п. 5.16 производятся при выборе положения устьев воздухозаборных труб и шахт, линий электропередачи и других объектов, расположенных на открытых участках местности или же на участках, где максимальная высота зданий (сооружений) не менее чем в 2,5 раза ниже высоты воздухозабора при условии, что источники выброса не располагаются в ветровой тени зданий (сооружений). В остальных случаях расчет проводится в соответствии с Приложением 2.

5.17. Формулы п. 5.1 - 5.16 предназначены для решения прямой задачи расчета суммарной концентрации с от N источников по их заданным параметрам выброса, а также для решения обратной задачи определения мощностей выброса М_i, (i = 1, 2,..., N), соответствующих заданному значению максимальной приземной концентрации с_м (при фиксированных координатах источников выброса, их высотах Н_i и диаметрах устья D_i, скоростях выхода w_0i и перегревах DT_i газовоздушной смеси).

5.18. Значение суммарного выброса M, соответствующее заданному значению максимальной концентрации c_м, для группы из N близкорасположенных одиночных источников с одинаковыми высотами и другими параметрами выброса (V ₁, DT, D, w₀) определяется по формулам (2.41), (2.42); в данном случае в формулах полагается (V - суммарный расход выбрасываемой из всех источников газовоздушной смеси).

5.19. В случае многоствольной трубы выброс M из всех стволов, соответствующий c_м, при l < d ₂ H определяется по формуле

(5.34)

где и (мг/м³) - приземные максимальные концентрации при М = г/с, рассчитанные соответственно при значениях параметров D и V ₁ для одного ствола и при их эффективных значениях D_э (5.25). (5.27) и V _{1 э} (2.40). Безразмерный коэффициент определяется по формуле (5.26). При l ³ d ₂ H выброс М определяется в соответствии с п. 5.18.

При произвольном фиксированном размещении группы источников с заданными параметрами выброса (Н_i, D_i, w_0i, и DT_i) мощности источников M_i, соответствующие c_м, определяются так, чтобы наибольшее значение суммарной концентрации max с, рассчитанное по (5.1) при переборе скоростей и направлений ветра, удовлетворяло условию

max c = c_м. (5.35)

В случае N одинаковых источников выброса значения М, определяются по формуле

(5.36)

где c_н - максимальное значение рассчитанной по (5.1) суммарной концентрации с при «начальных» значениях мощности выброса M_нi. В общем случае из (5.35) определяется начальное приближение для значении M_i, уточняемое с учетом требований технической реализуемости и оптимального выбора мощностей источников.

Примечания.

1. Для одинаковых источников выброса в (5.36) величина с_н вычисляется при М_нi = 1 г/с. В общем случае значения М_нi устанавливаются с учетом различия в мощностях выброса из труб разной высоты.

2. Алгоритмы поиска оптимальных значений М_i и соответствующие программы расчета должны согласовываться с Главной геофизической обсерваторией им. Л. II. Воейкова.

5.20. Для совокупности источников отдельных предприятии рассчитываются зоны влияния, включающие в себя круги радиусом x ₁ (см. п. 2.19), проведенные вокруг каждой из труб предприятия, и участки местности, где рассчитанная по (5.1) суммарная концентрация от всей совокупности источников выброса данного предприятия, в том числе низких и неорганизованных выбросов, превышает 0,05 ПДК.

Зоны влияния источников и предприятий рассчитываются по каждому вредному веществу (комбинации вредных веществ с суммирующимся вредным действием) отдельно.

Примечание.

При определении размеров зон влияния предприятия расчеты на ЭВМ допускается приближенно проводить только для одного направления ветра (с предприятия из центра города), средневзвешенной опасной скорости ветра u = u_мс,причем расчетная область представляется отрезком между центром предприятия и границей города.

5.21. Для ускорения и упрощения расчетов приземной концентрации на каждом предприятии рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых

(5.37)

(5.38)

(5.39)

Здесь М (г/с) - суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы; ПДК (мг/м³) - максимальная разовая предельно допустимая концентрация; (м) - средневзвешенная по предприятию высота источников выброса (см. п. 7.8).