Реферат: Оценка эффективной высоты и потолка подъема дымового факела от высотного точечного источника выбросов вредных примесей

Наряду с этим ослабление ветра приводит к увеличению подъема перегретых выбросов, который особенно значителен при штиле, и, следовательно, к уменьшению концентрации примесей в приземном слое воздуха. Результаты выполненной обработки обширного материала фактических наблюдений [9] в ряде городов СНГ показывают, что и при анализе загрязнения городского воздуха, отмеченные эффекты проявляются достаточно чётко. Обнаружены два максимума концентраций в зависимости от скорости ветра на уровне флюгера: при штиле и при скорости 4 - 7м/сек.

Результаты анализа связей между концентрациями примесей в городском воздухе и скоростью ветра соответствует имеющимся физическим представлениям и выводам теоретических исследований. Два максимума концентраций, очевидно, связаны с вкладом двух групп источников, При штиле основную роль в загрязнении воздуха играют низкие выбросы. Именно поэтому штилевой максимум наиболее выражен зимой, когда вследствии пониженного турбулентного обмена ослаблено рассеивание низких и поступление в приземной слой высоких источников выбросов.

Усиление второго максимума концентрации (при скорости ветра от 4 до 7м/с) связано с интенсивным поступлением к земле выбросов от высоких источников (рис е).

Известно, что с увеличением высоты температура воздуха в основном понижается [1,2,6]. И чем сильнее понижается температура с высотой, тем интенсивнее перемешивается воздух. Нагревшийся у земли воздух становится менее плотным и поднимается вверх, способствуя очищению городского воздуха от загрязняющих веществ в нижних слоях атмосферы (рис а).

В ряде случаев в основном при излучении земной поверхности в ясные ночи наблюдается обратное распределение температуры с высотой, т.е. рост температуры с высотой (инверсия) [2,4,6,9]. Иногда инверсии формируются на некоторой высоте над поверхностью земли - приподнятые инверсии. Инверсии препятствуют развитию конвективных движений (они получили название задерживающих слоев) и способствуют накоплению загрязнения в приземном слое. Поэтому при инверсиях концентрации вредных веществ у земли возрастают.

В годовом ходе наиболее тонкие приземные инверсии в г. Бишкек наблюдаются летом [6]. Начиная с осени, мощность инверсий растет и достигает максимум (440-460м) зимой. Независимо от высоты нижней границы мощность приподнятых инверсий колеблятся от 100до 380м.

Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что выбросы из труб не могут подниматься выше определенного уровня “потолка” [4], при этом согласно [1,9] высота потолка определяется по формуле:

 (2)

Как видно из табл.4, при фиксированных параметрах выброса и постоянном коэффициенте турбулентности (устойчивое состояние атмосферы) потолок подъема вредных примесей уменьшается с увеличением градиента температуры и минимальные значения потолка подъема наблюдаются при сверх адиабатических градиентах dt/dz > 10/100м.

Таблица 4

Характеристики потолка подъема дымового факела труб Бишкекской ТЭЦ-1

Низко расположенные приподнятые инверсии на уровне источников выброса способствуют возникновению эффекта, называемого “задымлением”. При этом примеси, скапливающиеся на уровне 100-300м, начинают интенсивно поступать в нижний слой воздуха, при этом высота источников выброса не играет существенной роли и загрязнение приземного слоя осуществляется от всех труб одновременно (рис. f).

Рис. Формы дымового факела. при различных метеорологических условиях

Следует добавить, что кроме рассмотренных вариантов (a,e,f) дымового факела, могут наблюдаться следующие формы (рис):

b) факел имеет Г-образную форму: дым сначала поднимается вертикально, а затем смещается горизонтально по ветру, характерен для нулевого или отрицательного градиента температуры при штиле [10].

c) факел в начале направлен под углом к горизонту, а затем смещается горизонтально по ветру, характерен для нулевого или отрицательного градиента температуры при слабой скорости ветра.

d) факел горизонтален, незначительно расширяется по мере удаления от трубы, он характерен для вечернего времени при градиенте температуры, близком к нулевому, и умеренной скорости ветра.

Таким образом, можно заключить, что при очень слабом ветре и неустойчивой стратификации в случае горячих выбросов (ТЭЦ) приземная концентрация мала за счет значительного увеличения начального подъема факела DН от источника. При наличии же приподнятой инверсии и потолка Zn на сравнительно небольшой высоте от источника величина DН ограничена, а следовательно, и эффективная высота подъема дымового факела. Концентрация вредных примесей возрастает при скоростях ветра, близких к опасным, за счет поступления вредных примесей от высотных источников (труб ТЭЦ) в нижний приземный слой воздуха. При штиле и приподнятой инверсии на уровне источника выбросов отмечаются самые высокие уровни концентрации вредных примесей приземного слоя воздуха, т.е происходит “задымление”.

Список литературы

Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели). Редакторы О.В.Лапина, О.Д.Рейнгеверц. –Л.: Гидрометеоиздат, 1991. –511с.

Аэроклиматические характеристики пограничного слоя атмосферы Средней Азии. Книга 1. Статистические характеристики метеорологических элементов в различные часы суток. САНИИ им. В.А.Бугаева. –Ташкент, 1986. –318с.

Батжаргал (МНР), Тенева М. (НРБ), Царев А.М. (СССР). Третий этап международного комплекса эксперимента по изучению распространения примесей в атмосфере в условиях сложного рельефа / Метеорологические аспекты загрязнения атмосферы. Итоги сотрудничества социалистических стран. –Л.: Гидрометеоиздат. –1991. –С.69-70.

Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. –Л.: Гидрометеоиздат, 1991. –136с.

Берлянд М.Е., Генихович Е.Л., Оникул Р.И. О расчете загрязнения атмосферы выбросами дымовых труб электростанций / Тр. ГГО, вып. 158. 1964. –С.3-21.

Климат Фрунзе / Под ред. Е.С.Скибы, Ц.А.Швер. –Л.: Гидрометеоиздат. 1991. –136с.

Оникул Р.И. Методика расчета загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий и тепловых электростанций / Тр. ГГО, вып. 71. 1965. –С.23-34.

Оникул Р.И. и др. Результаты анализа экспериментальных данных, характеризующих распределение атмосферных загрязнений вблизи тепловых электростанций / Метеорологические аспекты загрязнения атмосферы. –Л.: Гидрометеоиздат, 1971. -С.70-81.

Сонькин Л.Р. Синоптико-статистический анализ и краткосрочный прогноз загрязнения атмосферы. –Л.: Гидрометеоиздат, 1991. –224с.

Стернзат М.С. Метеорологические приборы и измерения. –Л.: Гидрометеоиздат, 1978. –392с.

Экологический паспорт предприятия Кыргызэнерго. Машинопись. –Бишкек, 1991. –12с.