ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Распространение загрязнений в атмосфере

На рис. 3.17 показана схема распространения загрязненной струи, исте­кающей из трубы при наличии сносящего ветрового потока. Действие послед­него приводит к искривлению струи. На некоторой высоте (Н + ДН) влияние сносящего потока становится преобладающим, струя разворачивается, ось ее становится горизонтальной. Факел далее приобретает форму параболоида с вершиной в точке Р, в которой размещают фиктивный источник. Таким обра­зом, реальная картина распространения загрязнений заменяется факелом от фик­тивного источника, расположенным на высоте (Н + ДН). Вершина параболоида не обязательно располагается над центром трубы, однако возможное смещение не учитывают, полагая, что источник находится в точке P(x = 0, y = 0), z = H + AH).

Превышение горизонтальной оси факела над устьем трубы зависит от усло­вий истечения газовоздушной смеси и скорости ветра:

AH = 0,75(w0'D0/u)[2,5 + 1,65 gDoAT/(Tu2)]. (3.138)

Здесь w0 - скорость истечения, м/с; D0 - диаметр устья трубы, м; Т = (Т0 —Тат) - разность температур газовоздушной смеси на выходе из трубы и ат­мосферного воздуха летом, К.

Факел, расширяясь, достигает земли (точка А), в некоторой точке М(хМ) приземная концентрация достигает максимума См,, стремясь затем к нулю на удалении (кривая 1).

Условия истечения газовоздушной смеси должны быть такими, чтобы максимальная приземная концентрация не превышала максимальной разовой ПДК.

Значение См сложным образом зависит от скорости ветра. При увеличении последней уменьшается АН, то есть факел прижимается к земле, что способст­вует возрастанию концентраций на ее поверхности. С другой стороны увеличе­ние скорости ветра усиливает процесс рассеивания факела в вертикальном направ­лении, что приводит к уменьшению концентраций. Существует "опасная" скорость ветра uM, при которой См максимальна.

Выбросы от низких источников попадают в область аэродинамиче­ской тени - зоны, возникающей около зданий и сооружений при обтекании их ветром и характеризующейся движением части воздушных потоков по замкнутому контуру, что увеличивает в ней загрязнение. Выше зоны аэро­динамической тени создаётся область возмущенного потока (промежуточ­ная зона), для которой характерна повышенная турбулентная диффузия.

Выбросы из промежуточных источников, попадающие в область возмущенных потоков над зоной аэродинамической тени, рассеиваются так же, как от высоких труб. Однако под действием более интенсивной вертикальной диффузии нижняя часть факела может при определенных условиях затягиваться внутрь аэродинамической тени, вызывая её допол­нительное загрязнение, так же как и от низких источников.

По мере удаления от низкого источника концентрация примесей в атмосферном воздухе резко снижается.

Промежуточные источники, также как и высокие, создают макси­мальную приземную концентрацию на расстоянии 10.40 высот трубы и одновременно нижним шлейфом выбрасываемого факела загрязняют зону аэродинамической тени, где могут создаваться высокие концентрации за­грязняющих веществ. Наиболее универсальным методом изучения законо­мерностей распространения примесей в атмосферном воздухе является ма­тематическое описание распространения с помощью решения уравнения турбулентной диффузии, которые позволяют вычислить уровень загрязне­ния в зависимости от характеристики метеорологических условий и режи­ма выброса источника.