2. РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА
2. РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВЫБРОСАМИ
ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА 
2.1. Максимальное значение приземной концентрации вредного
вещества c (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного
м
точечного источника с круглым устьем достигается при
неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x (м) от
м
источника и определяется по формуле
AMF mnэта
c = --------------, (2.1)
м ---------
2 3/
H \/V1 ДельтаT
где A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации
атмосферы; M (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в
атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент,
учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном
воздухе; m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода
газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) - высота
источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при
расчетах принимается H = 2 м); эта - безразмерный коэффициент,
учитывающий влияние рельефа местности (см. раздел 4), в случае
ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не
превышающим 50 м на 1 км, эта = 1; ДельтаT (град. C) - разность
между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси T и
г
температурой окружающего атмосферного воздуха T ; V (м3/с) -
в 1
расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле
2
пиD
V = ---- омега , (2.2)
1 4 0
где D (м) - диаметр устья источника выброса; омега (м/с) -
0
средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника
выброса.
2.2. Значение коэффициента A, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:
а) 250 - для районов Средней Азии южнее 40 град. с.ш., Бурятской АССР и Читинской области;
б) 200 - для Европейской территории СССР: для районов РСФСР южнее 50 град. с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СССР: для Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;
в) 180 - для Европейской территории СССР и Урала от 50 до 52 град. с.ш., за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины;
г) 160 - для Европейской территории СССР и Урала севернее 52 град. с.ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52 град. с.ш. - 180, а южнее 50 град. с.ш. - 200);
д) 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.
Примечание.
Для других территорий значения коэффициента A должны приниматься соответствующими значениям коэффициента A для районов СССР со сходными климатическими условиями турбулентного обмена.
2.3. Значения мощности выброса M (г/с) и расхода газовоздушной
смеси V (м3/с) при проектировании предприятий определяются
1
расчетом в технологической части проекта или принимаются в
соответствии с действующими для данного производства (процесса)
нормативами. В расчете принимаются сочетания M и V , реально
1
имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях
эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное
значение c .
м
Примечания.
1. Значение M следует относить к 20 - 30-минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 мин.
2. Расчеты концентраций, как правило, проводятся по тем веществам, выбросы которых удовлетворяют требованиям п. 5.21.
2.4. При определении значения ДельтаT (град. C) следует
принимать температуру окружающего атмосферного воздуха T
в
(град. C), равной средней максимальной температуре наружного
воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а
температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси T
г
(град. C) - по действующим для данного производства
технологическим нормативам.
Примечания.
1. Для котельных, работающих по отопительному графику,
допускается при расчетах принимать значения T равными средним
в
температурам наружного воздуха за самый холодный месяц по СНиП
2.01.01-82.
2. При отсутствии данных по T в СНиП 2.01.01-82 они
в
запрашиваются в территориальном управлении Госкомгидромета (УГКС)
по месту расположения предприятия.
2.5. Значение безразмерного коэффициента F принимается:
а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;
б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п. 2.5а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки - 3.
Примечания.
1. При наличии данных о распределении на выбросе частиц
аэрозолей по размерам определяются диаметром d , так что масса
g
всех частиц диаметром больше d составляет 5% общей массы частиц,
g
и соответствующая d скорость оседания ипсилон (м/с). Значение
g g
коэффициента F устанавливается в зависимости от безразмерного
отношения ипсилон /u , где u - опасная скорость ветра (см. п.
g м м
2.9). При этом F = 1 в случае ипсилон /u <= 0,015 и F = 1,5 в
g м
случае 0,015 < ипсилон /u <= 0,030. Для остальных значений
g м
ипсилон /u коэффициент F устанавливается согласно п. 2.5б.
g м
2. Вне зависимости от эффективности очистки значение коэффициента F принимается равным 3 при расчетах концентраций пыли в атмосферном воздухе для производств, в которых содержание водяного пара в выбросах достаточно для того, чтобы в течение всего года наблюдалась его интенсивная конденсация сразу же после выхода в атмосферу, а также коагуляция влажных пылевых частиц (например, при производстве глинозема мокрым способом).
2.6. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости
от параметров f, ипсилон , ипсилон' и f :
м м е
2
омега D
0
f = 1000 ----------; (2.3)
2
H ДельтаT
----------
3 /V ДельтаT
/ 1
ипсилон = 0,65 \ / ----------; (2.4)
м \/ H
омега D
0
ипсилон' = 1,3 -------; (2.5)
м H
3
f = 800 (ипсилон') . (2.6)
е м
Коэффициент m определяется в зависимости от f по рис. 2.1 или по формулам:
1
m = --------------------------- при f < 100; (2.7а)
- -
/ 3/
0,67 + 0,1 \/ f + 0,34 \/ f
1,47
m = ---- при f >= 100. (2.7б)
-
3/
\/ f
Рис. 2.1 (не приводится)
Рис. 2.2 (не приводится)
Для f < f < 100 значение коэффициента m вычисляется при f =
е
f .
е
Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от
ипсилон по рис. 2.2 или формулам
м
n = 1 при ипсилон >= 2; (2.8а)
м
2
n = 0,532ипсилон - 2,13ипсилон + 3,13 при 0,5 <= ипсилон < 2; (2.8б)
м м м
n = 4,4ипсилон при ипсилон < 0,5. (2.8в)
м м
При f >= 100 или ДельтаT ~= 0 коэффициент n вычисляется по п. 2.7.
2.7. Для f >= 100 (или ДельтаT ~= 0) и ипсилон' >= 0,5
м
(холодные выбросы) при расчете c вместо формулы (2.1)
м
используется формула
AMFnэта
c = -------K, (2.9)
м 4/3
H
где
D 1
K = -- = --------------, (2.10)
8V -------
1 /
7,1 \/омега V
0 1
причем n определяется по формулам (2.8а) - (2.8в) при ипсилон
м
= ипсилон' .
м
Аналогично при f < 100 и ипсилон < 0,5 или f >= 100 и
м
ипсилон' < 0,5 (случаи предельно малых опасных скоростей ветра)
м
расчет c вместо (2.1) производится по формуле
м
AMFm'эта
c = -------, (2.11)
м 7/3
H
где
m' = 2,86m при f < 100, ипсилон < 0,5; (2.12а)
м
m' = 0,9 при f >= 100, ипсилон' < 0,5. (2.12б)
м
Примечание.
Формулы (2.9), (2.11) являются частными случаями общей формулы (2.1).
2.8. Расстояние x (м) от источника выбросов, на котором
м
приземная концентрация c (мг/м3) при неблагоприятных
метеорологических условиях достигает максимального значения c ,
м
определяется по формуле
5 - F
x = -----dH, (2.13)
м 4
где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:
--
3/
d = 2,48(1 + 0,28 \ / f ) при ипсилон <= 0,5; (2.14а)
\/ е м
-
3/
d = 4,95ипсилон (1 + 0,28 \/ f) при 0,5 < ипсилон <= 2; (2.14б)
м м
------- -
/ 3/
d = 7\ /ипсилон (1 + 0,28 \/ f) при ипсилон > 2. (2.14в)
\/ м м
При f > 100 или ДельтаT ~= 0 значение d находится по формулам:
d = 5,7 при ипсилон' <= 0,5; (2.15а)
м
d = 11,4ипсилон' при 0,5 < ипсилон' <= 2; (2.15б)
м м
-------
/
d = 16 \ /ипсилон' при ипсилон' > 2. (2.15в)
\/ м м
2.9. Значение опасной скорости u (м/с) на уровне флюгера
м
(обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее
значение приземной концентрации вредных веществ c , в случае f <
м
100, определяется по формулам:
u = 0,5 при ипсилон <= 0,5; (2.16а)
м м
u = ипсилон при 0,5 < ипсилон <= 2; (2.16б)
м м м
-
/
u = ипсилон (1 + 0,12\/ f) при ипсилон > 2. (2.16в)
м м м
При f >= 100 или ДельтаT ~= 0 значение u вычисляется по
м
формулам:
u = 0,5 при ипсилон' <= 0,5; (2.17а)
м м
u = ипсилон' при 0,5 < ипсилон' <= 2; (2.17б)
м м м
u = 2,2ипсилон' при ипсилон' > 2. (2.17в)
м м м
Рис. 2.3 (не приводится)
2.10. Максимальное значение приземной концентрации вредного
вещества c (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических
мu
условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной
скорости ветра u (м/с), определяется по формуле
м
c = rc , (2.18)
мu м
где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от
отношения u/u по рис. 2.3 или по формулам:
м
2 3
r = 0,67(u/u ) + 1,67(u/u ) - 1,34(u/u ) при u/u <= 1; (2.19а)
м м м м
3(u/u )
м
r = --------------------- при u/u > 1. (2.19б)
2 м
2(u/u ) - (u/u ) + 2
м м
Примечание.
При проведении расчетов не используются значения скорости ветра u < 0,5 м/с, а также скорости ветра u > u*, где u* - значение скорости ветра, превышаемое в данной местности в среднем многолетнем режиме в 5% случаев. Это значение запрашивается в УГКС Госкомгидромета, на территории которого располагается предприятие, или определяется по климатическому справочнику.
2.11. Расстояние от источника выброса x (м), на котором при
мu
скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях
приземная концентрация вредных веществ достигает максимального
значения c (мг/м3), определяется по формуле:
мu
x = px , (2.20)
мu м
где p - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости
от отношения u/u по рис. 2.3 или по формулам:
м
p = 3 при u/u <= 0,25; (2.21а)
м
5
p = 8,43(1 - u/u ) + 1 при 0,25 < u/u <= 1; (2.21б)
м м
p = 0,32u/u + 0,68 при u/u > 1. (2.21в)
м м
2.12. При опасной скорости ветра u приземная концентрация
м
вредных веществ c (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на
различных расстояниях x (м) от источника выброса определяется по
формуле
c = s c , (2.22)
1 м
где s - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости
1
от отношения x/x и коэффициента F по рис. 2.4 или по формулам
м
4 3 2
s = 3(x/x ) - 8(x/x ) + 6 (x/x ) при x/x <= 1; (2.23а)
1 м м м м
1,13
s = --------------- при 1 < x/x <= 8; (2.23б)
1 2 м
0,13(x/x ) + 1
м
x/x
м
s = ------------------------------ при F <= 1,5 и x/x > 8; (2.23в)
1 2 м
3,58(x/x ) - 35,2(x/x ) + 120
м м
1
s = ------------------------------ при F > 1,5 и x/x > 8. (2.23г)
1 2 м
0,1(x/x ) + 2,47(x/x ) - 17,8
м м
Для низких и наземных источников (высотой H не более 10 м) при
значениях x/x < 1 величина s в (2.22) заменяется на величину
м 1
н
s , определяемую в зависимости от x/x и H по рис. 2.5 или по
1 м
формуле
н
s = 0,125(10 - H) + 0,125(H - 2)s при 2 <= H < 10. (2.24)
1 1
Примечание.
Аналогично определяется значение концентрации вредных веществ
на различных расстояниях по оси факела при других значениях
скоростей ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях. По
формулам (2.18), (2.20) определяются значения величин c и x . В
мu мu
зависимости от отношения x/x определяется значение s по рис.
мu 1
2.4, 2.5 или по формулам (2.23), (2.24). Искомое значение
концентрации вредного вещества определяется путем умножения c на
мu
s .
1
2.13. Значение приземной концентрации вредных веществ в
атмосфере c (мг/м3) на расстоянии y (м) по перпендикуляру к оси
y
факела выброса определяется по формуле
c = s c, (2.25)
y 2
Рис. 2.4 (не приводится)
где s - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости
2
от скорости ветра u (м/с) и отношения y/x по значению аргумента
t :
y
2
uy
t = --- при u <= 5; (2.26а)
y 2
x
2
5y
t = --- при u > 5; (2.26б)
y 2
x
по рис. 2.6 или по формуле
1
s = -----------------------------------, (2.27)
2 2 3 4 2
(1 + 5t + 12,8t + 17t + 45,1t )
y y y y
Рис. 2.5 (не приводится)
Рис. 2.6 (не приводится)
2.14. Максимальная концентрация c (мг/м3), достигающаяся на
мx
расстоянии x от источника выброса на оси факела при скорости ветра
u , определяется по формуле
мx
c = s'c , (2.28)
мx 1 м
где безразмерный коэффициент s' находится в зависимости от
1
отношения x/x по рис. 2.7 или по формулам:
м
4 3 2
s' = 3(x/x ) - 8(x/x ) + 6(x/x ) при x/x <= 1; (2.29а)
1 м м м м
1,1
s' = -------------- при 1 < x/x <= 8; (2.29б)
1 2 м
0,1(x/x ) + 1
м
2,55 x
s' = ------------- при 8 < -- <= 24; (2.29в)
1 x 2 x
0,13(--) + 9 м
x
м
x/x
м x
s' = ------------------------- при 24 < -- <= 80; F <= 1,5; (2.29г)
1 x 2 x x
4,75(--) - 140 -- + 1435 м
x x
м м
2,26 x
s' = ------------------------ при 24 < -- < 80; F > 1,5; (2.29д)
1 x 2 x x
0,1(--) - 7,41 -- - 160 м
x x
м м
x/x
м x
s' = ------------------------- при -- > 80; F <= 1,5; (2.29е)
1 x 2 x x
3,58(--) - 35,2 -- + 120 м
x x
м м
1 x
s' = ------------------------- при -- > 80; F > 1,5. (2.29ж)
1 x 2 x x
0,1(--) + 2,47 -- - 178 м
x x
м м
Скорость ветра u при этом рассчитывается по формуле
мx
u = f u , (2.30)
мx 1 м
где безразмерный коэффициент f определяется в зависимости от
1
отношения x/x по рис. 2.8 или по формулам:
м
f = 1 при x/x <= 1; (2.31а)
1 м
0,75 + 0,25x/x
м
f = --------------- при 1 < x/x <= 8; (2.31б)
1 9 м
1 + (x/9x )
м
f = 0,25 при 8 < x/x < 80; (2.31в)
1 м
f = 1,0 при x/x >= 80. (2.31г)
1 м
Примечание.
Если рассчитанная по формуле (2.30) скорость ветра u < 0,5
мx
м/с или u > u* (см. п. 2.10), то величина c определяется как
мx мx
максимальное значение из концентраций на расстоянии x,
рассчитанных при трех скоростях ветра: 0,5 м/с, u , u*;
м
соответствующая c скорость ветра принимается за u .
мx мx
2.15. Расчеты распределения концентраций c (мг/м3) на разных
z
высотах z (м) над подстилающей поверхностью при x < x
мu
производятся по формуле
c = rc s s . (2.32)
z м z 2
Рис. 2.7 (не приводится)
Значения c , r и s вычисляются согласно п. 2.1, 2.7, 2.10 и
м 2
2.13, а коэффициент s определяется в зависимости от параметров b
z 1
и b по рис. 2.9 или по формулам:
2
2 3
[1 + 0,1(b - 1) ] b + 0,2)(b - 1)
2 2 1
s = s (b ) ------------------- [1 + ---------------------------------] при b <= 1; (2.33а)
z 1 1 3 2 2 1
[b + 0,1(b - 1) ] b + (b + 0,2)(1 + 0,1(b - 1) )
1 2 2 2 2
s = s (b ) при b > 1. (2.33б)
z 1 1 1
Здесь
b = x/x ; (2.34)
1 мu
z
b = ----------; (2.35)
2 (1 + 5d )H
2
_
3/ 3
d = 0,06ипсилон \/ f/u + 0,034(ипсилон /u) при f < 100; (2.36а)
2 м м
3
d = 0,28ипсилон'/u + 0,034(ипсилон'/u) при f >= 100. (2.36б)
2 м м
При f <= f < 100 коэффициент d вычисляется по формуле
e 2
(2.36а) при f = f ; при ипсилон < 0,5 или ипсилон' < 0,5
e м м
соответственно в (2.36а) и (2.36б) принимается ипсилон = 0,5 или
м
ипсилон' = 0,5.
м
Рис. 2.8 (не приводится)
Рис. 2.9 (не приводится)
Опасная скорость ветра u (м/с) на уровне флюгера, при
мz
которой на высоте z достигается максимальная концентрация,
определяется по формуле
u = l u . (2.37)
мz 1 м
Рис. 2.10 (не приводится)
Коэффициент l определяется в зависимости от x/x по рис.
1 м
2.10.
2.16. Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной
смеси из источника с прямоугольным устьем (шахты) производятся по
приведенным выше формулам при средней скорости омега и значениях
0
D = D (м) и V = V (м3/с).
э 1 1э
Средняя скорость выхода в атмосферу газовоздушной смеси омега
0
(м/с) определяется по формуле
V
1
омега = --, (2.38)
0 Lb
где L (м) - длина устья; b (м) - ширина устья.
Эффективный диаметр устья D (м) определяется по формуле
э
2Lb
D = -----. (2.39)
э L + b
Эффективный расход выходящей в атмосферу в единицу времени
газовоздушной смеси V (м3/с) определяется по формуле
1э
2
пиD
э
V = ---- омега . (2.40)
1э 4 0
Примечание.
Для источников с квадратным устьем (L = b) эффективный диаметр
D равняется длине стороны квадрата. В остальном расчет
э
рассеивания вредных веществ производится как для выбросов из
источника с круглым устьем.
2.17. Решение обратных задач <*> по определению мощности
выброса M и высоты H, соответствующих заданному уровню
максимальной приземной концентрации c при прочих фиксированных
м
параметрах выброса, находится следующим образом.
--------------------------------
<*> Формулы п. 2.1 - 2.16 предназначены для решения прямой задачи расчета концентрации по заданным параметрам источника.
Мощность выброса M (г/с), соответствующая заданному значению
максимальной концентрации c (мг/м3), определяется по формуле
м
2
c H
м 3 /---------
M = ------- \ / V ДельтаT. (2.41)
AFmnэта \/ 1
В случае f >= 100 или ДельтаT ~= 0
4/3
c H 8V
м 1
M = ------ ---. (2.42)
AFnэта D
Высота источника H, соответствующая заданному значению c , в
м
случае ДельтаT ~= 0, определяется по формуле
AMFDэта 3/4
H = (-------) . (2.43)
8V c
1 м
Если вычисленному по формуле (2.43) значению H соответствует
ипсилон' < 2 м/с, то H уточняется методом последовательных
м
приближений по формуле
n
i 3/4
H = H (------) , (2.44)
i + 1 i n
i - 1
где n и n - значения определенного по рис. 2.2 или по
i i - 1
формулам (2.8) коэффициента n, полученные соответственно по
значениям H и H (при i = 1 в формуле (2.44) принимается n
i i - 1 0
= 1, а значение H определяется по (2.43)).
i
Формулы (2.43), (2.44) используются также для определения H
при ДельтаT > 0. Если при этом выполняется условие H <=
-----
/10D
омега \ /------, то найденное H является точным. Если же H >
0 \/ДельтаT
-----
/10D
омега \ /------, то для определения предварительного значения
0 \/ДельтаT
высоты H используется формула
--------------
/ AMFэта
H = \ /---------------. (2.45)
\ / ---------
\/ 3 /
c \ / V ДельтаT
м \/ 1
По найденному значению H определяются на основании формул
(2.3) - (2.6) величины f, ипсилон , ипсилон' и f и
м м е
устанавливается в первом приближении произведение коэффициентов m
и n. Дальнейшие уточнения значения H выполняются по формуле
-----------
/ m n
/ i i
H = H \ / ------------, (2.46)
i + 1 i \ / m n
\/ i - 1 i - 1
где m , n соответствуют H , а m , n - H (при
i i i i - 1 i - 1 i - 1
i = 1 принимается m = n = 1, а H определяется по (2.45)).
0 0 0
Примечания.
1. Уточнение значения H по формуле (2.44) и (2.46)
производится до тех пор, пока два последовательно найденных
значения H (H и H ) будут различаться менее чем на 1 м.
i i + 1
2. При одновременной необходимости учета влияния рельефа местности и застройки в формулах (2.41) - (2.43) и (2.45) за величину эта принимается произведение поправок к максимальной концентрации на рельеф и застройку, определенных согласно разделу 4 и Приложению 2.
2.18. В случае выбросов в атмосферу, обусловленных сжиганием
топлива, при фиксированных высоте и диаметре устья трубы
соответствующий c расход топлива P (т/ч) определяется по формуле
м
-------------------
/ c
3 / м 3
P = 3,6H \ /(---------) d ДельтаT, (2.47)
\ / d AFmnэта 4
\/ 3
где d (г/кг) - количество выбрасываемого в атмосферу вредного
3
вещества на единицу массы топлива (в необходимых случаях с учетом
пылегазоочистки); d (м3/кг) - расход газовоздушной смеси,
4
выделяющейся на единицу массы топлива.
2.19. Для каждого источника радиус зоны влияния рассчитывается
как наибольшее из двух расстояний от источника x и x , где x =
1 2 1
10x , а величина x определяется как расстояние от источника,
м 2
начиная с которого c <= 0,05 ПДК.
Примечание.
Значение x при ручных расчетах находится графически с помощью
2
рис. 2.4 а, б. На вертикальной оси откладывается точка 0,05
ПДК/c , через которую проводится параллельная горизонтальной оси
м
линия до пересечения с графиком функции s за максимумом. Из точки
1
пересечения опускается перпендикуляр на горизонтальную ось,
полученное значение x/x умножается на x , в результате чего
м м
определяется искомое значение. При c <= 0,05 ПДК значение x
м 2
полагается равным нулю.
~
2.20. При полной нагрузке оборудования средняя концентрация c
м
(г/м3) в устье источника, равная
~ М
c = --, (2.48)
м V
1
определяется по формулам:
2
c H /------
~ м 3 /ДельтаT
c = ------- \ / ------- при f < 100, (2.49а)
м AFmnэта \ / 2
\ / V
\/ 1
4/3
8c H
~ м
c = ------- при f >= 100 или ДельтаT ~= 0, (2.49б)
м AFnDэта
~
где c (мг/м3) - соответствующая c максимальная приземная
м м
концентрация.
