5.3.3. Концентрации при продолжительном выбросе

Наиболее распространенной постановкой задачи является расчет концентрации для точечного источника, находящегося на высоте Н над уровнем земли. Для такого источника решение общего уравнения (5.8) диффузии принимает вид:

(5.10_

На рис. 5.11 схематически изображен шлейф выбросов из трубы, на котором проиллюстрирован гауссовский вид распределения концентраций в шлейфе выбросов по оси Y и оси Z., а также среднеквадратические отклонения концентраций _y, и _z. Кроме того, на этом же рисунке показан подъем шлейфа за счет начальной скорости выхода газа из трубы и его перегрева - превышения его температуры над температурой окружающего воздуха, учет которого является важным моментом в расчете рассеяния вредных выбросов.

Рис. 5.11. Схема шлейфа выбросов из трубы

Выражение (5.10) описывает концентрацию в полупространстве х > 0 при - < z < +. Однако реально рассеяние происходит только при z > 0, поэтому надо задать граничные условия на поверхности земли при z = 0.
<…>

Максимум концентрации обратно пропорционален квадрату высоты источника и скорости ветра. Зависимость от коэффициентов турбулентной диффузии более сложная. Увеличение коэффициентов турбулентного обмена К_yприводит к большей скорости рассасывания примеси по оси Yи к снижению максимума концентрации. Увеличение коэффициента турбулентной диффузии К_zприводит к более быстрому достижению шлейфом выбросов поверхности при более высокой концентрации. Произведение Н²U пропорционально x_m, поэтому можно сказать, что максимальная концентрация обратно пропорциональна x_m.

Гауссовская модель получила широкое распространение за рубежом, начиная с пятидесятых годов. На ее основе подготовлен ряд нормативных документов, которые используются для решения следующих задач:

• определение минимально необходимой высоты труб;

• расчет приземных концентраций вредных примесей;

• определение границ санитарно-защитной зоны предприятий;

• определение допустимого выброса вредных веществ в атмосферу и др.

Несомненным достоинством гауссовской методики является ее сравнительно высокая точность при достаточно простой параметризации всего многообразия влияющих на рассеяние примесей факторов. Между тем, справедливость получаемых с ее помощью результатов вблизи источника выбросов серьезно оспаривается. Особенно это касается распространения примеси в условиях застройки, когда форма шлейфа выбросов искажена настолько, что ничего общего не имеет с гауссовской моделью. Необходимо также учитывать, что если источник рассматривается как источник продолжительного выброса, то мы можем вести расчет только при постоянной мощности выброса. Параметры рассеивания q_у, q_z:применимы только к источникам, расположенным близко к поверхности земли. Для высокорасположенных источников параметры должны быть скорректированы. Расчеты для скоростей ветра меньше 1 м/с рассматриваются как ненадежные.