Лекція 6 Математичне моделювання забруднення повітря з урахуванням забудови Основні типи вітрових тіней

Вітрова тінь – це зона, в якій відбувається циркуляція повітря і швидкість повітряного потоку дуже мала (застійна зона відносно швидкості руху).

Розрізняють 3 типи вітрових тіней (рис. 6.1): підвітрена (I), на даху (II) і навітрена (зона підпору) (III).

Рис.6.1 – Основні типи вітрових тіней

Максимальні значення Н_I, Н_II, Н_III висот над рівнем землі вітрових тіней та їх довжини L_I, L_II, L_III визначають за формулами:

(6. 1)

(6. 2а)

(6. 2б)

(6.3)

де

(6.4а)

(6.4б)

Розміри L_д і L_ш встановлюють залежно від напрямку вітру таким чином, що L_ш є навітреною стороною, а L_д, прилеглою до неї.(рис.6.1)

Границі вітрових тіней встановлюють за формулами:

(6.5а)

, (6.5б)

(6.5в)

де х – відстань вздовж напрямку вітру від розрахункової точки до стіни будівлі.

Якщо висота вітрової тіні менше 2 м, то приймають Н_буд = 2 м.

Поняття небезпечного напрямку і швидкості вітру

Небезпечний напрямок вітру – це такий напрямок вітру, при якому спостерігається найвищий рівень забруднення атмосфери.

Порядок визначення небезпечного напрямку:

1. Якщо з точки, в якій знаходиться основа джерела викиду можна провести перпендикуляр до стіни будівлі, то небезпечний напрямок вітру відповідає перенесенню повітря по перепендикуляру від будівлі до джерела викиду (рис. 6.2 а);

2. Якщо з точки, в якій знаходиться основа джерела викиду не можна провести перпендикуляр до стіни будівлі, то небезпечний напрямок вітру відповідає перенесенню повітря від найближчого вугла будівлі до джерела викиду (рис. 6.2 б)

а) б)

Рис.6.2 – Визначення небезпечного напрямку вітру

Лекція 7 Математичне моделювання впливу точкових джерел викидів при різних небезпечних напрямках вітру Розрахунок у випадку вітрової тіні при напрямку вітру перпендикулярному до стін будівлі

Розрахунок забруднення повітря з урахуванням забудови проводиться лише в таких випадках:

1) Будівля віддалена від джерела викиду на відстань Х_дж<Х_м,

2) Джерело розміщене на будівлі,

3) Джерело розміщене в зонах можливого утворення вітрових тіней. При цьому висота будівлі Н_буд повинна бути не менше величини 0,4 Н.

4) Якщо будівля віддалена від джерела викиду на відстань більшу, ніж 0,5Х_м і основа джерела викиду не розміщується в зоні можливого утворення вітрової тіні, то вплив забудови проводиться лише у випадку, коли висота будівлі перевищує 0,7 висоти джерела.

При наявності впливу будівлі максимальне значення приземної концентрації домішки визначають за формулою, мг/м³:

(7.1)

где С_м – максимальна приземна концентрація домішки без урахування забудови, мг/м³

- поправка, яка враховує вплив забудови.

При розміщенні основи джерела викиду в зоні можливого утворення вітрової тіні при перпендикулярному до стіни будівлі напрямку вітру (рис.6.1 а)), максимальна приземна концентрація домішки досягається при небезпечному напрямку вітру, що відповідає перенесенню повітря по перепендикуляру від будівлі до джерела викиду. В цьому випадку при небезпечному напрямку вітру джерело викиду може потрапити в зону підвітряної вітрової тіні (тип І) висотою (рис. 7.1).

а)

б)

Рис.7.1 – Визначення висоти вітрової тіні: а) джерело викиду нижче від будівлі; б) джерело викиду вище будівлі

Якщо джерело викиду знаходиться в зоні підвітряної вітрової тіні при небезпечному напрямку вітру, направленому по перпендикуляру від стін будівлі (рис.6.1 а), то невідомий коефіцієнт визначається за формулою:

(7.2)

де

(7.3)

Коефіцієнти в формулах (7.2) і (7.3) є безрозмірними. Коефіцієнт r_з описує вплив відмінностей у небезпечних швидкостях вітру при наявності будівлі ()і при її відсутності (и_м), коефіцієнт -зміну структури повітряного потоку при наявності забудови, коефіцієнти s і _м - вплив турбулентної дифузії всередині тіні і коливання напрямків вітру.

Для визначення коефіцієнта r_з попередньо обчислюють небезпечну швидкість вітру по такій схемі:

1) Обчислюють параметри ,:

Якщо , (7.4)

, (7.5)

, (7.6)

. (7.7)

Якщо у формулах замінюють Н_дж на Н_в.

2) Визначають небезпечну швидкість вітру , яка враховує вплив будівлі:

Якщо (7.8)

якщо f>=100 або :(7.9)

3) Визначають коефіцієнт r_з залежно від відношення за формулами:

Якщо

(7.10 а)

(7.10 б)

Якщо , то і r_з = 1.

Коефіцієнт визначають за формулою:

Якщо Н_дж > Н_в

(7.11)

Якщо , то =2.

Якщо < 1,4, то приймають:

(7.12)

Коефіцієнт s у (7.3) визначають за формулами:

(7.13а)

(7.13б)

(7.13в)

(7.13г)

де

(7.14)

Якщо

(7.15а)

(7.15б)

(7.15в)

Якщо Н_дж > Н_в приймають p_з = 1. Якщо при цьому ₁ 1, то приймають співвідношення (7.12).

Для низьких джерел (Н < 10 м), коефіцієнт s в (6.3) заміняють на s_L, де s_L визначають за формулами:

(7.16)

Для визначення _м попередньо знаходять допоміжний кут за формулами:

(7.17а)

(7.17б)

де

(7.18)

Безрозмірний коефіцієнт _м визначають за формулою

(6.19)

де

(7.20а)

(7.20б)

Якщо _м 0,05, то приймають співвідношення (7.12).

Для знаходження Коефіцієнт в (7.2) при визначають за формулою:

(7.21 а)

(7.22)

При приймають =1.

Відстань від джерела викиду до точки, в якій досягається максимум приземної концентрації , визначають за формулами:

При 1 (7.23)

При < 1

(7.24а)

(7.24б)

Якщо розрахункове значення то приймають співвідношення (7.12).