Розрахунок розсіювання домішок в повітрі при викидах з високих джерел

3.4.4.1. За гаусовою моделлю Пасквілла розбавлення домішок в атмосфері

В якості вихідних даних, крім характеристик умов викиду домішок, служать швидкість і напрямок вітру, а також клас стійкості (за Пасквіллем). Обмеження використання цієї моделі стосуються наступного: розрахунок проводиться для приземного шару від надземних джерел (10 м < h_ef < 100 м) над однорідною поверхнею і на невеликих відстанях (менше декількох десятків км) при швидкості вітру більше 0,5 м/c.

За методикою Пасквілла джерела викиду домішок в атмосферне повітря в залежності від часу їх викиду поділяються на миттєві, короткочасні (від 20 хвилин до декількох годин) і безперервно (постійно) діючі.

1. Випадок миттєвого викиду

Фактор метеорологічного розбавлення G (м^-3) в хмарі викиду визначається наступним чином:

G(x,y,z)= exp(- - )(exp(- )+exp(- ))

(3.4.4.1.1.)

де x, y, z – координати точки у просторі (x співпадає з напрямком вітру, у – в горизонтальному переміщенні, z – перпендикуляр до площини xy), u – середня швидкість вітру (м/с), t – час після викиду, h_ef – висота хмари викиду над землею на відстані х, F(x) – функція вичерпання хмари за рахунок сухого осадження, вимивання опадами та радіоактивного розпаду (останнє тільки для викидів радіоактивних речовин), σ_x, σ_y, σ_z – стандартні відхилення розподілу домішки в хмарі викиду (м) у напрямку відповідної координатної осі (σ_x – коефіцієнт дисперсії в напрямку вітру, σ_y - коефіцієнт горизонтальної дисперсії, σ_z – коефіцієнт вертикальної дисперсії) (рис.3.4.4.1.1.).

Випадок короткочасного викиду

Фактор розбавлення G (с/м³):

G(x,y,z)= exp(- )(exp(- )+exp(- ))

(3.4.4.1.2)

на рівні землі при z=0:

G(x,y,0)= exp(- - )

(3.4.4.1.3.)

на рівні землі на осі потоку при у=0 і z=0:

G(x,0,0)= exp(- )

(3.4.4.1.4.)

Максимальне значення фактору розбавлення на рівні землі:

G(xmax,0,0)=

(3.4.4.1.5.)

де е=2,73 – основа натурального логарифму, h – висота потоку (м),

Рис. 3.4.4.1.1. Схематичне зображення викиду в прийнятій системі координат

x_max - відстань від точки викиду, де реалізується максимум приземної об’ємної активності (м). Її можна отримати через розв’язок рівняння:

hz (xmax)= ~0,707h

(3.4.4.1.6.)

2. Випадок безперервного викиду

Середній за тривалий проміжок часу (~ рік) фактор розбавлення визначається так:

G= (exp(- )+exp(- ))

(3.4.4.1.7.)

де індексом j позначені величини, які характерні для j категорії стійкості атмосфери; ψ_j – повторюваність j категорії за час викиду; u_j – середня в j погодній категорії швидкість вітру; η – протяжність рози вітрів у даному напрямку, що визначається формулою:

тут n – повторюваність напрямку вітру у заданому азимутальному секторі при реальній розі вітрів; n₀ –те ж саме при круглій розі вітрів.

На рівні землі:

G= exp(- )

(3.4.4.1.9.)

Середньорічний фактор розбавлення G (с/м³) на відстані від джерела 100 км і більше оцінюється за формулою:

де H_z^max – середнє за рік значення максимальної товщини шару перемішування (м), що визначається наступним чином:

Hzmax = σzmax ~ 1,25 σzmax

(3.4.4.1.11.)

де σ_z^max – граничне значення стандартного відхилення вертикального розподілу домішки у хмарі викиду.