Расчет максимальных концентраций от одиночного точечного источника в случае одного здания

2.1. Порядок определения устанавливается в зависимости от расположения источника относительно здания. При размещении основания источника в зонах возможного образования подветренной тени при перпендикулярном к стене здания направлении ветра (см., например, рис. 4 я), определяется в соответствии с п. 2.2 приложения 2. При размещении основания источника в зонах, где ветровые тени образуются только при направлении ветра, составляющем острый угол с нормалью к одной из стен здания (см. например, рис. 4 б), определяется в соответствии с п. 2.3 приложения 2. Если основание источника располагается вне зон возможного образования ветровой тени на удалении до 1,5 L* от их границы х_в (рис. 4 в, г), то расчет производится в соответствии с п. 2.4 приложения 2. В остальных случаях расчет максимальных концентраций производится без учета влияния зданий, т.е. .

Рис. 4

Рис. 5

2.2. При размещении основания источника в зонах возможного образования ветровых теней при перпендикулярном к стене здания направлении ветра (рис. 4 а) максимальная приземная концентрация достигается при опасном направлении ветра, соответствующем переносу воздуха по перпендикуляру от здания к источнику. В этом случае

, (6)

где

. (7)

Коэффициенты в формулах (6) и (7) являются безразмерными. Коэффициент r_з описывает влияние различия в опасных скоростях ветра при наличии здания ( ) и при его отсутствии (и_м), коэффициент — изменение структуры воздушного потока при наличии застройки, коэффициенты s и — влияние турбулентной диффузии внутри тени и колебаний направления ветра. Коэффициент s₁ имеет тот же смысл, что и в соответствующих формулах раздела 2.

Для определения коэффициента r_з предварительно вычисляется опасная скорость ветра по формулам (2.16а) — (2.17в). При этом, если высота источника Н меньше высоты зоны ветровой тени H_в в точке расположения источника, т.е. H < H_в (рис. 5а), то расчет входящих в указанные формулы значений v_м и f производится при замене высоты источника H на высоту зоны тени H_в. Далее коэффициент r_з определяется в зависимости от /u_м по графику, приведенному на рис. 6, или по формулам

при , (8а)

при , (8б)

Если H > H_в (рис. 5 б), то = u_м и r_з = 1.

Рис. 6

При H > H_в коэффициент определяется по графику, приведенному на рис. 7, или по формуле

H ³ H_в (9)

в зависимости от отношения H/H_в. При H < H_в принимается значение , соответствующее H = H_в.

Рис.7

Если

, (10)

то при расчетах принимается:

= 1, , , . (11)

Коэффициент s в (7) определяется по графику, приведенному на рис. 8, или по формулам:

при 0 £ t₁ < 1 (12а)

при 1 £ t₁ £ 8; (12б)

Рис. 8

при 8 < t₁ £ 50; (12в)

при t₁ > 50 (12г)

в зависимости от аргумента

, (13)

где при H < H_в коэффициент р_з устанавливается в зависимости от отношения /u_м по графику, приведенному на рис. 6, или по формулам:

при ; (14а)

при ; (14б)

при , (14в)

а при H > H_в принимается р_з = 1. Если при этом , где определяется по формуле (7), то принимаются соотношения (11).

Для низких источников (т.е. при H < 10 м) коэффициент s в (7) заменяется на s_L, где s_L определяется по формулам:

s_L = 1 при t₁ £ 1 и H £ 2 м;

s_L = 0,125 (10 - H) + 0,125 (H - 2) s при t₁ £ 1 и 2 < H < 10 м; (15)

при t₁ > 1 и H £ 2 м;

при t₁ > 1 и 2 < H < 10 м;

Для определения предварительно по рис. 9 или по формулам:

при t £ 1; (16а)

Рис. 9

при t₂ > 1 (16б)

находится вспомогательный угол j_k (в градусах) в зависимости от отношения

. (17)

Безразмерный коэффициент определяется по рис. 10 или по формуле

(18)

Рис. 10

в зависимости от аргумента t₃:

при £ 5 м/с; (19а)

при > 5 м/с. (19б)

Если значение удовлетворяет неравенству

£ 0,05, (20)

то принимаются соотношения (11).

При H/H_в ³ 1 принимается

s₁ = 1. (21)

При H/H_в < 1 коэффициент s определяется в зависимости от отношения

. (22)

Если x ³ 1, то коэффициент s₁ находится по формуле (21), а при x < 1 коэффициент s₁ находится по рис. 11 в зависимости от отношения формуле (2.23а)

Расстояние от источника до точки, в которой достигается максимум приземной концентрации , в случае x, ³ 1 определяется по формуле

, (23)

а в случае x < 1 по формулам:

, при H/H_в £ 1 (24а)

при H/H_в > 1 (24б)

Примечание. Если рассчитанное значение удовлетворяет условию

£ 1, (25)

то принимается соотношение (11).

Рис.11

Рис. 12

2.3. В тех случаях, когда основание источника находится в зонах, где образование подветренной тени возможно только при направлении ветра, отличном от направления нормалей к стенам здания (см. рис. 4 б), максимальная приземная концентрация достигается при опасном направлении ветра, соответствующем переносу воздуха к источнику от ближайшего к нему угла здания. Расчет производится при этом по формулам п. 2.2 приложения 2 со следующими изменениями:

для определения того, какая из сторон здания при указанном направлении ветра является подветренной, через центр здания (рис. 12 а) проводится прямая, ориентированная вдоль направления ветра. Если эта прямая находится внутри или на границах угла, который образован диагоналями, примыкающими к более длинной стороне здания (например, к стороне CD на рис. 12 а), то данная сторона рассматривается как подветренная и ее длина обозначается L_ш, а длина смежной стороны — L_д. В противном случае подветренной является более короткая сторона здания. Полученное значение L_ш используется для определения L* по формуле (3) приложения 2;

величина вычисляется из соотношений

при g £ j_k; (26а)

при g < j_k; (26б)

где g — положительный острый угол (в градусах) между опасным направлением ветра и нормалью к стене здания (рис. 12 а). Здесь находится по графику, приведенному на рис. 10, или по формуле (18) как значение , вычисленное по аргументу t₃ (формулу (19)) при замене j_k на j_k + g, а вычисляется аналогичным образом при замене j_k на |j_k — g|.

2.4. Для источников, основание которых расположено вне зоны возможного образования подветренной тени (см. рис. 4 в, г), опасное направление ветра соответствует переносу воздуха от здания к источнику по нормали (рис. 4 в) или по направлению от ближайшего угла здания (рис. 4 г). Если при этом расстояние от источника до границы ветровой тени х_в (рис. 4 в, г) удовлетворяет условию х_в £ 1,5 L* (где L* определяется в соответствии с п. 2.3 приложения 2), то

; (27)

, (28)

где и определяются в соответствии с пп. 2.2, 2.3 приложения 2 как значения и для источника, расположенного на границе зоны ветровой тени (т.е. в точке с координатой õ_â). При õ_â > 1,5 L* принимается = 1.

2.5. При размещении основания источника на крыше здания производится расчет для двух случаев, в которых направление ветра совпадает с направлением нормали к двум наименее удаленным от источника стенам здания (рис. 13 а). Далее из полученных значений выбирается максимальное, а соответствующее ему направление ветра принимается за опасное.

Расчет для каждого из двух указанных направлений ветра производится по формулам п. 2.2 приложения 2 со следующими изменениями:

высота зоны ветровой тени заменяется на высоту здания

Н_в = Н_з; (29)

принимается опасная скорость ветра ; r_з = p_з = 1; s в формуле (7) заменяется на коэффициент , определяемый по формулам

при ; (30а)

при ; (30б)

Здесь х_н и õ_â — расстояния от источника до наветренного и подветренного краев подветренной тени (рис. 13 в), a s_н и s_в — вычисляются по формулам (13 а) — (13 г) или по графику, приведенному на рис. 8, как значения s при значениях аргумента t₁, вычисленных по формуле (13) при замене L_I на х_н и х_в соответственно. Формула (30) используется также в случае низких источников для определения коэффициента , который подставляется в (7) вместо s_L, вычисленного по формулам (13 а) — (13 г) (при этом в правой части (30) коэффициенты s, s_в и s_п заменяются на соответствующие значения s_L.

Рис. 13

Примечания: 1. В отдельных случаях опасное направление ветра может быть установлено до проведения расчетов. Так, например, если источник располагается у более длинного края крыши, то опасным является направление ветра по нормали к ближайшей стене здания в сторону подветренной тени (см. рис. 13б).

2. Если значение , определяемое по формулам (23) — (24), окажется соответствующим точке поверхности крыши, то максимум приземной концентрации достигается непосредственно вблизи подветренной стены здания. В таком случае в формуле (6) приложения 2 значение s₁ определяется по графику, приведенному на рис. 2.4, или по формулам (2.23) в зависимости от аргумента х_н/х_м и принимается (рис. 13 в).