Прикладные аспекты аварийных выбросов в атмосферу. Справочное пособие

где α и β — некоторые постоянные; U — скорость ветра на высоте флюгера; Q — мощность выброса. Высота источника Н, входящая в эту формулу, складывается из высоты трубы и начального (динамичного) подъема струи ΔН :

где W0,R0, и ΔТ0 — начальные значения скорости газа струи, ее радиуса и перегрева; g — ускорение силы тяжести; θ — температура окружающего воздуха в абсолютной шкале.

Недостатком приведенных выше формул является отсутствие универсальности в выборе коэффициентов α и β , а также некорректность при U → 0 С уменьшением скорости ветра до нуля динамический подъем струи и концентрация загрязнений неограниченно возрастают. Вместе с тем известно, что при инверсионных состояниях атмосферы эти условия заведомо не выполняются, так как существует некоторый «потолок» для начального подъема примеси.

В заключение этого раздела приведем формулы для оценок влияния параметров диффузии на максимальную концентрацию примесей Сm и расстояние хm от источника до этого максимума [150]. Зависящий от устойчивости атмосферы режим распространения описывается сигма — значениями σу и σz, входящими в расчетную формулу гауссовой модели дымового факела:

Наиболее используемыми являются аппроксимации сигма — значений степенными зависимости:

σγ = Axa σz = Bxb

где а, в, А, В, Д — некоторые коэффициенты. При этом уравнения для расстояния хm и максимума концентрации Сm имеют следующий вид:

Анализ этих соотношений показывает, что параметр диффузии в оказывает существенное влияние на расстояние до максимума концентрации примеси от источника.

На графиках Рис.3.28 показаны качественные зависимости изменения осевых приземных, концентраций загрязняющих веществ Ст из приподнятого над землей источника от интенсивности турбулентного движения атмосферы. Из рисунка видно, что на некоторых расстояниях Xm вдоль направления распространения потока достигаются максимальные значения осевой концентрации примеси, затем она плавно уменьшается. Причем чем сильнее турбулизована атмосфера, тем ближе к источнику расположена координата максимума загрязнений. Что касается величин Сm, то их абсолютные значения слабо зависят от турбулентной активности атмосферного воздуха. Расстояния Xm , где достигается максимумы концентраций Сm, прямо пропорциональны высоте источника при любой турбулентной активности.

Подобный подход был использован для прогнозов разовых приземных концентраций при подрывных работах по ликвидациям ракет средней и меньшей дальности, выполняемых в период с 1989 по 1991 годы на полигонах Сарыозек и Капустин Яр [62,73]. Ракеты, лежащие на поверхности земли в связках по несколько штук, подрывались при различных состояниях атмосферы.

Рис. 3.28. Качественные зависимости изменения приземных осевых концентраций загрязняющих веществ из высотного источника вдоль направления распространения примеси Ст от степени турбулентности атмосферы: 1 — сильная; 2 — средняя; 3 — слабая.