Составление карт рассеивания вредных веществ в атмосфере при пожарах

Цель работы. Научиться оценивать качество воздуха при пожарах. Составление карт рассеивания вредных веществ.

Теоретическая часть работы

При пожарах и горении выбросы вредных и токсичных веществ могутпривести к отравлениям и другим негативным последствиям, влияя на здоровье людей.

Качество воздуха в зоне пожара можно оценить по рассеиванию вредных веществ в атмосфере, применяя специальные методы расчетов. Так, с помощью нормативной методики ОНД -86 можно оценить качество воздуха в приземном слое атмосферы, предполагая, что зона пожара имеет размеры, близкие к окружности диаметра D. Для более точных расчетов необходимо провести компьютерное моделирование и определить мощность выброса вредных и токсичных веществ от площадного источника с известными геометрическими размерами.Рассмотрим несколько алгоритмов расчета рассеивания веществ в атмосфере. Перенос вредных веществ в атмосфере осуществляется полем среднего ветра и турбулентными движениями относительно центра рассеивания. Следует различать три основных потока, осуществляющих перенос вещества –приземный слой, переходный слой, градиентный ветровой поток. Все расчеты выполняются, в основном, для приземного слоя, на который влияют рельеф и шероховатость Земли, Н ~ 2м.

Градиентный перенос вещества в атмосфере описывается дифференциальным уравнением второго порядка:

где, m– масса вещества; K_i–коэффициент рассеивания, i=x, y, z.

Используя модель статистической теории рассеивания, находят в приземном слое атмосферы концентрацию вредных веществ. Для удобства расчетов решение дифференциальных уравнений с граничными условиями интерполируют различными формулами, которые сводят в нормативные документы. Предполагается, что точность расчетов достигает 20-30%, но необходимо помнить, что реальные атмосферные процессы настолько сложны, что ожидаемые расчетные концентрации вредных веществ могут не соответствовать действительному загрязнению системы.

Максимальное значение приземной концентрации вещества при выбросе веществв неблагоприятных метеорологических условиях определяют по формуле:

где

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; г/с;F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; Н – высота источника выброса пожара с круглым устьем, м; – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, η = 1; ∆Т – разность между температурой пожара и температурой окружающего атмосферного воздуха,ºС; – расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле

,

где D–диаметр устья пожара, м; ω₀–скорость выхода смеси, м/с; F–

коэффициент, учитывающий скорость оседания вещества, F= 1 для газов, мелкодисперсных частиц и аэрозолей, для остальных частиц F= 2-3.

Коэффициенты m,nопределяют в зависимости от параметров f, v_m, v_m^/, F_e. Если условия выброса не учитывают, то m= n= 1.

; ;

При f< 100 коэффициент m определяется по формуле

При f> 100 коэффициент m определяется по формуле

Для f_e< f< 100 значение коэффициента m вычисляют при f_e= f.

Коэффициент n при f< 100 определяют в зависимости от v_m по формулам:

≥2при, n=1;

0,5≤ <2 при, ;

<0,5 при, ;

При f≥ 100 или ΔТ= 0 и v_m^/ ≥ 0,5 концентрацию вредного вещества рассчитывают:

где nопределяют по формулам приv_m= v_m^/.

В случае предельно малых опасных скоростей ветра f<100v_m< 0,5 или при f<100, v_m'< 0,5 максимальную приземную концентрацию загрязняющего вещества находят следующим образом:

где 'm= 2,86 m, f< 100, v_m< 0,5; 'm= 0,9; f< 100;v_m '< 0_,5.

Расстояние, на котором наблюдают максимальную приземную концентрацию, находят по формуле:

При ‹100:

≤0,5, ;

0,5< ≤2, ;

Поиск по сайту: