РД 52.04.306-92     

     
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ОХРАНА ПРИРОДЫ. АТМОСФЕРА

РУКОВОДСТВО ПО ПРОГНОЗУ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА

     

 Дата введения 1993-07-01

     

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН Комитетом гидрометеорологии СССР 31.01.92

2. РАЗРАБОТЧИКИ М.Е.Берлянд, д-р физ.-мат. наук, Л.Р.Сонькин, д-р геогр. наук (руководители разработки); Л.В.Тихомирова, канд. геогр. наук; И.Н.Кузнецова, канд. геогр. наук; В.Д.Николаев, канд. техн. наук; Б.Н.Пьянцев, канд. геогр. наук, Т.П.Ивлева, М.Ф.Веретина

3. ОДОБРЕНО Центральной методической Комиссией по гидрометеорологическим прогнозам 21.05.90

4. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП N 306 от 10.03.92

5. ВЗАМЕН Методических указаний по прогнозу загрязнения воздуха в городах (Л., Гидрометеоиздат, 1979) и РД 52.04.78-86

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящее Руководство распространяется на подразделения Росгидромета, занимающиеся вопросами прогнозирования уровня загрязнения воздуха и устанавливает методы и способы прогноза, рекомендации по организации работ, а также принципы разработки мероприятий по регулированию выбросов. Руководство включает ряд новых материалов, относящихся к усовершенствованию существующих методов прогноза и к выполнению региональных разработок.

В дополнение к настоящему Руководству территориальными управлениями могут разрабатываться методики прогноза уровня загрязнения воздуха с учетом опыта их работы и специфики местных условий с последующим рассмотрением в Главной геофизической обсерватории и утверждением в Росгидромете.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Осуществление мероприятий, направленных на снижение уровня загрязнения воздуха в городах до нормальных показателей, нередко требует длительного времени. Поэтому большое значение приобретают работы по краткосрочному прогнозу уровня загрязнения воздуха и обеспечению чистоты атмосферы в периоды неблагоприятных метеорологических условий. Такие работы могут содействовать реальному улучшению состояния воздушного бассейна в городах в ближайшее время.

Кратковременное снижение выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий (НМУ) должно осуществляться в соответствии с методическими указаниями "Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях" РД 52.04.52-85. При проектировании и сооружении новых предприятий предусматриваются меры по установлению предельно допустимых выбросов (ПДВ). Одновременно учитывается, что часто невозможно и экономически невыгодно предусматривать столь малый выброс вредных веществ в атмосферу и строительство таких высоких труб, чтобы абсолютно ни при каких метеорологических условиях приземные концентрации не превышали бы ПДК. Более экономично снижение концентраций может быть достигнуто в периоды аномальных НМУ за счет временного сокращения выбросов в соответствии с прогнозом загрязнения воздуха.

Успешное решение задачи метеорологического прогноза уровня загрязнения воздуха основано на учете физических особенностей распространения примесей в атмосфере и связей между концентрациями примесей и метеорологическими факторами. Необходимость учета условий, создаваемых в конкретных городах, определяет региональный подход к составлению прогностических схем. Такие работы должны проводиться с использованием материалов наблюдений в каждом городе в отдельности.

Составление данного Руководства явилось итогом многолетней научной и практической работы в области прогнозирования уровня загрязнения воздуха. Оно подготовлено на основе трех методических документов: Методических указаний по прогнозу загрязнения воздуха в городах (Л., Гидрометеоиздат, 1979), Методических указаний по прогнозированию загрязнения воздуха в городах с учетом метеорологических условий (РД 52.04.78-85, М., 1986) и методических указаний "Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях (РД 52.04.52-85, Л., Гидрометеоиздат, 1987), - утвержденных Центральной методической комиссией Росгидромета.

В Руководство включены схемы прогноза и прогностические рекомендации на основе результатов последних исследований. Даны рекомендации по выделению неблагоприятных сочетаний направления и скорости ветра на основе расчета загрязнения атмосферы от совокупности источников, использованию в схемах прогноза количественного синоптического предиктора, предсказанию длительных периодов с высоким уровнем загрязнения воздуха в городах. Предложены новый вариант прогностической схемы по методу линейной регрессии с предварительным исключением нелинейности связей между концентрациями и метеорологическими факторами, а также схема с использованием метода дискриминантного анализа.

В процессе работы выявились некоторые новые задачи, направленные на усовершенствование прогнозирования загрязнения. В первую очередь к ним относятся задачи увеличения заблаговременности прогнозов и детализации прогноза применительно к отдельным районам города и к отдельным примесям.

Физические основы изложенных методов представлены в книгах М.Е.Берлянда "Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы" (Л., Гидрометеоиздат, 1985 г.) и Л.Р.Сонькина "Синоптико-статистический анализ и краткосрочный прогноз загрязнения атмосферы" (Л., Гидрометеоиздат, 1991 г.), а также в Трудах Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова в серии "Атмосферная диффузия и загрязнение атмосферы" за 1970-1990 гг. Все необходимые для прогноза расчеты проводятся в соответствии с общесоюзным нормативным документом "Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" (ОНД-86).

 2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ВОЗДУХА В РАЙОНЕ ОТДЕЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ

2.1. Расчет опасной скорости ветра
и максимальной концентрации примеси

Для характеристики состояния атмосферы, при котором могут отмечаться большие концентрации примесей, выделяются нормальные и аномальные метеорологические условия.

При нормальных условиях в случае высоких источников неблагоприятным является наличие сверхадиабатического градиента температуры, когда вследствие развитого турбулентного обмена имеет место интенсивный перенос примесей от источников к земной поверхности, при этом могут создаваться их значительные концентрации. Степень загрязнения воздуха существенно зависит от скорости ветра. Влияние скорости ветра на загрязнение приземного слоя атмосферы имеет сложный характер, и для каждого источника существует некоторая опасная скорость ветра , при которой наблюдаются максимальные концентрации примесей.

При определении в первую очередь следует установить, являются выбросы горячими или холодными. При перегреве усиливается эффективный подъем выбросов. Поэтому чем больше перегрев, тем больше должна быть скорость ветра, при которой у земли формируется максимальная концентрация примеси. Отнесение выбросов к нагретым или к холодным проводится на основе оценки параметра .

,                                                              (1)

где - скорость выхода дымовых газов из устья источника выброса, м/с; - диаметр устья источника (трубы), м; - высота источника над уровнем земли, м; - разность между температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха, °С.

Параметр характеризует влияние перегрева поступающих в атмосферу выбросов на начальный подъем факела дыма и на рассеивание примесей. При 100 выбросы относятся к нагретым, при >100 (или при 0) - к холодным.

После расчета и установления характера выбросов опасная скорость ветра (м/с) определяется через параметр для источников с горячими выбросами и через параметр для источников с холодными выбросами:

; ,                                                 (2)

где - объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м; и , как и выражены в м/с.

Для источников точечного типа в случае горячих выбросов ориентировочно принимается, что при 0,5 м/с =0,5 м/с; при 0,5<2 м/с ; при >2 м/с (1+0,12); в случае холодных выбросов при 0,5 =0,5; при 0,5<<2 м/с , а при 2 м/с .

Для линейного источника (типа аэрационного фонаря) опасная скорость ветра (м/с) вычисляется по формуле:

,                                                                          (3)

где относится к точечному источнику с круглым устьем, эквивалентному данному линейному источнику, и рассчитывается по приведенным выше формулам для с использованием эквивалентных значений диаметра источника (м) и объема выходящих газов (м/с), которые определяются по формулам:

;                                                            (4)

      
,                                                                (5)

где - длина линейного источника.

Обычно для мощных тепловых электростанций значения опасной скорости ветра составляют 5-7 м/с, для металлургических предприятий - 2-4 м/с, для многих химических производств - 1-2 м/с, для линейных источников также часто равна 1-2 м/с.

Опасная скорость ветра для группы источников с различными параметрами выбросов () приближенно характеризуется средневзвешенной величиной

,                                                                   (6)

где и - расчетные значения опасной скорости ветра и максимальной концентрации для -го источника, - количество источников.

Максимальные концентрации (, мг/м) от группы близко расположенных источников, создающиеся при опасной скорости ветра и неблагоприятной температурной стратификации, рассчитываются следующим образом:

в случае горячих выбросов

,                                                         (7)

в случае холодных выбросов

.                                                            (8)

Здесь - количество выбрасываемого вещества, г/с; - коэффициент, учитывающий неблагоприятные условия вертикального и горизонтального перемешивания; - безразмерный коэффициент, характеризующий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; и - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выбросов; - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.

Значение коэффициента принимается равным:

а) 250 - для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Бурятии и Читинской области;

б) 200 - для Европейской территории Российской Федерации южнее 50° с. ш. и остальных районов Нижнего Поволжья, для Молдовы, Кавказа, Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;

в) 180 - для Европейской территории Российской Федерации, Беларуси и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов;