Приложение 2
Рекомендуемое
Расчет загрязнения воздуха на промплощадке с учетом влияния застройки
1. Основные расчетные характеристики
1.1. Влияние застройки (здании и сооружений) на загрязнение воздуха связано с изменением характера воздушных течений вблизи здания. При обтекании отдельных зданий и их групп могут образовываться ветровые тени (застойные зоны) с близкой к нулю средней скоростью ветра и интенсивным турбулентным перемешиванием. Формулы настоящего Приложения предназначены для расчета приземных концентраций в слое 0-2 м и вертикального распределения концентраций в приземном слое воздуха (включая расчет концентраций у стен и крыш зданий) с учетом влияния застройки.
Учет влияния застройки осуществляется для источников средней высоты, низких и наземных источников (см. п. 1.3). Расчет загрязнения воздуха от высоких источников, как правило, производится без учета влияния застройки, за исключением случаев, предусмотренных п. 1.7 Приложения 2.
Примечание.
Классификация источников производится в соответствии с п. 1.3 настоящего ОНД: причем за Н принимается высота устья над уровнем подстилающей поверхности.
1.2. Для каждого из рассматриваемых источников перед выполнением расчетов с учетом застройки определяются по формулам раздела 2 значения максимальной концентрации с_м, а также расстояния х_м и опасной скорости u_м, при которых достигается концентрация с_м при отсутствии застройки.
1.3. Расчет загрязнения воздуха с учетом влияния застройки производится в случаях, когда здание удалено от источника на расстояние менее х_м, или когда источник расположен на здании или в зонах возможного, образования ветровых теней (п. 1.5 Приложения 2). При этом высота здания Н_э должна быть не менее 0,4 высоты источника Н (Н_э >= 0,4Н). Если здание удалено от источника на расстояние большее, чем 0,5х_м, и основание источника не размещается в зоне возможного образования ветровой тени, то учет влияния застройки производится в случаях, когда высота здания превышает 0,7 высоты источника (Н_э > 0,7Н).
Примечания.
1. Как правило, не подлежат учету здания и сооружения высотой менее 5 м, а также здания и сооружения, максимальный линейный размер которых по горизонтали не превосходит 10 м.
2. Учет сооружений производится в случае, если их коэффициент заполнения, определяемый согласно СНиП 11-6-74 "Нагрузки и воздействия", не ниже 0,5.
1.4. Рассматриваемое здание, как правило, аппроксимируется параллелепипедом (рис. 1) высотой Н_э длиной L'_д (размер наибольшей стороны основания) и шириной L'_ш. Высота Н_3 определяется по формуле
V
3
Н = ----, (2)
3 S
o
где V - фактический объем здания,
3
S - фактическая площадь основания.
o
Значения L' и L' должны удовлетворять условию L' L' = S , а
д ш д ш о
положение боковых сторон аппроксимирующего параллелепипеда выбирается
так, чтобы они были близки к стенам зданий.
Примечания.
1. В случае зданий сложном конфигурации (рис. 2) они аппроксимируются несколькими параллелепипедами. При этом расчет приземных концентраций производится согласно п. 5 Приложения 2 как для совокупности зданий.
2. Для зданий, имеющих в плане форму, близкую к правильному многоугольнику или кругу, в качестве основания аппроксимирующего параллелепипеда берется квадрат.
1.5. Для каждого здания при заданном направлении ветра различаются три основных типа ветровых теней (рис. 3 а): подветренная (I), на крыше (II) и наветренная (зона подпора) (III). Максимальные значения H_I, H_II, Н_III высоты над уровнем земли ветровых теней указанных типов и их протяженности L_I, L_II, L_III определяются формулами:
Н = Н , L = 4 L*, (2a)
I 3 I
при L <= 2L*: H = H + 0,4 L , L = L , (2б)
д II 3 д II д
при L > 2 L*: H = H + 0,4 L*, L = 2 L*, (2в)
д II 3 II
H = 0,5 L*, L = L*, (2г)
III III
где
L* = H при Н <= L , (3a)
3 3 ш
L* = L при Н < L , (3б)
ш 3 ш
Размеры L_д и L_ш устанавливаются в зависимости от направления ветра. В случаях, когда ветер направлен по перпендикуляру к стене здания, длина этой стены принимается за L_ш, а длина смежной стены - за L_д (рис. 3б). В остальных случаях L_д и L_ш устанавливаются в соответствии с п. 2.3 Приложения 2.
Границы ветровых теней устанавливаются по графикам, приведенным на рис. 3 в-д, или по формулам:
/ x 2 \
h (x) = H f = H | 1 - ( ---- ) | при 0 "= x "= 4 L*, (4a)
I 3 1 3 \ 4 L* /
х х
h (x) = H + L* f = H + L* 1,6 --- (1 - --- )
II 3 II 3 L L
II II
при 0 < x < L , (4б)
II
1 - x/L*
h (x) = L* f = L* -------- при 0 "= x "= L*, (4в)
III III 2 + x/L*
где х - расстояние вдоль направления ветра от расчетной точки до
стены здания.
Если ветровые тени зданий, которые необходимо учесть в расчетах,
пересекаются, то образуется объединенная тень, конфигурация которой
определяется согласно п. 9.1 Приложения 2.
Примечания.
1. В отдельных случаях возможен белее детальный учет взаимодействия вeтpoвых теней с использованием рекомендаций п. 9 Приложения 2.
2. Если высота ветровых теней Н_в (в зонах I, II, III) окажется менее 2 и, то принимается H_в = 2 м.
1.6. В общем случае при наличии застройки максимальнее значение
_ _
приземной концентрации с определяется через максимальную концентрацию с ,
м м
полученную без учета влияния застройки (см. п. 1.2 Приложения 2), по
формуле
_ ___
с = с эта , (5)
м м м
___
где эта - поправка, учитывающая влияние застройки.
м
_
Концентрация с достигается на расстоянии х от источника при опасной
м м
_
скорости ветра u и опасном направлении ветра.
м
1.7. Для высоких источников учет влияния застройки производится по схеме, изложенной в разделах 2-9 данного Приложения, по согласованию с органами Госкомгидромета в отдельных случаях (например, при размещении источников вблизи здания, высота которого превышает высоту источников).
2. Расчет максимальных концентраций от одиночного точечного источника в случае одного здания
_
2.1. Порядок определения с устанавливается в зависимости от
м
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 а), с определяется в соответствии с п. 2.2 Приложения 2.
м
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), с определяется
м
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 (рис. 4 в, г), то расчет с производится в
n м
соответствии с п. 2.4 Приложения 2. В остальных случаях расчет
максимальных концентраций производится без учета влияния зданий, т.е.
c' = c .
м м
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
эта = тэта дзета + s (1 - дзета ), (6)
м 1 м 1 м
где
___
тэта = r эта s. (7)
1 3
Коэффициенты в формулах (6) и (7) являются безразмерными.
Коэффициент r описывает влияние различия в опасных скоростях ветра при
3
_
наличии здания (u ) и при его отсутствии (u ), коэффициент эта -
м м
изменение структуры воздушного потока при наличии застройки, коэффициенты
s и дзета - влияние турбулентной диффузии внутри тени и колебаний
м
направления ветра. Коэффициент s имеет тот же смысл, что и в
1
соответствующих формулах раздела 2.
Для определения коэффициента r предварительно вычисляется опасная
_ 3
скорость ветра u по формулам (2.16а) - (2.17в). При этом, если высота
м
источника Н меньше высоты зоны ветровой тени Н в точке расположения
в
источника, т. е. Н < Н (рис. 5а), то расчет входящих в указанные формулы
в
значений v и f производится при замене высоты источника H на высоту
н
зоны тени Н . Далее коэффициент r определяется в зависимости от
_ в 3
u /u по графику, приведенному на рис. 6, или по формулам
м м
_ _ _ _
u u u u
м м 2 м 3 м
r = 0,67 ( ---- ) + 1,67 ( ---- ) - 1,34 ( ---- ) при ---- "= 1,
3 u u u u
м м м м (8а)
_ _
3 u /u u
м м м
r = --------------------- при ---- " 1. (8б)
3 _ 2 _ u
2(u /u ) - u /u + 2 м
м м м м
_
Если Н > Н (рис. 5б), то u = u и r = 1.
в м м 3
___
При Н > Н коэффициент эта определяется по графику, приведенному на
в
рис. 7, или по формуле
___ 1
эта = 1 + ------------------ при Н "= H (9)
2 в
1 + 16 (Н/Н - 1)
n
___
в зависимости от отношения Н/Н . При Н < Н принимается значение эта,
в в
соответствующее Н = Н .
в
Если
___
эта < 1,4, (10)
то при расчетах принимается:
___ _ _ _
эта = 1, с = с , u = u , x = x . (11)
м м м м м м м
Коэффициент s в (7) определяется по графику, приведенному на рис.
8, или по формулам:
4 3 2
s = 0,6 t - 2 t + 2 t при 0 <= t < 1; (12a)
1 1 1 1
62,2 0,357
s = ------- - ----- при 1 "= t "= 8; (12б)
2 t 1
64 + t 1
1
2
t (t -1) + 14,7 0,51 (t - 4,92)
1 1 1 3,04
s = --------------------------- + ----------------- + ----
t [1,62 t (t - 1) + 2,09] 2 t
1 1 1 t (t - 3,63) 1
1 1
при 8 < t <= 50; (12в)
1
4,93
s = ------- при t " 50 (12г)
t + 10 1
1
в зависимости от аргумента
___
L кв. корень (эта)
1
t = -------------------, (13)
1 1,1 р х
з м
где при Н < Н коэффициент р устанавливается в зависимости от
_ в з
отношения u /u по графику, приведенному на рис. 6, или по формулам:
м м
_
u
м
р = 3 при ---- "= 0,25; (14a)
з u
м
_ _
u u
м 5 м
p = 8,43 (1 - ---- ) + 1 при 0,25 " ---- "= 1; (14б)
з u u
м м
_ _
u u
м м
p = 0,32 ---- + 0,68 при ---- " 1, (14в)
з u u
м м
а при Н > Н принимается р = 1. Если при этом тэта <= 1, где
в з 1
тэта определяется по формуле (7), то принимаются соотношения (11).
1
Для низких источников (т.е. при Н < 10 м), коэффициент s в (7)
заменяется на s , где S определяется по формулам:
L L
s = 1 при t <= 1 и H <= 2 м;
L 1
s = 0,125 (10 - H) + 0,125 (H - 2) s при t <= 1 и 2 < H < 10 м;
L 1
0,4
s = s + ----- при t " и H "= 2 м; (15)
L t 1
1
0,05 (10 - Н)
s = s + ------------- при t " 1 и 2 " H " 10 м.
L t 1
1
Для определения дзета_м предварительно по рис. 9 или по формулам:
4 3 2
фи = 136,5 t - 364 t + 273 t при t <= 1, (16а)
к 2 2 2 2
28
фи = 18 + ----------- при t " 1 (16б)
к 3 2
1 + 0,02 t
2
находится вспомогательный угол фи (в градусах) в зависимости от
к
отношения
L
ш
t = ----. (17)
2 L
д
Безразмерный коэффициент дзета определяется по рис. 10 или по
м
формуле
1
дзета = 1 - -----------------------------------------------------
м -3 -5 2 -10 4 4
(1 + 2,9 х 10 t + 2,5 x 10 t + 9,2 x 10 t )
3 3 3
(18)
в зависимости от аргумента t :
3
_ _
t = фи кв. корень (u ) при u <= 5 м/с, (19а)
3 к м м
Если значение дзета удовлетворяет неравенству
м
дзета <= 0,05, (20)
м
то принимаются соотношения (11).
При Н/Н >= 1 принимается
в
s = 1. (21)
1
При Н/Н < 1 коэффициент s определяется в зависимости от отношения
в
х
н
кси = -----. (22)
р х
з м
Если кси >= 1, то коэффициент s находится по формуле (21), а при
1
кси < 1 коэффициент s находится по рис. 11 в зависимости от отношения
1
х
в
кси = ----- или по формуле (2.23а).
р х
з м _
Расстояние х от источника до точки, в которой достигается максимум
м _
приземной концентрации с , в случае кси >= 1 определяется по формуле
м
_
х = р х , (23)
м з м
а в случае кси < 1 по формулам
_
х = х при Н/Н <= 1, (24a)
м в в
1 + дзета (тэта кси - 1)
_ м 1
х = -------------------------- х при Н/Н " 1. (24б)
м 1 + дзета (тэта - 1) м в
м 1
Примечание. ___
Если рассчитанное значение эта удовлетворяет условию
м
___
эта <= 1, (25)
м
то принимается соотношение (11).
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. 4б),
_
максимальная приземная концентрация с достигается при опасном
м
направлении ветра, соответствующем переносу воздуха к источнику от
___
ближайшего к нему угла здания. Расчет эта производится при этом по
м
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. 12а) 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. 12а), 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 дзета_м вычисляется из соотношении:
дзета = 0,5 (дзета' + дзета") при гамма <= фи , (26а)
м к
дзета = 0,5 (дзета' - дзета") при гамма > фи , (26а)
м к
где гамма - положительный острый угол (в градусах) между опасным
направлением ветра и нормалью к стене здания (рис. 12а).
Здесь дзета' находится по графику, приведенному на рис. 10, или по
формуле (18) как значение дзета , вычисленное по аргументу t (формула
м 3
(19)) при замене фи на фи + гамма, а дзета" вычисляется аналогичным
к к
образом при замене фи на | фи - гамма |.
к к
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 <= 1,5L* (где L* определяется в соответствии с п. 2.3 Приложения 2), то
1,5 х
___ ___ в ___
эта = эта - ------ (эта - 1), (27)
м мв L* мв
1,5 х
_ _ в _
х = х + ------ (х - х ), (28)
м мв L* м мв
___ _
где эта и х определяется в соответствии с п. 2.2, 2.3 Приложения
мв мв
___ _
2 как значения эта и х для источника, расположенного на границе зоны
м м
ветровой тени (т.е. в точке с координатой х ). При х > 1,5L*
___ в в
принимается эта = l.
м
2.5. При размещении основания источника на крыше здания производится
___
расчет эта для двух случаев, в которых направление ветра совпадает с
м
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 эта для каждого из двух указанных направлений ветра
м
производится по формулам п. 2.2 Приложения 2 со следующими изменениями:
высота зоны ветровой тени заменяется на высоту здания
Н = Н ; (29)
в з
_
принимается опасная скорость ветра u = u ; r = р = 1; s в формуле
_ м м з з
(7) заменяется па коэффициент s, определяемый по формулам
_
s = s при L < 2 L*, (30a)
д
х s - x s
_ в в н н
s = ------------- при L "= 2 L*. (30б)
х - х д
в н
Здесь х и х - расстояния от источника до наветренного и
н в
подветренного краев подветренной тени (рис. 13в), a s и s - вычисляются
н в
по формулам (13а - 13г) или по графику, приведенному на рис. 8, как
значения s при значениях аргумента t , вычисленных по формуле (13) при
1
замене L на х и х соответственно. Формула (30) используется также в
I н в _
случае низких источников для определения коэффициента s , который
L
подставляется в (7) вместо s , вычисленного по формулам (13а - 13г) (при
L
этом в правой части (30) коэффициенты s, s и s заменяются на
в н
соответствующие значения s ).
L
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Слова "формулам (13а - 13г)" следует читать как "формулам (12а - 12г)"
Примечания.
1. В отдельных случаях опасное направление ветра может быть
установлено до проведения расчетов. Так, например, если источник
располагается у 6олее длинного края крыши, то опасным является
направление ветра по нормали к ближайшей стене здания в сторону
подветренной тени (см. рис. 13 б).
_
2. Если значение х , определяемое по формулам (23) -(24), окажется
м
соответствующим точке поверхности крыши, то максимум приземной
концентрации достигается непосредственно вблизи подветренной стены
здания. В таком случае в формуле (6) Приложения 2 значение s
1
определяется по графику, приведенному на рис. 2.4. или по формулам (2.23)
_ _
в зависимости от аргумента х /х и принимается х = х (рис. 13 в).
м м м в
3. Расчет распределения концентрации от одиночного точечного источника при произвольных скоростях и направлениях ветра
3.1. Расчет распределения концентрации от точечного источника с учетом влияния застройки при заданных скорости и направлении ветра выполняется для ограниченных участков промплощадки при решении отдельных допросов, таких, как размещение воздухозаборов, а также как составная часть расчета загрязнения воздуха на промплощадке от совокупности большого числа источников (см. п. 6 Приложения 2).
До проведения расчетов на плане местности через источник проводится прямая линия, ориентированная вдоль ветра (см. рис. 12 а). Если эта линия не пересекает основание здания, то расчет распределения приземных концентраций производится по формулам раздела 2 без учета влияния здания. В случае пересечения здания линией на плане (рис. 12 а) учитывается влияние застройки. При этом определяется длина подветренной стороны здания в соответствии с п. 2.3 Приложения 2.
Приземная концентрация при произвольных значениях скорости и направления ветра рассчитывается по формуле
_ ___
с = с r эта, (31)
м
где концентрация с рассчитывается в соответствии с п. 1.2
м
Приложения 2, а коэффициент r определяется в зависимости от отношения
_
u/u по графику для r , приведенному на рис. 6. Опасная скорость ветра
м з
_
u с учетом влияния застройки определяется в соответствии с п. 2.2 - 2.5
м
Приложения 2.
__
Схема расчета коэффициента эта выбирается в зависимости от того,
находится ли устье источника в подветренной или наветренной тени,
расположен ли источник на крыше здания, над зонами ветровой тени, с
наветренной или подветренной стороны от указанных зон.
Построение границ зон ветровой тени осуществляется в соответствии с п. 1.5 Приложения 2. При этом строится сечение здания вертикальной плоскостью, проходящей через источник и ориентированной вдоль направления ветра (см. рис. 12а), и в соответствии с п. 1.5 Приложения 2 определяются границы наветренной и подветренной зон ветровой тени.
Примечание.
В пределах зон ветровой тени концентрация примеси отличается от нуля не только с подветренной стороны, но и с наветренной стороны от источника я определяется приводимыми ниже формулами.
3.2. При размещении основания источника в зоне подветренной тени
___
(рис. 126) значение эта в точке, расположенной на расстоянии х от
источника вдоль оси факела и на удалении у от этой оси, определяется по
формуле
___
эта = (1 - дзета) s s + дзета s'. (32)
1 2
Коэффициент дзета, зависящий от скорости ветра u и положительного
острого угла у между направлением ветра и нормалью к подветренной стене
здания (рис. 12а), определяется по той же формуле (26), что и дзета ,
м
_
причем значение t вычисляется по формуле (19) с заменой u из u. При
3 м
этом, как и ранее, фи определяется по рис. 9 или по формулам (16а),
к
(16б).
Коэффициент s_1 находится по формулам (2.23а) - (2.23г) или графикам, приведенным на рис. 2.4 а-в, в зависимости от отношения х/рх_м. Здесь безразмерный - коэффициент р определяется в зависимости от отношения u/u_м по формулам (2.21а) - (2.21в) или по графику, приведенному на рис. 2.3.
Коэффициент s_2 находится по формуле (2.27) или по графику, приведенному на рис. 2.6, в зависимости от отношений
2
u y
t = ---- при u "= 5 м/с, (33а)
y 2
x
2
5 y
t = ---- при u " 5 м/с. (33а)
y 2
x
Коэффициент s' находится по формулам
_
s' = тэта s при х < x , (34а)
1 2 в
_
s' = тэта s (1 - s") + s s s" при х < x <= L', (34б)
1 2 1 2 в
s' = s s при х > L'. (34в)
1 2
Здесь
L' = p x при x + 5 H <= p x , (35a)
м в в м
L' = x + 5 H при x + 5 H > p x , (35б)
в в в в м
2 (х - х )
в
s" = --------------- при x + 5 H "= p x , (36а)
р х + х - 2 х в в м
м в
х - х
в
s" = ------------------- при x + 5 H " p x . (36б)
2 Н + 0,6 (х - х ) в в м
в в
___
Коэффициент тэта вычисляется по формуле (7), причем величины эта, s
1
и r определяются согласно п. 2.2 Приложения 2. Если тэта < 1, то
з 1
принимается тэта = 1.
1
Коэффициент s в формуле (34б) вычисляется при значении x = L'.
1
_
Коэффициент s при х <= х (т.е. внутри зоны подветренной тени
2 в
(см. рис. 12б)) вычисляется по формулам
_
s = 1 при -L*/2 <= y <= L*/2, (37a)
2
_
s = 0 при | y | " L*/2. (37б)
2
_
При х > х коэффициент s находится по формуле (2.27) или по
в 2
графику, приведенному на рис. 2.6, как значение s , соответствующее
2
аргументу
2
u y
t = ---------------------------------- при u "= 5 м/с,
y 2
(x - x + 2,24 L* кв. корень (u))
в
2
5 y
t = ---------------- при u " 5 м/с. (38)
y 2
(x - x + 5 L*)
в
3.3. При размещении основания источника в зоне подпора (наветренной
___
тени) (см. рис. 12в) коэффициент эта также рассчитывается по формуле
___
(32). При этом величины дзета, эта, s и s определяются в соответствии с
1 2
п. 3.2 Приложения 2.
Коэффициенту s' находится по формулам:
_
s' = тэта s при x <= x , (39a)
1 2 н
____ _
s' = тэта s при x < x <= x , (39б)
1 2 н в
____ _
s' = тэта s (1 - s") + s s s" при x < x <= L', (39в)
1 2 1 2 в
s' = s s при x > L', (39г)
1 2
____
где тэта вычисляется по формуле (7), a тэта - по аналогичной
1 _ 1
формуле с заменой s на s:
____ ___ _
тэта = r эта s, (40)
1 з
причем
x s - x s
_ в в к к
s = -------------. (41)
x - x
в к
_
В случае низких источников вместо s и s используются значения s и
L
_
s . Здесь х и х - координаты начала и конца здания относительно
L н к
источника, а х - координата подветренного края подветренной тени
в
относительно источника (рис. 12 в).
Коэффициенты s_в и s_к вычисляются по формулам (12а) - (12г) или по графику, приведенному на рис. 8, как значения s, соответствующие аргументу t_1, определенному по формуле (13) при замене L_1 на х_в и х_н соответственно. Для низких источников при этом используется формула (15).
Коэффициент г_з определяется способом, изложенным в п. 2.2 Приложения 2.
Коэффициент s, входящих в тэта_1 в (39), определяется по формулам (12в) - (12г) или по графику, приведенному на рис. 8, в зависимости от отношения t_1, вычисленного по формуле (13) с заменой L_I на L_III, где L_III - длина наветренной зоны ветровой тени (см. п. 1.5 Приложения 2). Коэффициент s_L определяется аналогично по формуле (15). Коэффициент s_1, в формуле (39в), вычисляется при значении х = L'.
Если тэта_1 < 1, то принимается тэта_1 = 1. При этом вычисление параметра t_1, по формуле (13) производится с использованием значения р_з, определяемого по графику, приведенному на рис. 14, или по формулам
___
р = 1 при s эта <= 1. (42а)
з
0,875 0,08 ___
р = 1 + 8,43 (0,956 - ----- - ------- ) при 1 " s эта " 4,35,
з ___ 2 ___2
s эта s эта (42б)
___
р = 3 при s эта > 4,35. (42в)
з
_
Величина L' и коэффициенты s" и s вычисляются по формулам (35) -
2
(37).
3.4. При расположении источника на крыше здания (рис. 12е) величина
__
эта также рассчитывается по формуле (32). При этом величины дзета, s и
1
s определяются в соответствии с п. 3.2 Приложения 2. Коэффициент s
2 1
находится по формулам:
_
s' = тэта s при x < x , (43a)
1 2 в
____ _
s' = тэта s (1 - s") + s s s" при x <= x <= L', (43б)
1 2 1 2 в
s' = s s при x > L', (43в)
1 2
____ ___ _
где тэта вычисляется по формуле (40). При этом коэффициенты эта, s
1 _
и r определяются согласно п. 2.5 Приложения 2, а s , s" и L' - согласно
2
п. 3.2. Приложения 2. Коэффициент s в формуле (43б) вычисляется при
1
значении x = L'.
3.5. Если основание источника размешается с подветренной стороны от
___
ветровой тени, причем х <= 1,5L* (рис. 12г), то величина эта
м
определяется по формуле
/ 2 х \
___ | ___ в ___ |
эта = | эта - ---- (эта - 1) | s s . (44)
\ мв 3 L* мв / 1 2
___
Здесь эта определяется согласно п. 2.4 Приложения 2 с заменой
мв
дзета на коэффициент дзета, вычисленный согласно п. 3.2 Приложения 2.
м
___
При х > 1,5L* величина эта определяется по формуле
в
___
эта = s s . (45)
1 2
3.6. При размещении источника с наветренной стороны от ветровой тени
на расстоянии х <= 1,5L* (рис. 12д) расчет также производится по формуле
м
(43). При этом для участков оси факела, приходящихся на наветренную и
подветренную зоны тени, коэффициент s заменяется соответственно на дзета
1
_ _____ _
s + (1 - дзета)s и дзета s + + (1 - дзета)s . Величина s вычисляется
а 1 в 1 а
по формуле (41) с использованием в качестве х и х соответственно
к в
координат начала и конца наветренной тени относительно источника (рис.
_
12д). Величина s также вычисляется по формуле (41) с использованием
в
координат начала и конца зоны подветренной тени относительно источника.
___
При х > 1,5L* расчет эта выполняется по формуле (45), причем для
n
участков факела, приходящихся на наветренную и подветренную зоны тени,
_ _
также производится замена коэффициента s на дзета s + (1 - дзета) s и
1 а 1
дзета s + (1 - дзета) s соответственно.
в 1
4. Расчет концентрации от одиночного точечного источника в случае двух зданий
4.1. При определении максимального значения приземной концентрации в
случае двух зданий сначала производится предварительный расчет для двух
направлений ветра, которые соответствуют опасным направлениям ветра для
источника при учете каждого из рассматриваемых зданий N 1 и N 2 по
_ _
отдельности (рис. 15а). При этом определяются величины c и с и
м1 м2
соответствующие им углы фи и фи . Далее, на плане выполняется
к1 к2
дополнительное графическое построение: через источник проводятся прямые,
ориентированные вдоль двух указанных направлений ветра, от которых
откладываются углы фи и фи соответственно с вершиной в источнике.
к1 к2 _
Если эти углы не имеют общей части, то с определяется как
_ _ м
наибольшее из значений с и с . В противном случае проводится также
м1 м2
_ _
расчет с и с для других противоположных направлений ветра вдоль
м3 м4
биссектрисы ОВ угла АОС, являющегося общей частью первоначально
построенных углов.
Для направлений ветра, при которых ось факела или ее продолжение
проходит через оба здания, строятся отдельные или, в случае
необходимости, объединенные зоны метровой тени в соответствии с
рекомендациями п. 1.5 Приложения 2 (рис. 15б). Направления ветра, при
которых одно из зданий оказывается полностью затопленным (т.е. граница
его ветровых теней не касается границы объединенной ветровой тени), при
_ _ _
расчетах с и с не используются. Величины с (j = 1, 2, 3, 4)
м3 м4 мj
определяются согласно п. 1.2 с использованием в расчетах в качестве Н
в
высоты объединенной ветровой тени. В случаях j = 1 и j = 2 угол фи
к
принимается равным соответственно фи и фи , а в случаях j = 3, j = 4
к1 к2
величина фи определяется по формуле
к
фи = 0,5 (фи + фи ). (46)
к к1 к2
Если источник не расположен между корпусами зданий (например, в
точке О на рис. 15б), то опасные направления ветра соответствуют
1
переносу воздуха от зданий к источнику, а расчет максимальных приземных
концентраций осуществляется по формулам п. 2.2 Приложения 2. Если
источник расположен между корпусами (например, в точке О на рис. 15б),
_ 3
то расчет с также осуществляется по формулам п. 2.2 Приложения 2. При
м
этом в случае образования объединенной зоны ветровой тени (см. п. 9
Приложения 2) в формуле (13) вместо L и в формулах (22) и (24) вместо х
I ___ в
используется протяженность этой зоны L . Коэффициент эта для источника,
в
расположенного в межкорпусном дворе, определяется так же, как и для
источника, расположенного в подветренной тени. При L < L и H < Н
к I в
___
полученное значение эта умножается на отношение
H L + H L
в I к
------------, где L - определенная в соответствии с п. 1.5 протяженность
Н L + H L I
I в к
той зоны ветровой тени, высота которой использована при определении Н
_ в
(см. п. 1.5 Приложения 2). В общем случае в качестве с принимается
м
_ _ _ _
наибольшее из значений с , с , с и с .
м1 м2 м3 м4
Примечание.
При равенстве высот ветровых теней отдельных зданий в точке размещения источника в качестве L_I выбирается наибольшая из протяженности ветровых теней этих зданий.
4.2. При заданных скорости и направлении ветра расчет приземных концентраций производится с использованием графического построения. На плане местности выделяются направления ветра, соответствующие одному из трех возможных случаев (рис. 16):
1) ось факела пересекает одно из зданий (углы QOE и FOR на рис. 16);
2) ось факела не пересекает ни одного здания и
3) ось факела пересекает оба здания.
В первом и втором случаях расчет производится в соответствии с п. 3 Приложения 2. В последнем случае дополнительно проводится описанное в п. 4.1 Приложения 2 (см. рис. 15а) графическое построение для опасных направлений ветра, соответствующих нормалям к стенам зданий, и строится биссектриса угла АОС. Если ось факела не попала в угол АОС, то расчет приземных концентраций производится без учета взаимодействия ветровых теней зданий. В таком случае при размещении источника внутри ветровой тени или на крыше одного из зданий влияние этого здания учитывается в соответствии с рекомендациями п. 3 Приложения 2. Для участков оси факела, приходящихся на ветровые тени второго здания, учет влияния этого второго здания также производится и соответствии с п. 3 Приложения 2.
В случае если основание источника находится вне зон ветровых теней обоих зданий, учет влияния этих зданий также осуществляется в соответствии с п. 3 Приложения 2 отдельно для каждого здания.
Если ось факела попала в угол АОС (рис. 15а), то расчет приземных
концентраций производится с использованием в качестве Н высоты
в
объединенной зоны ветровой тени, определяемой в соответствии с п. 1.5
Приложения 2. При этом в качестве угла гамма используется положительный
острый угол между направлением остра и биссектрисой ОВ угла АОC или ее
продолжением, а фи определяется по формуле (46). Концентрации
к
вычисляются по формулам п. 3 Приложения 2. Если источник расположен в
подветренной тени застройки (например, в точке О на рис. 15 б при
направлении ветра слева направо), то расчет производится по формулам п.
3.2 Приложения 2, причем высота ветровой тени в точке размещения
источника принимается согласно п. 9 Приложения 2. Если источник размещен
на крыше второго по потоку здания (например, в точке О на рис. 15 б),
2
то расчет производится по формулам п. 3.4 Приложения 2. При размещении
источника между корпусами (например, в точке О на рис. 15 б), расчет
3
производится также по формулам п. 3.2 Приложения 2. Однако в
случае образования объединенной ветровой тени (см. п. 9 Приложения 2)
___
коэффициент эта и масштаб L_1 определяются согласно п. 4.1 Приложения 2,
а коэффициент s' находится по формуле (39).
Если источник размещается на крыше первого по потоку здания (точка
О на рис. 15б), то расчет производится по формулам п. 3.4 Приложения
1
2, причем коэффициент s' находится по формуле (39). При этом, в случае
образования объединенной ветровой тени, вместо тэта в первой из формул
1
(39), относящейся к участку факела между корпусами, используется
____ _
коэффициент тэта , вычисленный через коэффициент s, определяемый по
1
формуле (30) с использованием в качестве х и х координат начала и конца
н в
____
межкорпусного двора относительно источника. Коэффициент тэта по второй
1
из формул (39) вычисляется с использованием соотношения (41) через
координаты относительно источника конца второго здания и подветренного
края подветренной тени. Если источник размещается в наветренной тени
первого здания (точка О на рис. 15б), то расчет производится в
5
соответствии с п. 3.3 Приложения 2. При этом для участка факела,
соответствующего межкорпусному двору, в случае объединенной ветровой
тени, используется значение тэта , соответствующее координатам начала и
1
конца двора относительно источника.
В остальных случаях расчет производится по соответствующим формулам п. 3 Приложения 2. При этом, если источник расположен с наветренной стороны застройки на расстоянии более 1,5L*, то для участков факела, приходящихся на зоны ветровой тени (включая межкорпусную), используются рекомендации п. 3.6 Приложения 2.
Примечание.
Расчет приземных концентраций на ЭВМ осуществляется согласно п. 5.3.
5. Расчет концентраций от одиночного точечного источника в случае группы зданий
5.1. При расчетах приземных концентраций учитываются только здания, удовлетворяющие требованию п. 1.3 Приложения 2.
5.2. При расчетах максимальной приземной концентрации
рассматриваются различные возможные пары зданий, учитываемые в группе.
Для каждой пары в соответствии с п. 4.1 Приложения 2 выделяется не более
четырех направлений ветра и строятся сечения проходящими через источник
вертикальными плоскостями, ориентированными вдоль выделенных направлений
ветра. Далее согласно п. 1.5 Приложения 2 определяются границы
объединенных ветровых теней (в случае их пересечения) и с использованием
_
их параметров вычисляется значение с , где j - номер направления ветра.
мj
_
Максимальное из полученных значений c для всех рассматриваемых
мj
_
направлений ветра принимается в качестве с .
м
5.3. Для расчета приземной концентрации при заданных скорости и направлении ветра в общем случае строится сечение застройки вертикальной плоскостью, проходящей через источник и ориентированной вдоль ветра (рис. 17). При этом учитываются только те здания, для которых нормаль к подветренной стене (см. п. 2.3 Приложения 2) составляет с направлением ветра угол менее q_к соответствующего данному зданию.
Согласно п. 1.5 Приложения 2, для взаимодействующих ветровых теней строится соответствующие им объединенные зоны. При этом для рассматриваемого источника выделяются объединенные или индивидуальные зоны следующих четырех типов:
1) содержащая устье источника,
2) ближайшая с подветренной стороны,
3) последующие с подветренной стороны,
4) ближайшая с наветренной стороны.
Дальнейший расчет производится в соответствии с п. 4 Приложения 2. При этом каждая объединенная зона характеризуется значением фи_к, равным среднему из значений фи_к для зданий, ветровые тени которых учитываются при построении данной объединенной зоны.
Примечание.
1. Зона типа 4 строится и используется для расчетов только в том случае, если тени типа 1 отсутствуют.
2. При определении фи_к не учитываются полностью "затопленные" здания, т. е. здания, границы ветровых теней которых не касаются границы объединенной ветровой тени (рис. 17, п. 1.9 Приложения 2).
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Слова "п. 1.9" следует читать как "п. 9.1"
6. Расчет концентраций от группы источников
6.1. В случае группы из N точечных источников расчет суммарной приземной концентрации с учетом влияния застройки производится по формулам раздела 5. Перебор скоростей и направлений ветра при определении максимальных приземных концентраций осуществляется аналогично тому, как это делается без учета влияния застройки. При этом, однако, шаг, с которым изменяется направление ветра, не должен быть больше минимального из значений фи_к, соответствующих включенным в расчет зданиям. Выбор шагов расчетной сетки производится в зависимости от предъявляемых расчету требований, однако обычно нецелесообразно использование в одном расчете более 1600-2500 узлов (при необходимости детализации поля концентрации на большей территории следует проводить последовательные расчеты для ее отдельных участков).
Примечания.
1. До выполнения расчетов проводится объединение источников согласно рекомендациям раздела 5.
2. В общем случае указанные расчеты производятся с применением ЭВМ.
6.2. В случае размещения двух одинаковых источников на крыше одного
здания на расстоянии менее L* друг от друга расчеты максимальной
_
концентрации с производятся при скорости ветра, равной u (т.е.
м м
определяемой в соответствии с разделом 2 опасной скорости ветра для
отдельного источника), для четырех направлений ветра (рис. 18а):
перпендикулярных более длинной стене здания (2 направления) и
соответствующих переносу примеси с одного источника на другой. Для
каждого направления ветра максимум приземной концентрации определяется по
формуле
_ _ _
с = с + с , (47)
м м1 м2
где с и с получаются согласно п. 2 Приложения 2.
м1 м2
При расчетах для случая переноса с одного источника примеси на
другой коэффициент дзета определяется согласно положений п. 2.3
_
Приложения 2. Наибольшее из четырех значений с , полученных по формуле
м
(47), принимается за максимум приземной концентрации. Аналогично
производится расчет в случае, если расстояние между источниками превышает
L*, но один из них находится в угле +-фи , отложенном в обе стороны
к
от нормали к стене здания, проходящей через второй источник.
В общем случае, если расстояние между двумя размещенными на крыше источниками превышает L*, то выполняется следующее дополнительное графическое построение. Для каждой из четырех стен здания (рис. 18б) на отрезке прямой АВ, соединяющей на плане источники выбросов, строится как на диаметре окружность. Затем строится точка М пересечения этой окружности с окружностью радиусом L*, центр которой расположен в источнике, находящемся более близко к рассматриваемой стене (для рассматриваемого примера - в точке В на рис. 18б). Из точки, соответствующей второму источнику (из точки А на рис. 18б), проводится прямая AN под углом фи_к к нормали к стене. Если точка М попадает внутрь угла ОAN, то в рассмотрение включается дополнительное направление ветра, соответствующее биссектрисе АС угла МAN.
Аналогичное построение выполняется для других сторон здания, а затем расчеты по формуле (47) выполняются для четырех направлений ветра, перпендикулярных стенам здания, двух направлений ветра, соответствующих переносу с источника на источник, и дополнительных (не более четырех) направлений ветра, соответствующих биссектрисам АС.
7. Расчет концентраций в случае выбросов из линейного источника (аэрационного фонаря).
7.1. Для аэрационного фонаря расчет максимальных приземных концентраций осуществляется при двух направлениях ветра: вдоль и поперек фонаря.
Если ветер направлен вдоль аэрационного фонаря, расчет осуществляется в соответствии с п. 5-9 Приложения 2, причем величины с_м, х_м и u_м, характеризующие приземные концентрации при отсутствии застройки, определяются в соответствии с разделом и Приложением 1.
Если ветер направлен поперек фонаря, этот фонарь длиной L разбивается на совокупность точечных источников, каждый из которых соответствует участку фонаря длиной L":
L" = эпсилон L. (48)
Коэффициент эпсилон в (48) определяется в зависимости от альфа, где
х
м
альфа = -----------------, (49)
L кв. корень (u )
м
по формуле (5) Приложения 1 или по рис. 19.
Если длина фонаря L не кратна L", то остаток от деления L на L" разбивается пополам и участки полученной длины относятся к краям аэрационного фонаря.
Параметры u_м и х_м для указанных точечных источников определяются согласно п. 3.3 с использованием единых значений эффективных диаметра и объема.
Расчет максимальных концентраций осуществляется далее согласно п. 2.5 Приложения 2 для одного из точечных источников. При этом в формуле (37) вместо L* используются значения L".
_
Максимальное из значений с , соответствующих ветру вдоль и поперек
м
фонаря, является максимальной приземной концентрацией от аэрационного
фонаря.
Примечания.
1. Разбиение фонаря на точечные источники используют также при расчетах в случае заданных скорости и направления ветра, расчетной точки и т. п. по формулам п. 3 Приложения 2. При этом в (37) вместо L* используется значение L" cos(гамма) до тех пор, пока количество условных точечных источников, на которые разбивается фонарь, не станет равным N, определяемому по формуле (3.9).
2. При L_l < 2L* два проема аэрационного фонаря заменяются на условный линейный источник, расположенный посередине между проемами. При этом мощность выброса М для условного источника полагается равной суммарной мощности выброса из обоих проемов, а объем газовоздушной смеси V_1 - половине общего объема газовоздушной смеси, выбрасываемой из фонаря.
8. Расчет распределения концентрации по вертикали, на крыше и стенах здания
8.1. Если основание источника находится в зоне ветровой тени на крыше, то расчет концентрации на крыше здания проводится по формулам п. 2, 3 Приложения 2 аналогично случаю размещения источника в подветренной тени. При этом в качестве высоты источника и высоты ветровой тени используются расстояния по нормали соответственно от устья источника и границы ветровой тени до крыши (если указанные расстояния меньше 2 м, то в расчетах используется значения 2 м). Если основание источника расположено вне зоны ветровой тени, то расчет концентрации на крыше проводится по формулам раздела 2 с использованием в качестве высоты источника расстояния по нормали от его устья до крыши здания.
На подветренной стене здания концентрация меняется линейно от полученного в соответствии с п. 8.1 Приложения 2 значения на уровне крыши до вычисленного согласно п. 2.5 Приложения 2 значения приземной концентрации. На наветренной стене здания концентрация принимается равной нулю.
8.2. При размещении основания источника в зоне подпора (наветренной тени) на расстоянии х_н от здания (х_н < х_м) расчет концентрации с_ст, достигающейся в точке наветренной стены на высоте z над подстилающей поверхностью при скорости ветра и, производится в случае z <= H_III по формуле
_
с = с r (дзета тэта s + (1 - дзета) s s ). (50)
cr м 1 2 х 2
В случае z > Н в (50) принимается дзета = 0. Здесь коэффициенты
_ з
тэта, дзета , s и s находятся в соответствии с п. 3.3. Приложения 2 при
1 2 2
_
скорости ветра u, а коэффициент r определяется по формулам раздела 2 в
_
зависимости от отношения u/u .
м
Коэффициент s_z в зависимости от отношений z/H(l+5d_2) и x/pх_м определяется согласно п. 2.15, а безразмерный коэффициент d_2 определяется, в зависимости от отношения v_м/u и параметра f по формулам (2.36а), (2.36б), причем v_м и f вычисляются по параметрам выброса источника согласно формулам раздела 2.
После подстановки s_z = s_i формула (50) используется также для расчета концентрации на наветренной стене здания при х_н > х_м.
Концентрация на крыше здания с_кр в точке с координатами (х, у) относительно источника находится по формуле
/ ____ \
| тэта (х - х) + тэта (х - х ) |
| _ 1 к 1 н |
с = с r " дзета s ------------------------------ + (1 - дзета)s s ", (51)
кр м | 2 х - х z 2|
\ к м /
где х - координата подветренной стены здания относительно
1 ____
источника, а величины тэта и тэта определяются в соответствии с п. 3.3.
1 1
_
Приложения 2. При этом s и s принимаются в соответствии c п. 3.2
2 2
Приложения 2 для рассматриваемой точки крыши, a s сходится в зависимости
x
от отношений H /H(1 + 5d ) и x/px согласно п. 2.15.
э 2 м
На подветренной стене здания концентрация меняется линейно от
_
значения, вычисленного по формуле (51) при х = х для уровня крышки, до
м
значения с приземной концентрации.
Максимальная концентрация в рассматриваемой точке покрытия здания достигается при опасной скорости u_м2. Величина u_м2/u_м при z < Н определяется по графику, приведенному на рис. 2.10, в зависимости от аргументов х/х_м и z/Н. При z > H величина u_м2/u_м определяется по рис. 2.10 в зависимости от отношений х/х_м и 2,5z/H(1 + 5d_2м), где d_2м находится по формулам (2.36а), (2.36б) при значении u = u_м.
Максимальная концентрация в рассматриваемой точке покрытия определяется по формулам (50) или (51) при f и дзета, вычисленных для случая и = и_мz.
Примечание.
При дзета = 0 формула (50) может быть использована также для расчета концентрации в заданной точке над поверхностью земли (при отсутствии застройки).
8.3. При размещении источника в зоне подветренной тени концентрация
с на подветренной стене здания принимается равной значению приземной
ст _
концентрации с у подветренной стены (при том же значении у), определяемой
в соответствии с п. 3.1 Приложения 2. На наветренной стене здания
концентрация принимается равной нулю. В случае L " 2L* концентрация на
д
_
крыше здания c принимается равной c (1 - Lд/2L*). При Lд "= 2L*
кр
принимается c = 0.
кр
Примечание.
При размещении устья источника вниз по потоку от подветренной зоны ветровой тени за ее пределами концентрация на крыше и стенах зданий применяется равной нулю.
8.4. При размещении источника с наветренной стороны от ветровых теней здания расчет концентрации на крыше и стенах здания производится по формулам п. 3.6 Приложения 2. При этом, как и в формулах (50), (51), коэффициент s_1 заменяется на s_z где s_z вычисляется в соответствии с п. 2.15.
9. Характеристика зон ветровой тени в случае группы зданий или здания сложной формы
9.1. При обтекании воздушным потоком группы зданий могут образовываться объединенные (в том числе межкорпусные) зоны ветровой тени (здания в этом случае называются смежными). Конфигурация объединенных зон определяется путем наложения зон, построенных для рассматриваемых зданий, которые при этом полагаются отдельно стоящими. За границу объединенной зоны принимается огибающая границ зон отдельных зданий, а высота объединенной зоны в различных точках полагается равной максимальной из высот ветровых теней, участвующих в образовании объединенной тени. Пример построения объединенной зоны показан на рис. 20.
Примечание.
Здания, зоны ветровой тени которых полностью находятся внутри зон ветровой тени других зданий, при построении объединенных дон не учитываются.
9.2. Здание сложной формы может быть представлено в виде нескольких параллелепипедов с нижним основанием на уровне земли. Конфигурация и размеры ветровой тени, возникающей при обтекании воздушным потоком такого здания, определяются в соответствии с п. 9.1 Приложения 2 путем наложения зон для отдельных зданий и нахождения огибающей их границы. Примеры построения зон ветровой тени для зданий сложной конфигурации приведены на рис. 21.
9.3. В наиболее ответственных случаях, когда необходимо детально определить форму и размеры зон ветровой тени, возникающих вблизи отдельных зданий и их групп, а также ожидаемое распределение концентрации, целесообразно проводить эксперименты по обдуванию макетов зданий в специальных аэродинамических трупах. При постановке и проведении таких экспериментов, а также при использовании их результатов для описания обтекания зданий воздушным потоком в реальной атмосфере необходимо соблюдать соответствующие критерии подобия.
9.4. Для ориентировочных расчетов приземных концентраций на
промплощадке при наличии большого числа однотипных источников допускается
производить расчет по формулам разделов 2 и 3, а полученные
___
концентрации умножать для точек промплощадки на коэффициент эта:
___
___ эта - 1
эта = (1 + ------- ). (52)
N - 3
Здесь N - количество однотипных источников, расположенных отдельно
от промышленных зданий, или количество промышленных
___ зданий, на которых размещаются однотипные источники,
эта - коэффициент, определяемый в соответствии с п. 2.2
Приложения 2.
Примечания.
___
1. При умножении на коэффициент эта расчетные концентрации, как
правило, завышаются. Более точный учет влияния застройки может быть
выполнен по формулам разделов 1-5 Приложения 2.
___
2. Коэффициент эта устанавливается в зависимости от отношения
средней высоты источника на здании (без учета источников высотой более 50
м) к высоте здания.
3. Расчеты в соответствии с п. 9.4 производятся при N > 5.
Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!
Открыть документ Получить доступ к системе ГАРАНТ
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.