V. Метод расчета максимальных разовых концентраций от выбросов одиночного точечного источника

5.1. Положения данной главы используются при расчетах рассеивания выбросов от дымовых труб, вентиляционных шахт, а также от источников организованного выброса загрязняющих атмосферный воздух веществ из установленных отверстий (далее - от точечных источников выброса) при условии, что скорость w₀ выхода газовоздушной смеси (далее - ГВС) из устья источника выброса не превосходит скорости звука в атмосферном воздухе (в целях данных Методов принимается равной 330 м/с), а температура T_г ГВС не превышает 3000 °C. В случаях несоблюдения этих условий расчет производится на основе главы XII настоящих Методов.

5.2. Максимальная приземная разовая концентрация ЗВ c_м, мг/м³, при выбросе ГВС из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при опасной скорости ветра u_м на расстоянии x_м от источника выброса и определяется по формуле (3):

, (3)

где A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания ЗВ в атмосферном воздухе;

M - масса ЗВ, выбрасываемого в атмосферный воздух в единицу времени (мощность выброса), г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ (газообразных и аэрозолей, включая твердые частицы) в атмосферном воздухе;

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выброса из устья источника выброса;

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (определяемый в соответствии с главой VII настоящих Методов);

H - высота источника выброса, м;

V₁ - расход ГВС, определяемый по формуле (4), м³/с;

- разность между температурой выбрасываемой ГВС T_г и температурой атмосферного воздуха T_в, °C.

, (4)

где D - диаметр устья источника выброса, м;

w₀ - средняя скорость выхода ГВС из устья источника выброса, м/с.

5.3. Значения коэффициента A, соответствующего неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых разовые концентрации ЗВ в атмосферном воздухе достигают максимальных значений, даны в Приложении N 2 к настоящим Методам.

5.4. Мощности M выброса, высоты источников H, диаметры устьев D, температуры T_г и расходы V₁ ГВС при проектировании предприятий должны определяться расчетом в технологической части проекта (для проектируемых, вводимых в эксплуатацию построенных и реконструированных объектов), а для действующих производств должны определяться по результатам инвентаризации стационарных источников выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.

При расчете максимальных разовых концентраций принимаются сочетания при времени осреднения 20 - 30 мин значений M и V₁, реально возможные в течение года при безаварийных условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальная концентрация c_м ЗВ.

Способ определения зависимости мощности выброса M от скорости ветра определяется методикой расчета выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух стационарными источниками выброса <3>. При этом учет зависимости мощности выброса M от скорости ветра осуществляется с помощью соответствующего множителя, который включается в формулу (20), а максимальная приземная концентрация ЗВ и опасная скорость ветра определяются прямым перебором скоростей. При расчете среднегодовых концентраций аналогичный множитель включается в формулу (117).

--------------------------------

<3> Правила разработки и утверждения методик расчета выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух стационарными источниками, утвержденные постановлением Правительства Российской Федерации от 16.05.2016 N 422 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2016, N 21, ст. 3018).

В случае, если в методике расчета выбросов вредных (загрязняющих) веществ отсутствует способ определения зависимости мощности выброса M от скорости ветра, мощность выброса задается постоянным значением, которое при расчете максимальных концентраций принимается согласно требованиям данного пункта, а при расчете среднегодовых концентраций - согласно требованиям пункта 10.1.4.2 настоящих Методов.

5.5. При определении величины для предприятий, работающих по сезонному графику, допускается принимать значения расчетной температуры окружающего атмосферного воздуха T_в равными средним месячным температурам воздуха за самый холодный месяц по СП 131.13330.2012 Свод правил. "Актуализированная редакция СНиП 23-01-99 Строительная климатология" <4>.

--------------------------------

<4> Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 26.12.2014 N 1521 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2015, N 2, ст. 465, N 40, ст. 5568,2016, N 50, ст. 7122).

Для остальных источников выбросов расчетная температура T_в принимается равной средней максимальной температуре воздуха наиболее теплого месяца года по СП 131.13330.2012 Свод правил. "Актуализированная редакция СНиП 23-01-99 Строительная климатология".

5.6. Значение безразмерного коэффициента F приведено в Приложении N 2 к настоящим Методам.

5.7. Коэффициенты m и n определяются в зависимости от характеризующих свойства источника выброса параметров v_м, v'_м, f и f_е:

, (5)

, (6)

, (7)

. (8)

Коэффициент m определяется по формулам (9а) - (9б):

, (9а)

. (9б)

Для f_е < f < 100 коэффициент m вычисляется при f = f_е.

Коэффициент n при f < 100 определяется по формулам (10а) - (10в):

n = 4,4 · v_м при v_м < 0,5, (10а)

, (10б)

n = 1 при v_м 2. (10в)

При f 100 или коэффициент n вычисляется согласно пункту 5.8 настоящих Методов.

5.8. Для f 100 (или ) и (холодные выбросы) при расчете c_м вместо формулы (3) используется формула (11):

, (11)

где

, (12)

причем n определяется по формулам (10а - 10в) при .

Аналогично при f < 100 и v_м < 0,5 или f 100 и (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет c_м производится по формуле (13):

, (13)

где

m' = 2,86 · m при v_м < 0,5, (14а)

. (14б)

Формула (13) при m' = 0,9 применяется также при расчете концентраций ЗВ для источников выбросов, у которых вертикальная составляющая скорости поступающей в атмосферу газовоздушной смеси не превышает 0,01 м/с, а давление в ней, ее плотность и температура отличаются от соответствующих характеристик атмосферного воздуха не более, чем на 0,01% (далее - источник выбросов фиксированной высоты) H при и <5>.

--------------------------------

<5> Формулы (11) и (13) являются предельными случаями общей формулы (3).

5.9. Расстояние x_м от источника выброса, на котором приземная концентрация c ЗВ при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения c_м, определяется по формуле (15):

, (15)

Безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам (16а) - (16в)

, (16а)

, (16б)

. (16в)

При f 100 или коэффициент d находится по формулам (17а) - (17в):

, (17а)

, (17б)

. (17в)

Для источника выброса фиксированной высоты H при и значение x_м принимается равным 5,7 · H.

5.10. Опасная скорость ветра u_м на стандартном уровне флюгера (10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшая приземная концентрация ЗВ c_м, в случае f < 100 определяется по формулам (18а - 18в):

u_м = 0,5 при v_м 0,5, (18а)

u_м = v_м при 0,5 < v_м 2, (18б)

. (18в)

При f 100 или значение u_м вычисляется по формулам (19а - 19в):

, (19а)

, (19б)

. (19в)

Для источника выброса фиксированной высоты H при и принимается u_м = 0,5 м/с.

5.11. Максимальная приземная концентрация ЗВ c_м.u при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u, отличающейся от опасной скорости ветра u_м, определяется по формуле (20):

c_м.u = r · c_м, (20)

где r - безразмерная величина, определяемая по формулам (21а - 21б):

, (21а)

. (21б)

При проведении расчетов следует использовать значения скорости ветра u в диапазоне от 0,5 м/с до u_м.р, где u_м.р - максимальная расчетная скорость ветра, значение которой в данной местности в среднем многолетнем режиме превышается в 5% случаев (пункт 4.6 настоящих Методов).

5.12. Расстояние от источника выброса x_м.u., на котором при скорости ветра и и неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимальная приземная концентрация c_м.u ЗВ, определяется по формуле (22):

x_м.u = p · x_м, (22)

где p - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам (23а - 23в):

, (23а)

, (23б)

. (23в)

5.13. При опасной скорости ветра x_м приземная концентрация ЗВ c в атмосферном воздухе на оси факела от точечного источника, определяемой как геометрическое место точек в пространстве, которые на каждом заданном расстоянии от источника соответствуют максимальному значению концентрации ЗВ, а также как их проекция на подстилающую поверхность (то есть на взаимодействующую с атмосферой поверхности земли, в том числе, почву, поверхностные воды, снежный и растительный покров), на различных расстояниях x от источника выброса вычисляется по формуле (24):

c = s₁ · c_м, (24)

где s₁ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F по формулам (25а - 25е):

s₁ = 3 · (x/x_м)⁴ - 8 · (x/x_м)³ + 6 · (x/x_м)² при x/x_м 1, (25а)

, (25б)

, (25в)

, (25г)

s₁ = 144,3 · (x/x_м)^-7/3 при x/x_м > 100 и F 1,5, (25д)

s₁ = 37,76 · (x/x_м)^-7/3 при x/x_м > 100 и F > 1,5. (25е)

Для наземных и низких источников выброса (высотой H не более 10 м) при x/x_м < 1 величина s₁ в формуле (24) заменяется на величину , определяемую по формуле (26):

(26)

Аналогично определяется концентрация ЗВ на различных расстояниях по оси факела при неблагоприятных метеорологических условиях и других скоростях ветра . Сначала по формулам (20) и (22) определяются величины c_м.u и x_м.u, соответственно. Затем в зависимости от отношения x/x_м. определяется значение s₁ по формулам (25а) - (25е) и (26). Искомая концентрация c ЗВ определяется путем умножения c_м.u на s₁.

5.14. Приземная концентрация ЗВ в атмосферном воздухе c_y на расстоянии y по нормали к оси факела выброса определяется по формуле (27):

c_y = s₂ · c, (27)

где s₂ - безразмерный коэффициент, определяемый по формуле (28):

, (28)

где

, (29а)

. (29б)

5.15. Расчеты распределения максимальных разовых концентраций c_z ЗВ на разных высотах z > 2 м над подстилающей поверхностью (пункт 5.13 настоящих Методов) по формулам, приведенным в данном пункте, проводятся для таких расчетных точек, на которых на значения концентрации не влияют ветровые тени близлежащих зданий и сооружений (глава IX настоящих Методов). В частности, такие расчеты производятся при выборе положения устьев воздухозаборных труб и шахт и других объектов, расположенных на открытых участках местности или на участках, где максимальная высота зданий (сооружений) не менее чем в 2,5 раза ниже высоты воздухозабора при условии, что источники выбросов не располагаются в зоне затишья и/или нарушенного ветрового потока, образующейся на подветренной стороне здания (сооружения) (зона подветренной тени), с наветренной стороны (зона наветренной тени или зона подпора), на крыше (зона крышной тени) или между зданиями (зона межкорпусной тени) (далее - ветровая тень зданий и сооружений). В остальных случаях расчет проводится в соответствии с положениями главы IX настоящих Методов.

Для одиночного источника выброса высотой H концентрации c_z ЗВ рассчитываются по формуле (30):

, (30)

где , - вычисляемые по формулам, приведенным в данной главе, при x > 0 приземные концентрации ЗВ от точечных источников выбросов, высоты которых равны H₁ = |H - z + 2| и H₂ = H + z - 2, соответственно. Остальные параметры выброса рассматриваемого источника выброса (M, D, w₀, T_г) сохраняются неизменными.

При H < 2 или при H₁ < 2 в (30), соответственно, принимается H = 2 или H₁ = 2 (пункт 4.4 настоящих Методов); аналогично, при z < 2 принимается z = 2. При этом расчет концентраций в нижнем двухметровом слое проводится по формулам, приведенным в пунктах 5.1 - 5.14 настоящих Методов.

Расчеты по формуле (30) проводятся на расстояниях x от точечного источника выброса, удовлетворяющих условию x > 10D, где D - диаметр устья источника выброса (пункт 5.2 настоящих Методов); при проведении расчетов используются значения скорости ветра u в диапазоне от 0,5 м/с до u_м.р, где u_м.р - максимальная расчетная скорость ветра (пункт 5.11 настоящих Методов).

5.16. Расчеты рассеивания выбросов для источников выбросов с прямоугольными устьями (шахт) производятся по формулам, приведенным в данной главе, при значениях D = D_Э и V₁ = V_1Э и принятии w₀ как средней скорости выхода ГВС в атмосферный воздух.

Средняя скорость w₀ выхода ГВС в атмосферный воздух определяется по формуле (31):

, (31)

где L_уст - длина устья, м;

b - ширина устья, м.

Эффективный диаметр устья D_Э, м, определяется по формуле (32):

. (32)

Для источника выброса с квадратным устьем (L_уст = b) эффективный диаметр D_Э равняется длине стороны квадрата.

Эффективный расход выходящей в атмосферный воздух в единицу времени ГВС V_1Э, м³/с определяется по формуле (33):

. (33)

В остальном расчет рассеивания выбросов производится так же, как для выбросов из источника выброса с круглым устьем.

5.17. Для каждого источника выброса радиус зоны влияния рассчитывается как наибольшее из двух расстояний от источника выброса x₁ и x₂, где x₁ = 10 · x_м, а величина x₂ определяется как расстояние от источника выброса, начиная с которого c 0,05 · ПДК_м.р.