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沙发

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发表于 2008-8-3 00:43:34
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五、计算题
一、大气部分
(一)公式
1、大气评价等级和范围:
P1=Qi/Coi×109
P1―――评价级别参数,亦通常所为的等标排放量,m3/h
Qi―――单位时间内排放量,t/h
Coi―――大气环境质量标准,mg/m3
P∫≥2.5×109 2.5×109>P∫≥108 P∫<2.5×108
复杂地形 一 二 三
平原 二 三 三
2、一般给出的风速为距地面10米处则:U=U10(Z/10)P
3、风速随高度变化(风廓线):U2=U1(Z2/Z1)P
U1――距地面Z1(m)处的平均风速;
U2――距地面Z2(m)处的平均风速;
U――距地面Z(m)处的平均风速;
U10――距地面10(m)处的平均风速
P――风速高度指数,是一个与大气稳定度和地形条件有关的参数;(查表P185)
式中:U2,U1分别为距地面Z1(m)和Z2(m)高度处10min平均风速,m/s;
P――风速高度指数,依赖于大气稳定度和地形条件。
4、有风时(距地面10m高平均风速U10≥1.5m/s)点源扩散模式:
(1)以排气筒地面位置为原点,下风向地面任一点(X、Y),小于24h取样时间的浓度,可按下式计算:
C=(Q/2лuσyσz)exp-(Y2/2σ2y)*F
式中:Q――单位时间排放量,mg/s;
Y――该点与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上垂直距离,m;
σy—垂直于平均风向的水平横向扩散参数,m;
σz ---铅直扩散参数,m。
F=2exp(-He2/2σZ2)
式中:He=H+△H
H--排气筒距地面几何高度,m;
△H—烟气抬升高度,m。
(2)排气筒下风向一次(30min)取样时间的最大落地浓度cm(mg/m3)及其距排气筒的距离Xm(m),建议按下式计算:
1、污染源下风向地面轴线浓度公式为:
C(x,0,0)=(Q/лuσyσz)exp(-He2/2σz2)
2、 最大地面浓度cm(mg/m3)按下式计算:
Cm(Xm)=2Q/eлuHe2P1
3、排气筒的距离Xm(m)按下式计算:
Xm=〔He/r2〕1/α2〔1+α1/α2〕-(1/(2α2))
式中:α1-横向扩散参数回归指数;
α2-铅直扩散参数回归指数
5、烟气抬升公式:
(1)有风时,中性和不稳定条件,建议按下式计算烟气抬升高度△H(m)。
1、当烟气热释放率Qh≥2100Kj/s,且烟气温度与环境温度的差值△T≥35K时,△H采用下式计算:
△H=n0Qhn1Hn2U-1
Qh=0.35PaQv×△T/T
△T=TS-Ta
QV=πr2Vs
式中:n0――烟气热状况及地表状况系数;
n1――烟气热释放率指数;
n2――烟气高度指数;
Qh――烟气热释放率,kj/s;
H――排气筒距地面几何高度,m,超过240米时,取H=240m;
Pa――大气压力,hPa,如无实测值,可取邻近气象台(站)的季或年平均值;
Qv――实际排烟率,m3/s;
△T――烟气出口温度与环境温度差,K;
Ts――烟气出口温度, K;
Ta――环境大气温度,K,可取邻近气象台(站)的季或年平均值;
U――排气筒出口处平均风速,m/s;
2、 有风时,稳定条件,建议按下式计算烟气抬升高度△H(m)。
△H=Qh1/3(dTa/dz+0.0098)-1/3U-1/3
式中:dTa/dz――烟囱几何高度以上的大气温度梯度,K/m;
6、SO2排放量=用煤量×含硫率%×2×80%×(1-η)
烟尘排放量=用煤量×灰份%×飞灰率%×(1-η)
(二)例题
1、某城市远郊区有一高架源,烟囱几何高度100m,实际排烟率为20m3/s,烟气出口温度200℃,求在有风不稳定条件下,环境温度10℃,大气压力1000hPa,10米高度处风速2.0m/s的情况下,烟囱的有效源高?
解:求烟气温度与环境温度的差值△T。 △T=190
烟气热释放率Q h
Q h = 0.35 Pa Q v △T/ Ts
=0.35×1000×20×190/(200+273)=2812 ≥2100kJ/s
计算乡村不稳定条件下烟囱几何高度100米处的风速。
U=U10(Z/10)P
U= U10×(100/10)0.07
=2×1.175
=2.35
选择烟气抬升公式。
△H=n0Qhn1Hn2U-1
△H=0.332×28123/5×1002/5×1/U
=0.332×117.3×6.3×0.43
=105 m
烟囱的有效源高
He = H+△H = 100+105 = 205m
答:烟囱的有源高度为205米。
2、 城市工业区一点源,排放的主要污染物为SO2,其排放量为200g/s,烟囱几何高度100m,求在不稳定类,10米高度处风速2.0m/s,烟囱有效源高为200m情况下,下风距离800m处的地面轴线浓度?(扩散参数可不考虑取样时间的变化)
解:计算不稳定类800m处的扩散参数。
σy=γXα1=0.282×800 0.914 =127
σz=γ2Xα2=0.057×800 1.094 =85.48
计算城市不稳定类烟囱几何高度100m处的风速。
U=U10(Z/10)P
=2×100.15
=2.83
用地面轴线浓度公式计算(注意排放量单位,g变成mg )。
C=(Q/лuσyσz)exp(-He2/2σz2)
=(200×1000/3.14×2.83×127×85.48)exp(-2002/2×85.482)
=2.07×0.065
=0.13mg/L
答:下风距离800m处的地面轴线浓度为0.13mg/L。
3、城市某工厂锅炉耗煤量6000kg/h,煤的硫分1%,水膜除尘脱硫效率15%,烟囱几何高度100m,求在大气稳定度为强不稳定类,10m高度处风速1.5m/s。烟囱抬升高度为50m情况下,SO2最大落地浓度(P1=1.0)?
解题思路:(1、明确地表状况(城市);2、明确污染源的稳定度(强不稳定条件下)、3、选择最大落地浓度公式:Cm(Xm)=2Q/eлuHe2P1、4、计算未知数据:Q、U、He)
解:计算SO2排放量=用煤量×含硫率×2×80%×(1-15%)
Q=6000×1%×80%×2×(1-15%)=81.6kg/h=22667mg/s
计算城市强不稳定度类烟囱几何高度100m处的风速。
U=U10(Z/10)P
=1.5×1.26
=1.89 m/s
计算烟气有效源高。
He=100+50=150 m
用最大落地浓度公式计算。
Cm(Xm)=2Q/eлuHe2P1
Cm(Xm)= 2×22667 / (2.718×3.14×1.89×1502×1.0)
=0.12 mg/m3
答:SO2最大落地浓度为0.12 mg/m3。
4、某厂烟囱有效源高50m,SO2排放量120kg/h,排口风速4.0m/s,求SO2最大落地浓度(P1=40)若使最大落地浓度下降至0.010mg/m3,其它条件相同的情况下,有效源高应为多少?
解1:Q=33333.3mg/s
Cm=2Q/eлuHe2P1
=2×33333.3/2.718×3.14×4×502×40
=0.02mg/m3
解2:
Cm=2Q/eлuHe2P1
eлuHe2P1=2Q/Cm
He2=2Q/Cm×eлuP1
He2=2×33333.3/0.01×2.718×3.14×4×40
He2=4880.42
H=70m
答:SO2最大落地浓度为0.02mg/m3;落地浓度下降至0.010mg/m3,有效源高应为70m
5、地处平原某工厂,烟囱有效源高100m,SO2产生量180kg/h,烟气脱硫效率70%,在其正南1000m处有一医院,试求当吹北风时,中性条件下(中性条件下,烟囱出口处风速6.0m/s,距源1000m处0.5h取样时间,σy=100m,σz=75m)工厂排放的SO2在该医院1小时平均浓度贡献值。
解:Q=180×(1-70%)=54kg/h=15000mg/s
F=2exp(-He2/2σz)=2×exp-0.89=0.82
C(=(Q/лuσyσz)exp(-Y2/2σy2)F
=(15000/3.14×6×100×75)×exp(-1002/2×752)×0.82
=0.11×0.41×0.82
=0.037mg/m3
答:工厂排放的SO2在该医院1小时平均浓度贡献值为0.037mg/m3。
6、某拟建项目设在平原地区,大气污染物排放SO2排放量为40kg/h,根据环境影响评价导则,该项目的大气环境影响评价应定为几级?(SO2标准值0.50mg/m3)
解:P1=Qi/Coi×109=0.04/0.5×109=0.8×108<2.5×108
答:该项目的大气环境影响评价应定为三级。
二、水部分
(一)公式
1、内梅罗平均值:C内=[(C2极+C2均)/2]1/2
标准指数:Sij=Cij/Csj
式中Sij 标准指数
Cij 平均值
Csj 标准限值
当Sij≤1.0时达标
当Sij>1.0时超标
对于溶解氧(DO)分两种情况:
当DOj≥DOS时
SDOj=(DOf-DOj)/(DOf-DOs)
当DOj<DOS时
SDOj=10-9×( DOj/ DOs)
式中:SDOj DO的标准指数
DOj DO实测值
DOs DO的评价标准值
DOf 为某水温、气压条件下饱和溶解氧浓度
DOf=468/(31.6+T) T为水温(按摄氏度计算)
2、 零维模型:C=(CEQE+CPQP)/(QE+QP)
CE河水水体中含待评价污染物原有浓度。
QE河水水体原有流量
CP污染源水体含待评价污染物浓度
QP污染源水体流量
应用于完全混合模式(起始断面或难降解污染物)
3、一维模型:C=C0EXP(-K×t) t为时间(天)
式中t=x/(86400×u) 1天=86400秒
C0为零维模型计算出的浓度值
K为常数,单位为/d
x为完全混合断面后至要求计算浓度断面的距离
u为河水水流流速
4、一维模型应用于易降解污染物。完全混合断面后经过一段距离,污染物浓度由于河水水体的自净机制而降低,降低后断面的浓度值计算。
L=[(0.4B-0.6a)B×u]/[(0.058H+0.0065B)×(ghI)1/2]
式中:L为污水与河水混合过程污染带长度
B为河宽
a为排污口至河近岸距离
u为河水流速
H为河水平均水深
I为河流弯曲系数
g为重力加速度常数取9.8
(二)例题
1、一河段的上断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水,其污水特征为QE=19440m3/d,BOD5(E)=81.4mg/L,河流水环境参数值为QP=6.0m3/s,BOD5(P)=6.16mg/L,B=50.0m,H均=1.2m,u=0.1m/s,I=0.9‰,K1=0.3/d,试计算混合过程段(污染带)长度。如果忽略污染物质在该段内的降解和沿程河流水量的变化,在距完全混合断面10km的下游某断面处,污水中的BOD5浓度是多少?
解1: L=
=2463m
答:混合过程段(污染带)长度为2463米。
解2:C0= (CpQP+CEQE)/(QE +QP)
= (6.16×6.0+81.4×19440/3600/24)/ (19440/3600/24+6.0)
=8.88 mg/L
C=C0 exp(-kx/86400u)
=8.88 exp(-0.3×10000/86400×0.1)
=6.28 mg/L
答:距完全混合断面10km的下游某断面处,污水中的BOD5浓度是6.28 mg/L。
2、某污水特征为QE=19440m3/d,CODCr(E)=100mg/L,河流水环境参数值为Qp=6.0m3/s,CODCr(P)=12mg/L,u=0.1m/s,Kc=0.5/d,假设污水进入河流后立即与河水均匀混合,在距排污口下游10km的某断面处,河水中的CODCr浓度是多少?
解:C0=(100×19440/24/3600+12×6.0) /(19440/24/3600+6)
=94.5/6.225
=15.2 mg/L
C= 15.2 exp(-0.5×10000/86400×0.1)
=15.2×0.579
=8.52 mg/L
答:距排污口下游10km的某断面处,河水中的CODCr浓度是8.52 mg/L.
3、用均值法、极值法、内梅罗法计算表中水质因子的标准指数Si值。
DOf=468/(31.6+T) T=20℃
1 2 3 4 5 水质标准 Ci均值 Ci极值 Ci内梅罗 Si均值 Si极值 Si内梅罗
DO 5.70 6.50 4.20 4.40 6.50 ≥5.00 5.46 4.2 4.87 0.89 2.44 1.23
BOD5 3.20 3.10 5.10 4.40 5.40 ≤4.00 4.24 5.40 4.85 1.06 1.35 1.21
4、某水域经几次测量水中CODcr的浓度15.1mg/L,16.9mg/L,19.7mg/L,18.5mg/L,14.2mg/L,用内梅罗法计算CODcr的统计浓度值,(提示:三类水质标准中规定三类水质浓度为20mg/L)用标准指数法试判断水域中CODcr的浓度是否超标?
解:C均=(15.1+16.9+19.7+18.5+14.2)/5=16.9 mg/L
C极=19.7 mg/L
C内=18.4 mg/L
∵18.4 mg/L<20mg/L
∴水域中CODcr的浓度不超标
三、声部分
(一)公式
1、听阈:P0=2×10-5Pa 痛阈:P=20Pa
2、声压级计算公式:L=20lg(P/P0)
3、噪声级相加公式:L1+2=10lg[10L1/10+10L2/10]
如果L1=L2 则L1+2=L1+3.0
4、噪声传播规律:点声源⊿L=10lg(1/4лr2)
⊿L=20lg(r1/r2) 当r2=2r1时⊿L=-6dB
5、线声源:⊿L=10lg(1/2лrl)
⊿L=10 lg(r1/r2) 当r2=2r1时⊿L=-3dB
6、噪声的平均值计算
L=10Lg(10L1/10+10L2/10+1010Ln/10)/n-10lgn
式中:L――n个噪声源平均声级
n――噪声源的个数
(二)声例题
1.已知锅炉房2米处测为80dB,距居民楼16米;冷却塔5米处测为80dB,距居民楼20米,求:二设备噪声对居民楼共同影响的声级。
解:L1=80-∣20lg2/16∣=61.94dB
L2=80-∣20lg5/20∣=67.96dB
L=10lg(1563147+6251727)=69dB
答:二设备噪声对居民楼共同影响的声级为69dB。
2、某锅炉排气筒3m处测得噪声值为75dB,若该项目厂界噪声的标准为昼间60dB,请问至少应离锅炉多远处,厂界昼间噪声可达标。
解: 20lgx/3=75-60
lgx/3=0.75
3x=100.75
x=16.9m
答:应离锅炉16.9米厂界昼间噪声可达标。
3、某热电厂排汽筒(直径1m)排出蒸汽产生噪声,距排汽筒2m处测得噪声为80 dB,排气筒距居民楼12m,问排汽筒噪声在居民楼处是否超标(标准为60 dB)?如果超标应离开多少米?
解1:L=80-∣20lg2/12∣
=80-15.6=64dB
答:因64dB>标准60 dB,所以排汽筒噪声在居民楼处噪声超标.
解2:80-20lgx/2=60 20=20lgx/2 1=lgx/2
x=20m
答:应离开20米方可达标。 |
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