автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Требования к параметрам площадных источников пыления горнообогатительных предприятий по критерию загрязнения атмосферы

Всероссийский Заочный Институт инженеров Железнодорожного Транспорта

На ггравах рукописи

БЕЛЯНОВСКИИ Александр Семенович

ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ ПЛОЩАДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИЛЕНИЯ ГОРШОЕОГАТИТЕЛЪНЫГ ПРЕДПРИЯТИИ ПО КРИТЕРИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ.

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,здания и сооружения.

АВТОРЕФЕ. PAT диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва,1992

Работа выполнена в Цонтральном Научно-Исследовательском Институте Промышленных Зданий и Сооружений (ЦНШЛромзданий).

Научный руководитель: д.т.н.,профессор Ю.Н.Хромец.

Официальные опоненты: Маотаченко В.Н., д.т.н., профессор,

Ведущее предприятие; Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН.

Защита состоится 2-3 июня 1392 года в 12 часов на заседании специализированного совета к-114-09-01 при Всероссийском Заочном Институте Инженеров Железнодорожного Транспорта по адресу: 125808, Москва, ул.Часовая, д.22/2 ь ауд. N 337.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 125808, Москва, ул.Часовая, д.22/2

Автореферат разослан иг&Я 1992 г.

Ученый секретарь

зав.кафедры "Здания и сооружения" МИМТ. Беленький П.Г., к.т.н., вед.н.с. отдела охраны недр и окружающей среда ГИГХС.

специализированного совета

Б.В.Зайцев

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

лыость проблемы.

При переработке руда горнообогатитальными предприятиями отхода складируются в отвалы, шламо- и хвостохранилища. Данные объекты представляют собой большие по площади и высотой до 80-100м отвалы пылящей порода,являются сложными инженерными сооружения,®. Их проектирование и размещение на территории по условиям загрязнения атмосферы продуктами шления научно не обосновано. В то- же время они являются источником сильного загрязнения окружающей среды, пылевых бурь.Притеняется экономический ущерб,уничтожаются сельскохозяйственные угодья,наносится ущерб здоровью человека. Растет отвод территорий под складирование отходов,распространяется опасная тенденция использования под строительство неудобных и нарушенных территорий, в том числе - отвалов и хвостохранилищ. С января 1991 г. в РСФСР и других республиках введены нормативы платы за лимитные и сверхлимитные выбросы загрязнявдих веществ. Следовательно, должна иметься нормативная база го расчету этих платежей для площадных источников пиления, размещению их на генеральном плане предприятия,определению санитзрно-защитных зон. На сегодня такой нормативной базы нет.

Цель работы - создание метода определения требований к параметрам площадных источников пылэния типа отвалов и хвостохра -нилищ (расположение на территории, геометрические характеристики, высота) по критерию загрязнения атмосферы выбросами шли с их поверхности - на основе инженерного метода расчета концентраций шли.

Научная новизна.

На основе собранной статистической информации, ее математико -статистической обработки методами множественного линейного и

нелинейного регрессионного анализа, реализации предложенных алгоритмов для персональных ЭВМ при помощи профессиональных программных средств ТигЪоРавоа!, V. 5.0 И ТигЬоРгог£езв1опа!. т.4.0 впервые предложены е виде программного комплекса следующие решения:

I .Математическая модель неорганизованного выброса шли с поверхности площадных источников пыления, обобщающая комплекс зависимостей:

- удельного выноса пыли от скорости ветра и влажности поверхности;

- порогового диаметра, при котором начинается массовый вынос пыли, от скорости ветра и плотности частиц;

- доли частиц, переносимых в процессе атмосферной диффузии на дальние расстояния, к общей массе шли.

- скорости ветра над поверхностью источника от его высоты;

2.Инженерный метод расчета концентраций шли в атмосфере в результате ее неорганизованных Еыбросов с поверхности рассматриваемых объектов, исходящий из нормативного расчета концентраций шли от точечного источника согласно ОНД-86, алгоритма дискретизации площадного источника пыления 1Т0 им. А.И.Воейкова, разработок ИПЭС КНЦ РАН и включающий расчет выброса согласно предложенной модели.

Создан программный комплекс "ШЛЕЙФ",реализующий метод на ПЭВМ.

3.Инженерный метод определения требований к параметрам площадных источников пыления типа отвалов и хвостохранилищ по критерию загрязнения атмосферы.

Практическое значение.

Впервые предложен инженерный метод определения требований к параметрам площадных источников пыления типа отвалов и хвостохранилищ на основе единого критерия - недопущения превышения ГЩК или ВДВ шли на защищаемой территории.Метод включает определение предельной высоты источника,его рациональных геометрических характеристик и взаимного расположения с защищаемой территорией с решением прямой,

обратной и комплексной задач:

- при заданном положении защищаемых территорий определить рациональное расположение, геометрические характеристики и высоту источника;

- при имевшемся источнике рационально расположить защищаемые объекты;

- при новом строительстве выбрать рациональный вариант взаимного расположения источника и защищаемых объектов.

Впервые предложен инженерный метод расчета концентраций пыли в атмосфере в результате ее неорганизованного выноса с поверхности рассматриваемых объектов. Метод практически реализуем в конкретных условиях с необходимой степенью достоверности,сохраняет преемственность по отношению к существующим нормативным документам и методам в области охраны окружакщей среды, предназначен для подготовки разделов "Оценка воздействия на окружащую среду (ОВОС)" в ТЗО(ТЭР) и проектах строительства; разработки проектов норм ПДЕ; проведения экспертной и прогнозной оценки состояния окружающей среды; определения выплат за ее загрязнение предприятиями; обоснования необходимости и определения эффективности мероприятий по укреплению пылящей поверхности и пылеподазлению, рациональному сокращению площади источника при его разработке. Метод реализован в виде программного комплекса "ШЛЕЙФ" для ПЭВМ, соответствующего известным аналогам по условиям удобства диалогового режима работы, зашиты ввода,сохранения информации и вывода результатов.

Научное значение работы заключается в развитии методов расчета загрязнения окружающей среда и научного обоснования экологических требований при проектировании и эксплуатации промышленных объектов путем разработки математической модели неорганизованного выброса шли с поверхности площадных источников таланин.обобщащей скорость ветра, влажность поверхности,высоту источника и гранулометрический состав пыли; разработки метода расчета концентраций пыли р. атмосфере в результате этого выброса; в создании на этой основе

метода определения требований к параметрам площадных источников шления и защищаемых территорий по критерию загрязнения атмосферы.

Реализация работы.

1.Метод расчете концентраций пыли в атмосфере от выбросов площадных источников шления типа отвалов и хвостохранилиц горнообогатительных предприятий и реализующий его программный комплекс "ШЛЕЙФ" взят ГИГХС Агрохима СССР за основу отраслевого норматива для определения неорганизованных выбросов хвостохранилиц. и шламохрвншшщ в горнохимической промышленности.

2.Данные метод и программный комплекс взяты Институтом проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН (г.Апатиты) для использования при разработке "Методики оценки загрязнения воздушной среда от пылящих поверхностей отвалов и хвостохрашшщ",ПК "ШЛЕЙФ" рекомендован для включения в список программных средств в области экологии, предложенных к распространению среди организаций,занимающихся оценкой влияния горнопромышленных объектов на состояние окружающей среды.

3.Результаты исследований изложены в научно-техническом отчете по теме М.19-25 "Разработка программы расчетов и нормативов загрязнения атмосферы продуктами пиления площадных источников типа отвалов и хвостохранилиц",М.,ЦНИШР0Мзданий, 1990. Отчет по теме утвержден и принят заказчиком - ГИПСС Агрохима СССР.

Апробация работы.

Результаты исследования обсувдены и одобрены на научно-технических семинарах: отдела программного обеспечения ПЭВМ ЦНШПромзданий 26 марта 1991 г.; отдела охраны недр и окружающей среда ГИГХСа 4 ноября 1991 г.; отдела планировки и застройки промтерриторий ЦШШПромзданий 11 февраля 1992 г. (по результатам обсуждения подготовлено Заключение ЦНШпромзданий); лаборатории экоинформатики и моделирования окружающей среды ИПЭС КНЦ РАН 9 апреля 1992 г.

- 7 -

На защиту выносится:

1.Метод расчета концентраций пыли в атмосфере в результате ее неорганизованных выбросов с поверхности площадных источников пиления, реализованный в виде программного комплекса для персональных ЭВМ.

2.Метод определения требований к параметрам данных источников пыления по критерию загрязнения атмосферы в результате неоргани-ованных выбросов пыли с поверхности : высоте, геометрическим характеристикам, размещению - включая принятие решений по планировке и организации промышленных и селитебных территорий.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в печати 2 печатные работы.

Структуре и объем работы. Диссертация состоит из введения.тати глав,общих выводов,списка использованных источников,приложения.Содержит 187 страниц машинописного текста, 38 рисунков, 6 таблиц и список использованных источников из 64 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее необходимость, научная новизна и практическое значение.

В первой главе на основе анализа отечественной и зарубежной литературы по проблеме исследований и по результатам проведенного обследования условий складирования отходов в отвалы, шламо- и хвостохранилища рассмотрены следующие проблемы.

1.Оценка загрязнения окружающей среды площадными источниками пыления в схемах районной планировки и проектах промышленных

- а -

предприятий. Комплекс мероприятий по оздоровлению и охране атмосферы должен отражаться в обязательном разделе "Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС)".ОВОС носит комплексный характер,приняты международные критерии этой оценки.Принята единая система охраны природа через требования ОВОС и процедуру Государственной экологической экспертизы. Обеспечение природоохранных требований к площадным источникам пыления невозможно без инженерной методики расчета загрязнения атмосферы продуктами их шления исходя из критических ситуаций.

г. Условия складирования отвалов. По результатам проведенного обследования можно придти к следующим выводам :

- отвалы,шламо- и хвостохранилшда строятся и эксплуатируются в системе комплексных промышленных зон и узлов, постоянно возрастают площади отвода под них земель. Эти площади становятся сравнимы 'о естественными источниками пыления;

- в большинстве случаев условия складирования отходов сильно стеснены и затруднены;

- при проектировании и вксплуатации крайне недостаточно учтены экологические последствия принимаемых решений;

3-Воздействие площадных источников пыления на окружающую среду.

Удельный вес горной промышленности у нас намного выше, чем в развитых странах. Очевидна тенденция постоянного роста объемов складируемой в отвалы породы и площадей пылящей поверхности. Воздействие сдуваемой пыли носит комплексный характер. Загрязняются атмосферный воздух,поверхностные и подземные воды,почвы и растительный покров.Снижается продуктивность почв, наносится ущерб здоровью человека. Происходят значительные нарушения земной поверхности. Вынос пыли ведет к экологическим бедствиям - пылевым бурям, длительным и многократным превышениям ЦЦК загрязняющих веществ.

4.Метода оценки рассеяния в атмосферном воздухе пыли,выносимой с

йстолш'ков - псшльзсьянио полученного вши метода г,?!-"'ета концентраций, роализет-ччного в ПК ТйвЯф", методов 1Траь«до:-гля

SKcii-'iiiM-ihTa.

- тдготовкв и отладкя ПК '"ЛлсГ-Ф" для ГРШ щхтодилчсь на лснон-» языка nporpvwapiisamtn тчмаь njr.t л-люзи профзссиоиааитах npi'ipivvaax средств TurboP.isoal <.5.5 l! Tur>.'-> Proffers!.-гуд! v.4.О.

В третьей 1* л а в е ирчдлакенэ решение задачи определения зависимости маосоюго вкяо"з пыли о гг,г..-^хчооти пчгачдвнх

источников пчл8ния, обобдащэй огиовныэ К'Л'МиГ- '¿^""'рн: t.'.fvt'tb wupi г г: погкфхн'чяй, ьлвжнос'.. !10ь>?мн00тй, ."«jot у и'по •«гкз и

долю частиц,участвующих в процессе атмосферной двффуаии, и, в целях подтверждения адекватности модели, сравнение результатов расчета с г-ксперимвнтальными данными.

На оегс.-ьагот имеющейся стятоотачи опр*Д9лечнj

1. Зависимость удельного ьиссо тми я, [мг/(м2 с)] от скорости рдтра и, [м/с] и вляжкости поверхности f, (%} :

а/ а2

т = аО и f (1)

2.Зависимость порогового дототра чог-иц, гтг-' к«;тг|ои начинается их Пчронос в процесс« ятмоог^рчоЯ дгг^Ф/, or скорости ветра и плотности частиц. Доля частиц, переносимых в этом процессе, к общей их массе - коэффициент переноса Т.п.

Процесс дефляции частчц состоит во трэх резлп'-»ных процессов -скольжение по поверхности.. сальтация ¡скачкообразного дчютечия) и атмосферной диффузии - кя-оса гтл> на йолп::иг. рзсвтояш .Поскольку рассеяние частиц пали в ^гуосфиро нп большие расстояния определяется законом турбулентной да^утлн.то гояорлть а границах рассеяния мокно только применительно к фракциям грьнулжБтрвческого состава, участвующим в этом процессе. Определена данная часть пыли. Это - частицы,чей диаметр меньзо или равен Фюр. Вое частицн.чей

диаметр больше Опор, не будут переноситься и их можно не учитывать при определении удельного выноса пыли согласно (1) - Рис.1. Необходимость корректировки - выражения (1) объясняется тем, что экспериментальные данные, которые могут быть использованы при построении этой зависимости, относятся ко всей массе поднимаемой ветром шли над поверхностью источника. Критэр5ф начала диффузии известен - это условие:

у* > ш„ / х (2)

о

где и* - динамическая скорость процессов в приземном слое атмосферы, см/с; ш - скорость гравитационного оседания частиц, см/с.;

о

ае - коэффициент Кармана, равный 0.4-.

Зависимость динамической скорости процессов в приземном слое атмосферы, V*,[см/с], от скорости ветра и,[м/с] имеет вид :

Ы

V* = ЬО и (3)

Пороговая скорость гравитационного оседания частиц, при которой начнется процесс диффузии, определяется выражением:

!у"°Р= х V* ~ я ЪО иЪ1 (4)

о

С другой стороны,эта величина подчиняется уравнению Стокса:

2

ип°Р = о.013 р Я (5)

о

где: р - плотность частиц,[г/смЗ]; Я - радиус частиц, [мкм]. Отсюда, переходя к диаметру частиц <2 = ¿Л,приходим к зависимости пороговых значений диаметра частиц Опор,[мкм],при которых начинается процесс их диффузии,от скорости ветре и,[м/с] и плотности частиц р,[г/смз1:

С1 -0.5

(¡пор = сО и р (7)

поверхности площадных источников пиления.Сегодня расчеты производятся по нормативной "Методике'расчеши концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.ОВД-аб",которая не учитывает основные факторы физического процесса пиления плс-чадных источников: гранулометрический состав пыли, влажность поверхности источника. Комплекс научных исследований, связанных с атмосферной диффузией и рассеянием тяжелых частиц в приземном слое атмосферы предлагается - в работах М.Е.Берлянда,Г.И.Бвренблата,Э.К.Бютнер, Е.Л.Гениховича, Р.И.Оникула, А.А.Бакланова и других ученых. Вопросам пылевых бурь в пустыне, динамики метелей,снегопереноса и образования заносов снега на железнодорожных путях также посвящен ряд исследований,в том числе А.К.Дюнкна,А.А.Комарова,А.А.Альтшуллара,Б.Н.Сонновича.

Созданы аналитические и численные методы позволяющие с существенной полнотой учесть основные факторы рассеяния пыли в атмосфере.Численными методами решаются краевые и смешанные задачи для системы дифференциальных уравнений в частных производных типа Кавье-Стокса и замыкающих уравнений турбулентности, описывающих пространственное турбулентное течение газа над поверхностью со сложным рельефом.Учитываются:тепловой режим взаимодействия атмосферы с поверхностью, включая радиационный, влажностный и тепловой балансы,турбулентный обмен, поглощение примесей поверхностью.Эти метода не создавались и на данном этапе не могут быть инженерным инструментом для оперативного расчета загрязнения атмосферы ввиду сложности адекватного задания входных параметров для конкретного отвала¡большой сложности и длительного времени одного варианта расчета. Они предназначены для исследования физических процессов и закономерностей, решения сложных комплексных задач,подготовки научно-обоснованной базы для создания инженерных методов и нормативов.

Таким образом, пока нет инженерного метода по расчету рассеяния пыли в атмосфере от выбросов рассматриваемых источников.

Метод должен на стадии определения массы выбрасываемой с поверхности

шли учитывать все основные факторы (скорость ветра, высоту источника, гранулометрическ'й согтзе ¡шли.ее ьлотность,влажность поверхности'', а на спадай расчета рассеяния пали в атмосфере необходимо восиольчгиетъ-ся методикой ОВД-вб, дискретизировав площадной источник с заменой его на систему точечных. Данный вывод поддержан в результате совместных контактов с авторами рассмотренных выше аналитических и численных методов (ИПЗС КНЦ РАН, г.Апатиты).

Во второй главе предложена постановка задачи и

и принятые методы исследования.

Поставлена задача но созданию метода определения требований к параметрам площадных источников пыления типа отвалов и хвостохрашшщ по критеш*1 -пгр.юпойия атмосферы в результате неорганизованных выбросов пыли с их поверхности; созданию инженерного метода расчета концентраций шли в атмосфере в результате этих выбросов.

Принята следующие метода исследования:

- обследование реальных условий складирования отходов в отвалы,шламо-и хвостохраншпвда; исследование и обработка найденных источников;

- поиск и анализ источников, консультации у специалистов ГИГХС, ШЗС КНЦ РАН, 1Т0 им.А.И.Воейкова;

- при построении математической модели выноса пыли и разработке метода расчета ее концентраций в атмосфере - использование нормативного расчета концентраций шли от точечного источника согласно ОНД-86,алгоритма дискретизации площадного источника пыления ГГО им.А.И.Воейкова, результатов численного моделирования по интенсивности пыления хвостохряетшчц в зависимости от их высоты ИПЭС КЩ РАН.

- поиск и анализ статистической информации для использования в качестве исходного материала получения коэффициентов предложенной модели; ее математико - статистическая обработка методами множественного линейного и нелинейного регрессионного анализа.

- при разработке метода определения требований к параметрам

Франции, не участвующие в процессе диффузии. Общая площадь: Б - (Б1 ■+ 82)

Фракции, участвующие в процессе диффузии. Общая площадь 51 + Б2

Рис.1. График гранулометрического состава пыли

- 14 -

При определении коэффициента переноса Кп необходимо :

1.Вычислить значение dnop.

2.Вычислить Кп - процентную долю массы частиц, чей диаметр меньше или равэн dnop.Сначала процентная доля тех фракций, чья верхняя граница меньше drrap, затем часть процентной доли той фракции, в пределах которой находится dnop соответственно положению ciпор между верхней и нихней границами фракции.

Росчитан пример по данным хвостохранилшцв АНОФ-II ПО "АПАТИТ".содержащего нефелиновые пески : зависимость процентного соотношения массового выноса шли, диффундирующей на большие расстояния к общей эе массе, от скорости ветра; зависимость порогового диаметра частиц пыли от скорости ветра. Результаты расчетов согласуются с результатами наблюдений.

3.Зависимость скорости ветра над поверхностью площадного источника тления и введение поправки на высоту - на основании результатов численного моделирования по интенсивности пнления хвостохранилшд в зависимости от его высоты ШЭС КНЦ РАН.

Зависимость скорости ветра над поверхностью источника и^,[м/с] от его высоты ТгДм] имеет вид:

d1

uh = dO h (8)

Введено ограничение: поправка на высоту вносится при высотах выше принятого уровня шероховатости поверхности 10 м. Поскольку задание скорости ветра при вводе исходной информации соответствует этой высоте, вводится нормирующая поправка ЯК для перерасчета скорости

ветра на заданной высоте отвала:

ц d1

uh . dOh

ПК = - = --(9)

и.ю uw

где: uh- скорость на высоте h>10 м , м/с;

- Г5 -

и)0 скорость на высоте 10 м, задается при вводе данных.

Зависимость удельного выноса пыли л,[мг/(м2 с)3 с поверхности источника от скорости ветра ц^, [м/с] при высоте источника ТгДм], влажности поверхности /,[$] и гранулометрического состава шли принимает вид:

а1 а?

т = аО Кп f (ю)

где: (а0,а1,03} - вектор коэффициентов регрессионной модели, для рассмотренного примера: аО 0.008314; а?= 5.491; а2= -0.7267; Кп - коэффициент переноса шли;

Зависимость массового выноса пыли &Лмг/с] со ес»й поверхности источника от тех же факторов имеет вид:

а.1 а?

X = ао 5 Кп и^ / ¡11)

9

где Я - площадь источника, [ м ].

Прилечашег поскольку модель зависимости (11) не меняется, для нее в течении небольшого времени могут Сыть получены новые коэффициенты - при наличии исходной статистики для других материалов. Для этого в ходе исследования создано специальное программное средство "1ЖЖЕ5".

В четвертой главе разраОотан метод расчета концентраций пыли в атмосфере в результате ее неорганизованных выбросов с поверхности площадных источников пыления.Метод реализован в виде программного комплекса "Шлейф" для ПЭВМ - Рис.2. Метод базируется на расчете концентраций пили от точечного источника загрязнения согласно ОВД-86, алгоритме дискретизации площадного источника ГГО им. А.И.Воейкова, разработках ИГОС КНЦ РАН, включает в себя расчеты: порогового диаметра частиц пыли, при котором начинается процесс их диффузии; доли частиц шли,вовлекаемых в

процесс диффузии к общей ее массе; массового выноса пыли с учетом скорости ветра, влажности поверхности и высоты отвала - согласно модели, предложенной в главе 3-

Метод преобразует расчетную площадку в систему расчетных точек и для каждой из них разбивает площадной источник на систему точечных,затем для всех сочетаний заданных скоростей и направлений ветра находит в расчетной точке суммарную концентрацию от всех фракций пыли всех точечных источников. Затем выбирает наибольшую суммарную концентрации из всех вычисленных и возвращает ее значение вместе с соответствующими значениями скорости и направления ветра. Полученная матрица результатов - концентраций в расчетных точках, скоростей и направлений ветра, возвращается в виде таблицы и карты рассеяния - изображения расчетной г~ощадки с построенными на ней изолиниями различных уровней запыленности. Выдается информация о максимальных концентрациях на расчетной площадке и общие характеристики массового выброса. Метод и программный комплекс удовлетворительно учитывают физические закономерности рассеяния шли в приземном слое атмосферы и достоверно реализуют нормативную базу, заложенную в методике ОНД-86.

ПК "ШЕИФ" соответствует известным аналогам и предложен к реализации в качестве нового программного средства в области экологии.Ввод информации и работа с ПК "Шлейф" на персональной ЭВМ осуществляется в диалоговом режиме через системы меню, пользовательских окон и боксов с защитой от неверного типа ввода (звуковой сигнал), обращения к несуществующим файлам на диске и других ошибок с выдачей сообщений о возможной ошибке. Производится завись и считывание исходной информации с дискового файла, вывод в файл и на печать таблиц результатов и карт рассеяния. Карты рассеяния строятся в графическом режиме дисплея в нескольких цветах с автоматическим масштабированием. Программный комплекс допускает

Площадной источник пыления ,__, Защищаемые территории (расчетные площадки)

) Изолинии концентраций запыленности в долях ПДН

Рис.3. Определение взаимного расположения площадного источника пыления и защищаемых территорий.

I

- 20 - '

находится своя высота,отвечающая поставленным условиям.Выбирается наилучший вариант.Монет налагаться ограничение на высоту - тогда все варианты, где заданная высота превышает предельную,отсекаются. Решаемые задачи можно свести к таблице (1 - находится):

Расположение Высота . Расположение

расч.площадки источника источника

известно X X

известно известно X

X X известно

X известно известно

X X X

X известно X

известно X известно

3-Рассмотрены метода определения предельной высоты площадного источника пиления - на базе программного комплекса "Шлейф".

4.Рассмотрены вопросы экономической эффективности реализации результатов исследования.

основные вывода

1.В диссертации содержится новое решение задачи определения зависимости массового выноса шли с поверхности площадных источников пыления типа отвалов и хвостохранилищ, обобщающей комплекс факторов: скорость ветра на поверхности источника, влажность поверхности, высоту источника и долю частиц, участвующих в процессе атмосферной диффузии.

Проведен поиск необходимой статистической информации и на основе ее математико - статистической обработки методами множественного линейного и нелинейного регрессионного анализа определены коэффициенты математической модели, обобщающей следующие зависимости:

1. Удельного выноса шли от скорости ветра на поверхности

Ввод ИСХОДНЫХ Д C-ltol X

Проверки верности ввод^

Преобрзюбзгое сист.коорпмсточника в сист.коорд. расчетной площадки Расчет суммарного аыброса и скорости осеаания при max скорости

Переход к расчету первой расчетной точки

Сохранение информации на диске

При прямом задании совокупности точенным источников

Разбиение площадного источника на совокупность точечных

.п О Ц^ЮД j-j О | ИСТОЧНИК ФОРМЫм |

пороговый диаметр

Пользователь может задать несколько скоростей и направлений ветра - тогда лроеоиятся 1 цикла расчетов по всем скоростям и направления« и происходит выбор max загрязнения из их всех сочетаний

rTF» О Т О 1-С О П Р=» А О »-Н Е ~Г А

ТАБЛИЦА МАКСИМАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ

таблица результатов

РАССЕЯНИЯ

ьс 1 о h

о

X h ш т

о <

CL

s о г Ч О

СС с; Ч

Рис.2. Блок-схема расчетов ПК "ШЛЕЙФ"

многокру'пше просчета с временем расчета одного варианта от »«-'качьвлс о-нсунд до нескольких минут в зависимости от сложности исходных ,данш». Проведано - сраыюшм результатов

расчетов ГК "Шлейф" и прогрлммнмх средств: "ЭФИР-6.02".реализующем нормативную методику ОКД-><й, и ПК ИГ13С КВД РАН,реализующем детализировании;! численной алгоритм расчета рассеяния пыли в приземном атмосф&рв. Результаты рас-^ов подтверждают та сходимость.

В пятой главе:

1 .Рлхмг'тренн гозмлкнС'Стн метода расчета рассеяния пыли от площадных источников пиления: экспертная и прогнозна« оценки состояния скружа^чЦ'Зй среды; обоснование необходимости и эффективности мероприях-ий по укреплению поверхности и пылепо давлению; опруд-'Л-зпи-з рационального сокращения площади источника при его рс!-; и т.д.

г ¡;| -?н фэтод размещения площадных источников тшкия на

■геррктоки и определения требований к их параметрам на основе ¡■¿с «-.; г {наяеиия огмоофери продуктами ветровой эрозии - Рис.3. ' "'«деления:

Р-зс-лт-.-.-'и -ют - раеполодаанюэ ззаездоодах объектов •м.".-. пунктов, сольскохозяйствашшх зоме.и пр.;.

Г/.-:»:.саюехзрно-аащитюй зоны - расгтоячи^ от центра иеточлуь до блмяайшй точки с концентрацией шж, равной ПДК-

'I -пй принцип:по критерию предельно допустимого выброса (ПДВ) (■у„! ;'.> условия заданной границы санитарно-защити-" згнн онрсделя->лчм варианта расположения источника и/ели расчетной площадки (что неизвестно; походя из пбографкчзских и технологических условий,для алзгд;; :• находится свод зависимость границы санитярко-зааитной зоны шли ьыороса) от высоты исто-ге':--1 я при их признак значении пред-злгко:-; высота.Просматриьа!! г мл несколько варяултоБ и при каждом

- 21 -

источника и влажности этой поверхности;

2. Порогового диаметра частиц,при котором начинается массовый вынос пыли, от скорости ветра и плотности частиц; доли частиц, переносимых в процессе атмосферной диффузии,к общей их массе;

3. Скорости ветра над поверхностью источника от его высоты и поправка на высоту при расчете выноса пыли с поверхности - на основе результатов численного моделирования по интенсивности пиления хвостохранилщ в зависимости от их высоты Ш1ЭС КВД РАН.

При наличии необходимой исходной статистики для других материалов могут быть получены новые коэффициенты математической модели, поскольку сама модель не меняется. Для этого в ходе исследования создано специальное программное средство "ИВИБ".

II.В диссертации содержится новое решение задачи по созданию инженерного метода расчета концентраций пыли в атмосфере в результате ее неорганизованных выбросов с поверхности площадных источников шления. Метод исходит: из нормативного расчета концентраций шли от точечного источника согласно ОНД-86, алгоритма дискретизации площадного источника шления ГГО им. А.И.Воейкова, разработок ИПЗС КНЦ РАН, и включает расчет массового выноса шли согласно предложенной математической модели.

Метод научно обоснован и практически реализуем в конкретных условиях с необходимой степенью достоверности,сохраняет преемственность по отношению к существувдим нормативным документам и методам в области охраны окружающей среды и принят за основу отраслевого норматива для определения неорганизованных выбросов хвостохранилищ и шламохранилиц в горнохимической промышленности. Предложенный метод расчитывает загрязнение от этих источников - как для оценки воздействия на окружающую среду, так и для определения

выплат за ее загрязнение предприятием.Показано,что метод удовлетворительно учитывает физические закономерности рассеяния пыли в приземном слое атмосферы и достоверно реализует нормативную базу, заложенную в методике ОЦЦ-еб.

iii .На базе языка программирования pascai и реализующих его профессиональных программных средств TurboPasoal, 7.5.5 и TurboProffeBBional, v.4.0 создан программный комплекс "ШЛЕЙФ", реализующий рассмотренный выше метод на персональной ЭВМ.

IV. В диссертации содержится новое решение задачи по созданию инженерного метода определения требований к параметрам площадных источников пыления по критерию загрязнения атмосферы - на основе единого критерия - недопущения предельно допустимой концентрации шли (ЦДК) или ее предельно допустимого выброса (ЦЦВ) на защищаемой территории,заданного природоохранными органами. Оно включает:

1 .На основе метода расчета концентраций пыли в атмосфере -экспертную и прогнозную оценки состояния окружающей среда; участие в разработке разделов "Оценки воздействия на окружающую среду" (ОВОС) в схемах и проектах районной планировки, проектах промышленных предприятий, в разработке проектов норм ПДВ; обоснование необходимости и эффективности мероприятий по укреплению поверхности и шлеподавлвнию; определение рационального сокращения площади отвала при его разработке и т.д.

2.Метод размещения площадных источников пиления на территории на основе расчета загрязнения атмосферы продуктами их ветровой эрозии; включает: определение геометрических характеристик и соответствующего взаимного расположения источников и защищаемых территорий с решением прямой,обратной и комплексной задач: - при известном положении защищаемых территорий определить рациональное расположение,геометрические характеристики и высоту

источника;

- при заданном источнике рационально расположить защищаемые объекты;

- при новом строительстве выбрать рациональный вариант взаимного расположения источника и защищаемых объектов.

3.Метод определения зависимости предельной высоты площадного источника пыления от влажности его поверхности и скорости ветра.

4.Метод определения предельной высоты площадного источника пыления по лимиту на выброс в атмосферу, заданному природоохранными органами.

Эффективность от реализации предлагаемых методов состоит в том, что в проектирование рассматриваемых источников и решение всех задач, связанных с их функционированием, внесена научная обоснованность по условиям загрязнения атмосферы продуктами ветровой эрозии при выносе пыли с их поверхности.

Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1.Беляновский E.G..Беляновский A.C. Об оценке сдувания и рассеяния пыли при ветровой эрозии хвостохранилищ горнообога-гительных предприятий // Экологические проблемы горного производства.Тр.ин-та / ГИГХС. - М.,1989. - Вып.80. - 0.25-32.

2.Беляновский Е.С.,Беляновский А.С.,Вейлин В.Н. Моделирование загрязнения атмосферы продуктами пылевой эрозии техногенных источников в рамках нормативного подхода к размещению промышленных эбъектов на территории // Математическое моделирование процессов загрязнения атмосферы на объектах горной промышленности. Под ред.Калабина Г.В., Бакланова A.A. Тр.ин-та / Инст.проблем яром.экологии Севера КНЦ АН СССР. - Апатиты,1991. - С.30-38.

3.Беляновский А.С.Размещение промышленных объектов типа площадных источников пыления на основе расчета загрязнения атмосферы //

Актуальные вопросы планировочной организации промышленные территорий. Тр.ин-та / ПНШПромзданий. - М. ,1991. - С.90-97.

4.Беляновский А.С.Оценка загрязнения атмосферного воздуха продуктами пылевой эрозии площадных источников пиления типа отвалов, шламо- и хвоетохранилищ горнооОогатительных предприятий (Отечественный опыт).- М.,1991.- 27о.- Ден. В ВИНИТИ 09.10.91, N 3909-В91.

5.Беляновский A.C. Негативное влияние на окружающую среду площадных источников пиления типа отвалов, шламо- и хвоетохранилищ горнообогатительшх предприятий и методы оценки рассеяния в атмосферном воздухе пыли, сдуваемой с их поверхности. - М. ,1991. - 19с. - Деп. в ВИНИТИ 09.10.91, N 39Ю-В91 .

6.Беляновский A.C. Определение предельной высоты техногенных источников пыления типа отвалов и хвоетохранилищ по условиям загрязнения имя атмосфэрного воздуха.- М.,1991. - 22о. - Деп. е ВИНИТИ 09.10.91, N 3911-В91.

7.Беляновский A.C. Экономическая эффективность выполнения требований к параметрам площадных источников пыления по критерию загрязнения атмосферы. - М.,1991- -Во. - Деп. в ВИНИТИ

30.10.91 , N 4144-В91 -

8.Беляновский A.C. Вопросы разработки экологических нормативов по размещению техногенных источников пыления с использованием

ППП математической статистики на базе ПЭВМ // Математические метода ■л программирование для ЭВМ в задачах промышленного строительства. Тр.ин-та / ЦНШШромзданий. - М. ,1991 .-С.78-87. (в печати).

Э.Бейлин В.Н..Беляновский Е.С..Веляновский A.C. Решение задач по охране атмосферного воздуха от продуктов пылевой эрозии на базе программного комплекса "Шлейф" // Математические методы и программирование для ЭВМ в задачах промышленного строительства.Тр. ин-та / ЩШШромзданнй. - М.,1991. - С.¿3-78. (б печатиЬ