Экология
.pdf
ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»
Кафедра «Инженерной геологии и геоэкологии»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплине «Экология»
для студентов по строительному направлению всех форм обучения
МОСКВА 2012
2
Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Экология»для студентов по строительному направлению всех форм обучения / ФГБОУ ВПО «МГСУ».; составители:: проф. И.М.Сенющенкова – М., 2012. – 48с. – Библиогр.: 19 назв.
Составитель: доктор технических наук, профессор И.М.Сенющенкова
Рецензент: доктор геолого - минералогических наук, профессор С.Н.Чернышев
©Составитель: И.М.Сенющенкова
©ФГБОУ ВПО «МГСУ»
|
3 |
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
4 |
|
1 Расчет распределение загрязняющих веществ в атмосферном |
|
|
воздухе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
5 |
|
2 |
Расчет нормативов допустимых сбросов загрязняющих |
|
веществ в водный объект. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
16 |
|
3 |
Расчет установок солнечного горячего водоснабжения зданий |
27 |
4 |
Расчет вместимости полигона захоронения ТБО . . . . . . . . . . . . . |
37 |
5 |
Защита от внутриквартальных источников шума . . . . . . . . . . . . . |
43 |
ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
46 |
|
4
ВВЕДЕНИЕ
Цель практических занятий по дисциплине «Экология» заключается в освоении методик расчета воздействий антропогенной деятельности на компоненты окружающей среды. При разработке практических работ систематизируются знания по экологическому мониторингу, экологическому нормированию, природоохранным сооружениям, гидрологии и другим дисциплинам.
Тематика практических работ, по согласованию с преподавателем, может быть изменена и связана с тематикой дипломного проекта, а также выполнена в рамках научно-исследовательской работы студентов.
Всоставе практического курса разрабатываются следующие разделы:
1 Расчет распределение загрязняющих веществ в атмосферном воздухе
2 Расчет нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ в водный объект 3 Расчет установок солнечного горячего водоснабжения зданий
4 Расчет вместимости полигона захоронения ТБО
5 Защита от внутриквартальных источников шума
Врамки данных указаний не вошли разделы по общей экологии и экономике природопользования, так как они не выполняются индивидуально.
Индивидуальная практическая работа выполняется студентом согласно выданному варианту и в соответствии с заданием. Практическая работа состоит из расчетно-пояснительной записки, выполняемой на листах формата А4 рукописным способом, или способом набора на компьютере. Расчетные графики и изолинии выполняются на миллиметровой бумаге формата А4, или А3.
5
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 «Расчет распределение загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе»
Наибольшая концентрация каждого вредного вещества См, мг/м3 в приземном слое атмосферы не должна превышать ПДКм.р. данного вредного вещества:
См ≤ ПДКм.р. |
(1) |
При одновременном совместном присутствии в |
атмосфере |
нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицу:
n |
Ci |
|
|
|
Ci |
1 |
(2) |
||
ПДКш |
||||
i 1 |
|
|
Разовые концентрации отбираются в течение 20 минут, поэтому методика расчета относится для этого же временного интервала. Выбор методики расчета максимальных значений концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе производится исходя из следующих условий:
1)вида источника (точечный, линейный и т.п.);
2)выбросы нагретые или холодные ( Т>0, Т≤0);
3)сечение устья источника (круглое, прямоугольное).
1Максимальная приземная концентрация вредных веществ для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем при неблагоприятных метеоусловиях (НМУ)
Максимальная приземная концентрация вычисляется по формуле 3.
C |
|
|
A M |
F m n |
|
(3) |
|
m |
H 2 3 |
|
|
||||
Q T |
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
6
где А – коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы;
М– количество вредного вещества выбрасываемого в атмосферу от данного источника, г/сек;
F – коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ в атмосфере;
m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
Н – высота источника над уровнем земли, м;
Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой воздуха, °С;
Q – расход газовоздушной смеси, м3/с;
- коэффициент рельефа местности ( =1).
Коэффициент А принимается для неблагоприятных метеоусловий:
-для субтропической зоны Средней Азии (А=240)
-для Нижнего Поволжья, Кавказа, Сибири, Дальнего Востока и остальных районов Средней Азии (А=200)
-для Севера и Северо-запада Европейской части РФ, Среднего Поволжья, Урала (А=160)
-Центральная часть Европейской территории РФ (А=120)
Значения безразмерного коэффициента F должны приниматься: а) для газообразных вредных веществ F=1
б) для пыли и золы (если коэффициент очистки 90% F=2; 75-90% F=2.5; <75% F=3)
Расход газовоздушной смеси определили по формуле 4:
Q |
D2 |
(4) |
V |
||
|
4 |
|
где D – диаметр устья источника, м;
7
V – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с
Величину Т определяют как разность температур газовоздушной смеси и температурой воздуха в самый жаркий месяц в 13 часов (по СНиП 2.01.01-82).
При вычислении средней концентрации потока примеси реального промышленного источника необходимо учитывать начальный подъем примеси Н, он определяется скоростью выхода V в м/с, перегрева Т, а
также радиусом устья источника R0 в м.
Высота источника над уровнем земли Н определяется суммой Н и
геометрической высотой источника Ни.
Величину Н можно определить по формуле 5:
|
1.5 V R |
|
|
|
3,3 g R T |
|
|
H |
0 |
|
2,5 |
|
0 |
|
(5) |
|
|
||||||
|
Uф |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Ta Uф |
|
|
|
Где Uф – скорость ветра на уровне флюгера, м/с; g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;
Та – температура атмосферного воздуха в самый жаркий месяц в 13 часов (по СНиП 2.01.01-82), °С;
R0 – радиус источника, м.
Н = Ни + Н |
(6) |
Коэффициенты m и n учитывают подъем факела над источником, |
|
безразмерный коэффициент m определяется в соответствии с промежуточными коэффициентами:
f |
1000 V 2 D |
|
(7) |
|||||||
|
H 2 T |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Vm |
0.65 3 |
Q T |
(8) |
|||||||
|
|
|||||||||
H |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
V |
|
1.3 V D |
|
(9) |
||||||
|
||||||||||
m |
|
|
H |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
8
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
800 V |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
e |
|
m |
|
|
|
|
|
|
||
Если f < 100, то |
m |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0.67 0.1 |
|
0.343 |
|
|
|
|
|||||||||
f |
f |
|
|||||||||||||
Если f ≥ 100, то |
m |
1,47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3 f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Безразмерный коэффициент n определяется по |
|||||||||||||||
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при Vm 2 |
n = 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
при 0,5 Vm |
< 2 |
|
|
|
|
|
n 0.532 V 2 |
2.13 V |
3.13 ; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
m |
|
при Vm < 0,5 |
|
|
|
|
|
|
n = 4,4 Vm . |
|
|
|
|
|
|||
(10)
(11)
(12)
следующим
(13)
(14)
(15)
Для предельно малых опасных скоростей ветра, когда f < 100, а Vm < 0,5 концентрация примесей находится по формуле:
Cm A F M7 m
H 3
Где m =2,86m при f < 100, при Vm < 0,5 m =0,9m при f ≥ 100, при Vm ≥ 0,5
(16)
(17)
(18)
Произвести расчет источников выбросов для каждого загрязняющего вещества. Определить доли ПДК и выполнение условия формулы 1.
2 Расчет максимального расстояния от источника до точек с максимальными концентрациями загрязняющих веществ
Для горячих источников ( Т 0) расстояние от источника до точки с
максимальной концентрацией вещества Xm определяется по формуле:
9
X 5 F H d |
(19) |
m |
4 |
|
где d – безразмерный промежуточный коэффициент:
Для нагретых выбросов (f<100):
d 2,48 1 0,283 |
|
|
|
|
|
|
при Vm < 0,5 |
(20) |
|||
|
|
fе |
|
|
|||||||
d 4.95 1 0.283 |
|
|
|
|
|
при 0,5 Vm < 2 |
(21) |
||||
|
f |
|
|
||||||||
d 7 |
|
1 0.283 |
|
|
при Vm 2 |
(22) |
|||||
Vm |
f |
||||||||||
3 Определение опасной скорости ветра
В формуле определения концентраций в скрытой форме входит скорость ветра. Чем больше скорость ветра, тем больше интенсивность распределение загрязняющих веществ. В тоже время при увеличении скорости ветра уменьшается высота факела над устьем. Опасная скорость ветра не является метеорологическим фактором и для одного и того же производства может быть различна для различных источников.
Значение опасной скорости ветра Um в м/с, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ, определяется следующим образом:
Для горячих выбросов
Um=0,5 Vm |
|
|
при Vm < 0,5 |
(23) |
Um=Vm |
|
|
при 0,5 Vm < 2 |
(24) |
Um Vm 1 0.12 |
|
|
при Vm 2 |
(25) |
f |
10
4 Проверка расчетных параметров при скоростях ветра, отличающихся от опасной скорости
Максимальная приземная концентрация вредного вещества Сmu в мг/м3 при НМУ и скорости ветра Ui в м/с отличающийся от опасной скорости ветра Um определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
Cmu r Cm |
|
|
|
|
(26) |
|||||||||
где r – безразмерная величина, она определяется по формуле в |
||||||||||||||||||||||
зависимости от отношения |
|
|
U |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
U m |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
U |
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
U |
2 |
|
U 3 |
|
||||
При |
|
1 |
r 0.67 |
|
|
|
|
|
1.67 |
|
|
|
1.34 |
|
|
(27) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
U m |
|
|
|
|
Um |
|
|
|
|
|
|
|
Um |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Um |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
U |
1 |
r |
|
|
|
|
|
|
U m |
|
|
|
|
|
|
|
(28) |
||||
U m |
U |
|
2 |
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
U m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Расчет произвести для скорости ветра меньше и больше опасной.
Расстояние от источника выброса Xmu на котором при скорости ветра Ui и НМУ приземная концентрация вредных веществ достигнет максимального значения Сmu (мг/м3) определяется по формуле:
X mu p Xm |
(29) |
где р – безразмерная величина, определяется в зависимости от U :
U m
При |
U |
0,25 |
р=3 |
(30) |
|
||||
|
U m |
|
|
|