Сравнительный анализ программ расчета приземных концентраций УПРЗА «эколог» (Россия) и SCREEN3 (сша)

1. Краткая характеристика программ.

В таблице 1 приведено краткое сравнительное описание обеих программ.

Таблица 1.

SCREEN3	ЭКОЛОГ, версия 3.00	Примечания
Контрольный набор данных	Задание на расчет	Контрольный набор данных содержит достаточно большой набор параметров, управляющих процессом расчета, которые отсутствуют в ЭКОЛОГЕ. Тем не менее существует возможность задания основного контрольного набора данных «по умолчанию», что упрощает начало работы с методикой SCREEN3
Источники выброса,   включая состав выброса	Источники выброса, включая состав выброса	Наиболее похожие части. Основное отличие:  В SCREEN3 дополнительно вводится одна модель источника: · Объемный источник (в интерпретации ОНД-86 наиболее близка модель многоствольной трубы). Может быть использован для представления линейного источника
Рельеф учитывается	Рельеф учитывается	В отличие от ОНД-86 расчет по SCREEN3 проводится с учетом цифрового рельефа местности
Метеоданные: · Температура окружающего воздуха · Скорость ветра на высоте 10м · Классы устойчивости · Высота слоя перемешивания	Метеоданные: · Температура окружающего воздуха · Скорость ветра · Коэффициент стратификации	Основные отличия: · В ОНД-86 дополнительно задается направление скорости ветра по секторам. · В SCREEN3 существует три метеорологических выбора  · В SCREEN3 используются метеоданные вблизи источника

Обработка данных перед расчетом

SCREEN3	ЭКОЛОГ, версия 3.00	Примечания
Обязательная обработка данных перед расчетом производится препроцессами: 1. Учета застройки 2. Метеоданных 3. Рельефа	Обработка данных учета застройки	Обязательными данными из перечисленных являются только метеоданные. В качестве препроцессора метеоданных наиболее общеупотребимой является утилита RAMMET

Расчет

SCREEN3	ЭКОЛОГ, версия 3.00	Примечания
Типы вариантов расчета: 1. Учет явления «осаждения». · Сухое осаждение · Влажное осаждение («вымывание») без учета осаждения 2. С учетом местности: Расчет для сельской местности Расчет для городской местности 3. С различными интервалами осреднения: (от 1 часа до года). 4. С учетом явлений экспоненциального распада (химические трансформации выбрасываемых веществ в атмосфере) и «истощения» (ограничения переноса, возникающее при быстром перемешивании струи под слоем инверсии) 5. Расчет рассеивания по высоте	Два варианта расчета 1. Зима 2. Лето	Метеорологические данные, необходимые для проведения расчета по SCREEN3 значительно отличаются от того, учитывается ли явление осаждения.

Метеорологические данные, требуемые для проведения расчета рассеивания по SCREEN3.

Метеорологические данные, используемые при расчете по SCREEN3 как правило готовятся с использованием препроцессора RAMMET.

В качестве входных данных RAMMET требует метеоданные, которые можно разбить на две группы:

1. Статистические (зависящие от времени) данные*

1.1. Ежедневные данные по высоте слоя перемешивания. Предоставляются National Climatic Data Center (NCDC).

1.2. Почасовые данные по поверхностным наблюдениям. Предоставляются National Climatic Data Center (NCDC).

1.3.  Почасовые данные по осадкам (требуются, в случае проведения расчета с учетом влажного осаждения). Предоставляются NWS (National weather service).

 2. Cправочные данные, независимые от времени (требуются в случае проведения расчета с учетом осаждения)

*Данные, соответствующие п.п.1.1.,1.2. являются минимальным набором метеоданных, необходимых для следующего проведения расчета рассеивания по модели SCREEN3.

2. Описание методики расчетов

Расчеты проводятся для точечных источников. В ходе работы просчитать зависимость приземной концентрации загрязнителя на оси ветра от расстояния с использованием программы УПРЗА «Эколог» и «SCREEN3» для источников выбросов с высотами 20, 40, 50, 60, 70, 100, 150 и 200 м с варьированием параметров выбросов газовоздушной смеси (скорость выброса ГВС, диаметр устья, скорость ветра, мощность выброса, разница между температурой ГВС и окружающего воздуха). Варианты расчетов для программы «SCREEN3» приведены в таблице 2.

Примечание:

Варианты расчетов для программы «Эколог» практически полностью соответствуют вариантам расчета программы «SCREEN3». При этом в программе «Эколог» Т_гвс и Т_в вводятся в ⁰С и классы стабильности в методике ОНД-86 не используются.

Коэффициент А в методике ОНД-86 равен 200, что соответствует Европейской территории СНГ: для районов России южнее 50 с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СНГ: для Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии.

Таблица 2.

Варианты расчетов по программе «SCREEN3».

№	Wгвс, м/с	Тгвс,К	Тв,К	dвн.,м	uв, м/с	Нист.,м	М,г/с	Класс стабильности
1	2	3	4	5	6		7	8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7	398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398	298 298 298 298 298 298 298 298 298 298 298 298 298 298 298	1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4	Full 1 1 1 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 4 4 4 4 8 8	35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35	12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12	Full A B F A B C E F B C D E C D
16 17 18 19 20 21 22	0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1	299 299 299 299 299 299 299	298 298 298 298 298 298 298	3 3 3 3 3 3 3	Full Full Full Full Full Full Full	40 50 60 70 100 150 200	100 100 100 100 100 100 100	Full Full Full Full Full Full Full
23 24 25 26 27 28 30 31 32	10 10 10 10 10 10 10 10 0.1	398 398 398 398 398 398 398 299 398	298 298 298 298 298 298 298 298 298	3 3 3 3 3 3 3 3 3	Full Full Full Full Full Full Full Full Full	40 50 60 70 100 150 200 40 40	100 100 100 100 100 100 100 100 100	Full Full Full Full Full Full Full Full Full

В таблице используются обозначения:

 W _гвс- скорость выброса ГВС (газовоздушной смеси), м/с

  Т_гвс-температура ГВС, К (для программы "Эколог" в ⁰С);

  Т_в-температура окружающего воздуха;

  d_вн.-внутренний диаметр, м;

  u_в-скорость ветра, м/с.

  M-мощность выброса ГВС, г/с;

  Н_ист-высота источника, м

Примечание: При использовании в "SCREEN3" выбора "Full meteorology" ("Полная метеорология") программа пробегает все возможные скорости ветра и классы стабильности.

По результатам расчета должны быть построены следующие графики:

1. Зависимость приземной концентрации SO₂ на оси ветра от расстояния ("Эколог").

2. Зависимость приземной концентрации SO₂ на оси ветра от расстояния ("SCREEN3").

3. Зависимость класса стабильности от расстояния.

4. Зависимость высоты подъема шлейфа выбросов от расстояния.

5. Зависимость приземной концентрации SO₂ на оси ветра от расстояния при скорости ветра u=1м/с для классов стабильности A, B, F.

6. Зависимость приземной концентрации SO₂ на оси ветра от расстояния при скорости ветра u=2.2 м/с для классов стабильности A, B, C, E, F.

7. Зависимость приземной концентрации SO₂ на оси ветра от расстояния при скорости ветра u=4 м/с для классов стабильности B, C, D, E.

8. Зависимость приземной концентрации SO₂ на оси ветра от расстояния при скорости ветра u=8м/с для классов стабильности C, D.

9. Зависимости приземных концентраций SO₂ на оси ветра от расстояния при скоростях ветра u=1м/с; u=2.2м/с; u=4м/с; u=8м/с ("Эколог")

10. Зависимости приземных концентраций SO₂ на оси ветра от расстояния для высот источника Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=150м, Н=200м при ΔТ=0.1⁰С и ΔW=0.1м/с. ("SCREEN3")   

11. Зависимости приземных концентраций SO₂ на оси ветра от расстояния для высот источников Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=150м, Н=200м при ΔТ=0.1⁰С и ΔW=0.1м/с ("Эколог") 

12. Зависимости приземных концентраций SO₂ на оси ветра от расстояния для высот источника Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=150м, Н=200м. ("SCREEN3").

13. Зависимости приземных концентраций SO₂ на оси ветра от расстояния для высот источников Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=150м, Н=200м. ("Эколог") 

14. Сравнение зависимостей приземных концентраций SO₂ от расстояния по программам "SCREEN3" и "Эколог" для высот источников Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=200м.

15. Зависимость разности приземных концентраций SO₂ от расстояния по программам "SCREEN3" и "Эколог" для высот источников Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=200м.

16. Зависимость отношения приземных концентраций SO₂ от расстояния по программам "SCREEN3" и "Эколог" для высот источников Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м, Н=200м.

17.  Зависимость отношения приземных концентраций SO₂ от расстояния по программам "SCREEN3" и "Эколог" для высот источников Н=40м, Н=50м, Н=60м, Н=70м, Н=100м.