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        港口煤堆場起塵量估算的關(guān)鍵參數(shù)取值研究

        2021-07-10 11:13:04王忠岱張國鋒黃麗雅
        科技視界 2021年17期
        關(guān)鍵詞:港口風(fēng)速

        王忠岱 張國鋒 黃麗雅

        (1.同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院,上海201804;2.河北建投海上風(fēng)電公司,河北 唐山063000;3.交通運輸部規(guī)劃研究院,北京100028)

        0 引言

        在港口煤炭堆場的環(huán)境影響評價中,堆場起塵量估算結(jié)果準確與否關(guān)系到顆粒物濃度預(yù)測結(jié)果的準確性和評價結(jié)論的可靠性[1,2]。目前,國內(nèi)通常采用JTS 105-1—2011《港口建設(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)[3]中的推薦公式計算堆場起塵量,公式中各計算參數(shù)的取值直接影響堆場起塵量的估算結(jié)果[4,5]。因此,起塵量估算參數(shù)是合理評價港口煤堆場大氣環(huán)境影響的關(guān)鍵數(shù)據(jù)[6]。

        本文收集整理了我國多個典型港口的煤炭堆場基礎(chǔ)資料、氣象數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),通過推算與驗證,得出不同環(huán)境條件下堆場起塵量的主要計算參數(shù)取值范圍,為準確合理地評估港口煤炭的大氣環(huán)境影響提供科學(xué)依據(jù)。

        1 計算方法

        1.1 計算公式

        根據(jù)《規(guī)范》,港口煤堆場起塵量計算方法如下:

        式中,Q為堆場起塵量,kg;α為起塵調(diào)節(jié)系數(shù)(原煤取0.8),無量綱;U為實際風(fēng)速,m/s;U0為混合粒徑顆粒的啟動風(fēng)速,m/s;S為堆表面積,m2;ω為堆場貨物含水率,%。

        1.2 計算參數(shù)選擇

        由式(1)、式(2)可知,起塵量計算參數(shù)中,堆場實際風(fēng)速、堆表面積等參數(shù)均可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選取,而煤炭含水率則難以直接獲取。因此,煤炭含水率的取值差異將直接影響啟動風(fēng)速及堆場起塵量計算結(jié)果,是導(dǎo)致堆場起塵量計算結(jié)果與實際情況存在偏差的主要因素。

        表1 不同含水率條件下堆場的年起塵量

        1.3 計算與驗證方法

        本文收集整理了我國有代表性的12個港口煤堆場的風(fēng)速統(tǒng)計資料及距離堆場較近的大氣例行監(jiān)測點總懸浮顆粒物(TSP)年均濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)。計算與驗證方法如下:(1)由于各堆場煤炭含水率存在動態(tài)變化,計算時含水率從2%~7%范圍內(nèi)取整數(shù)值分別計算;(2)根據(jù)12個港口煤堆場的風(fēng)速統(tǒng)計資料、堆表面積等相關(guān)數(shù)據(jù),計算各堆場在不同煤炭含水率條件下的起塵量;(3)利用大氣預(yù)測軟件ADMS模式,對上述情景的堆場場界外例行監(jiān)測點TSP年均濃度進行模擬,并與實測數(shù)據(jù)進行對比;(4)利用試差法求得最接近實際情況的起塵量啟動風(fēng)速,進而總結(jié)出含水率的取值規(guī)律。

        2 結(jié)果與討論

        通過上述方法,可以找出與實測值最接近的預(yù)測值計算參數(shù),包括啟動風(fēng)速和含水率,見表2。

        表2 現(xiàn)狀采集數(shù)據(jù)及預(yù)測結(jié)果表

        各港口的最貼近實際的啟動風(fēng)速取值、含水率取值與常年平均風(fēng)速的關(guān)系如圖1所示。

        圖1 最佳含水率取值與常年平均風(fēng)速關(guān)系

        從圖1可以看出,當(dāng)港口所在區(qū)域的常年平均風(fēng)速小于4.0 m/s時,含水率取值范圍為3.8%±0.2%,對應(yīng)啟動風(fēng)速取值位于(3.4±0.05)m/s范圍內(nèi)。當(dāng)港口所在區(qū)域的常年平均風(fēng)速大于4.0 m/s時,含水率取值范圍為5.6%±0.2%,對應(yīng)啟動風(fēng)速最佳取值位于(3.7±0.05)m/s范圍內(nèi)。

        在實際工作中,通過《規(guī)范》推薦公式進行港口煤堆場起塵量預(yù)測時,含水率的取值是影響預(yù)測結(jié)果的關(guān)鍵因素。但是,港口堆存和裝卸的煤炭種類、煤炭品質(zhì)以及所采取的抑塵措施等,在時間和空間上都是動態(tài)變化的,由此造成其含水率也是不斷變化的。單一的含水率取值計算出的起塵量,與實際起塵量之間肯定會存在一定差異[7,8]。

        結(jié)合本研究的結(jié)果,若港口所在區(qū)域常年風(fēng)速較大(擬合結(jié)果為大于4 m/s),建議計算煤炭起塵量時的煤炭含水率取值在3.6%~4.0%范圍內(nèi);若港口所在區(qū)域常年風(fēng)速較?。〝M合結(jié)果為小于4.0 m/s),建議煤炭含水率取值在5.4%~5.8%范圍內(nèi)。

        3 結(jié)論

        本文通過對12個港口煤堆場起塵量的計算與分析,得出了基于JTS 105-1—2011《港口建設(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》推薦公式進行煤堆場起塵量預(yù)測時的含水率取值建議,為科學(xué)評估港口煤炭裝卸和堆存的大氣環(huán)境影響提供依據(jù)。本文結(jié)論有待在更多的港口范圍內(nèi)進一步論證,以確認其是否具有更普遍的適用性。另外,煤炭堆場含水率的取值還需要綜合考慮港口本身的裝卸要求。

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