港口煤堆場起塵量估算的關(guān)鍵參數(shù)取值研究

王忠岱 張國鋒 黃麗雅

（1.同濟(jì)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(zhǔn)確與否關(guān)系到顆粒物濃度預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)行模擬，并與實測數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步論證，以確認(rèn)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。