Вадим Романов - Прикладные аспекты аварийных выбросов в атмосферу

где U(10 м) — скорости ветра, измеренная на высоте флюгера.

Одной из первых формул, при составлении которой сделана попытка учесть вклад динамического и теплового подъема выброса, является формула Холланда (Holland) [116]:

где скорость примеси в выходном сечении W 0в м/с; диаметр устройства выброса D 0в метрах.

Эта формула получена в результате обработки наблюдений за шлейфами, выброшенными из трубы на высотах, не превышающих 50 м.

В ряде работ [137], полный подъем выброса в атмосфере предлагается разделить на динамический (газодинамический) Δh rи тепловой Δh m— за счет перегрева вещества выброса. Полный подъем загрязняющей примеси Δh при этом определяется сложением динамической и тепловой составляющих:

Δh = Δh m+ Δh r

В частности, для модельных экспериментов для условий тепловых электростанций получены значения Δh mи Δh rв следующем виде [157]:

где Т г— температура отходящих газов;

ΔТ = Т r—Т е;

ε y— интенсивность турбулентности в горизонтальной плоскости; S = 0,05 ÷ 0,17

β — угол касательной к траектории движения факела; остальные обозначения те же, что и ранее.

Отмечается [137], что если данные по исследованию динамической составляющей подъема факела у разных авторов по характеру влияния на подъем параметров сносящего потока и движущейся в ней струи совпадает, то при изучении тепловой составляющей такое единообразие отсутствует. Оно проявляется в различиях в значениях показателей в формуле для Δh r, которое приводит к большим отличиям в вычисленных значениях теплового всплытия.

Такое различие вычисляемых Δh rобъясняется

различными теоретическими предпосылками при определении этой характеристики, трудностями исследования теплового подъема на моделях в лабораторных условиях, отсутствием опытных данных по влиянию различных факторов на подъем выброса.

Что касается ограничений для применения аналитических формул, то они не пригодны в случаях сильно стратифицированной атмосферы или при сильном сдвиге ветра.

Рассмотрим теперь некоторые литературные данные по высотам подъемов кратковременных выбросов. По зарубежным литературным источникам, обобщенным в работе [151] для наземных, приземных и воздушных ядерных взрывов высота центра облака после стабилизации может быть найдена по формуле:

h ц=1070 ·q 0’ 2

где q — мощность ядерного заряда;

[q]=T; [h]=M

Модификация этой формулы относительно верхней h eи нижней h Hграниц взрывного облака дает следующие значения:

где a = (3 + 0,131gq) -1; e = (2,6 +0,4lgq) -1.

Независимая обработка данных по высотам 60 ядерных взрывов привела к появлению формулы, справедливой в диапазоне q от долей тонны до 10 5т (с надежной статистикой лишь в диапазоне 1-100кт), определяющую высоту подъема h цв виде [151]:

h ц=1600·q 0,21

Для наземных подрывов взрывчатки справедливо соотношение

h ц= 284·q 0’ 22·В -1/ 3-0,36u · В -1, (3.68)

где u — средняя скорость ветра в слое 0·h ц.

— параметр, определяющий устойчивость атмосферы.

В случае изотермий, когда и U = 5 м/с, а также устойчивых, но близких к нейтральным условиях формула (3.68) принимает вид [151]:

Δh ц= 1400 q 0,22— 52 (3.69)

Эта формула неприменима при , т. е. для неустойчивой стратификации атмосферы, при которой подъем выброса за счет сил плавучести теоретически ничем не ограничен.

При взрывах химических ВВ в серийных взрывах программы «Хардхет» в умеренноустойчивых условиях высота подъема облака оценивается в следующем виде [151]: h ц ≈ 700 q n, (3.70)

где n — принимает значения от 0,2 до 0,25.

Для более полного описания геометрии атмосферного источника при ядерных взрывах целесообразно привести формулы геометрических характеристик подобных источников. Для диаметра облака Д обл, вертикального его размера ΔН и диаметра «ножки» облака Д нможно пользоваться следующими оценками:

Д обл. =1600 q 0’ 117

ΔН = 1430 V 0’ 246