Экологическая климатология и климатические ресурсы (стр. 13 )

Таблица 39

Стоимость агроклиматических ресурсов

Административно-территориальная единица	Площадь сельско­хозяйственных угодий, тыс. га	Стоимость агроклиматических ресурсов в ценах 1998 г.
кадастровая, руб. /га	общая, млн. руб.
Белгородская область	1700,1	2364	4019,06
Воронежская область	3217,3	2251	7243,56
Курская область	2020,2	2383	4813,68
Липецкая область	1700,3	2289	3891,93
Тамбовская область	2329,6	2195	5113,83

3.3 Атомно-энергоклиматические ресурсы

Атомно-энергоклиматические ресурсы — климатические условия, способст­вующие работе атомных электростанций (АЭС).

На долю АЭС в настоящее время приходится около 11 % производимой в Рос­сии энергии. Атомные электростанции используют в высшей степени транспор­табельное топливо. При расходе 1 кг урана-235 выделяется тепло, эквивалентное сжиганию 2,5 тыс. т угля. Эта характерная особенность совершенно исключает зависимость АЭС от топливно-энергетического фактора и обеспечивает наиболь­шую маневренность размещения среди электростанций всех типов. Поэтому АЭС располагаются чаще всего в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или там, где ресурсы другого минерального топлива и гидроэнергии ограничены. На территории Центрально-Черноземного региона функционируют две атомные станции: в г. Курчатове Курской области и г. Нововоронеже Воронежской области.

Специализированные показатели климатических ресурсов для работы АЭС и диапазон их изменения по стране в целом представлены в таблице 40.

Таблица 40

Диапазон изменения специализированных показателей

атомно-энергоклиматических ресурсов

Показатель	Единица измерения	Минимум	Максимум
Скорость ветра, возможная 1 раз в 10 000 лет	м/с	25	75
Вероятность смерча	-	0	1,33 × 10-5
Абсолютный максимум температуры воздуха	оС	31	45
Повторяемость штилей	%	5	30

Большие значения всех указанных показателей являются очень опасными для безаварийного функционирования АЭС и уменьшают атомно-энергоклиматические ресурсы в данном районе.

Атомные электростанции являются строениями повышенного класса надеж­ности. Поэтому, по рекомендации МАГАТЭ, при расчете ветровой нагрузки на эти сооружения используется расчетная скорость ветра редкой повторяемости (1 раз влет).

Очень опасен для работы АЭС смерч. Влияние смерча проявляется в резком возрастании скорости ветра (она может превысить 40 м/с), перепаде давления, воздействии летящих предметов.

Для нормальной работы АЭС важно бесперебойное функционирование конеч­ного поглотителя тепла (КПТ). Конечным поглотителем тепла является атмосфера, водоем (пруд-охладитель) или грунтовые воды, представляющие собой среды, в одну из которых (или во все) переводится остаточное тепло при нормальной экс­плуатации, при ожидаемых во время эксплуатации событиях или аварийных условиях. Пруд-охладитель должен рассеивать остаточное тепло без подпитки бассейна в течение конкретного минимального промежутка времени (обычно 30 дней) в случае наименее благоприятных условий окружающей среды. Следова­тельно, необходима информация о тех критических характеристиках окружаю­щей среды, которые имеют решающее значение с точки зрения теплообмена и потерь воды. Поэтому еще одним из основных специализированных показателей климатических ресурсов является абсолютный максимум температуры воздуха.

Для того чтобы возможные выбросы радиоактивных веществ не накаплива­лись в ближайшем окружении станции, необходима хорошая продуваемость территории. Следовательно, очень важной является информация о повторяемо­сти штилей.

Очень пестрая картина распределения атомно-энергоклиматических ресурсов наблюдается в центре европейской части России. Абсолютный максимум темпе­ратуры воздуха здесь составляет 38-40 °С, скорость ветра, возможная 1 раз в 10000 лет, - 25-35м/с, повторяемость штилей - 10%. Однако вероятность смерчей сильно изменяется по территории этого региона. Она наиболее высока в тех областях, где имеются крупные водоемы и могут возникать значительные температурные различия между сильно прогретой сушей и прохладной водной поверхностью. Поэтому в Липецкой, Тамбовской областях атомно-энергоклиматические ресурсы не превышают 7,5- 9.2 у. е. В тех же областях, где смерчи маловероятны климатические ресурсы для работы АЭС достаточно велики 13,1 у. е. (табл. 41).

Таблица 41

Значения основных специализированных показателей

атомно - энергоклиматических ресурсов

Административно-территориальная единица	Скорость ветра, возможная 1 раз в 10 000 лет, м/с	Абсолютный максимум температуры воздуха, оС	Повторяемость штилей, %	Градация ресурсов, у. е
Тамбовская	35	42	10	2,55 – 5,05
Воронежская	35	43	10
Липецкая	35	40	10	7,55 – 10,05
Курская	35	41	10	10,05 – 12,55
Белгородская	35	43	10

Наименее благоприятны для работы АЭС южные районы европейской части России (5-7 у. е.). Здесь отмечены абсолютные максимумы температуры воздуха, равные 40-45°С; скорость ветра, возможная 1 раз влет, составляет м/с; довольно высока вероятность смерчей. Все эти факторы делают нецелесообразным развитие атомной энергетики на юге европейской части России.

3.4 Ветровые климатические ресурсы (общие)

Ветровые ресурсы являются потенциалом для энергетики. В ряде случаев ветер оказывает благоприятное воздействие на внутреннюю среду здания и внешнюю городскую среду в качестве источника естественной вентиляции.

Показателями вентилирования воздуха вне зданий служат средняя и макси­мальная скорость ветра с поправками на антропогенный и естественный ланд­шафты.

Среднее значение коэффициента трансформации под воздействием элементов застройки t на территории фрагмента застройки различной формы дается в виде суммы некоторого усредненного значения и ряда поправок:

t = m + SDi, (1)

где m = 0,34; Di — поправки, зависящие от формы фрагмента, комбинации раз­рывов между торцами зданий, геометрического критерия, вариации формы, направления ветра и этажности застройки.

На рис. 5 показаны различные формы фрагментов в плане застройки, а в табл. 42 даны соответствующие поправки на форму фрагментов.

Через разрывы в сплошной ленте застройки воздушный поток перетекает из одного фрагмента в другой. Интенсивность этого перетекания и, следовательно, аэрационный режим в последующем фрагменте в значительной степени зави­сят от ширины, расположения и числа разрывов. Разрывы, находящиеся сбоку по отношению к основному движению воздушного потока, оказывают нич­тожно малое влияние на аэрационный режим пространства внутри фрагмента, поэтому такими разрывами можно пренебречь. Во всех других случаях раз­рывы вносят существенные изменения в значение коэффициента трансформа­ции

Таблица 42

Поправка к коэффициенту трансформации Di в зависимости от формы фрагмента

Номер фрагмента	Di	Номер фрагмента	Di
Ф1 Ф2 Ф3	0,034 -0,011 -0,050	Ф4 Ф5 Ф6	-0,011 0,043 -0,006

Ф1
Ф2
Ф3
Ф4
Ф5
Ф6
	Схема 1	Схема 2	Схема 3

Рис. 5. Форма фрагментов (Ф1 –Ф6) в плане застройки.

Наименьшее влияние в этих случаях оказывают разрывы, расположенные с одной наветренной или подветренной стороны фрагмента (рис. 6, схема 1), и разрывы, расположенные с двух противоположных сторон фрагмента, но не в створе друг с другом (рис. 6, схема 2). Наибольшее изменение аэрационного режима оказывают разрывы, расположенные на противоположных сторонах фрагмента в створе друг с другом (рис. 2, схема 3).

Схема 1	Схема 2	Схема 3

Рис.6. Комбинация разрывов

В табл. 43 приведены значения поправок, учитывающие разрывы.

Каждая форма фрагмента может в большей или меньшей степени деформиро­вана, т. е. втянута в плане или сжата (см. рис. 5). Эти особенности фрагментов, влияющие на трансформацию воздушного потока, учитываются введением поправок на деформацию фрагмента D3 и D4.

Таблица 43

Поправка к коэффициенту трансформации D2 в зависимости от схемы разрывов и угла a между направлением ветра изданием

Формы фрагментов	a…о	Схема 1	Схема 2	Схема 3
Прямоугольные Остальные	90 45 0;45;90	0,03 0,05 -0,038	0,08 0,22 0,002	0,12 0,38 0,035

Поправка D3 зависит от геометрического критерия Z = P / Ö F, где Р –полупериметр; F – площадь фрагмента. Поправка D4 зависит от отношения l / s, где l – размер фрагмента вдоль направления потока; s – размер в перпендикулярном ему направлении.

В табл.44 приведены значения поправок D 3 и D4 на «вытянутость или «сжатость» фрагмента.

Таблица 44.

Поправки к коэффициенту трансформации D3 и D4

на «вытянутость» или «сжатость» фрагмента

Z……………………2,0 2,05 2,1

D3………………..0,029 -0,044 0,014

l / s………………< 1 1 > 1

D4……………….-0,039 0,04 -0,001

Направление воздушного потока учитывается с помощью поправки D5 (табл.45).

Таблица 45

Поправка к коэффициенту трансформации D5

на направление воздушного потока

a…о………………………90 45 0

D5 ……………………-0,02 0,11 -0,091

На аэрационный режим оказывают влияние здания повышенной этажности. Здание, высота которого в 1,5 раза больше остальных зданий фрагмента застрой­ки, является зданием повышенной этажности. Включение таких зданий в фраг­мент застройки, вносящее существенные возмущения в воздушный поток, учитывается с помощью поправки D6. На рис. 7 показаны варианты размещения зданий повышенной этажности в фрагменте застройки, в табл. 46 приведены соответствующие поправки.

1 2 3

 

 

Рис.7. Варианты размещения зданий повышенной этажности (заштрихованы) в фрагменте застройки

1 – с наветренной стороны фрагмента; 2 – с подветренной стороны фрагмента; 3 – сбоку (справа и слева) по отношению к фрагменту.

 

Таблица 46.

Поправка к коэффициенту трансформации D6

на включение зданий повышенной этажности

Вариант …………………

D6 ……………………….. 0,183 -0,108 0,018

Для прямоугольных фрагментов застройки коэффициент трансформации рассчитывается в зависимости от направления воздушного потока по формулам

tср (0о, 90о) = 0,01 Z0о, 90о1,32 + 0,19, (2)

где Z0о, 90о = Lср / Sср0,25;

tср (45о) = 0,02 Z45о2 + 0,19, (3)

где Z45о = (Lср Sср) 0,5 /L ср0,25 Sср0,25.

Здесь Lср и Sср равны соответственно L/H S/H, где H – высота здания; L – длина здания; S – ширина здания.

В формулы (2) и (3) вводятся поправки D2 и D6.

Эта система применима в масштабе большого города, где аэродинамика мо­жет быть описана путем простых изменений шероховатости. В меньшем масшта­бе значительно труднее использовать общие параметры шероховатости. Такие специфические свойства района, как парки, скверы, подъездные дороги и другие создают сложные взаимодействия, вызывающие местные изменения шерохова­тости.