荒漠區(qū)典型露天煤礦粉塵擴(kuò)散模擬研究.pdf

1、煤炭作為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)中與石油、天然氣并存的三大支柱能源之一，在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，以煤炭為主的能源供應(yīng)格局難以改變，煤炭資源開發(fā)面臨的環(huán)境保護(hù)形勢(shì)也更加嚴(yán)峻，特別是在荒漠區(qū)，露天煤礦的開發(fā)對(duì)自身及周邊大氣環(huán)境等造成一定影響。露天煤礦開采過程中的粉塵隨風(fēng)飄揚(yáng)，若缺少相應(yīng)的保護(hù)和凈化設(shè)施，釋放的粉塵除導(dǎo)致大氣質(zhì)量下降。新疆維吾爾自治區(qū)準(zhǔn)東煤田五彩灣礦區(qū)，已探明可采儲(chǔ)量約為117億噸。該礦區(qū)煤質(zhì)優(yōu)良，是我國(guó)重要的動(dòng)力煤和化工用煤基地之一。隨著

2、該煤礦的大量開采，礦區(qū)及其周邊的空氣污染問題應(yīng)該引起我們的關(guān)注。
　　本文采用中尺度氣象模型(MM5)和空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)模型(CALPUFF)來模擬五彩灣礦區(qū)中空氣中粉塵濃度，同時(shí)分析了影響環(huán)境空氣粉塵濃度的主要因素?？諝赓|(zhì)量模型CALPUFF對(duì)輸入源強(qiáng)有規(guī)定，需要對(duì)排放源強(qiáng)進(jìn)行分類和整理:將煤礦的打眼爆破設(shè)置為瞬時(shí)面源;將露天煤礦本身，這種面積大但排放高度較低、量較小的排放源設(shè)為面源（煤炭裝卸源強(qiáng)為方便計(jì)算也歸于此）;將煤的道路運(yùn)輸

3、起塵根據(jù)相關(guān)的規(guī)范設(shè)為線源。然后根據(jù)各類源強(qiáng)估算方法，進(jìn)行源強(qiáng)大小估算;耦合氣象診斷模型(CALMET)和中尺度氣象預(yù)測(cè)模型(MM5)模擬研究區(qū)域內(nèi)的氣象場(chǎng)，同時(shí)分析礦區(qū)的氣象特征。以1、4、7、10為代表月代表四季，使用CALPUFF模擬隨時(shí)間的分布，礦區(qū)的粉塵濃度變化情況，同時(shí)分析粉塵的濃度特征以與氣象的關(guān)系。
　　風(fēng)場(chǎng)模擬的礦區(qū)四季平均風(fēng)速中，冬季＞春季＞夏季＞秋季;礦區(qū)各季節(jié)西風(fēng)和東風(fēng)的概率最高，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng);夏季在

4、0點(diǎn)至4點(diǎn)有逆溫的存在，但只有幾十米的厚度;由于冬季空氣的豎向混合能力不強(qiáng)，且逆溫層厚度很大、同時(shí)維持時(shí)間較長(zhǎng)，所以冬季較夏季相比會(huì)不利于污染物的豎向擴(kuò)散;在不同季節(jié)時(shí)，變化較大的是最大混合層高度，夏季時(shí)混合層最高為2500m以上，冬季時(shí)只有200m左右，對(duì)于日變化特征基本一致;礦區(qū)四季溫差較大，夏季和冬季最高溫和最低溫最大相差37°℃，并且晝夜溫差在10℃以上。
　　在典型小時(shí)2012年7月11日21時(shí)，主要是風(fēng)速較大且持續(xù)揚(yáng)起

5、，并且氣溫較高，使灑水降塵等一些抑塵措施達(dá)不到應(yīng)有的效果，加上混合層高度較低，極不利于粉塵的向外擴(kuò)散，故使得這一時(shí)刻粉塵濃度達(dá)到了較高值。典型日是10月31日，造成當(dāng)天粉塵濃度在某些區(qū)域偏高的主要原因是，持續(xù)的低風(fēng)速，和混合層高度全天高度基本都小于秋季平均值，不利于污染物在水平方向的擴(kuò)散。對(duì)于四季的平均濃度，呈現(xiàn)出礦區(qū)粉塵濃度從大到小依次為秋季＞夏季＞春季＞冬季，這主要和氣象條件及開采能力有關(guān)。對(duì)于粉塵濃度的日均值，經(jīng)過模擬，發(fā)現(xiàn)有些點(diǎn)