Характер рассевания химических и механических загрязнений воздуха всех типов, холодных или нагретых, от любых источников (наземных, низких, средней высоты и высоких) определяется ветровым режимом территории.

​

При обтекании ветровым потоком рельефа местности и объектов застройки, его скорость и направление изменяются, могут образовываться вихри различного масштаба. При каждом направлении ветра образуются свои области, где ветер замедляется или ускоряется, где завихренность ветрового потока сильнее или слабее, где концентрация загрязняющих веществ выше или ниже. По этим причинам параметры распространения загрязняющих веществ неодинаковы в разных направлениях.

​

Ветер непостоянен и характеризуется неравномерной по сторонам света повторяемостью направлений и скоростей, которые для каждой местности известны по результатам многолетних метеонаблюдений. Совмещение результатов расчёта ветровых потоков на все направления ветра с учётом повторяемости этих направлений показывает неравномерность распределения среднегодовых концентраций загрязняющих веществ как в пределах, так и за пределами санитарно-защитных зон. Анализ этих факторов позволяет решать задачи:

• экологической безопасности путём определения зоны возможного превышения предельно-допустимой концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в пределах санитарно-защитной зоны (СЗЗ);

• экологической комфортности на основе анализа неравномерности распределения остаточных концентраций загрязняющих веществ за пределами санитарно-защитной зоны.

​​

Численное моделирование ветровых потоков (CFD-моделирование, от англ. Computational Fluid Dynamics, CFD – вычислительная механика жидкости и газа) базируется на воспроизведении в математической модели движения ветрового потока и учётом переноса газовых примесей или присоединённых механических частиц различных фракций. Параметры ветрового потока изменяются вначале при обтекании рельефа местности и окружающей застройки, далее при обтекании зданий и сооружений промышленного производства, при этом может происходить интерференция воздушных потоков, сформированных различными зданиями и сооружениями. После чего ветровой поток воспринимает эмиссию загрязняющих веществ и удаляется от источника загрязнения, продолжая непрерывно изменять свои параметры с учётом рельефа местности, что приводит к большей или меньшей скорости снижения концентрации загрязняющих веществ вследствие рассеивания, либо к большей или меньшей скорости выпадения механических частиц.

​

Таким образом, CFD-моделирование представляет собой универсальный подход, позволяющей определять концентрации загрязняющих веществ различных типов при любых параметрах источника загрязнений, при любом рельефе местности, при любой окружающей застройке.

​

Масштаб охвата аэродинамической экологической модели и степень требуемой детализации поверхности земли, зданий и сооружений, что определяет шероховатость местности, зависит от высотности источника загрязнений и параметров истечения загрязняющих веществ в атмосферу. Для наземных источников загрязнений существенное значение имеют особенности обтекания воздушным потоком зданий и сооружений самого предприятия, которые будут выступать экологическим экранами при определённых направлениях ветра. Для высоких источников нагретых загрязнений основное влияние будет оказывать крупные элементы рельефа (холмы, долины рек и ручьёв).

​

Размеры санитарно-защитных зон (СЗЗ) промышленных объектов устанавливаются на основе СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" с учётом результатов расчётов загрязнения воздуха и результатов натурных исследований и измерений, выполняемых в соответствии с программой наблюдений в составе проекта ССЗ. При этом учитываются следующие ориентировочные размеры ССЗ в зависимости от класса промышленного объекта.

​

Класс объекта     Ориентировочный размер ССЗ, м

      I                      1000

      II                     500

      III                    300

      IV                    100

      V                      50

 

CFD-моделирование экологической аэродинамики позволяет решать следующие задачи промышленной экологии:

• расчётное обоснование границ санитарно-защитных зон;

• определение вертикального профиля концентрации загрязняющих веществ для оценки экологической обстановки на верхних этажах зданий;

• оценка экологической комфортности на основе анализа неравномерности распределения остаточных концентраций загрязняющих веществ за пределами санитарно-защитных зон.

​​

Следует обратить внимание на большое значение экологической комфортности для реализации комплексных проектов нового строительства:  как при освоении новых территорий, так и при повышении этажности застройки в ходе реновации ранее освоенных территорий. Несоответствие уровня экологической комфортности имеющимся ожиданиям может негативно повлиять на рыночную стоимость объектов недвижимости.

​

К смежному направлению экологического CFD-моделирования относится анализ экологической комфортности городской среды в условиях неравномерного распространения городских эмиссий, таких как автомобильные.