大氣因子條件下工業(yè)區(qū)布局探討

于 志 江

(盧龍縣城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃管理處，河北 秦皇島 066400)

大氣因子條件下工業(yè)區(qū)布局探討

于 志 江

(盧龍縣城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃管理處，河北 秦皇島 066400)

以盧龍縣城工業(yè)區(qū)布局為例，對(duì)該縣城氣候環(huán)境、風(fēng)速分級(jí)頻率、大氣穩(wěn)定度等進(jìn)行了分析，研究了各影響因素單獨(dú)作用下城市功能區(qū)的布局形態(tài)，并對(duì)規(guī)劃區(qū)靜風(fēng)情況下突發(fā)事故狀態(tài)進(jìn)行校核，以合理規(guī)劃工業(yè)區(qū)，從而減少城市污染。

工業(yè)區(qū)，布局，大氣環(huán)境，污染系數(shù)

0 引言

現(xiàn)行城市規(guī)劃教材,對(duì)工業(yè)區(qū)布局主要是以盛行風(fēng)向或主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)榭剂恳罁?jù)，考慮影響因子比較單一，有時(shí)不能準(zhǔn)確的反映實(shí)際情況，實(shí)際上,風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)頻、降雨情況、溫度都可能對(duì)工業(yè)區(qū)布局產(chǎn)生影響，該研究通過(guò)對(duì)大氣條件下各因子，以及工業(yè)項(xiàng)目本身對(duì)周邊環(huán)境的影響的探討，提出了在正常生產(chǎn)情況下，以大氣因素確定工業(yè)區(qū)方位，突發(fā)事故情形校核隔離帶寬度的規(guī)劃思想，應(yīng)用于城市規(guī)劃編制實(shí)踐的可能性。

1 基本情況

1.1 氣候環(huán)境情況

盧龍縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候宜人，歷年最高氣溫39 ℃(1972年7月16日)，最低氣溫-22.7 ℃(1978年12月29日)，年平均氣溫10.7 ℃。縣境12月份～次年2月多西北風(fēng)，3月份～6月份偏西南風(fēng),7月份～8月份多東北風(fēng)到東南風(fēng),9月～11月多西南風(fēng),常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng),年平均風(fēng)速2.4 m/s。根據(jù)2009年—2010年大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，盧龍縣城全年環(huán)境空氣質(zhì)量滿足二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，環(huán)境空氣質(zhì)量不斷改善。2010年城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量保持良好水平，全年二級(jí)及優(yōu)于二級(jí)的天數(shù)為325 d，三級(jí)天數(shù)為40 d，全縣環(huán)境空氣質(zhì)量為較清潔，污染程度隨季節(jié)變化，一季度>四季度>二季度>三季度。城區(qū)可吸入顆粒物年日均值為0.085 mg/m3，達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求(0.100 mg/m3)；二氧化硫年日均值為0.037 mg/m3，符合國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求(0.06 mg/m3)；二氧化氮年日均值為0.029 mg/m3，符合國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求(0.04 mg/m3)。

1.2 環(huán)境功能區(qū)劃

執(zhí)行GB 3095—1996國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)GJ 14—1996環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分原則與技術(shù)方法，綜合考慮盧龍縣生態(tài)功能控制要求，合理利用大氣環(huán)境容量，盧龍大氣環(huán)境劃分為一類和二類區(qū)域，一類區(qū)執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，二類區(qū)執(zhí)行二類標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)劃將河湖濕地、地表水源一級(jí)保護(hù)區(qū)、地下水源核心區(qū)風(fēng)景名勝區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)作為大氣環(huán)境一類區(qū)，農(nóng)村村鎮(zhèn)、農(nóng)田、一般工業(yè)區(qū)等作為大氣環(huán)境二類區(qū)。依據(jù)國(guó)家GB 3095—1996環(huán)境空氣污染質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，中心城區(qū)統(tǒng)一執(zhí)行國(guó)家大氣環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)劃期內(nèi)(至2030年)，縣域內(nèi)共形成兩片大氣環(huán)境一類功能區(qū)，其余為二級(jí)功能區(qū)。以規(guī)劃京沈高速公路第二通道和大秦鐵路為界，將盧龍縣域北部山體向南連接至紅山旅游景區(qū)、燕河營(yíng)鎮(zhèn)大秦鐵路以北區(qū)域和陳官屯鎮(zhèn)大秦鐵路以北區(qū)域劃定為大氣環(huán)境質(zhì)量一類功能區(qū)。將102國(guó)道以南，燕新公路與盧昌公路東至縣界間的柳河山谷周邊區(qū)域劃定為大氣環(huán)境質(zhì)量一類功能區(qū)。近期按照秦皇島市及盧龍縣“十二五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的控制要求，全縣轄區(qū)仍為大氣環(huán)境二類區(qū)。

2 污染氣象分析

2.1 風(fēng)向、風(fēng)速與污染系數(shù)

當(dāng)?shù)啬曛鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)閃SW風(fēng)，頻率為9%，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW風(fēng)，頻率為8%,年靜風(fēng)頻率為21%。

各季主導(dǎo)風(fēng)向：夏季、春季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW風(fēng)，頻率分別為12%，10%；秋季、冬季主導(dǎo)風(fēng)向與年主導(dǎo)風(fēng)向一致，為WSW風(fēng)，頻率分別為10%，5%。

各季中靜風(fēng)頻率以冬季較多出現(xiàn)，為31%，夏、春、秋季分別為18%，13%，22%。

各季風(fēng)速分級(jí)見(jiàn)表1，小于1.5 m/s的風(fēng)速占47%，大于5 m/s的風(fēng)速占9%，年平均風(fēng)速2.4 m/s。

表1 各季風(fēng)速分級(jí)頻率表 %

污染系數(shù)反映了風(fēng)頻及風(fēng)速聯(lián)合作用的結(jié)果,表現(xiàn)為在盧龍縣城區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向下的污染系數(shù)較大,污染較重。

2.2 大氣穩(wěn)定度

穩(wěn)定度是影響空氣污染的重要因素之一。按GB/T 13201—91制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法所推薦的穩(wěn)定度分類方法，對(duì)其地面常規(guī)氣象資料進(jìn)行穩(wěn)定度分類統(tǒng)計(jì)，各季穩(wěn)定度頻率見(jiàn)表2，全年各季中均以穩(wěn)定的F類為主，年出現(xiàn)頻率為33%。其次為中性天氣D類穩(wěn)定度，年出現(xiàn)頻率為25%。

表2 各季穩(wěn)定度頻率

綜上所述，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)環(huán)境空氣多處于穩(wěn)定及中性偏穩(wěn)定狀態(tài)，不利于大氣污染物的擴(kuò)散；常年盛行SSW-WSW風(fēng)，其次為NNE-ENE風(fēng)，年平均風(fēng)速1.95 m/s,靜風(fēng)出現(xiàn)頻率為21%。

3 各因子單獨(dú)作用下城市功能區(qū)布局形態(tài)

3.1 風(fēng)速、風(fēng)向因素

最大風(fēng)速發(fā)生在春季的NW及冬季的WNW方向，可知最佳工業(yè)區(qū)位置為第四象限，最不利位置為第二象限。全年平均風(fēng)速2.445 m/s，各方位風(fēng)速差異性不大。

3.2 風(fēng)向頻率

最大風(fēng)頻發(fā)生在夏季的SWS方向，可知最佳工業(yè)區(qū)位置為第一象限，最不利位置為第三象限。全年最大風(fēng)頻為SW方位，最佳工業(yè)區(qū)位置與分季節(jié)最大風(fēng)頻確定方位一致。

3.3 污染系數(shù)

最大污染系數(shù)發(fā)生在冬季的WSW方向，可知最佳工業(yè)區(qū)位置為第一象限，最不利位置為第三象限。全年最大污染系數(shù)發(fā)生在SW方位，與冬季最大數(shù)值在同一象限。

3.4 小結(jié)

假定單一因子下最佳位置分值為1，最不利位置分值為-1，則盧龍縣中心城區(qū)第一象限總分值為2，第二象限總分值為-1，第三象限總分值為-2，第四象限總分值為1，可以看出，工業(yè)區(qū)的最佳擺放位置為第一象限。

4 靜風(fēng)下突發(fā)事故隔離帶校核

因本規(guī)劃區(qū)內(nèi)環(huán)境空氣多處于穩(wěn)定及中性偏穩(wěn)定狀態(tài)，不利于大氣污染物的擴(kuò)散，所以有必要對(duì)靜風(fēng)情況下突發(fā)事故狀態(tài)進(jìn)行校核。根據(jù)風(fēng)環(huán)境的分析結(jié)果，該規(guī)劃區(qū)工業(yè)項(xiàng)目擺放在東北部比較合適，而且工業(yè)項(xiàng)目已經(jīng)明確為以化工項(xiàng)目為主，建設(shè)化工園區(qū)。化工項(xiàng)目以硫酸類及樹(shù)脂類項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的干擾最大，所以選取意向硫酸制取相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行初步分析。

4.1 最大可信事故選取

由于工業(yè)園區(qū)規(guī)劃建設(shè)期較長(zhǎng)，入駐企業(yè)性質(zhì)不相同，所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)水平不易確定。根據(jù)盧龍縣東部工業(yè)園區(qū)功能定位，最大可信事故假定為硫酸(93%)和氯磺酸泄漏中毒事故及甲醇火災(zāi)爆炸事故。一是硫酸儲(chǔ)罐、儲(chǔ)槽或反應(yīng)釜由于閥門(mén)、法蘭泄漏或誤操作等原因發(fā)生泄漏，導(dǎo)致人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，或?qū)е赂浇用裎肓蛩犰F引起中毒、灼傷。二是硫酸裝置轉(zhuǎn)化系統(tǒng)發(fā)生故障，反應(yīng)溫度不能滿足催化劑溫度的要求，假定轉(zhuǎn)化率降低至85%。根據(jù)《環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)用技術(shù)與方法》中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前國(guó)內(nèi)化工裝置典型泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)概率在1×10-5次/年左右。

4.2 事故狀態(tài)下大氣影響分析

秦皇島市環(huán)研所對(duì)本區(qū)域內(nèi)擬建的一大型硫酸項(xiàng)目進(jìn)行了估算，結(jié)果顯示，在最不利氣象條件下，總體上看，建設(shè)項(xiàng)目對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域的污染貢獻(xiàn)不大,對(duì)周圍環(huán)境影響較小。項(xiàng)目廢氣排放對(duì)敏感點(diǎn)環(huán)境空氣影響不大。通過(guò)火災(zāi)爆炸事故影響分析和事故泄漏大氣環(huán)境影響分析可知，爆炸事故影響范圍主要是廠區(qū)周圍道路和相鄰企業(yè)人員，周圍村莊敏感點(diǎn)距化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)源約900 m以外，不在傷害半徑內(nèi)。事故泄漏大氣環(huán)境影響范圍在640 m內(nèi)，主要是對(duì)廠內(nèi)職工及周邊人群的影響，而對(duì)敏感點(diǎn)影響較小。目前國(guó)內(nèi)硫酸、氯磺酸和甲醇儲(chǔ)罐很多，絕大多數(shù)都能做到安全運(yùn)行，類比分析其風(fēng)險(xiǎn)值為10-6數(shù)量級(jí)，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小于可接受水平。

1)硫酸生產(chǎn)區(qū)尾吸塔產(chǎn)生的SO2最大落地濃度0.018 2 mg/m3,占標(biāo)率3.65%；硫酸霧最大落地濃度0.000 9 mg/m3,占標(biāo)率0.31%。硫酸裝置區(qū)無(wú)組織排放硫酸霧最大落地濃度0.023 6 mg/m3,占標(biāo)率7.87%，硫酸鋁裝置區(qū)顆粒物最大落地濃度0.003 95 mg/m3,占標(biāo)率0.22%。無(wú)組織排放的硫酸霧最大濃度遠(yuǎn)低于GB 26132—2010硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)周界外無(wú)組織排放濃度限值要求(0.3 mg/m3),廠界達(dá)標(biāo)排放。在最不利氣象條件下，預(yù)測(cè)結(jié)果表明，項(xiàng)目建成后敏感點(diǎn)SO2、粉塵濃度滿足GB 3095—1996環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，硫酸霧濃度滿足TJ 36—1979工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中“居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度”。2)硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)故障。假定硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)發(fā)生故障，轉(zhuǎn)化率由99.8%降低至85%。則轉(zhuǎn)化后SO2產(chǎn)生濃度升至44 500 mg/m3,經(jīng)尾吸塔處理后排放濃度為13 365 mg/m3,排放速率768.1 kg/h。假定事故發(fā)生30 min，則SO2排放量384.1 kg，事故排放為特殊情況下的瞬間排放，分別選取小風(fēng)(1 m/s)、年平均風(fēng)速(2.45 m/s)和大風(fēng)(5.0 m/s)情況下在B，D，E三種穩(wěn)定度下預(yù)測(cè)物料硫酸泄漏形成的硫酸霧在不同時(shí)刻的地面濃度。在硫酸貯罐發(fā)生泄漏5 min～30 min時(shí)間內(nèi)，下風(fēng)向硫酸霧最大落地濃度在127 mg/m3～859.564 9 mg/m3之間，但出現(xiàn)距離較小(95.8 m～31.5 m)。其中大于半致死濃度(510 mg/m3)的區(qū)域最遠(yuǎn)出現(xiàn)在16.2 m處。3)硫酸貯罐泄漏事故。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，在各種氣象條件下，硫酸貯罐發(fā)生泄漏，大于半致死濃度(9 510 mg/m3)的區(qū)域最遠(yuǎn)出現(xiàn)在16.2 m處，位于廠區(qū)內(nèi)。濃度大于環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度(0.3 mg/m3)的區(qū)域?yàn)? m～2 230 m,該范圍包括廠區(qū)、周邊企業(yè)。

4.3 小結(jié)

可以看出，模擬的最大可信事故條件下，環(huán)境危害性不大，可以通過(guò)隔離帶樹(shù)種搭配，進(jìn)一步減小污染，在實(shí)際項(xiàng)目規(guī)劃選址時(shí)，盡量將潛在污染嚴(yán)重的企業(yè)擺放在工業(yè)區(qū)中部稍靠下風(fēng)向的位置。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析認(rèn)為，工業(yè)區(qū)布局以風(fēng)向頻率為基礎(chǔ)進(jìn)行初步規(guī)劃是合適的，但應(yīng)就最大風(fēng)速和污染系數(shù)進(jìn)行校核，確定工業(yè)區(qū)最適宜方位，最后按工業(yè)區(qū)內(nèi)最大可信事故調(diào)整隔離帶的位置和寬度，進(jìn)而對(duì)工業(yè)區(qū)周邊用地性質(zhì)進(jìn)一步調(diào)整，甚至對(duì)容積率及建筑密度等提出控制要求，以指導(dǎo)下位規(guī)劃的編制。

[1] 秦皇島市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.盧龍縣生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)研究[Z].2014.

[2] 于志江.城市工業(yè)區(qū)防護(hù)綠帶設(shè)置寬度研究[J].山西建筑,2014，40(28):221-222.

[3] 秦皇島市環(huán)研所.環(huán)境影響報(bào)告[R].2012.

On exploration for industrial zone layout under atmosphere agents

Yu Zhijiang

(UrbanandRuralConstructionPlanningAdministrationDivisionofLulongCounty,Qinhuangdao066400,China)

Taking the industrial zone layout at Lulong County as the example, the paper analyzes the climate environment, wind speed frequency, and atmosphere stability, researches the layout forms for urban functional zones under influential factors, and checks the accident status under the static wind of planning zones, so as to have the reasonable planning for industrial zones and reduce the urban pollution.

industrial zone, layout, atmosphere environment, pollution coefficient

1009-6825(2015)07- 0012- 02

2014-12-30

于志江(1977- )，男，工程師

TU984.13

A