港口煤堆場起塵量估算的關鍵參數取值研究

王忠岱 張國鋒 黃麗雅

（1.同濟大學交通運輸工程學院，上海201804；2.河北建投海上風電公司，河北 唐山063000；3.交通運輸部規劃研究院，北京100028）

0 引言

在港口煤炭堆場的環境影響評價中，堆場起塵量估算結果準確與否關系到顆粒物濃度預測結果的準確性和評價結論的可靠性[1，2]。目前，國內通常采用JTS 105-1—2011《港口建設項目環境影響評價規范》（以下簡稱《規范》）[3]中的推薦公式計算堆場起塵量，公式中各計算參數的取值直接影響堆場起塵量的估算結果[4，5]。因此，起塵量估算參數是合理評價港口煤堆場大氣環境影響的關鍵數據[6]。

本文收集整理了我國多個典型港口的煤炭堆場基礎資料、氣象數據以及環境監測數據，通過推算與驗證，得出不同環境條件下堆場起塵量的主要計算參數取值范圍，為準確合理地評估港口煤炭的大氣環境影響提供科學依據。

1 計算方法

1.1 計算公式

根據《規范》，港口煤堆場起塵量計算方法如下：

式中，Q為堆場起塵量，kg；α為起塵調節系數（原煤取0.8），無量綱；U為實際風速，m/s；U0為混合粒徑顆粒的啟動風速，m/s；S為堆表面積，m2；ω為堆場貨物含水率，%。

1.2 計算參數選擇

由式（1）、式（2）可知，起塵量計算參數中，堆場實際風速、堆表面積等參數均可根據現場實際情況選取，而煤炭含水率則難以直接獲取。因此，煤炭含水率的取值差異將直接影響啟動風速及堆場起塵量計算結果，是導致堆場起塵量計算結果與實際情況存在偏差的主要因素。

表1 不同含水率條件下堆場的年起塵量

1.3 計算與驗證方法

本文收集整理了我國有代表性的12個港口煤堆場的風速統計資料及距離堆場較近的大氣例行監測點總懸浮顆粒物（TSP）年均濃度監測數據。計算與驗證方法如下：（1）由于各堆場煤炭含水率存在動態變化，計算時含水率從2%～7%范圍內取整數值分別計算；（2）根據12個港口煤堆場的風速統計資料、堆表面積等相關數據，計算各堆場在不同煤炭含水率條件下的起塵量；（3）利用大氣預測軟件ADMS模式，對上述情景的堆場場界外例行監測點TSP年均濃度進行模擬，并與實測數據進行對比；（4）利用試差法求得最接近實際情況的起塵量啟動風速，進而總結出含水率的取值規律。

2 結果與討論

通過上述方法，可以找出與實測值最接近的預測值計算參數，包括啟動風速和含水率，見表2。

表2 現狀采集數據及預測結果表

各港口的最貼近實際的啟動風速取值、含水率取值與常年平均風速的關系如圖1所示。

圖1 最佳含水率取值與常年平均風速關系

從圖1可以看出，當港口所在區域的常年平均風速小于4.0 m/s時，含水率取值范圍為3.8%±0.2%，對應啟動風速取值位于（3.4±0.05）m/s范圍內。當港口所在區域的常年平均風速大于4.0 m/s時，含水率取值范圍為5.6%±0.2%，對應啟動風速最佳取值位于（3.7±0.05）m/s范圍內。

在實際工作中，通過《規范》推薦公式進行港口煤堆場起塵量預測時，含水率的取值是影響預測結果的關鍵因素。但是，港口堆存和裝卸的煤炭種類、煤炭品質以及所采取的抑塵措施等，在時間和空間上都是動態變化的，由此造成其含水率也是不斷變化的。單一的含水率取值計算出的起塵量，與實際起塵量之間肯定會存在一定差異[7，8]。

結合本研究的結果，若港口所在區域常年風速較大（擬合結果為大于4 m/s），建議計算煤炭起塵量時的煤炭含水率取值在3.6%～4.0%范圍內；若港口所在區域常年風速較小（擬合結果為小于4.0 m/s），建議煤炭含水率取值在5.4%～5.8%范圍內。

3 結論

本文通過對12個港口煤堆場起塵量的計算與分析，得出了基于JTS 105-1—2011《港口建設項目環境影響評價規范》推薦公式進行煤堆場起塵量預測時的含水率取值建議，為科學評估港口煤炭裝卸和堆存的大氣環境影響提供依據。本文結論有待在更多的港口范圍內進一步論證，以確認其是否具有更普遍的適用性。另外，煤炭堆場含水率的取值還需要綜合考慮港口本身的裝卸要求。