荒漠區(qū)典型露天煤礦粉塵擴散模擬研究.pdf

1、煤炭作為當今世界經濟中與石油、天然氣并存的三大支柱能源之一，在未來相當長的時期內，以煤炭為主的能源供應格局難以改變，煤炭資源開發(fā)面臨的環(huán)境保護形勢也更加嚴峻，特別是在荒漠區(qū)，露天煤礦的開發(fā)對自身及周邊大氣環(huán)境等造成一定影響。露天煤礦開采過程中的粉塵隨風飄揚，若缺少相應的保護和凈化設施，釋放的粉塵除導致大氣質量下降。新疆維吾爾自治區(qū)準東煤田五彩灣礦區(qū)，已探明可采儲量約為117億噸。該礦區(qū)煤質優(yōu)良，是我國重要的動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該引起我們的關注。
　　本文采用中尺度氣象模型(MM5)和空氣質量預測模型(CALPUFF)來模擬五彩灣礦區(qū)中空氣中粉塵濃度，同時分析了影響環(huán)境空氣粉塵濃度的主要因素?？諝赓|量模型CALPUFF對輸入源強有規(guī)定，需要對排放源強進行分類和整理:將煤礦的打眼爆破設置為瞬時面源;將露天煤礦本身，這種面積大但排放高度較低、量較小的排放源設為面源（煤炭裝卸源強為方便計算也歸于此）;將煤的道路運輸

3、起塵根據(jù)相關的規(guī)范設為線源。然后根據(jù)各類源強估算方法，進行源強大小估算;耦合氣象診斷模型(CALMET)和中尺度氣象預測模型(MM5)模擬研究區(qū)域內的氣象場，同時分析礦區(qū)的氣象特征。以1、4、7、10為代表月代表四季，使用CALPUFF模擬隨時間的分布，礦區(qū)的粉塵濃度變化情況，同時分析粉塵的濃度特征以與氣象的關系。
　　風場模擬的礦區(qū)四季平均風速中，冬季＞春季＞夏季＞秋季;礦區(qū)各季節(jié)西風和東風的概率最高，次主導風向為西北風;夏季在

4、0點至4點有逆溫的存在，但只有幾十米的厚度;由于冬季空氣的豎向混合能力不強，且逆溫層厚度很大、同時維持時間較長，所以冬季較夏季相比會不利于污染物的豎向擴散;在不同季節(jié)時，變化較大的是最大混合層高度，夏季時混合層最高為2500m以上，冬季時只有200m左右，對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2012年7月11日21時，主要是風速較大且持續(xù)揚起

5、，并且氣溫較高，使灑水降塵等一些抑塵措施達不到應有的效果，加上混合層高度較低，極不利于粉塵的向外擴散，故使得這一時刻粉塵濃度達到了較高值。典型日是10月31日，造成當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散。對于四季的平均濃度，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。對于粉塵濃度的日均值，經過模擬，發(fā)現(xiàn)有些點