Operaty ochrony powietrza – współczynnik aerodynamicznej szorstkości terenu
Obliczenie współczynnika aerodynamicznej szorstkości terenu bez zastosowania efektywnych narzędzi jest czynnością czasochłonną i żmudną. Z uwagi na znaczenie tego parametru dla wyników modelowania, metodyka referencyjna nie zezwala na jego zgrubny szacunek, np. poprzez przyjęcie współczynnika dominującego rodzaju powierzchni, lub obliczenie średniej ze współczynników wyznaczonych w kierunkach róży wiatru. Tego rodzaju uproszczenia mogą obarczyć wyniki obliczeń stężeń imisyjnych znaczącymi błędami.
Przełomowym rozwiązaniem jest wprowadzone na rynek oprogramowanie stanowiące jedno z narzędzi pakietu Operat FB, umożliwiające szybkie wyznaczenie współczynnika szorstkości. Program automatycznie wytycza na mapie obszar o promieniu 50 wysokości najwyższego emitora (hmax). Zaangażowanie użytkownika ogranicza się do zaznaczenia poszczególnych podobszarów i wskazania charakteru pokrycia terenu. Czynność ta dzięki wielu ułatwieniom nie jest czasochłonna. Program automatycznie usuwa część powierzchni wykraczającą poza okrąg 50×hmax. Pozwala również na wygodne zaznaczanie podobszarów zawierających inne podobszary, np. młodnik w obszarze lasu, zabudowa w obszarze pól, itd. Po zaznaczeniu podobszarów i wskazaniu współczynnika dla terenu pozostałego, program automatycznie wyznacza współczynnik średni, odpowiadający metodyce referencyjnej. Poniżej przedstawiamy widok ekranu przy pracy z mapą w Operacie FB.
Oprogramowanie jest zaawansowanym narzędziem, uwzględniającym szereg możliwych układów geometrycznych podobszarów. Przy eliminacji powierzchni znajdującej się poza okręgiem 50hmax, w przypadku podobszarów wklęsłych, program tworzy oddzielne wielokąty i uwzględnia w obliczeniach pole powierzchni każdego z nich:
Przedstawiony przykład obejmuje teren pozamiejski. Dla stref miejskich można wykorzystać zawarte w programie uśrednione współczynniki szorstkości. Szczegółowe informacje o programie znajdują się w zakładce Oprogramowanie.
Film o wykorzystaniu map i obliczaniu współczynnika aerodynamicznej szorstkości terenu dostępny jest na stronie www.proekors.pl/video/srednia_z0.htm
Wymagania metodyki referencyjnej
Metodyka referencyjna wymaga określenia jednej wartości współczynnika aerodynamicznej szorstkości terenu dla obszaru o promieniu równym 50 wysokościom najwyższego emitora. Średnią ważoną względem powierzchni określa wzór:
gdzie:
z0 – średnia wartość współczynnika aerodynamicznej szorstkości terenu na obszarze objętym obliczeniami,
F – powierzchnia obszaru objętego obliczeniami,
c – numer obszaru o danym typie pokrycia terenu.
Poniżej przedstawiamy przykład podziału obszaru na tereny o jednolitym współczynniku szorstkości. Kolorem czerwonym zaznaczono obszar lasów, kolorem fioletowym obszar sadów, zarośli, zagajników, kolorem zielonym obszar łąk i pastwisk. Pozostałą część wyznaczonego obszaru stanowią pola uprawne.
Rysunek 1. Podział terenu na podobszary o jednolitym charakterze pokrycia powierzchni (podkład: zdjęcie lotnicze 07.2010, CODGiK).
Powierzchnia poszczególnych rodzajów terenów wynosi odpowiednio:
|
Typ pokrycia terenu |
Współczynnik z0 [m] |
Sumaryczna powierzchnia [ha] |
Iloczyn z0 i udziału powierzchni w powierzchni całkowitej |
|
Las |
2,0 |
47,98 |
0,505 |
|
Sady, zarośla, zagajniki |
0,4 |
14,13 |
0,030 |
|
Pola uprawne |
0,035 |
110,92 |
0,020 |
|
Łąki, pastwiska |
0,02 |
17,12 |
0,002 |
|
Suma / średnia |
0,56 |
190,15 |
0,56 |
Z uwagi na dużą dysproporcję pomiędzy współczynnikami szorstkości o dokładności wyniku obliczeń decyduje przeważnie precyzyjne wyznaczenie powierzchni zajmowanej przez lasy, sady, zarośla, zagajniki oraz zabudowę.
Obliczona wartość współczynnika szorstkości powinna odpowiadać stanowi faktycznemu, określonemu w oparciu o najbardziej aktualne zdjęcia satelitarne lub lotnicze. W szczególnych przypadkach, np. w projektach „wrażliwych”, gdy zachodzi potrzeba zapewnienia 100% niepodważalności wyników obliczeń, dane ze zdjęć można zweryfikować na podstawie wizji lokalnej oraz dokumentów zawierających planowane zmiany struktur zagospodarowania przestrzennego.
Stronę zaktualizowano 02.11.2015 r., 12.11.2015 r.
