大气因子条件下工业区布局探讨

于 志 江

(卢龙县城乡建设规划管理处，河北 秦皇岛 066400)

大气因子条件下工业区布局探讨

于 志 江

(卢龙县城乡建设规划管理处，河北 秦皇岛 066400)

以卢龙县城工业区布局为例，对该县城气候环境、风速分级频率、大气稳定度等进行了分析，研究了各影响因素单独作用下城市功能区的布局形态，并对规划区静风情况下突发事故状态进行校核，以合理规划工业区，从而减少城市污染。

工业区，布局，大气环境，污染系数

0 引言

现行城市规划教材,对工业区布局主要是以盛行风向或主导风向为考量依据，考虑影响因子比较单一，有时不能准确的反映实际情况，实际上,风向、风速、风频、降雨情况、温度都可能对工业区布局产生影响，该研究通过对大气条件下各因子，以及工业项目本身对周边环境的影响的探讨，提出了在正常生产情况下，以大气因素确定工业区方位，突发事故情形校核隔离带宽度的规划思想，应用于城市规划编制实践的可能性。

1 基本情况

1.1 气候环境情况

卢龙县属暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候宜人，历年最高气温39 ℃(1972年7月16日)，最低气温-22.7 ℃(1978年12月29日)，年平均气温10.7 ℃。县境12月份～次年2月多西北风，3月份～6月份偏西南风,7月份～8月份多东北风到东南风,9月～11月多西南风,常年主导风向为西南风,年平均风速2.4 m/s。根据2009年—2010年大气监测数据，卢龙县城全年环境空气质量满足二级标准要求，环境空气质量不断改善。2010年城区环境空气质量保持良好水平，全年二级及优于二级的天数为325 d，三级天数为40 d，全县环境空气质量为较清洁，污染程度随季节变化，一季度>四季度>二季度>三季度。城区可吸入颗粒物年日均值为0.085 mg/m3，达到国家环境空气质量二级标准要求(0.100 mg/m3)；二氧化硫年日均值为0.037 mg/m3，符合国家环境空气质量二级标准要求(0.06 mg/m3)；二氧化氮年日均值为0.029 mg/m3，符合国家环境空气质量一级标准要求(0.04 mg/m3)。

1.2 环境功能区划

执行GB 3095—1996国家环境空气质量标准，依据GJ 14—1996环境空气质量功能区划分原则与技术方法，综合考虑卢龙县生态功能控制要求，合理利用大气环境容量，卢龙大气环境划分为一类和二类区域，一类区执行一级标准，二类区执行二类标准。规划将河湖湿地、地表水源一级保护区、地下水源核心区风景名胜区、生态保护区和自然保护区作为大气环境一类区，农村村镇、农田、一般工业区等作为大气环境二类区。依据国家GB 3095—1996环境空气污染质量标准，中心城区统一执行国家大气环境质量二级标准。规划期内(至2030年)，县域内共形成两片大气环境一类功能区，其余为二级功能区。以规划京沈高速公路第二通道和大秦铁路为界，将卢龙县域北部山体向南连接至红山旅游景区、燕河营镇大秦铁路以北区域和陈官屯镇大秦铁路以北区域划定为大气环境质量一类功能区。将102国道以南，燕新公路与卢昌公路东至县界间的柳河山谷周边区域划定为大气环境质量一类功能区。近期按照秦皇岛市及卢龙县“十二五”环境保护规划的控制要求，全县辖区仍为大气环境二类区。

2 污染气象分析

2.1 风向、风速与污染系数

当地年主导风向为WSW风，频率为9%，次主导风向为SSW风，频率为8%,年静风频率为21%。

各季主导风向：夏季、春季主导风向为SSW风，频率分别为12%，10%；秋季、冬季主导风向与年主导风向一致，为WSW风，频率分别为10%，5%。

各季中静风频率以冬季较多出现，为31%，夏、春、秋季分别为18%，13%，22%。

各季风速分级见表1，小于1.5 m/s的风速占47%，大于5 m/s的风速占9%，年平均风速2.4 m/s。

表1 各季风速分级频率表 %

污染系数反映了风频及风速联合作用的结果,表现为在卢龙县城区主导风向下的污染系数较大,污染较重。

2.2 大气稳定度

稳定度是影响空气污染的重要因素之一。按GB/T 13201—91制定地方大气污染物排放标准的技术方法所推荐的稳定度分类方法，对其地面常规气象资料进行稳定度分类统计，各季稳定度频率见表2，全年各季中均以稳定的F类为主，年出现频率为33%。其次为中性天气D类稳定度，年出现频率为25%。

表2 各季稳定度频率

综上所述，在规划区内环境空气多处于稳定及中性偏稳定状态，不利于大气污染物的扩散；常年盛行SSW-WSW风，其次为NNE-ENE风，年平均风速1.95 m/s,静风出现频率为21%。

3 各因子单独作用下城市功能区布局形态

3.1 风速、风向因素

最大风速发生在春季的NW及冬季的WNW方向，可知最佳工业区位置为第四象限，最不利位置为第二象限。全年平均风速2.445 m/s，各方位风速差异性不大。

3.2 风向频率

最大风频发生在夏季的SWS方向，可知最佳工业区位置为第一象限，最不利位置为第三象限。全年最大风频为SW方位，最佳工业区位置与分季节最大风频确定方位一致。

3.3 污染系数

最大污染系数发生在冬季的WSW方向，可知最佳工业区位置为第一象限，最不利位置为第三象限。全年最大污染系数发生在SW方位，与冬季最大数值在同一象限。

3.4 小结

假定单一因子下最佳位置分值为1，最不利位置分值为-1，则卢龙县中心城区第一象限总分值为2，第二象限总分值为-1，第三象限总分值为-2，第四象限总分值为1，可以看出，工业区的最佳摆放位置为第一象限。

4 静风下突发事故隔离带校核

因本规划区内环境空气多处于稳定及中性偏稳定状态，不利于大气污染物的扩散，所以有必要对静风情况下突发事故状态进行校核。根据风环境的分析结果，该规划区工业项目摆放在东北部比较合适，而且工业项目已经明确为以化工项目为主，建设化工园区。化工项目以硫酸类及树脂类项目对环境的干扰最大，所以选取意向硫酸制取相关项目进行初步分析。

4.1 最大可信事故选取

由于工业园区规划建设期较长，入驻企业性质不相同，所带来的风险水平不易确定。根据卢龙县东部工业园区功能定位，最大可信事故假定为硫酸(93%)和氯磺酸泄漏中毒事故及甲醇火灾爆炸事故。一是硫酸储罐、储槽或反应釜由于阀门、法兰泄漏或误操作等原因发生泄漏，导致人员伤亡及财产损失，或导致附近居民吸入硫酸雾引起中毒、灼伤。二是硫酸装置转化系统发生故障，反应温度不能满足催化剂温度的要求，假定转化率降低至85%。根据《环境风险评价实用技术与方法》中统计数据，目前国内化工装置典型泄漏事故风险概率在1×10-5次/年左右。

4.2 事故状态下大气影响分析

秦皇岛市环研所对本区域内拟建的一大型硫酸项目进行了估算，结果显示，在最不利气象条件下，总体上看，建设项目对评价区域的污染贡献不大,对周围环境影响较小。项目废气排放对敏感点环境空气影响不大。通过火灾爆炸事故影响分析和事故泄漏大气环境影响分析可知，爆炸事故影响范围主要是厂区周围道路和相邻企业人员，周围村庄敏感点距化工园区风险源约900 m以外，不在伤害半径内。事故泄漏大气环境影响范围在640 m内，主要是对厂内职工及周边人群的影响，而对敏感点影响较小。目前国内硫酸、氯磺酸和甲醇储罐很多，绝大多数都能做到安全运行，类比分析其风险值为10-6数量级，环境风险小于可接受水平。

1)硫酸生产区尾吸塔产生的SO2最大落地浓度0.018 2 mg/m3,占标率3.65%；硫酸雾最大落地浓度0.000 9 mg/m3,占标率0.31%。硫酸装置区无组织排放硫酸雾最大落地浓度0.023 6 mg/m3,占标率7.87%，硫酸铝装置区颗粒物最大落地浓度0.003 95 mg/m3,占标率0.22%。无组织排放的硫酸雾最大浓度远低于GB 26132—2010硫酸工业污染物排放标准周界外无组织排放浓度限值要求(0.3 mg/m3),厂界达标排放。在最不利气象条件下，预测结果表明，项目建成后敏感点SO2、粉尘浓度满足GB 3095—1996环境空气质量标准中二级标准，硫酸雾浓度满足TJ 36—1979工业企业设计卫生标准中“居住区大气中有害物质的最高允许浓度”。2)硫酸转化系统故障。假定硫酸转化系统发生故障，转化率由99.8%降低至85%。则转化后SO2产生浓度升至44 500 mg/m3,经尾吸塔处理后排放浓度为13 365 mg/m3,排放速率768.1 kg/h。假定事故发生30 min，则SO2排放量384.1 kg，事故排放为特殊情况下的瞬间排放，分别选取小风(1 m/s)、年平均风速(2.45 m/s)和大风(5.0 m/s)情况下在B，D，E三种稳定度下预测物料硫酸泄漏形成的硫酸雾在不同时刻的地面浓度。在硫酸贮罐发生泄漏5 min～30 min时间内，下风向硫酸雾最大落地浓度在127 mg/m3～859.564 9 mg/m3之间，但出现距离较小(95.8 m～31.5 m)。其中大于半致死浓度(510 mg/m3)的区域最远出现在16.2 m处。3)硫酸贮罐泄漏事故。根据预测结果，在各种气象条件下，硫酸贮罐发生泄漏，大于半致死浓度(9 510 mg/m3)的区域最远出现在16.2 m处，位于厂区内。浓度大于环境质量标准浓度(0.3 mg/m3)的区域为0 m～2 230 m,该范围包括厂区、周边企业。

4.3 小结

可以看出，模拟的最大可信事故条件下，环境危害性不大，可以通过隔离带树种搭配，进一步减小污染，在实际项目规划选址时，尽量将潜在污染严重的企业摆放在工业区中部稍靠下风向的位置。

5 结语

通过分析认为，工业区布局以风向频率为基础进行初步规划是合适的，但应就最大风速和污染系数进行校核，确定工业区最适宜方位，最后按工业区内最大可信事故调整隔离带的位置和宽度，进而对工业区周边用地性质进一步调整，甚至对容积率及建筑密度等提出控制要求，以指导下位规划的编制。

[1] 秦皇岛市城市规划设计研究院.卢龙县生态环境评价研究[Z].2014.

[2] 于志江.城市工业区防护绿带设置宽度研究[J].山西建筑,2014，40(28):221-222.

[3] 秦皇岛市环研所.环境影响报告[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，工程师

TU984.13

A