港口煤堆场起尘量估算的关键参数取值研究

王忠岱 张国锋 黄丽雅

（1.同济大学交通运输工程学院，上海201804；2.河北建投海上风电公司，河北 唐山063000；3.交通运输部规划研究院，北京100028）

0 引言

在港口煤炭堆场的环境影响评价中，堆场起尘量估算结果准确与否关系到颗粒物浓度预测结果的准确性和评价结论的可靠性[1，2]。目前，国内通常采用JTS 105-1—2011《港口建设项目环境影响评价规范》（以下简称《规范》）[3]中的推荐公式计算堆场起尘量，公式中各计算参数的取值直接影响堆场起尘量的估算结果[4，5]。因此，起尘量估算参数是合理评价港口煤堆场大气环境影响的关键数据[6]。

本文收集整理了我国多个典型港口的煤炭堆场基础资料、气象数据以及环境监测数据，通过推算与验证，得出不同环境条件下堆场起尘量的主要计算参数取值范围，为准确合理地评估港口煤炭的大气环境影响提供科学依据。

1 计算方法

1.1 计算公式

根据《规范》，港口煤堆场起尘量计算方法如下：

式中，Q为堆场起尘量，kg；α为起尘调节系数（原煤取0.8），无量纲；U为实际风速，m/s；U0为混合粒径颗粒的启动风速，m/s；S为堆表面积，m2；ω为堆场货物含水率，%。

1.2 计算参数选择

由式（1）、式（2）可知，起尘量计算参数中，堆场实际风速、堆表面积等参数均可根据现场实际情况选取，而煤炭含水率则难以直接获取。因此，煤炭含水率的取值差异将直接影响启动风速及堆场起尘量计算结果，是导致堆场起尘量计算结果与实际情况存在偏差的主要因素。

表1 不同含水率条件下堆场的年起尘量

1.3 计算与验证方法

本文收集整理了我国有代表性的12个港口煤堆场的风速统计资料及距离堆场较近的大气例行监测点总悬浮颗粒物（TSP）年均浓度监测数据。计算与验证方法如下：（1）由于各堆场煤炭含水率存在动态变化，计算时含水率从2%～7%范围内取整数值分别计算；（2）根据12个港口煤堆场的风速统计资料、堆表面积等相关数据，计算各堆场在不同煤炭含水率条件下的起尘量；（3）利用大气预测软件ADMS模式，对上述情景的堆场场界外例行监测点TSP年均浓度进行模拟，并与实测数据进行对比；（4）利用试差法求得最接近实际情况的起尘量启动风速，进而总结出含水率的取值规律。

2 结果与讨论

通过上述方法，可以找出与实测值最接近的预测值计算参数，包括启动风速和含水率，见表2。

表2 现状采集数据及预测结果表

各港口的最贴近实际的启动风速取值、含水率取值与常年平均风速的关系如图1所示。

图1 最佳含水率取值与常年平均风速关系

从图1可以看出，当港口所在区域的常年平均风速小于4.0 m/s时，含水率取值范围为3.8%±0.2%，对应启动风速取值位于（3.4±0.05）m/s范围内。当港口所在区域的常年平均风速大于4.0 m/s时，含水率取值范围为5.6%±0.2%，对应启动风速最佳取值位于（3.7±0.05）m/s范围内。

在实际工作中，通过《规范》推荐公式进行港口煤堆场起尘量预测时，含水率的取值是影响预测结果的关键因素。但是，港口堆存和装卸的煤炭种类、煤炭品质以及所采取的抑尘措施等，在时间和空间上都是动态变化的，由此造成其含水率也是不断变化的。单一的含水率取值计算出的起尘量，与实际起尘量之间肯定会存在一定差异[7，8]。

结合本研究的结果，若港口所在区域常年风速较大（拟合结果为大于4 m/s），建议计算煤炭起尘量时的煤炭含水率取值在3.6%～4.0%范围内；若港口所在区域常年风速较小（拟合结果为小于4.0 m/s），建议煤炭含水率取值在5.4%～5.8%范围内。

3 结论

本文通过对12个港口煤堆场起尘量的计算与分析，得出了基于JTS 105-1—2011《港口建设项目环境影响评价规范》推荐公式进行煤堆场起尘量预测时的含水率取值建议，为科学评估港口煤炭装卸和堆存的大气环境影响提供依据。本文结论有待在更多的港口范围内进一步论证，以确认其是否具有更普遍的适用性。另外，煤炭堆场含水率的取值还需要综合考虑港口本身的装卸要求。