試論風(fēng)向?qū)巳剂蠌S總平面布置的影響

陳亞寧 李妍娜 謝偉

（中國核電工程有限公司鄭州分公司 河南省鄭州市 450052）

試論風(fēng)向?qū)巳剂蠌S總平面布置的影響

陳亞寧 李妍娜 謝偉

（中國核電工程有限公司鄭州分公司 河南省鄭州市 450052）

觀測核燃料廠區(qū)區(qū)域的氣候狀況，是支持廠區(qū)防護(hù)措施的決策和實施的重要依據(jù)，并對廠區(qū)輻射后果做出評價，應(yīng)國家應(yīng)急指揮中心的建設(shè)要求，近年來核燃料企業(yè)相繼在廠區(qū)建設(shè)氣象站。

核燃料廠；風(fēng)向；小氣候；總平面布置

1 引言

為了更加全面的觀測核燃料廠區(qū)區(qū)域的氣候狀況，支持廠區(qū)防護(hù)措施的決策和實施，并對廠區(qū)輻射后果做出評價，應(yīng)國家應(yīng)急指揮中心的建設(shè)要求，近年來核燃料企業(yè)相繼在廠區(qū)建設(shè)氣象站。可見，氣象條件對于核燃料企業(yè)的重要性。其實在廠區(qū)規(guī)劃建設(shè)階段，如果能夠合理的利用當(dāng)?shù)貧庀髼l件，對核燃料企業(yè)廠區(qū)進(jìn)行總體規(guī)劃布置，就可以將廠區(qū)對周圍環(huán)境的影響降到最低，后期相應(yīng)的應(yīng)急范圍亦可有效縮小。

風(fēng)力對毒性、爆炸性、腐蝕性、放射性氣體或粉塵有輸送作用，風(fēng)向決定了它們輸送的方向。廠區(qū)布置一直將當(dāng)?shù)仫L(fēng)向情況作為一項重要的參考依據(jù)。

2 核燃料廠區(qū)的特點

核燃料廠區(qū)生產(chǎn)的最大的特點是帶有放射性，因此一般廠址選擇在遠(yuǎn)離人群的山區(qū)后荒漠地帶。為了減少物料運輸過程中對環(huán)境的影響，近些年，核燃料廠區(qū)的主要生產(chǎn)廠房多采用聯(lián)合廠房。廠區(qū)內(nèi)物流運輸量不大。廠區(qū)環(huán)境較好。

燃料元件廠按功能分區(qū)一般分為生產(chǎn)管理區(qū)、元件生產(chǎn)區(qū)、動力倉儲區(qū)。

生產(chǎn)管理區(qū)以一般包括綜合辦公樓、應(yīng)急指揮中心、環(huán)境監(jiān)測中心、職工食堂、消防隊、武警營房、廠區(qū)主出入口等。為廠區(qū)的人流集散地，環(huán)境要求高。

元件生產(chǎn)區(qū)一般主要包括：元件生產(chǎn)聯(lián)合廠房、固體廢物焚燒廠房、釓棒生產(chǎn)廠房、小堆生產(chǎn)線、零部件加工廠房、三廢處理廠房等。是廠區(qū)的核心地帶，也是產(chǎn)生各類污染量最大的區(qū)域。

動力倉儲區(qū)：一般包括空壓站、氫氣站、鍋爐房、氣象站、變電站、化學(xué)品庫、非核物料倉儲庫房等。對環(huán)境的要求和污染存在較大差異。

從功能分區(qū)分析，生產(chǎn)管理區(qū)對環(huán)境要求最高，其次是動力倉儲區(qū)，元件生產(chǎn)區(qū)是主要產(chǎn)生污染的地方。

3 風(fēng)向?qū)巳剂蠌S廠區(qū)總平面布置的影響分析

廠區(qū)總平面布置主要受盛行風(fēng)向、最小風(fēng)頻風(fēng)向以及盛行風(fēng)向的季節(jié)變化規(guī)律的影響。在氣候?qū)W中，將某地方向頻率最多的方向成為盛行風(fēng)向。我國位于位于歐亞大陸東部，地形復(fù)雜，冬季受西伯利亞、蒙古高原的影響，全國大部分地區(qū)盛行偏北風(fēng)，夏季情況相反，受太平洋高壓的影響盛行偏南風(fēng)，這種季風(fēng)氣候的特點，使我國許多城市和地區(qū)擁有兩個風(fēng)頻相當(dāng)、風(fēng)向大體相反的盛行風(fēng)向。我們將風(fēng)向的改變隨季節(jié)的變化而逐步過渡稱為風(fēng)向旋轉(zhuǎn)，而風(fēng)向改變?nèi)魺o逐步過渡的過程，則是直接交替。

為了使生產(chǎn)管理區(qū)受到因風(fēng)向的原因而引起的污染達(dá)到最小，根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向情況，廠區(qū)最佳用地位置的配置大致包括以下幾種情況：

全年盛行風(fēng)向只有一個，且最小風(fēng)頻與盛行風(fēng)向呈相對或大致呈直角時，元件區(qū)用地位于最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，生產(chǎn)管理區(qū)用地位于最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，動力倉儲區(qū)位于其中間。

全年具有兩個相反呈180°的盛行風(fēng)向：生產(chǎn)管理區(qū)、動力倉儲區(qū)、元件生產(chǎn)區(qū)沿盛行風(fēng)向平行布置。當(dāng)盛行風(fēng)向具有旋轉(zhuǎn)性質(zhì)或最小頻率與其大致呈90°時，元件生產(chǎn)區(qū)可配置在風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的對側(cè)或最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

全年兩個盛行風(fēng)向呈一定夾角時，元件生產(chǎn)區(qū)位于夾角的外側(cè)，生產(chǎn)管理區(qū)位于夾角的內(nèi)側(cè)。當(dāng)盛行風(fēng)向具有旋轉(zhuǎn)性質(zhì)或最小頻率與其呈角度時，元件生產(chǎn)區(qū)可配置在風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的外側(cè)或最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

4 風(fēng)向?qū)巳剂蠌S區(qū)車間布置的影響分析

從根本上講，風(fēng)向主要傳播空氣中的有害物質(zhì)。在核燃料廠廠區(qū)總平面布置時，合理利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)向，可以有效減少污染、縮小輻射影響范圍、降低火災(zāi)發(fā)生幾率、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率等。

4.1 減少污染、降低環(huán)境風(fēng)險

污水處理廠及受污染消防水收集池并應(yīng)布置在元件生產(chǎn)區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

燃煤鍋爐房或熱電站，不僅排放的煙會影響大氣質(zhì)量，且由于需運入煤和運出煤渣，還應(yīng)考慮煤塵及渣灰對環(huán)境產(chǎn)生的影響，宜布置在元件生產(chǎn)區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。當(dāng)鍋爐房主要供冬季采暖時供熱，因此只在冬季造成污染，布置時可放在元件生產(chǎn)區(qū)冬季聲響風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。

可能泄露、散發(fā)有毒或腐蝕性氣體、粉塵的設(shè)施，應(yīng)避開人員集中活動場所，并應(yīng)布置在該場所及其他主要生產(chǎn)設(shè)備區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

劇毒物品的生產(chǎn)設(shè)施，應(yīng)布置在遠(yuǎn)離人員集中活動場所的單獨地段內(nèi)，并應(yīng)布置在人員集中活動場所全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，同時應(yīng)設(shè)置圍墻與其他設(shè)施隔開。

4.2 降低火災(zāi)發(fā)生幾率

氫氣站生產(chǎn)過程中常有氫氣等有害物質(zhì)排出，氫氣可能發(fā)生燃燒和爆炸，為了盡量減少事故的發(fā)生以及避免發(fā)生爆炸等事故造成較大的人身傷亡及經(jīng)濟損失，應(yīng)位于有明火或散發(fā)火花地點的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。為了安全，當(dāng)氫氣站發(fā)生火災(zāi)時，為了保障氫氣用戶安全，氫氣站宜位于主要用戶的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

可能散發(fā)可燃?xì)怏w的設(shè)施，宜布置在明火或散發(fā)火花地點的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，在山區(qū)或丘陵地區(qū)時，應(yīng)避免布置在渦風(fēng)地段。

4.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量

要求潔凈的生產(chǎn)設(shè)施，應(yīng)布置在廠區(qū)內(nèi)環(huán)境清潔、人流和貨流不穿越或少穿越的地段，并應(yīng)位于散發(fā)粉塵、煙、霧和有害氣體的污染源全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)氧氣站、氮氣站、空壓站等直接從大氣吸氣，為了減少機械的磨損、腐蝕，防止發(fā)生爆炸事故，提高氣體生產(chǎn)質(zhì)量，應(yīng)將其布置在空氣潔凈的地段，并應(yīng)避免靠近散發(fā)爆炸性、腐蝕性和有毒等有害氣體及粉塵的場所，同時應(yīng)位于散發(fā)爆炸性、腐蝕性和有毒等有害氣體及粉塵場所全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。

4.4 保證生產(chǎn)安全

變電站為廠區(qū)生產(chǎn)的動力來源，為了保障輸電線路的使用壽命，減少日常維修工作量，應(yīng)避免電氣設(shè)備受到潮濕侵害、煙塵污染或受到有害氣體的腐蝕。如若受到上述侵害，會使絕緣電阻的功能急劇下降，泄露電流增大，電壓降低，甚至造成短路事故。因此變電站應(yīng)位于多塵、有腐蝕性氣體場所全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)和有水霧場所冬季盛行風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

有爆炸危險的甲、乙類生產(chǎn)裝置的全廠性控制室應(yīng)獨立布置，當(dāng)靠近生產(chǎn)裝置布置時，應(yīng)位于爆炸危險范圍外，并宜位于可燃?xì)怏w、液化烴和甲、乙類設(shè)備以及可能泄露、散發(fā)毒性氣體、腐蝕性氣體、粉塵及大量水霧設(shè)施的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。

4.5 保證觀測準(zhǔn)確度

為了保證氣象站所測資料的準(zhǔn)確性、可靠性、連續(xù)性和代表性，氣象觀測場應(yīng)位于元件生產(chǎn)區(qū)的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)向。

5 小氣候?qū)偲矫娌贾玫挠绊?/h2>

由于受當(dāng)時建廠時國際局勢的影響，核工業(yè)企業(yè)有很多廠建設(shè)在山區(qū)丘陵地帶。燃料元件廠由于依托核工業(yè)企業(yè)建設(shè)，一般也建在核工業(yè)企業(yè)附近的山地地區(qū)。由于受山川、河流的影響，其風(fēng)向也與當(dāng)?shù)仄渌貐^(qū)有所區(qū)別。為了更準(zhǔn)確的指導(dǎo)廠區(qū)總平面布置，一般除考慮當(dāng)?shù)卮髿夂驅(qū)S區(qū)建構(gòu)筑物布置的影響外，還要考慮地形、地貌等因素造成的局部地方氣候。

5.1 靜風(fēng)

當(dāng)風(fēng)速小于0.3m/s時，則一律視為靜風(fēng)。核燃料廠在生產(chǎn)過程中會釋放有毒氣體和塵埃，也存在放射性泄露隱患，因此，廠區(qū)不宜布置在靜風(fēng)頻率過高的地方，一般廠址選擇時，就應(yīng)避開在靜風(fēng)頻率超過40%的場地。

一般在四周群山封閉的盆地，靜風(fēng)頻率往往會比較高，同時還出現(xiàn)不利的地形逆溫，在這樣的場地上布置建構(gòu)筑物時，可使散發(fā)污染物的建構(gòu)筑物相對集中；合理增加有害氣體的排放口高度；適當(dāng)擴大污染源與其他建構(gòu)筑物之間的距離。以減輕污染物對環(huán)境的污染，達(dá)到改善和保護(hù)環(huán)境的目的。

5.2 海陸風(fēng)

海陸風(fēng)是由于海陸對熱量反應(yīng)的差異造成的，出現(xiàn)在大的水域附近。布局時工廠各功能分區(qū)均應(yīng)布置在垂直于海陸風(fēng)的方向，即平行布置在海（湖）沿岸，且元件生產(chǎn)區(qū)應(yīng)位于全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

5.3 山谷風(fēng)

山谷風(fēng)的形成是由于山坡與周圍空氣受熱不均勻產(chǎn)生的一種熱力環(huán)流。考慮到工廠在白天排放煙霧較多，白天谷風(fēng)大些，且白天山谷逆溫被破壞有利于有害物的輸送，因此應(yīng)將生產(chǎn)管理區(qū)安排在較高的向陽坡面上以避開逆溫層的影響，還應(yīng)將排放有害物質(zhì)的源頭布置在較高處，可以通過提高煙囪高度的方式來達(dá)到破壞地方性閉合環(huán)流影響的目的（煙囪的有效高度最好高出山頂），充分利用大氣湍流對有害物擴散的作用。

6 結(jié)語

本文通過探討盛行風(fēng)向與核燃料廠廠區(qū)各功能分區(qū)之間的關(guān)系，分析風(fēng)向?qū)S區(qū)總平面布置的影響和作用，簡要闡述了如何利用風(fēng)向進(jìn)行合理的總平面布置。同時，由于核燃料廠多建設(shè)于山區(qū)、荒漠，對靜風(fēng)、海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等特殊地理環(huán)境中的廠區(qū)總平面提出建議，為今后核燃料廠廠區(qū)總平面布置提供參考。

[1]廖祖裔.工業(yè)建筑總平面設(shè)計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988.

[2]井生瑞.總圖設(shè)計.北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

[3]傅永新，彭學(xué)詩.鋼鐵廠總圖運輸設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

TU27

A

1673-0038（2015）01-0133-02

2014-12-20

陳亞寧（1982-），男，陜西眉縣人，工程師，從事總圖運輸設(shè)計工作。