Materiaalin varastointi

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään metodi. Sivutunniste: Op_fi3492
Moderaattori:Tkarlsso (katso kaikki) Sivun edistyminen: Tarkastettu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi3492}}

Kysymys

Miten lasketaan mineraaliaineksen varastoinnista aiheutuva pölypäästö?

Vastaus

Kopioi tämä koodi haluamaasi malliin varastoinnin pölypäästöjen laskemiseksi.

Varastokasan pinta-ala (ha): Varastoitavan maamassan silttipitoisuus (%): Kastelun määrä (mm /d): + Näytä koodi- Piilota koodi library(OpasnetUtils) library(ggplot2) # User inputs: # varastopinta.ala (default: 1 ha) # varastosilttipitoisuus (default: 30 %) # varastokastelu (default: 0 mm /d) objects.latest("Op_fi3492", "alustus") # [[Materiaalin varastointi]] We need several ovariables. cat("Mallin oletusarvoja:\n silttipitoisuus (g /g): ", varastosilttipitoisuus, "\n sadepäiviä (d /a): ", sadepäiviä, "\n osuus tuulista (h /h): ", osuus.tuulista, "\n osuus lumista (h /h): ", osuus.lumista, "\n") varastopäästö <- EvalOutput(varastopäästö) # cat("Aerodynaaminen kerroin\n") # oprint(varastoaerokerroin) # cat("Pölyämisen vähenemä kastelumäärällä ", varastokastelu, " mm /d\n") # oprint(varastokasteluvähenemä) cat("Pölypäästö varastoinnista (kg /a)\n") oprint(summary(varastopäästö))

Perustelut

Tuulieroosion aiheuttama mineraalimateriaalin varastoinnin pölypäästö

Varastoinnin aiheuttamaa kokonaispölypäästöä voidaan arvioida USEPA:n kaavan muokatulla versiolla

<math>E = J * 1.9 * (s/1.5) * \frac{365-p}{235} * (f/15)</math>

jossa

E = päästökerroin pölyämiselle (kg/ha/päivä)

J = hiukkasten aerodynaaminen kerroin (katso taulukko erikokoisille hiukkasille)

s = silttipitoisuus (%). Oletusarvona 30 %, sivukivikasoilla luku voi olla huomattavasti pienempi, vain muutama prosentti.

p = niiden päivien lukumäärä, jolloin sademäärä on yhtäsuuri tai yli 0.25 mm. Oletusarvona voidaan käyttää lukua 159 (Outokummun alueen luku, joka perustuu Ilmatieteen laitoksen säädataan vuosien 2002 - 2011 tarkastelujaksolla).

f = prosenttimääräisesti aika, jolloin tuulen nopeus kasan keskikorkeudella ylittää 5.4 m/s (%). Oletusarvona voidaan käyttää lukua 7,2 % (Outokummun alueen luku, joka perustuu Ilmatieteen laitoksen tuulidataan vuosien 2007 - 2011 tarkastelujaksolla).

Aerodynaaminen_kerroin(-)

Obs	Hiukkaskoko	Result
1	TSP	1.0
2	PM10	0.5
3	PM2.5	0.2

Tuulieroosion aiheuttama vuotuinen pölypäästö saadaan kertomalla päästökerroin E varastointialueen tuulieroosiolle alttiilla pinta-alalla (ha) ja 365:llä.

Kaava on tarkoitettu aktiivisille varastointikasoille, eli kasoille, joiden pintaa häiritään tarpeeksi usein, jotta eroosiolle herkkää tuoretta materiaalia on tarjolla. Oletusarvot eivät välttämättä sovellu käytettäväksi Suomen olosuhteisiin, sillä kaava ei ota huomioon esimerkiksi talvikauden lumipeittoa. Tämän vuoksi kaavan antamat laskennalliset arvot ovat luultavasti todellisuutta suurempia.

Toimenpiteet mineraaliaineksen varastoinnista aiheutuvan pölypäästön vähentämiseksi

Mineraaliaineksen varastoinnista aiheutuvia pölypäästöjä voidaan vähentää ainesta kastelemalla. Alla olevassa taulukossa on esitetty tarvittavan kastelun määrä suhteessa haluttuun vähentämistehokkuuteen (%).

Vähenemä(mm /d, osuus)

Obs	Kastelumäärä	Vähenemä
1	0	0
2	1.59	0.5
3	2.24	0.6
4	3.18	0.7
5	4.75	0.8
6	6.09	0.85
7	8.32	0.9
8	13.36	0.95
9	100	0.95

Arvot 0 ja 100 ovat teknisiä varmistamassa, ettei synny virheilmoituksia poikkevilla arvoilla. Kastelumäärä on annettu yksikössä mm /d, vähenemä on osuus alkuperäisestä (ei siis prosentteina).

Varastoinnin pölypäästöjä voidaan vähentää myös rakentamalla tuuliesteitä. Arvioiden mukaan täydellinen tuulenpuoleinen suoja vähentää pölyämistä 75 %.

Vähentämistoimenpiteiden jälkeen voidaan laskea lopullinen pölypäästömäärä kaavalla

<math>E_c = E(1-C)</math>

jossa

E_c = lopullinen vähentämistoimenpiteiden jälkeinen pölypäästö (kg/ha/päivä)

E = päästökerroin pölyämiselle (kg/ha/päivä)

C = vähentämistehokkuus (osuutena alkuperäisestä)

Varastoalueiden pölypäästöt ovat tuulieroosion aiheuttamaa mineraaliaineksen irtoamista alueen pinnalta. Jos aineksen pintaa ei häiritä, pölypäästön määrä laskee nopeasti. Jos pintaa häiritään, eli varastointikasa on aktiivinen, on tuulieroosiolle altista tuoretta materiaalia aina saatavilla.

Rikastushiekka-alueet pyritään yleensä pitämään märkinä ja kuiville alueille saatetaan levittää esimerkiksi kalkkimaitoa pölyämättömän peittävän kuoren luomiseksi. Pölypäästöjä laskettaessa otetaan huomioon vain peittämättömät ja kuivat alueet. Nämä rikastushiekka-alueen kuivat osat eivät välttämättä ole aktiivisia, eli uutta tuulieroosiolle altista ainesta ei tule jatkuvasti saataville, mutta niille on hankala löytää erillistä laskentamallia. Aktiivisten varastointikasojen pölyämismallia voi siis pitää pahimpana mahdollisena pölypäästönä häiriintymättömiltä kuivilta rikastushiekka-alueen osilta.

Epävarmuus

Aluekohtaiset paikalliset erot sääolosuhteissa voivat aiheuttaa epätarkkuutta päästöarvioon oletusarvojen avulla. Suorilla mittaustuloksilla voidaan varmentaa päästökertoimien oikeellisuutta.

Riippuvuudet

Mineraaliaineksen varastoinnin pölypäästöt riippuvat oleellisesti varastointitavasta; sijaitseeko varastoitava aines sisätiloissa vai ulkona, onko tuulen vaikutusta pyritty minimoimaan esimerkiksi peittämällä, tuuliesteillä tai aineksen kastelulla. Varastoitavan aineksen sisältämä silttipitoisuus on tärkeä tekijä arvioitaessa sen herkkyyttä tuulieroosiolle. Sääolosuhteissa vaikuttavia asioita ovat tuulen nopeus, vuodenaika ja ilman kosteus. Myös varastointialueen muoto vaikuttaa pölypäästöjen syntymiseen. Tutkimusten mukaan kasojen tuulenpuoleisten rinteiden ylin kolmannes on kaikkein herkintä tuulieroosiolle, joten niiden huomioiminen pölypäästöjen vähentämistä suunniteltaessa on tärkeää.

Laskenta

+ Näytä koodi- Piilota koodi library(OpasnetUtils) varastoaerokerroin <- Ovariable(name = "varastoaerokerroin", ddata = "Op_fi3492.aerodynaaminen_kerroin") varastokasteluvähenemä <- Ovariable("varastokasteluvähenemä", dependencies = data.frame(Name = c("varastokastelu")), formula = function(...) { temp <- tidy(opbase.data("Op_fi3492", subset = "Vähenemä")) # Etsitään annetun kastelun aiheuttama päästövähenemä out <- approx(temp$Kastelumäärä, temp$Vähenemä, varastokastelu)[[2]] out <- data.frame(Result = out) return(out) } ) sadepäiviä <- 159 osuus.tuulista <- 0.072 # Given as fraction (in the original equation it was in %) osuus.lumista <- 0.5 varastopäästö <- Ovariable("varastopäästö", dependencies = data.frame(Name = c( "varastoaerokerroin", "varastosilttipitoisuus", "sadepäiviä", "osuus.tuulista", "osuus.lumista", "varastopinta.ala", "varastokasteluvähenemä", "varastokastelu" ) ), formula = function(...) { out <- varastoaerokerroin * 1.9 * (varastosilttipitoisuus / 1.5) * ((365 - sadepäiviä) / 235) * (osuus.tuulista / 0.15) * (1 - varastokasteluvähenemä) * (1 - osuus.lumista) * varastopinta.ala * 365 out@output$varastopäästöUnit <- "kg /a" return(out@output) # Rewrites the marginal slot when given as data.frame -> Unit becomes non-marginal. } ) objects.store(varastoaerokerroin, varastokasteluvähenemä, sadepäiviä, osuus.tuulista, osuus.lumista, varastopäästö) cat("Oliot aerodynaaminen.kerroin, vähenemä, sadepäiviä, osuus.tuulista, osuus.lumista, Pölypäästö.varastointi talletettu.\n")