铀矿通风尾气中氡扩散的Matlab模拟.pdf

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1、第33卷第3期铀矿冶Vo1．33NO．32014年8月URANIUMMININGANDMETALLURGYAug．2014铀矿通风尾气中氡扩散的Matlab模拟王文贤，张晓文，徐乐昌。，李娟，李密(1．南华大学环境保护与安全工程学院，湖南衡阳421001；2．南华大学放射性三废处理与处置重点实验室，湖南衡阳421001；3．核工业北京化工冶金研究院，北京101149)摘要：选取高斯扩散模型，采用Matlab程序编制大气扩散函数，组建氡的大气扩散工具箱，对铀矿通风尾气中氡的扩散进行模拟，快速完成复杂计算和

2、分析，同时输出对应的等浓度曲线图形，图形反映了大气中氡的活动浓度与风速和大气稳定度的关系。关键词：Matlab程序；氡扩散；模拟；铀矿通风尾气；环境影响评价中图分类号：R144文献标志码：A文章编号：1000—8063(2014)03—0147—04doi：10．13426／j．cnki．yky．2014．03．008在铀矿地下开采过程中，会产生大量的氡和高斯扩散模型的输人参数少、输出结果与输入参氡的子体、放射性气溶胶和铀矿尘等放射性有害数有明显的对应关系，所以被广泛应用到大气污物质[1]。铀矿通风尾气

3、的排放影响矿山周边环染物的输送扩散计算当中。在大多数气象条件境，危害公众身体健康。其中，氡所致的剂量占了下，高斯扩散模型模拟效果都较合理，是模拟大气通风尾气总剂量的9O[2]。所以，研究氡在大气污染物扩散的经典方法。中的扩散对铀矿山的环境影响评价有重要意义。铀矿山环境影响评价中亦常用高斯扩散模型L3]，故本文选用该模型进行研究。随着计算机技术的发展，各种仿真和数据分析软件被广泛应用于大气污染物扩散模拟中。一般情况下，铀矿排风井尾气的排放是地面或山坡排风，排风井高度不高，离地面2m左右，Matlab程序将

4、数值计算、矩阵计算、科学数据可可以视为地面点源。取排风井地面投影为坐标原视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强点，X轴指向风向，考虑地面反射作用，可得到地大的功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为面连续点源泄漏的氡活度浓度公式[4]：科学研究和必须进行有效的数值计算的科学领域日^，2提供了一种全面的解决方案。C(0)兀uexp(、一亳)，。笔者运用Matlab程序建立相关模型，模拟我式中：C(x，y，0)为点(，y，0)处的空气氡活度浓国某铀矿排风井通风尾气在大气中的扩散，得到大度，Bq／m。；z为

5、下风向离源的距离，m；Y为横截气中氡的活动浓度与风速和大气稳定度的关系。风向的距离，m；为活度释放率，Bq／s；O'y、分别为侧向和铅直向的扩散参数，m；为有效排放高l模型选择及参数确定度的风速，m／s。1．1模型选择1．2模拟参数确定较常见和运用较广泛的放射性核素的大气弥通常情况下，气象参数依据该地区多年的气散模型分为高斯扩散模型、CFD湍流模型、拉格象资料，利用工业安全与环保统计的方法进行确朗日模型、欧拉模型和嵌套模型。定，其他扩散参数的确定以实测数据为基础。高斯扩散模型以K理论为基础，可在均匀、1

6、．2．1地面风速的确定平稳湍流的假定下，通过湍流统计理论导出。因采用高斯模型时，要求地面风速<1Om／s，通收稿日期：2014—03—13作者简介：王文贤(1989一)，男，江西九江人，在读硕士研究生，主要研究方向为矿山安全。通信作者：张晓文(1967一)，男，湖南石门人，博士，教授，硕士研究生导师。148铀矿冶第33卷常使用离地面高度10m的平均风速，可以按照x一50：d：800；A0下风向距离气象统计资料来确定，也可以按照实际测量值来y一一100：d：100；横风向距离确定。[x，y]一meshgr

7、id(X，y)；1．2．2大气稳定度和扩散参数by一0．16*X．*(1+0．0004*x)．(一1／2)；根据文献[5]，大气稳定度被划分为6个级bz=0．14*X．*(1+0．0003*x)．(——1／2)；别，即A、B、C、D、E、F，见表1。因铀矿山大多地tempyl=一Y．Y．／by．／by．／5；处山区，地面有较大的粗糙度，所以计算时采用了tempy2—2．718282．(tempy1)；Briggs城市扩散参数，见表2。c一0／pi／v*((by．*bz)．‘(一1))．*tempy2Cs

8、=50；输入求解条数表1大气稳定度等级a=contour(X，Y，C，Cs)；elabel(a)：shadinginterp；colorbar；grid；xlabel(下风向距离)；ylabel(横风向距离)；title(氡活度浓度分布图)表2Briggs扩散参数稳定度O'y／m／m姜镀·匿匿2模拟计算某铀矿山排风井的排放因子为7400Bq／m。，图中曲线上所标数据的单位为Bq／m。。排风井年排风量为8．84×10m。。地面粗糙度为图1大气