VDI 3782 Blatt 6-2017 Environmental meteorology - Atmospheric dispersion models - Determination of Klug Manier dispersion categories.pdf

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1、ICS 07.060, 13.040.01 VDI-RICHTLINIEN April 2017 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Umweltmeteorologie Atmosphrische Ausbreitungsmodelle Bestimmung der Ausbreitungsklassen nach Klug/Manier Environmental meteorology Atmospheric dispersion models Determination of Klug/Manier dispersion categories VDI 3782 Bl

2、att 6 / Part 6 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundesanzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny af

3、ter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/DIN-Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) Normenausschuss Fachbereich Umweltmeteorologie VDI/DIN-Han

4、dbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b: Umweltmeteorologie Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:11.15Entwurf, deutschFormeredition:11/15Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/Available atBeuth VerlagGmbH,10772Berlin AlleRe

5、chtevorbehalten/All rightsreserved(a) Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2017Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Begriffe 3 3 Formelzeichen und Abkrzungen . 4 4 Bestimmung der Ausbreitungsklasse . 6 4.1 Zeitbestimmung . 6 4.2 Rechenwert der Windg

6、eschwindigkeit 6 4.3 Grundschema . 7 4.4 Korrekturen fr spezielle Zeitrume 8 4.5 Fehlender Gesamtbedeckungsgrad . 10 5 Klassierung der Windgeschwindigkeit und -richtung . 10 5.1 Klassierung der Windgeschwindigkeit 11 5.2 Klassierung der Windrichtung . 12 5.3 Klassierung der Windrichtung fr spezielle

7、 meteorologische Situationen . 12 Anhang A Berechnung der Sonnenauf- und Sonnenuntergangszeit 13 Anhang B Testdatenstze 14 B1 Eingabedatei . 14 B2 Spezieller Testdatensatz . 15 Schrifttum 18 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Terms and definitions 3 3 Symbols and abbreviations . 4 4 D

8、etermining the dispersion category . 6 4.1 Time definitions . 6 4.2 Calculation value of wind speed 6 4.3 Basic scheme . 7 4.4 Corrections for special time intervals 8 4.5 Missing total cloud cover . 10 5 Classification of wind speed and direction 10 5.1 Classification of wind speed 11 5.2 Classific

9、ation of wind direction . 12 5.3 Classification of wind direction for special meteorological situations . 12 Annex A Sunrise and sunset calculation 13 Annex B Test data sets 14 B1 Input file 14 B2 Special test dataset . 15 Bibliography 18 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65

10、CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04 2 VDI 3782 Blatt 6 / Part 6 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI

11、1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richt

12、linien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3782. Preliminary note The content of this

13、 standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or o

14、f extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this s

15、eries of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/3782. Einleitung Die Ausbreitung in der Atmosphre wird durch Windgeschwindigkeit und Windrichtung und den Turbulenzzustand bestimmt. Die Windgeschwin-digkeit und die atmosphrische Turbulenz bestim-men die Transportgeschwindigkeit und d

16、ie Ver-dnnung der emittierten Stoffe. Der Turbulenzzustand kann durch eine kontinuierli-che Kenngre, die Obukhov-Lnge, charakterisiert werden. Geeignete Messverfahren zur Ableitung dieser Kenngre sind z. B. Ultraschallanemometer (VDI 3786 Blatt 12). In der Richtlinie VDI 3783 Blatt 8 sind nhere Ausf

17、hrungen enthalten. Alternativ kann der Turbulenzzustand durch eine Klassierung charakterisiert werden. Fr die prakti-sche Anwendung fr Ausbreitungsrechnungen sind eine Reihe von Ausbreitungsklassenschemata ent-wickelt worden, die eine Zuordnung von Turbulenz-eigenschaften zu Ausbreitungsklassen ermg

18、lichen (siehe VDI 3783 Blatt 8). Eine hufig eingesetzte Klassierung ist die nach Klug/Manier 1. Sie wird z. B. in Genehmigungsverfahren nach TA Luft verwendet. Zur Ableitung einer Ausbreitungsklasse nach Klug/ Manier wird auf Beobachtungen des Bedeckungs-grads von bemannten oder automatischen Boden-

19、stationen, z. B. des Deutschen Wetterdiensts (DWD), zurckgegriffen. Bestimmungsmethoden fr die Ausbreitungsklasse ber den Bedeckungs-grad mittels Satellitenbeobachtungen befinden sich in der Entwicklung 2. Eine Beurteilung der Qualitt und Vollstndigkeit der fr die Anwendung dieser Richtlinie bentigt

20、en Eingangsdaten ist nicht Gegenstand dieser Richtli-nie. Hierzu wird auf die Richtlinien VDI 3783 Introduction Dispersion in the atmosphere is determined by wind speed, wind direction and turbulence. Wind speed and atmospheric turbulence determine transport velocity and dilution of emitted substanc

21、-es. Turbulence can be characterised by a continuous parameter, the Obukhov length. Suitable measure-ment methods for deriving this parameter include, for example, ultrasound anemometers (VDI 3786 Part 12). VDI 3783 Part 8 contains further details.Alternatively, turbulence can be characterised by me

22、ans of a classification. For practical applications in dispersion calculations, a series of dispersion category schemes have been developed which make it possible to assign turbulence properties to dispersion categories (see VDI 3783 Part 8). A commonly used classification is Klug/Manier 1. It is us

23、ed, for example, in TA Luft licensing proce-dures. Deriving a Klug/Manier dispersion category relies on observations of cloud cover from manned or automated ground stations, e.g. those of the Ger-man Weather Service (DWD). Determination methods for the dispersion category via the cloud cover, by mea

24、ns of satellite observations, are cur-rently under development 2. Assessment of the quality and completeness of the input data needed for using this standard does not form part of this document. Please refer to VDI 3783 Part 13 and VDI 3783 Part 21. Appro-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2

25、BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 VDI 3782 Blatt 6 / Part 6 3 Blatt 13 und VDI 3783 Blatt 21 verwiesen. Die entsprechend durchgefhrte Prfung der Datenst-ze wird vorausgeset

26、zt. Im Folgenden wird die Bestimmung der Ausbrei-tungsklasse nach Klug/Manier beschrieben. Diese Richtlinie lst frhere Beschreibungen der Aus-breitungsklassenbestimmung in anderen Richtli-nien (insbesondere VDI 3782 Blatt 1:2009-08) ab. priate checking of the datasets is assumed. The following text

27、describes the procedure for determining the Klug/Manier dispersion category. This standard replaces earlier descriptions of dis-persion category determination in other Standards (in particular, VDI 3782 Part 1:2009-08). 1 Anwendungsbereich Die Ausbreitungsklasse dient typischerweise der Charakterisi

28、erung der gesamten Mischungsschicht. Ebenso wird sie als charakteristische Gre fr einen greren horizontalen Raumbereich herange-zogen. Das bedeutet, dass sie ber eine hinreichend groe Mittelungszeit bestimmt werden muss. Hu-fig wird hierfr eine Stunde zugrunde gelegt. Die Ausbreitungsklasse wird bei

29、spielsweise als Zeitreihe von aufeinanderfolgenden Stundenmitteln angegeben oder in Form einer Hufigkeitsvertei-lung, bei der die einzelnen Situationen als stationre Situationen oder als Stundenmittel interpretiert wer-den. Beispiele fr Zeitreihen und Statistiken und ihre Formate sind in Richtlinie

30、VDI 3783 Blatt 21 enthalten. Im Folgenden werden die in Tabelle 1 aufgefhr-ten Ausbreitungsklassen und Bezeichnungen ver-wendet. Tabelle 1. Ausbreitungsklassen nach Klug/Manier 1 Klassen- bezeichnung Stabilitt der Atmosphre Kennzahl a)I sehr stabil 1 II stabil 2 III/1 indifferent/stabil 3 III/2 indi

31、fferent/labil 4 IV labil 5 V sehr labil 6 a)Die arabischen Kennzahlen werden in den Datenstzen verwendet. 1 Scope The dispersion category serves typically to charac-terise the whole mixing layer. It is also used as a characteristic variable for a larger horizontal spa-tial region. This means that it

32、 needs to be deter-mined over a sufficiently long averaging period, in practice often one hour. The dispersion category is quoted, for example, as a time series of successive hourly means, or in the form of a frequency distribution in which the indi-vidual situations are interpreted as stationary si

33、tua-tions or as hourly means. Examples of time series and statistics and their formats can be found in VDI 3783 Part 21. This standard uses the dispersion categories and designations listed in Table 1. Table 1. Klug/Manier dispersion categories 1 Category Atmospheric stability Index a)I very stable

34、1 II stable 2 III/1 neutral/stable 3 III/2 neutral/unstable 4 IV unstable 5 V very unstable 6 a)The Arabic numerals are used in the data sets. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Ausbreitungsklasse Einteilung durch vereinfachte Charakterisierung des Turbulenz

35、zustands und damit der Verdn-nungsfhigkeit der Atmosphre 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: dispersion category distinction by simplified characterisation of turbu-lence and thus the atmospheres dilution capabilityB974908A824A6748CAA

36、AA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04 4 VDI 3782 Blatt 6 / Part 6 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 Ausbreitungsklassenstatistik (AKS) Hufigkeitsverteilung von verschiedenen Ausbre

37、i-tungssituationen Ausbreitungssituation durch Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Ausbreitungsklasse gekennzeichnete meteorologi-sche Situation, die eine Auswirkung auf die Aus-breitung hat Jahreszeitenklima Klima eines Orts auerhalb der Tropen (und teil-weise auch der Subtropen), an dem die Schw

38、an-kung der bodennahen Lufttemperatur ber das Jahr grer als ihre Tagesschwankungen ist mittlere Ortszeit (MOZ) auf den Meridian des Beobachtungsorts bezogene, fr alle Orte gleicher geografischer Lnge gleiche Zeit (brgerliche Zeit), die der vom Zeitpunkt der unteren Kulmination der mittleren Sonne ge

39、messe-nen Sonnenzeit entspricht VDI 3786 Blatt 1 Anmerkung: Man erhlt sie durch die Addition von je 4 min zur Weltzeit je Lngengrad in stlicher Richtung. 3 Tageszeitenklima Klima eines Orts innerhalb der Tropen (und teil-weise auch der Subtropen), an dem die Schwan-kung der bodennahen Lufttemperatur

40、 ber das Jahr vernachlssigbar gegenber ihren Tagesschwan-kungen ist. wahre Ortszeit (WOZ) auf den Meridian des Beobachtungsorts bezogene, fr alle Orte gleicher geografischer Lnge gleiche Zeit (brgerliche Zeit) VDI 3786 Blatt 1 Anmerkung: Die wahre Ortszeit wird tglich durch die Kul-mination der Sonn

41、e festgelegt; sie schwankt daher im Rhyth-mus der Zeitgleichung, die die periodisch sich ndernde Diffe-renz zwischen der wahren und der mittleren Sonnenzeit angibt. Die Zeitgleichung ist positiv, wenn die wahre Sonnenzeit frher kulminiert als die mittlere Sonnenzeit (Sonnentag). Sie schwankt zwische

42、n 14 min 24 s (etwa Mitte Februar) und 16 min 21 s (etwa Anfang November) 3. Nherungsbezie-hung siehe 4. VDI 3786 Blatt 1 Windrichtung Himmelsrichtung, aus der der Wind weht, gemessen in Grad im Uhrzeigersinn relativ zur Nordrichtung dispersion category statistic (DCS) frequency distribution of vari

43、ous dispersion situa-tions dispersion situation meteorological situation, which has an effect on the dispersion and which is characterised by wind direction, wind speed and dispersion category seasonal climate climate of a location outside the tropics (and to some extent also the subtropics), at whi

44、ch the fluc-tuation in the near-ground air temperature over the year is greater than its daily fluctuations local mean time (LMT) time based on the meridian of the observation site, equal for all locations that have the same geographic longitude (civil time), which corresponds to the solar time meas

45、ured from the time of the lower cul-mination of the mean sun VDI 3786 Part 1 Note: It is obtained by adding 4 min to the universal per degree of longitude in the easterly direction. 3 diurnal climate climate of a location within the tropics (and to some extent also the subtropics), at which the fluc

46、-tuation in the near-ground air temperature over the year is negligible compared with its daily fluctua-tions local apparent time (LAT) time based on the meridian of the observation site, equal for all locations that have the same geo-graphic longitude (civil time) VDI 3786 Part 1 Note: The local ap

47、parent time is determined daily by the culmination of the sun; therefore, it fluctuates with the rhythm of the time equation that indicates the periodically varying difference between the local apparent and the local mean time. The time equation is positive when the local apparent time culminates ea

48、rlier than the local mean time (day of sunshine). It varies between 14 min 24 s (ca. mid-February) and 16 min 21 s (ca. early November) 3. For an approximation relation-ship, see 4. VDI 3786 Part 1 wind direction compass direction from which the wind blows, measured in degrees clockwise relative to

49、north 3 Formelzeichen und Abkrzungen Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Einheit C Zirren-Nebenbedingung C1Wolkenart der untersten Wolkenschicht 3 Symbols and abbreviations Symbols The following symbols are used throughout this standard: Symbol Designation Unit C cirrus auxiliary condition C1cloud type of the lowest cloud layer B974908A824A6748CAAA