la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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MODELLI DI TIPO STAZIONARIO • in condizioni stabili: Il terzo passo consiste nello stabilire se la distanza sottovento corrente è inferiore alla distanza di equilibrio. Se è così, l'innalzamento graduale del pennacchio si realizza secondo le relazioni: • nel caso di galleggiamento dominante: • nel caso di quantità di moto dominante: Il quarto passo consiste nel determinare il comportamento del plume rispetto alla presenza dello strato di entrainment. Un metodo molto semplice, molto usato, anche se decisamente troppo drastico, è il seguente: se la somma dell'altezza fisica (o ridotta) della ciminiera più l'innalzamento del pennacchio supera l'altezza di rimescolamento, il pennacchio si considera esterno al PBL e la sua influenza al suolo è nulla.Quello presentato è un algoritmo molto usato per la stima pratica dell'innalzamento di un pennacchio stazionario, anche se decisamente molto semplice e non sempre realistico, specialmente nelle situazioni convettive.Tra l'altro la metodologia impiegata per trattare la penetrazione dello strato di entrainment è decisamente molto semplicistica. Quanto presentato nei paragrafi precedenti dovrebbe consentire di modificare questo algoritmo per renderlo più adatto alle esigenze che si dovessero presentare. 4.1.4 Perturbazione indotta dalla scia degli edifici La teoria presentata nei paragrafi precedenti si riferisce a situazioni molto idealizzate in cui è presente una ciminiera molto elevata posta in una zona completamente pianeggiante, priva di ostruzioni naturali o artificiali che possano indurre distorsioni al flusso delle masse d’aria. Questa situazione è spesso molto lontana dalla realtà, visto che normalmente le ciminiere sono localizzate in zone industriali in cui è presente un numero notevole di edifici che sicuramente determinano perturbazioni idrodinamiche. Studiare e modellizzare tali effetti è decisamente molto complicato anche se indispensabile in molte applicazioni pratiche. Il metodo che è stato usato normalmente è quello di effettuare esperimenti in galleria a vento e di individuare delle relazioni semiempiriche che siano inseribili nella maniera più semplice possibile nei normali modelli di dispersione degli inquinanti ed, in particolare, nei modelli Gaussiani Plume. Qui di seguito vengono illustrate le caratteristiche principali dell’interazione tra gli edifici e le masse d’aria, mentre successivamente si prende in considerazione il comportamento dei pennacchi quando vengono emessi da ciminiere poste sulla sommità di edifici oppure molto vicini a strutture edilizie di dimensioni rilevanti, cosa frequente negli impianti industriali e nelle centrali termoelettriche. Si illustrerà in questo caso soprattutto quali soluzioni adottare per consentire ad un modello Gaussiano Plume di tener conto, almeno in prima approssimazione, di tali effetti. 4.1.4.1 Struttura del flusso attorno agli edifici I risultati di molti esperimenti in galleria a vento hanno mostrato con precisione 257
MODELLI DI TIPO STAZIONARIO quale tipo di perturbazione ha luogo in presenza di edifici. Se, per semplicità, si considera un edificio a forma di parallelepipedo,una visione complessiva di quello che capita è riassunta nella Fig.4.12.Per prima cosa si deve sottolineare che, sopravvento all’edificio, il profilo verticale della velocità media del vento presenta normalmente il tipico andamento circa logaritmico con la quota. L’orientamento dell’edificio sia tale per cui due facce del parallelepipedo siano perpendicolari al vento medio, una sopravvento e l’altra sottovento. Quello che si vede è (Hanna e al., 1982): • una zona di stagnazione in corrispondenza della faccia sopravvento dell’edificio che si estende dal suolo a circa 2/3 dell’altezza dell’edificio stesso; • una zona di ricircolazione posta sulla sommità del parallelepipedo ed in corrispondenza delle facce laterali parallele alla direzione del vento; • una zona immediatamente a valle della faccia sottovento che rappresenta una cavità turbolenta causata dalla scia dell’edificio dove si instaura una circolazione vorticosa in media stagnante; • una zona di scia turbolenta dove sono localizzate le principali perturbazioni al flusso che però comincia a sottrarsi alla cavità e ricomincia a disposi sempre più in una situazione simile a quella imperturbata. Fig.4.12: perturbazione del flusso delle masse d’aria in presenza di un edificio. Sia H l’altezza dell’edificio, W la sua dimensione trasversale e L la dimensione longitudinale rispetto alla direzione del vento. In Fig.4.13 è presentata in maggior dettaglio una sezione trasversale dell’edificio che consente di evidenziare agevolmente alcuni elementi di interesse. 258 Fig.4.13: particolare delle perturbazioni di flusso indotte da un edificio.
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quale tipo di perturbazione ha luogo in presenza di edifici. Se, per semplicità, si<br />
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che capita è riassunta nel<strong>la</strong> Fig.4.12.Per prima cosa si deve sottolineare che,<br />
sopravvento all’edificio, il profilo verticale del<strong>la</strong> velocità media del vento presenta<br />
normalmente il tipico andamento circa logaritmico con <strong>la</strong> quota.<br />
L’orientamento dell’edificio sia tale per cui due facce del parallelepipedo siano<br />
perpendico<strong>la</strong>ri al vento medio, una sopravvento e l’altra sottovento. Quello che<br />
si vede è (Hanna e al., 1982):<br />
• una zona di stagnazione in corrispondenza del<strong>la</strong> faccia sopravvento dell’edificio<br />
che si estende dal suolo a circa 2/3 dell’altezza dell’edificio stesso;<br />
• una zona di ricirco<strong>la</strong>zione posta sul<strong>la</strong> sommità del parallelepipedo ed in corrispondenza<br />
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• una zona immediatamente a valle del<strong>la</strong> faccia sottovento che rappresenta una<br />
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vorticosa in media stagnante;<br />
• una zona di scia turbolenta dove sono localizzate le principali perturbazioni al<br />
flusso che però comincia a sottrarsi al<strong>la</strong> cavità e ricomincia a disposi sempre più<br />
in una situazione simile a quel<strong>la</strong> imperturbata.<br />
Fig.4.12: perturbazione del flusso delle masse d’aria in presenza di un edificio.<br />
Sia H l’altezza dell’edificio, W <strong>la</strong> sua dimensione trasversale e L <strong>la</strong> dimensione<br />
longitudinale rispetto al<strong>la</strong> direzione del vento. In Fig.4.13 è presentata in maggior<br />
dettaglio una sezione trasversale dell’edificio che consente di evidenziare<br />
agevolmente alcuni elementi di interesse.<br />
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Fig.4.13: partico<strong>la</strong>re delle perturbazioni di flusso indotte da un edificio.