【大規模大気特論】モーゼスとカーソン(Moses & Carson)の式
煙突排ガスの周辺の汚染濃度を計算するには有効煙突高さを計算し、その高さから汚染物質が放出されるとして計算されます。有効煙突高さは煙突の高さに排ガスの上昇高さを加えて算出するため、排ガスの上昇高さを算出する排ガス上昇式は公害防止の観点で非常に重要です。排ガス上昇式の一つであるモーゼスとカーソンの式について学んで行きましょう！
モーゼスとカーソンの式ってなんなの？
ざっくり
大気安定度を考慮した排ガスの上昇高さの推定式
比較的大きい煙源からの排煙の上昇高さを計算するのに向いています。
定義
$$
{\Delta H }=\frac{C_{1}v_{g}D+C_{2} Q_{H}^{1/2}}{u}
$$
ΔH ：上昇高さ(m)
vg ：吐出速度(m/s)
D：煙突出口径(m)
QH：排出熱量(W)
u：煙突出口高さでの風速(m/s)
C1, C2：大気安定度で変わる係数
| 大気安定度 | C1 | C2 |
|---|---|---|
| 安定 | -1.04 | 0.0707 |
| 中立 | 0.35 | 0.0834 |
| 不安定 | 3.47 | 0.16 |
式だけを見てもよくわからんので、どういう意味があるのか詳しく見ていきましょう。
モーゼスとカーソンの式における排ガス上昇高さ(ΔH)の傾向
各変数を変化させた場合に、排ガス上昇高さΔHは以下のように変化します。
- ガスの吐出速度(vg )↑ → ΔH↑
- 煙突出口径(D)↑ → ΔH↑
- 煙突出口での風速(u)↑ → ΔH↓
- 排出熱量(QH)↑ → ΔH↑
回帰的に求めた式のため、
指数は異なりますが他の排ガス上昇高さの推定式と同じ傾向を示します！
モーゼスとカーソンの式の特徴
長所
- 大気安定度を考慮している。
- 比較的シンプルな式である。
- 第1項が運動量上昇高さ、第2項が浮力上昇高さを示しており、
運動量と浮力による上昇の寄与を直感的にわかりやすい。
短所
- 地形の影響や風速の高度変化などを考慮していない。
- 回帰式であるため、適用範囲外の条件では精度が低下する可能性がある。
また、モーゼスとカーソンの式では、
大気安定度を考慮しており、大気安定度により係数C1, C2が使い分けます。
大気安定度の違いによる排ガスの上昇高さの変化
モーゼスとカーソンの式は係数C1, C2に変更するより大気安定度を考慮しています。
係数C1, C2値の変化がどのような影響を与えるのか詳しく見ていきましょう。
まとめ
実際の環境アセスメントにおいては、複数の推定式の結果を比較したり、より詳細な拡散シミュレーションと組み合わせたりすることが重要となります。
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