Situering

Bij vergunningverlening in Vlaanderen, volgens het Besluit van de Vlaamse Regering van 1 juni 1995 houdende algemene en sectorale bepalingen inzake milieuhygiëne (VLAREM II), wordt het gebruik van het klassiek bigaussiaans model, samen met de dispersieparameters van Bultynck/Malet, aangeraden inzake verspreidings-berekeningen. Het veelgebruikte IFDM (Immissie Frequentie Distributie Model), ontwikkeld door de VITO, is gebaseerd op deze formules.

De parameters beschreven door Bultynck & Malet hebben echter enkele belangrijke beperkingen. De formules zijn opgesteld door het SCK (Studiecentrum voor Kernenergie te Mol) eind jaren '60 om de gevolgen van de verspreiding van radioactieve lozingen te kunnen inschatten.

Het is van belang te onderstrepen dat de ontwikkeling en validatie van deze formules gebeurden voor een (hoge) schoorsteen van 69 m, bij frequent optredende (en dus niet bij extreem lage) windsnelheden. Dit impliceert enkele belangrijke beperkingen. Volgende situaties kunnen niet adequaat behandeld worden :

- lage emissiehoogten

- lage windsnelheden (< 2 m.s-1)

-berekening van concentraties dicht bij de bron : receptorplaatsen op minder dan 100 m van de bron kwamen niet in aanmerking voor validatie wegens irrelevant voor de beschouwde bronhoogte

Het VLAREM II vermeldt dan ook dat "onder omstandigheden van zwakke wind" geen berekeningen kunnen gemaakt worden. De andere beperkingen worden niet vermeld.

Het is echter in deze situaties, samen met het voorkomen van een inversielaag op beperkte hoogte, dat de grootste geurproblemen optreden. Een adequate modellering onder deze probleemsituaties, verdient dus de aandacht.

Enkele in de literatuur gevonden modellen voor lage bronhoogtes en lage windsnelheden werden gevalideerd, op basis van 2 reeksen meetgegevens. Om het effect van een inversielaag op beperkte hoogte na te gaan, werden enkele simulaties uitgevoerd.

Op basis van deze inzichten werd een grid-based langetermijn en kortetermijn atmosferisch verspreidingsmodel, bruikbaar voor de moeilijkere meteotoestanden en bronhoogtes, ontwikkeld. Een grid-based uur-voor-uur model werd geschreven, gebaseerd op 10-minuutsgegevens voor wat betreft de windsnelheid, de windrichting en het temperatuurprofiel. Inversiehoogtes worden ook gebruikt. Via dit programma kunnen de gebieden gevisualiseerd worden waar gedurende een zekere tijd een gekozen concentratie overschreden wordt (= percentielgebieden).

Resultaat en Besluit

Het weze duidelijk dat het voorspellen van concentraties steeds een moeilijke zaak is. De bepalende omgevingsfactoren zijn sterk tijdsgebonden en stochastisch, en worden dan nog eens door middel van een beperkte reeks variabelen in de modellen gebruikt. Ondanks deze simplificaties, zijn de resultaten van de uitgevoerde validatiestudies bevredigend, alhoewel het toch de moeilijkere randgevallen zijn die behandeld werden.

Het effect van een inversielaag op beperkte hoogte, het meest kritieke (geur)probleem, is kwalitatief makkelijk te begrijpen. Berekeningen echter zijn zeer moeilijk, en de gebruikte formules zullen dus grove schattingen zijn. Weinig of geen experimentele of kwantitatieve gegevens over dit probleem werden gevonden. Er blijft grote onzekerheid over bijvoorbeeld de reflectiewaarde aan de onderzijde van een inversielaag. Uit een simulatie bleek dat het voorkomen van een inversielaag op beperkte hoogte, maximaal voor een 2 à 3 maal hogere concentratie zorgt. Deze waarden treden op wanneer de bronmond zich net onder de onderzijde van de inversielaag bevindt. Bij een stijgende inversielaag neemt de invloed vlug af.

Het probleem van de lage bronnen herleidde zich tot het gebruik van de geschikte dispersieparameters. Enkele formules gebaseerd op de atmosfeerstabiliteitsindeling van Pasquill , opgesteld en gevalideerd voor deze situatie, zijn bruikbaar.

Tevens is aangetoond dat de formule van Bultynck/Malet een sterke onderschatting geeft bij lage bronhoogtes op beperkte afstand van de bron. Berekeningen leverden slechts bij benadering 30 % van de gemeten concentraties.

Dispersiemodellering van uurgemiddelde concentraties bij lage windsnelheden (< 2 m.s-1) is een groter probleem. De windrichting is in dit geval de belangrijkste, en meest variabele parameter. Enkel met zeer frequente meteogegevens is het mogelijk de verschillende concentratiepieken te benaderen (bijvoorbeeld 2-minuuts-gegevens). Andere optredende effecten zoals het blijven hangen van de rookpluim boven de bron of op andere plaatsen, kunnen enkel met een gedetailleerde baanbeschrijving van rookpluimpjes behandeld worden.

Dispersieparameters (voor gebruik in het bigaussiaans model) die rekening houden met de variatie in de windrichtingshoek gaven de beste resultaten bij concentratievoorspellingen bij minder frequente meetgegevens. Zelfs bij iets hogere windsnelheden (> 2 m.s-1) is de windrichting nog beperkt variabel, en levert deze methode een verbetering op.

Algemeen kan gesteld dat voor de meeste situaties een bruikbare dispersieformule bestaat voor het bigaussiaans model. Wanneer de validatiecondities en de uitmiddelingsduur echter niet in acht genomen worden, kunnen grote fouten gemaakt worden.

 

 

Figuur 1

Rookpluim tijdens inversie in de vroege morgen (foto  Maaiken Lamote)

 

 

Volledige versie thesis in .pdf