問 題
図に示すように地上付近が不安定で、上層にかなり低い逆転層がある状況で、風下側の十分な距離における拡散濃度Cを表す式として、正しいものはどれか。
ただし、排出量Q、風速u、有効煙突高さHe、水平方向拡散幅σy、鉛直方向拡散幅σz、逆転層高さL、yは煙流軸からの水平距離である。
解 説
本問はLyons and Coleの式を問う設問ですが、どこにもLyons and Coleと示されていない上、この式自体がマイナーなので、難易度の高い出題といえます。
そのため、個人的にはこの問題は捨て問題扱いにしてしまっても構わないと思います。参考までに以下に解説を示しますが、軽い気持ちで読み流してください。
まず、問題文に「地上付近が不安定で、上層にかなり低い逆転層がある状況」と書かれています。つまり、煙は上層の逆転層(安定層)以上へは上昇できず、一方、層内では上下に強く乱れています。まさに問題の図で描かれているような感じです。
このように煙が広がると、煙が地上付近でのみ拡散する(空間中に広く拡散しない)ため、有害物質の着地濃度が高くなってしまいがちです。このような現象をヒュミゲーション(いぶし現象)といいます。
そして、ヒュミゲーション時の拡散予測のための三次元数値解モデルに「Lyons and Coleのモデル」があります。本問では、このLyons and Coleのモデルで使われる次式が正解となります。
よって、正解は(3)です。
また、もし上式を知らない場合でも、次のように考えることで選択肢(2)と(3)の二択に絞ることができます。
問題文に「風下側の十分な距離における拡散濃度Cを表す式」とあることから、図のうち右端(風下側の十分な距離)のところを見ると、煙は「有効煙突高さHe」に関係なく、「逆転層高さL」以下のところで一様に分布していることがわかります。
そのため、拡散濃度Cを表す式の中にHeは入ってこないと考えることができるため、(1)、(4)、(5)が除外されます。こう考えれば、本問を完全な捨て問題とせず、(2)と(3)の二択まではもっていけます。
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