P&K 3782

Programmbeschreibung

Ausbreitungsberechnungen nach den Richtlinien
VDI 3782 und TA Luft 86


Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1 Übersicht
1.2 Installation
1.3 Dateien
1.4 Integrierte Hilfe und Handbuch

2. Konzentrationsfelder

2.1 Modellparameter
2.2 Kühlturmableitung
2.3 Alternative Streuparameter
2.4 Quell- und Stoffdaten
2.5 Sedimentation und Deposition
2.6 Rechenlauf
2.7 Fahnendarstellung

3. Statistische Kenngrößen

3.1 Parameterformular
3.2 Auswaschung von Partikeln und Abbau
3.3 Aufpunkte
3.4 Quellen
3.5 Ausbreitungssituationen
3.6 Prüfung und Rechenlauf
3.7 Ergebnistabelle
3.8 Situationenhistogramm
3.9 Kenngrößengrafik und Lageplan

4. Hilfswerkzeuge

4.1 Stapelverarbeitung
4.2 Ausbreitungsklassenstatistik
4.3 Auswahl und Darstellung der AKS
4.4 Export

5. Bedienung

5.1 Innerhalb der Formulare
5.2 Innerhalb der Tabellen
5.3 Innerhalb der Grafiken

6. Bekannte Probleme/Kompatibilität
7. Begriffserklärungen

Anhang

Siehe Dokumentenliste


1. Einleitung

1.1 Übersicht

Mit diesem Programm bieten wir Ihnen ein PC-Programm zur Durchführung von Ausbreitungsrechnungen für Staub und Luftschadstoffe nach den Modellen VDI 3782 Blatt 1 / 1992 und 2001 einerseits und TA Luft 86 andererseits mit den Optionen Kühlturm und Experte.

Auf der Grundlage von Ausbreitungsklassenstatistiken (einschließlich Niederschlagsstatistiken) können Jahresmittelwerte und Perzentile für Immissionskonzentration und Deposition berechnet werden.

VDI 3782 erlaubt die Berücksichtigung von Sedimentation, Auswaschung, chemischem Abbau, Sperrschichtreflexion und Stoffstromerhaltung in der Abgasfahne. Die deponierte Masse wird dem unteren Fahnenbereich entnommen. Das Überhöhungsmodell berücksichtigt auch rein mechanischen Auftrieb (kalte Quellen).

Sehr viele Punkt-, Linien- und Flächenquellen sowie Aufpunkte und Beurteilungsflächen mit Vorbelastungen in großer Anzahl können bei der Berechnung berücksichtigt werden.

Durch die Option Kühlturm ist das Programm mit einer Schnittstelle zum Aufruf des VDI-Programms VDISP zur Berechnung von Immissionen bei Ableitung über einen Kühlturm gemäß der Richtlinie VDI 3784 Blatt 2 ausgerüstet.

Mit der Option Experte können Kenngrößen über verschiedene Statistiken (Betriebszeiten, Tages- oder Jahresgang, I2-Staub) und Quellen mit abweichenden Streuparametern (Anfangsturbulenz, Bebauung) berechnet werden. Bei mehreren Quellen ist die quellenbezogene Auswertung der Immissionen in Form von Tabellen und Histogrammen möglich.

Die prognostizierten Kenngrößen können in unterschiedlichen Darstellungen (farbige Raster, platzierte Zahlen oder Isolinien) an gängige Drucker und Plotter sowie an andere Programme übergeben werden.


1.2 Installation

Zur Programminstallation ist das Programm Setup.exe (kann einen anderen Namen haben) auszuführen.

Das Programm wird mit dem Aufruf pk_3782.exe gestartet. Zur Vereinfachung wurde bei der Installation eine Verknüpfung in einer benutzerdefinierten Programmgruppe erzeugt.


1.3 Dateien

Zur Speicherung aller Parametereinstellungen eines Projektes (Konzentrationsfeld oder Statistik) werden jeweils Sätze von Dateien mit gleichem Namen und unterschiedlicher Extension angelegt. Die Auswahl eines Dateiensatzes oder die Eingabe entsprechender Daten ist Voraussetzung für den Zugriff auf weitere Programmfunktionen.

Der Dateienverwalter stellt Funktionen für alle notwendigen Handhabungen der Dateien zur Verfügung:

NeuErzeugt ein neues Projekt mit einem wählbaren Namen, in das neue Daten eingegeben werden können.
ÖffnenIn diesem Formular können Projekte geöffnet werden. Es werden die Dateien mit der Extension KIN oder EIN angezeigt.
KopierenKopiert alle Dateien eines Projektes, wobei der Name des Zielprojektes gewählt oder eingegeben werden kann. Wenn eine dieser Dateien existiert, wird gefragt, ob diese überschrieben werden soll.
LöschenLöscht alle Dateien eines Projektes. Das Projekt kann in einem Formular gewählt werden.

Im Datenpfad werden folgende Dateien nach Bedarf angelegt und initialisiert:

P&K_3782.IN1Parameter zum Aufruf der Programme zur tabellarischen und grafischen Ausgabe der AKS
P&K_Graf.iniParameter zum Aufruf der grafischen Kenngrößendarstellungen
P&K_3782.IN4Liste der Batchaufträge

Zu jedem Projekt wird mit dem Dateienverwalter ein Satz von Dateien mit unterschiedlicher Extension und gleichem Namen (dem Projektnamen) im aktuellen Datenpfad angelegt und verwaltet:

Für die Berechnung eines Konzentrationsfeldes:

*.KINEingaben für Konzentrationsfelder
*.KOUKonzentrationsfelder

Für die Berechnung der Statistik:

*.EIN Eingaben für die Kenngrößenberechnung
*.AMOErgebnis der Kenngrößenberechnung
*.AMAListe der Aufpunkte
*.AMKListe der Kollektive
*.AMVListe der Vorbelastungen
*.AMPListe der Punktquellen
*.AMLListe der Linienquellen
*.AMFListe der Flächenquellen
*.AMS Liste der Ausbreitungssituationen

Diese Dateien sind einfache Textdateien im ASCII-Format, deren Aufbau in den nachfolgenden Abschnitten dieses Handbuches näher beschrieben ist.

Die Berechnung statistischer Kenngrößen setzt das Vorhandensein von Ausbreitungsklassenstatistiken (AKS) voraus, die unter beliebigen Namen auf einem eigenen Pfad abgelegt sein können. Mitgeliefert ist eine fiktive AKS mit dem Namen DWD_STA1.AKS.

Für einen einfachen Einstieg in das Programm sind Beispeildateien im Programmverzeichnis enthalten. Das Programm ist programmiert die Verzeichnisse Sample(s) und/oder Beispiel(e) zu Beginn beim Öffnen zu zeigen. Diese Funktion funktioniert nicht auf allen Windows-Versionen. In solch einem Fall muß das Programmverzeichnis (z.B. c:\Programme\P&K\....) manuell angesteuert werden.


1.4 Integrierte Hilfe und Handbuch

Im Programm ist eine kontextbezogene Hilfe integriert, die aus jedem Punkt des Formulares heraus mit der Funktionstaste <F1> aufrufbar ist. In den Hilfetext sind gegebenenfalls - farblich abgehoben - Querverweise eingestreut, die mit Mausklick abgerufen werden können.

In der App-Config kann eine Zeile wie Browser=c:\......\firefox.exe eingetragen werden, die den zu benutzenden Browser definiert. Diese kann z.B. für Wine unter Linux nützlich sein.


2. Konzentrationsfelder

Die Berechnung eines Konzentrationfeldes ist die notwendige Voraussetzung für die Berechnung der Kenngrößen.

Der Haupmenüpunkt "Konz.feld" stellt Funktionen zum Verwalten der Ein- und Ausgabedateien, zum Parametrieren einer Konzentrationsfeldberechnung, zum Durchführen einer Rechnung und zur grafischen Analyse der Abgasfahnen zur Verfügung.

Das Konzentrationsfeld beinhaltet relative Angaben zur Immissionskonzentration in Ausbreitungsrichtung der Abgasfahne für alle Windgeschwindigkeitsklassen und Ausbreitungsklassen, die in den weiteren Analysen von Interesse sind. Berechnet werden Werte für Stützstellen, deren gegenseitiger Abstand von Quellhöhe und Rechengenauigkeit abhängt. Die relevanten Daten der Abgasfahne werden normalerweise nur für ein festes Aufpunktniveau gespeichert. Auf Wunsch (z.B. wenn die grafische Ausgabe von Fahnenschnitten oder eine Kenngrößenberechnung für unterschiedliche Aufpunkthöhen vorbereitet werden sollen) wird auch das gesamte vertikale Profil der Fahne gespeichert, was aber erheblichen Plattenspeicher erfordert.

Die Punkte des Konzentrationsfeldes werden mit der folgender Formel (VDI 3782) berechnet.

Dispersion Eequation

Darin bedeuten:

x,y,zkartesische Koordinaten des Aufpunktes.
hHöhe der realen und der virtuellen Fahnenachse.
SigmaStreuung der Gaußverteilung
u_querrepräsentative Transportgeschwindigkeit.
QQuellstärke
a(x)Faktor zur Berücksichtigung der Massenerhaltung bei Deposition und Sedimentation.

Die Eingangsdaten für eine Konzentrationsfeldberechnung werden in die beiden Formulare Modellparameter und Quell- und Stoffdaten eingetragen. Im Rahmen der Optionen Kühlturm und Experte stehen darüber hinaus bei Bedarf zusätzlich die Formulare Kühlturm und Streuparameter zur Verfügung.

Eine Änderung der Konzentrationsfeldparameter veranlaßt das Löschen der Konzentrationsfelddatei.


2.1 Modellparameter

Ein zweizeiliger beliebiger Text kann zu einem Konzentrationsfeld eingegeben werden. Er erscheint auch im Ergebnisprotokoll der Kenngrößenberechnung zur Beschreibung der verwendeten Konzentrationsfelder.

Neben einer Ausbreitungsrechnung nach der Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 1992 und 2001 bietet dieses Programm auch eine Rechnung nach TA Luft 86.

Gemäß VDI 3782 Blatt1 / 2001 wird mit den 9 TA Luft Windgeschwindigkeitsklassen gerechnet, sowie mit einem neuen Parametersatz für 180 statt 150 Metern in der Streuparameter-Berechnung (F, f, G, g).

Die Programmfunktionen sind für beide Modelle im wesentlichen identisch. Eingaben, die in einem Modell überflüssig sind, werden dann für das Formular gesperrt. So sind Angaben zu Bodenrauhigkeit, Sedimentation und mechanischem Auftrieb der Abgasfahne im TA Luft Modell ohne Bedeutung.

Für das Konzentrationsfeld werden relative Konzentrationswerte in einem in Ausbreitungsrichtung und in der Höhe gerasterten Feld berechnet. Die Dichte dieses Rasters entscheidet über die Genauigkeit der Kenngrößenberechnungen.

Die Rechenzeit ist stark von der Genauigkeit abhängig. Eine Erhöhung der Genauigkeitsstufe um eins erhöht die Rechenzeit um den Faktor sechs.

Die Rechengenauigkeitsstufe "gering" sollte in der Regel Ergebnisse mit einer Abweichung von maximal 1% liefern. Im Nahbereich der Quellen (in einem Gebiet unter 300 m bei Quellhöhen über 30 m, oder einem Gebiet von zehnfacher Schornsteinhöhe bei kleineren Quellhöhen) kann die Abweichung jedoch auch auf 10% ansteigen. Hier kann die Stufe "normal" erforderlich sein. Für extreme Anforderungen an die Genauigkeit der Rechnung oder für Referenzberechnungen steht noch die Stufe "hoch" zur Verfügung.

Bei der Berechnung der Kenngrößen wird zwischen den vertikalen Stützstellen des Konzentrationsfeldes interpoliert. Für das Aufpunktniveau wird allerdings zusätzlich zu den Stützstellen ein exakter Wert im Konzentrationsfeld abgelegt. Da dieser Wert immer präziser als eine Interpolation ist, empfiehlt es sich, hier die am häufigsten vorkommende Aufpunkthöhe einzutragen.

Wird ein Konzentrationsfeld ohne vertikale Verteilung berechnet, ist bei der Kenngrößenberechnung das Aufpunktniveau die einzig verfügbare Aufpunkthöhe.

Die Konzentrationsfeldberechnungen können auf eine Ausbreitungs- und/oder eine Windgeschwindigkeitsklasse beschränkt werden. Damit ist auch die nachfolgende Kenngrößenberechnung dieser Beschränkung unterworfen.

Mit einem Schalter wird die Speicherung der vertikalen Verteilung des Konzentrationsfeldes veranlaßt. Ohne diese Verteilung stehen bei der späteren Statistik nur die Daten des Aufpunktniveaus zur Verfügung. Das Speichern der vertikalen Verteilung kann aber etliche Megabyte Plattenspeicher erfordern und damit evtl. auch lange Übertragungszeiten zu anderen Rechnern.

Empfehlenswert ist es, die vertikale Verteilung nur dann und nur in dem Umfang (nur ausgewählte Ausbreitungssituationen) zu speichern, in dem dies erforderlich ist.

Kenngrößen für Aufpunkte unterschiedlicher Höhen oder grafische Darstellungen von Schnitten durch die Rauchgasfahne sind nur mit abgespeicherter vertikaler Verteilung möglich.

Ausbreitungsrechnungen nach VDI 3782 Blatt 1 berücksichtigen die Existenz einer für die Abgasfahne undurchdringlichen Inversionsschicht. Die Richtlinie schlägt die Höhen 250, 250, 800, 800, 1100 und 1100 für die Ausbreitungsklassen I bis V vor. Diese Höhen sind weitgehend kompatibel mit den Begrenzungen der effektiven Quellhöhe nach VDI 3782 Blatt 3.

Werden geringere Inversionsschichthöhen gewählt, so wird der Anstieg der Abgasfahne auf diese Höhe begrenzt. Wenn die Schornsteinbauhöhe die Inversionsschicht übersteigt wird die Abgasfahnenachse in Höhe der Sperrschicht bleiben.

Für den Zusammenhang zwischen dem vertikalen Windprofil und einer Geschwindigkeitsklasse ist die Kenntnis der Anemometerhöhe (im seltenen Fällen von 10 m abweichend) erforderlich.

Für sehr niedrige Quellen definiert VDI 3782 eine konstante Windgeschwindigkeit ab einer Höhe von 10 m. Da im Rahmen der TA Luft eine solche Vereinbarung nicht existiert, geht dieses Programm hier von konstantem Wind unterhalb von 3m aus.

Siehe Formular Daten des Rechenmodells


2.2 Kühlturmableitung (nur mit der Option Kühlturm)

Es wird die Möglichkeit zur Verfügung gestellt, Überhöhungen für über einen Kühlturm abgeleitete Abgase nach VDI 3784 Blatt 2 in die Berechnung des Konzentrationsfeldes zu integrieren. Dazu muß das vom VDI vertriebene Programm VDISP.EXE in dem Programmverzeichnis vorhanden sein.

Unser Programm ruft während der Konzentrationsfeldberechnung das externe Programm VDISP bei Bedarf auf, wobei die Parameter in VDIIN.DAT vorher gesetzt werden.

Für die Ausbreitungsparameter der Ausbreitungsrechnung wird im Falle der Kühlturmausbreitung eine Anfangsstreuung gemäß VDI 3784 Blatt 2 Abschnitt 3.2 berücksichtigt, wobei sigmax gleich sigmaz gesetzt ist (Druckfehler).

Ein Formular zur Beschreibung der Kühlturmfahne fragt folgende Daten ab:

  • Austrittsgeschwindigkeit, relative Feuchte und Flüssigwassergehalt der Kühlturmfahne
  • Schrittweite des S/P-Modells in Bruchteilen des Mündungsdurchmessers des Kühlturms (siehe VDI 3784 Blatt 2).
  • Kontrollvariable zur Ausgabesteuerung von VDISP, welche die Stützstellendichte in Bruchteilen des Mündungsdurchmessers angibt (siehe VDI 3784 Blatt 2).
  • Kontrollvariable zur Rechendauer von VDISP, welche die Abbruchdistanz der Rechnung in Bruchteilen des Mündungsdurchmessers angibt (siehe VDI 3784 Blatt 2).

Siehe Formular Kühlturmparameter(ist nur verfügbar wenn die Option gekauft wurde und sie im Formular Parameter des Modells eingeschaltet wurde.)


2.3 Alternative Streuparameter (nur verfügbar mit der Option Experte)

In der Programmoption "Experte" können die Fahnenstreuungen (sigmay,sigmaz) und das Windprofil (m(z)) abweichend von den Richtlinien definiert werden.

Beispiele für den Einsatz dieser Möglichkeit sind:

  • Anfangsverwirbelung von Kfz-Emissionen im Straßenverkehr
  • Verändertes Windprofil in urbanem Gelände
  • Abschätzung von Kaltluftabflüssen.

Das Eingabeformular für die alternativen Ausbreitungsparameter stellt eine Tabelle mit Spalten für die Ausbreitungsklassen und jeweils einer Zeile für die Parameter bereit. Daraus werden sigmay=sigmay0+F*xf und sigmaz=sigmaz0+G*xg ermittelt. Die Höhenabhängigkeit der Streuung entfällt dann.

Das TA Luft- und VDI-Modell definiert jeweils für Quellen unter 50 m folgenden Parametersatz:

IIIIII/1III/2IVV
mExponent des Windprofils0.090.200.220.280.370.42
sigmay0horizontale Anfangsstreuung000000
sigmaz0vertikale Anfangsstreuung000000
FKoeffizient der horizontalen Streuung1.2940.8010.6400.6590.8761.503
fExponent der horizontalen Streuung0.7180.7540.7840.8070.8230.833
GKoeffizient der vertikalen Streuung0.2410.2640.2150.1650.1270.151
gExponent der vertikalen Streuung0.6620.7740.8850.9961.1081.219

Siehe Formular Alternative Streuparameter


2.4 Quell- und Stoffdaten

Es werden je nach dem gewählten Modell Abgasfahnenüberhöhungen nach VDI 3782 Blatt 3 oder TA Luft ermittelt.

Zur Anpassung der Berechnung nach VDI 3782 Blatt 3 an die Erfordernisse der Ausbreitungsrechnung nach VDI 3782 Blatt 1 wurde für die Klassen I und II eine maximale effektive Quellhöhe von 250m (Inversionsschichthöhe) eingeführt.

Beim Vorliegen einer Wärmeemission (Abgastemperatur über 10°C) wird nur der thermische Auftrieb berechnet. Nur bei kalten Quellen ist der mechanische Auftrieb unter Berücksichtigung des Schornsteindurchmessers für die Abgasfahnenüberhöhung verantwortlich.

Bei Linien- und Flächenquellen bezieht sich die Angabe der Wärmeemission auf die gesamte Quelle.

Die Bauhöhe eines Schornsteins oder die Höhe einer anderen Quelle über Grund darf 250 m (Sperrschichthöhe für die Ausbreitungsklassen I und II) nicht überschreiten.

Die Schrittweite - und damit auch die Rechengeschwindigkeit – bei der Ermittlung des Konzentrationsfeldes ist von der Quellhöhe abhängig. Niedrige Quellen erfordern wegen der hohen Bodenkonzentration in Quellnähe und der damit verbundenen Depositionen kleine Rechenschritte.

Der Durchmesser eines Schornsteins bestimmt bei gegebenem Volumenstrom nach VDI 3782 Blatt 3 den mechanischen Auftrieb einer kalten Abgasfahne. Im Falle von Wärmeemission oder bei Berechnungen nach TA Luft ist diese Angabe ohne Bedeutung.

Temperatur und Volumenstrom der Abgase bestimmen die Wärmeemission und damit den thermischen Auftrieb der Abgase. Die Umgebungstemperatur von 10°C darf nicht unterschritten werden. Der Volumenstrom ist im Normzustand anzugeben.

Die Konzentrationsfeldberechnung legt Informationen zu Abgasfahnen mit der eingegebenen Länge ab. Bei der Durchführung von Kenngrößenberechnungen dürfen die Abstände zwischen Aufpunkten und Quellen diese Entfernung nicht überschreiten.

Die Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 bietet die Möglichkeit, für das vertikale Windprofil zwischen normaler Bodenrauhigkeit einerseits und hoher Bodenrauhigkeit für z.B. Stadt- und Waldgebiete andererseits zu unterscheiden.

Siehe Formular Daten zu Quelle und Stoff


2.5 Sedimentation und Deposition

Die Sedimentation läßt die Abgasfahnen von Stäuben und Aerosolen mit der Entfernung absinken. Für kugelförmige Aerosole liefert die Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 eine Ableitung der Sedimentationsgeschwindigkeit aus Dichte und Durchmesser der Partikel.

Die Deposition beschreibt den Grad der Ablagerung von Abgaskomponenten am Boden. Sie ist stark von Stoff- und Bodeneigenschaften abhängig. Für eine Auswahl von Stoffen und Bodenbeschaffenheiten gibt die Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 eine Auflistung von Depositionsgeschwindigkeiten.

Den Korngrößenklassen der TA Luft sind für die Staubdeposition folgende Geschwindigkeiten zugeordnet:

KlasseDepositionsgeschwindigkeit [m/s]
10.001
20.01
30.05
40.1

Die TA Luft 86 sieht die Berechnung von Staub-Kenngrößen für ein Gemisch aus Mengenanteilen dieser Staubklassen vor. Im Rahmen dieses Programmes ist jedoch zu jedem Konzentrationsfeld nur die Definition einer mittleren Depositionsgeschwindigkeit möglich, so daß mehrere Staubfraktionen auch die Anlage entsprechend vieler Konzentrationsfelder erfordern, die dann über die Definition der Quelle nach Maßgabe des Massenstromes überlagert werden.


2.6 Rechenlauf

Für jede Windgeschwindigkeitsklasse und jede Ausbreitungsklasse wird der Konzentrationsverlauf in hinreichend kleinen Schritten über die relevante Entfernung berechnet.

Die höchstens zulässige Schrittweite ist von den Genauigkeitsanforderungen im Rechenergebnis und vom Verhalten modellinterner Größen abhängig. So muß die Schrittweite bei niedrigen Quellen reduziert werden, um der erheblichen Deposition in unmittelbarer Quellumgebung Rechnung tragen zu können.

Vor dem Start der Berechnung wird geprüft, ob ausreichend freier Platz zur Speicherung der Rechenergebnisse zur Verfügung steht. Ist dies nicht der Fall, kann folgendes Abhilfe schaffen:

  • Durch Löschen Platz schaffen
  • Ohne Vertikalverteilung speichern
  • Relevantes Gebiet verkleinern
  • Rechengenauigkeit herabsetzen.

2.7 Fahnendarstellung

Zur Analyse der Ausbreitungssituationen und zur Erläuterung von Immissionsberechnungen können Konzentrationsverläufe in Rauchgasfahnen für einzelne Ausbreitungsepisoden auf Display und Drucker grafisch dargestellt werden. Ein Eingabeformular erlaubt die Parametrierung dieser Funktionen und die Auswahl der Grafik.

Siehe Formular Grafikeinstellungen

Folgende Typen grafischer Darstellung der Abgasfahne werden angeboten:

Der Depletionsfaktor g(x,z) beschreibt den Term der Fahnengleichung, der nicht von y abhängig ist (er hat keine unmittelbare physikalische Bedeutung):

c(x,y,z):=c0*f(y)*g(x,z);

Liegt ein Konzentrationsfeld mit Vertikalverteilung vor, sind zusätzlich die Fahnenschnitte aufrufbar:

Die Konzentrationsangaben beziehen sich auf einen normierten Schadstoffstrom von 1 kg/h.

Die farbige Darstellung der Konzentrationswerte erwartet Angaben für Werteschwellen. Im Formular werden aus dem Wertebereich (Ordinate) und der Anzahl der Schwellen entsprechend viele äquidistante Schwellenwerte berechnet. Diese Vorgabe kann aber überschrieben werden. Ist "Ordinate bis" nicht größer als "Ordinate von", wird die Skalierung automatisch ermittelt.

Siehe Formular Konfiguration der Farbskala

Die Fahnendarstellungen:

können auf einzelne Ausbreitungsklassen und/oder Windgeschwindigkeitsklassen beschränkt werden. Die Einstellung 'alle' veranlaßt die Berücksichtigung aller Klassen.

Abhängig vom gewählten Fahnentyp wird die Grafik mit Hilfe der Formularfelder für den Entfernungs- und Höhenbereich parametriert:


Ordinate
Entfernung von
Entfernung bis
Höhe von
Höhe bis
c(x,0,H) mg/m3
x1
x2
H
-
g(x,0,H) dimensionslos
x1
x2
H
-
c(x,0,0) mg/m3
x1
x2
-
-
h(x) m
x1
x2
-
-
c(x,0,z) mg/m3
x1
x2
z1
z2
g(x,0,z)
x1
x2
z1
z2
c(A,y,z) mg/m3
A
ymax
z1
z2
c(x,y,H) mg/m3
x1
x2
H
ymax

Für Detailuntersuchungen ist die Beschränkung der Darstellung auf einen interessanten Bereich möglich. Ist der Anfangswert größer/gleich dem Endwert, wird eine automatische Skalierung vorgenommen.

Abweichend hiervon bedeutet im Grafiktyp:

"Entfernung von" der Abstand des Schnittes von der Quelle und "Entfernung bis" die Ausdehnung des Schnittes senkrecht zur Fahnenachse.

Bei der Darstellung eines vertikalen Schnittes (bei den Typen):

ist unter "Höhe von" und "Höhe bis" der gewünschte Höhenbereich einzutragen. Ist der untere Wert größer/gleich dem oberen Wert, wird eine automatische Skalierung vorgenommen.

Für die Grafiktypen

können bei vorhandener vertikaler Verteilung Kurven für eine beliebige Höhe über dem Erdboden dargestellt werden. Ohne vertikale Verteilung sind nur die Daten im Aufpunktniveau verfügbar.

Bei der Darstellung des horizontalen Schnittes (Typ)

ist unter "Höhe von" die Schnitthöhe und unter "Höhe bis" die Ausdehnung senkrecht zur Fahnenachse (Y-Richtung) eingetragen.

Aus Zeitgründen werden die grafischen Darstellungen nicht mit der vollen Auflösung des Displays aufgebaut, sondern mit einer um einen Faktor geringeren Grafikauflösung.

In der Grafik kann mit <PageUp> und <PageDown> zwischen den Grafiktypen und mit den Cursorsteuertasten zwischen den Wind- und Ausbreitungsklassen geblättert werden.

Siehe Formular Fahnendarstellungen(nur verfügbar wenn ein Konzentrationsfeld zu den aktuellen Daten berechnet wurde)


3. Statistische Kenngrößen

Sind Konzentrationsfelder berechnet, können Immissionen durch Überlagerung der Fahnen nach Maßgabe einer oder mehrerer Ausbreitungsklassenstatistiken berechnet werden. Erst in diesem Arbeitsschritt wird die Lage von Quelle und Aufpunkt sowie die Ausdehnung der Quelle berücksichtigt. So können z.B. für verschiedene Straßen die gleichen Konzentrationsfelder benutzt werden, soweit die Quelldaten bis auf den Emissionsmassenstrom identisch sind.

Aus diesem Grunde werden die Eingabedaten der Kenngrößenberechnung unabhängig von denen der Konzentrationsfelder mit dem Untermenüpunkt "Stat.Eing." verwaltet.

Die Daten werden in Formulare und Tabellen eingetragen und für den späteren Zugriff in einer Reihe von Dateien gespeichert, die alle als Dateinamen einen gemeinsamen Anwendungs- oder Projektnamen und unterschiedliche Extension erhalten.


3.1 Parameterformular

Ein Parameterformular nimmt alle nicht tabellarischen Daten auf, die in einer Datei mit der Extension EIN gespeichert sind. Ein zweizeiliger Text wird zur näheren Erläuterung der Rechnung in das Ergebnisprotokoll übernommen.

Beide Modelle (TA Luft und VDI 3782 Blatt 1) sehen vor, daß bei der Kenngrößenberechnung die 10°-Windrichtungssektoren der AKS in 2°-Sektoren aufgeteilt werden. Dieser Schritt kann abgeschaltet werden, um die Rechengeschwindigkeit zu erhöhen. Insbesondere bei der Rechnung mit vielen Quellen oder mehreren Ausbreitungsklassenstatistiken kann der Fehler, der dadurch in den Kenngrößen entsteht, vernachlässigt werden (unter 1%). Im Einzelfall sollte die Abweichung durch Testrechnungen überprüft werden.

Die Kenngrößenberechnung kann bezüglich Ausbreitungs-, Windrichtungs- und/oder Windgeschwindigkeitsklasse eingeschränkt werden. Die eingeschränkte Rechnung liefert Ergebnisse, die zu erwarten wären, wenn diese Bedingungen über die gesamte Zeit anhalten würden. Die Definition der Klassen ist in der Ausbreitungsklassenstatistik dieser Dokumentation beschrieben.

Für die Berechnung des Kurzzeitperzentils kann ein von den üblichen 98 % abweichender Wert gesetzt werden.

Siehe Formular Parameter der Kenngrößenberechnung


3.2 Auswaschung von Partikeln und Abbau

Die Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 berücksichtigt zusätzlich zu der trockenen Deposition von Schadstoffen aus dem bodennahen Bereich der Abgasfahne eine Deposition durch Auswaschung aus der gesamten vertikalen Verteilung der Fahne.

Zur statistischen Quantifizierung der Auswaschung ist die Bereitstellung einer entsprechenden AKS (in der Tabelle Ausbreitungssituationen) erforderlich.

Zusätzlich ist ein aus den Stoffeigenschaften abgeleiteter Auswaschkoeffizient nötig, der nach Ausbreitungsklasse differenziert angegeben werden kann.

Die Auswaschung wird auch bei Rechnungen nach dem TA Luft Modell berücksichtigt, obwohl sie im Rahmen dieses Modells nicht definiert ist.

Die Definition einer Reaktionskonstanten (der Kehrwert der Lebensdauer) für den Abbau eines Schadstoffes ist zu jeder Ausbreitungsklasse möglich. Berücksichtigt werden hierbei Reaktionen 1. Ordnung entsprechend dem Kapitel 8.2 der Richtlinie VDI 3782 Blatt 1.

Der Stoffabbau wird bei Rechnungen nach dem TA Luft Modell berücksichtigt, obwohl er im Rahmen dieses Modells nicht definiert ist .


3.3 Aufpunkte

Kenngrößen können für einzelne Aufpunkte oder gemeinsam für ein Kollektiv von Aufpunkten berechnet werden. In einem Untermenü sind die Funktionen zum Erzeugen und zum Verändern der Aufpunktdaten zusammengefaßt.

Die Definition des Aufpunktfeldes umfaßt eine Datei für die Koordinaten der Aufpunkte und zwei weitere für die Kollektive und Vorbelastungen. Es sind ASCII-Dateien die mit dem integrierten Tabelleneditor aufgelistet und verändert werden und auch leicht außerhalb des Programmes erzeugt werden können.

Die Aufpunktdatei hat die Extension AMA und folgenden zeilenweisen Aufbau:

  • X-Koordinate
  • Y-Koordinate
  • Z-Koordinate

Siehe Formular Liste der Aufpunkte

Die Datei der Vorbelastung hat die Extension AMV und folgenden zeilenweisen Aufbau:

  • I1v Vorbelastung des Jahresmittelwertes [mg/m3]
  • I2v Vorbelastung des Perzentilwertes [mg/m3]
  • I1vd Vorbelastungsmittelwert der Deposition [mg/m2/d]
  • I2vd Kurzzeitwert der Vorbelastung für Deposition [mg/m2/d]

Siehe Formular Liste der Vorbelastungen(nur verfügbar, wenn Kollektive existieren)

Die Datei der Kollektive hat die Extension AMK und folgenden zeilenweisen Aufbau:

  • Liste der Aufpunkte, welche Zahlen aus diesem Kollektiv sind

Siehe Formular Liste der Kollektive (nur verfügbar, wenn Aufpunkte existieren)

Die Einträge sind formatfrei, müssen aber jeweils mit einem Leerzeichen beginnen und den Punkt als Dezimalzeichen benutzen. Die Z-Koordinate wird nur dann interpretiert, wenn das Konzentrationsfeld mit Vertikalverteilung erzeugt wurde. Ohne vertikale Verteilung wird stets das Aufpunktniveau des Konzentrationsfeldes benutzt.

Ist in der Vorbelastungsdatei mindestens einer dieser Vorbelastungswerte ungleich Null, wird bei der Kenngrößenberechnung an die Ergebnistabelle eine Tabelle mit jeweils Jahresmittelwert und Kurzzeitwert zu Vorbelastung, Zusatzbelastung und Gesamtbelastung angehängt. Die Gesamtbelastung wird entsprechend dem Nomogramm der TA Luft berechnet.

Zur bequemeren Handhabung wird zur Erzeugung eines kreisförmigen Aufpunktnetzes mit quadratischen Maschen und einheitlicher Aufpunkthöhe eine Programmfunktion zur Verfügung gestellt.

Dieser Generator wird über ein Formular parametriert, in das Mittelpunktkoordinaten und Radius des Gebietes, Maschenweite des Netzes, Höhe der Aufpunkte und Zahl der Aufpunkte pro Masche eingetragen werden. Nur Maschen, die vollständig in dem Gebiet liegen, werden angelegt.

Eine quadratische Fläche kann 4 Aufpunkte in den Ecken oder zusätzlich noch 5 Aufpunkte auf den Kantenmitten und im Mittelpunkt enthalten.

Für eine Kantenlänge von 500 oder 1000 m genügen diese Möglichkeiten den Anforderungen der TA Luft.

Siehe Formular Definition eines Aufpunktnetzes


3.4 Quellen

Zur bequemeren Eingabe der Quellgeometrien werden unter dem Menüpunkt "Quellen" drei verschiedene Tabellen für Punkt- Linien- und Flächenquellen angeboten, die über den Tabelleneditor veränderbar sind und in jeweils eine ASCII-Datei eingetragen werden. Diese Tabellen können auch außerhalb des Programmes erzeugt werden, sie müssen folgenden zeilenweisen Aufbau haben:

Welche Konzentrationsfelder mit welcher Quelle zu verbinden und damit zu berechnen sind, kann am einfachsten ermittelt werden, indem für jede Kombination von Quelle und Situation überlegt wird, ob diese sich von einer anderen in den Konzentrationsfeld-Parameter unterscheidet. Wenn kein Unterschied besteht, kann das gleiche Konzentrationsfeld benutzt werden.

Punktquellen (Dateiextension AMP):

  • Name des Konzentrationsfeldes 8 Zeichen
  • Nummer der Ausbreitungssituation
  • Quellstärke in g/h
  • X-Koordinate
  • Y-Koordinate
  • Index zum Faktorenblock

Linienquellen (Dateiextension AML):

  • Name des Konzentrationsfeldes 8 Zeichen
  • Nummer der Ausbreitungssituation
  • Quellstärke in g/m/h
  • X-Koordinate des Anfangs
  • Y-Koordinate des Anfangs
  • X-Koordinate des Endes
  • Y-Koordinate des Endes
  • Index zum Faktorenblock

Flächenquellen (Dateiextension AMF):

  • Name des Konzentrationsfeldes 8 Zeichen
  • Nummer der Ausbreitungssituation
  • Quellstärke in g/m2/h
  • X-Koordinate des Mittelpunktes
  • Y-Koordinate des Mittelpunktes
  • Ausdehnung in X-Richtung
  • Ausdehnung in Y-Richtung
  • Drehwinkel zur Achse (gegen Uhrzeigersinn)
  • Index zum Faktorenblock

Alle numerischen Einträge sind formatfrei, müssen mit einem Leerzeichen beginnen und den Punkt als Dezimalzeichen benutzen.

Linien und Flächenquellen werden entsprechend der Vorschrift im Anhang 2 der Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 in Punktquellen aufgelöst.

Siehe Formulare


3.5 Ausbreitungssituationen

Zur Berücksichtigung sich zeitlich verändernder Ausbreitungssituationen sind diese mit ihren Zeitanteilen zu definieren. Die Summe der Zeitanteile wird automatisch auf 100% normiert. Es muß also mindesten eine Situation definiert werden.

Im Folgenden seien einige Anwendungen für mehrere Ausbreitungssituationen skizziert:

  • Für zeitabhängige periodische Emissionen (Straßenverkehr, variable Betriebszeiten) können die tages- oder jahreszeitlichen Schwankungen der Ausbreitungsbedingungen von großem Einfluß sein (der Straßenverkehr emittiert hauptsächlich zu Zeiten guter Ausbreitung!).
Vom Wetterdienst sind für solche Anforderungen Sätze von Ausbreitungsklassenstatistiken erhältlich, die vom Programm verarbeitet werden können.

Die zeitlich variable Quelle ist dazu in eine Serie von Quellen konstanten Massenstroms aufzuteilen und jedem Abschnitt ist eine Ausbreitungssituation zuzuordnen.

Der Jahresgang der Emission und der Ausbreitung ist auch zur Bestimmung von Kurzzeitwerten der Deposition (höchster Monatswert) erforderlich.
  • Die Berücksichtigung von Auswaschung erfordert mindestens zwei Statistiken: eine für die niederschlagsfreien Zeiten und eine weitere für die Niederschlagszeiten. In dieser Form sind Sie auch beim Wetterdienst erhältlich. Alle Quellen treten dann mit identischer Parametrierung doppelt auf. Eine weist immer auf die Niederschlagssituation, die andere auf die niederschlagsfreie Situation.
  • Wird mit Ausbreitungssituationen gerechnet, so wird das Ergebnisprotokoll um eine Tabelle mit situationsbezogenen Kenngrößen erweitert. Damit ist dann auch ein Werkzeug zur quellenbezogenen Analyse bei Mehrquellensystemen (Quelle mit größtem Einfluß) gegeben. Den zu untersuchenden Quellen oder Quellengruppen werden unterschiedliche Ausbreitungssituationen zugeordnet, die sich in der Parametrierung aber gar nicht unterscheiden.

Ist keine Ausbreitungsklassenstatistik ausgewählt (das Wort "Null" im Dateinamen), wird an allen Plätzen der Statistik der Wert eins eingesetzt. Dies ermöglicht die Ermittlung von Immissionskonzentrationen für Einzelepisoden. Mindestens eine Situation muß definiert sein.

Für nähere Einzelheiten und Beispiele, siehe Formular Liste der Situationen, Grafik der Situationen


3.6 Prüfung und Rechenlauf

Im Rahmen der Kenngrößenberechnung wird für die unter dem Menüpunkt "Stat.Eing" spezifizierte Anwendung eine vollständige Rechnung durchgeführt, deren Ergebnisse in Form von Tabellen in ein Protokoll geschrieben werden. Dieses Protokoll ist der Dateneingang für die grafischen Abbildungen der Ergebnisse und dem Exportprogramm.

Vor dem Start einer zeitaufwendigen Gesamtrechnung (insbesondere im Rahmen der Stapelverarbeitung) können die Eingaben mit der Funktion "Prüfung" auf Plausibilität überprüft werden. Eine weitere sinnvolle Kontrolle kann der verfügbare Lageplan sein.

Das Ergebnis der Rechnung wird zusammen mit den relevanten Eingabedaten als ASCII-Text mit der Dateiextension AMO gespeichert und kann mit einem Editor eingesehen werden. Die Berechnung der Kenngrößen erfordert (bei einem Pentium III Prozessor mit 300 MHz getaktet unter Windows-NT 4) bei Anwendung der vollen Ausbreitungsklassenstatistik und 2°-Windsektoren im TA Luft Modell etwa 0,75 und im Modell VDI 3782 Blatt 1 etwa 0,85 Sekunden für ein Aufpunkt-Quellen-Paar.

Die Rechengeschwindigkeit kann mit den Cache-Einstellungen optimiert werden.

Linien- und Flächenquellen werden für nahe Aufpunkte in mehrere Quellenelemente zerlegt, wodurch sich die Rechenzeit erheblich erhöht. Desgleichen geht die Zahl der Ausbreitungssituationen als Faktor in die Rechenzeit ein. Bei Rechnung mit 10°-Windsektoren reduziert sich die Rechenzeit um den Faktor 5.

Die Konzentrationsverteilungen für die einzelnen Aufpunkte werden - solange erforderlich - auf der Festplatte zwischengespeichert und stehen für nachfolgende Kollektive mit den selben Aufpunkten zur Verfügung.


3.7 Ergebnistabelle (Protokoll)

Das Ergebnisprotokoll umfaßt neben den relevanten Eingabedaten der Berechnung folgende Ergebnistabellen:

  • In der Tabelle der Zusatzbelastungen werden zu jedem Aufpunktkollektiv jeweils Jahresmittelwert, Maximalwert, Kurzzeitwert und Deposition gezeigt. Für den Maximalwert sind die Ausbreitungsklasse (AK), die Windgeschwindigkeitsklasse (WS) und die Windrichtungsklasse (WR) der für den Wert verantwortlichen Episode, sowie deren prozentuale Häufigkeit (Proz) angegeben.
  • Die Kenngrößentabelle zeigt für jedes Aufpunktkollektiv jeweils den Jahresmittelwert und den Kurzzeitwert von Vorbelastung, Zusatzbelastung und Gesamtbelastung. Die Gesamtbelastung des Kurzzeitwertes wird nach einem Algorithmus berechnet, der für das 98-Perzentil dem Nomogramm der TA Luft 86 entspricht. Diese Tabelle wird nur dann erzeugt, wenn mindestens ein Vorbelastungswert ungleich Null ist.
  • Die Tabelle der Situationenkenngrößen gibt für jede Ausbreitungssituation Mittelwert, Kurzzeitwert und Deposition für das Aufpunktkollektiv mit dem höchsten Ergebnis an. Die Nummer des Kollektivs, das diesen Wert liefert, ist vorangestellt. Diese Tabelle wird nur dann erzeugt, wenn mit mehreren Ausbreitungssituationen gerechnet wird.

Wurde die Rechnung auf bestimmte Windgeschwindigkeiten oder Ausbreitungsklassen beschränkt, geben die Kenngrößen den Wert an, der zu erwarten wäre, wenn die reduzierte Statistik sich über das ganze Jahr erstrecken würde.


3.8 Situationenhistogramm

Wenn mit mehreren Ausbreitungssituationen gerechnet wurde, enthält das Ergebnisprotokoll eine Auflistung der für die einzelnen Situationen ermittelten Kenngrößen für das Aufpunktkollektiv mit dem höchsten Wert. Diese Tabelle ist in Form eines Histogrammes darstellbar. Am Fuß jedes Histogrammbalkens ist die Nummer des Kollektivs eingetragen, das den Maximalwert geliefert hat.

Siehe Formular Parameter zur Situationengrafik, Grafik der Situationen


3.9 Kenngrößengrafik und Lageplan

Die Kenngrößen der Ergebnistabelle werden auf Display grafisch ausgegeben. Dargestellt werden Mittelwert, Kurzzeitwert und Deposition der Zusatzbelastung in dem Aufpunktgebiet. Wurde mit Vorbelastung gerechnet, so werden entsprechende Grafiken auch für Vor- und Gesamtbelastung angeboten. Das Rechenergebnis umfaßt für jedes Aufpunktkollektiv jeweils einen Wert für die Zusatzbelastungen der Konzentration von:

  • Jahresmittelwert
  • Maximalwert
  • Kurzzeitwert

für die Zusatzbelastungen der Deposition von:

  • Tagesmittelwert
  • Maximalwert
  • Kurzzeitwert

wenn Vorbelastungen berücksichtigt wurden sowohl für die Konzentration als auch für die Deposition:

  • Jahresmittelwert der Vorbelastung
  • Kurzzeitwert der Vorbelastung
  • Jahresmittelwert der Gesamtbelastung
  • Kurzzeitwert der Gesamtbelastung

Die Spalten der Ergebnistabelle im Protokoll werden wahlweise

  • mit farbigen quadratischen Flächen
  • mit platzierten Zahlen
  • in Form von Isolinien

auf dem Display dargestellt.

Zur Einstellung des Grafikausschnittes stehen Formulare zur Achsenskalierung zur Verfügung. Zusätzlich wird der Grafiktitel (aus dem Formular zur Parameter der Kenngrößenausgabe) in die Grafik übernommen. Über "Datei /drucken" kann die Grafik auf einem Drucker ausgegeben werden

Parameter der Ergebnisgrafik

Die Farbflächen- und Isoliniendarstellung erwarten Angaben für Werteschwellen. Im Formular Konfiguration der Farbskala werden aus dem Schwellenbereich und der Anzahl Schwellen entsprechend viele äquidistante Schwellenwerte berechnet. Diese Vorgabe kann überschrieben werden.

Im Formular "Parameter der Kenngrößenausgabe" kann der Grafiktyp und eventuell eine Spalte aus der Ergebnistabelle zur Darstellung ausgewählt werden.

In der grafischen Ausgabe der Ergebnisse können die Symbole, Nummern und Farben der geometrischen Elemente (Kreise für Quellen, Kreuze für Aufpunkte etc.) geschaltet werden.

Siehe Formular Parameter der Kenngrößenausgabe

Lageplan

Aus den Angaben im Ergebnisprotokoll stellt der Lageplan die Plazierung der Quellen, Aufpunkte etc. auf dem Bildschirm dar. Die Objekte werden in wählbaren Farben gezeichnet. Schaltbar ist darüber hinaus die zusätzliche Ausgabe der Symbole und Nummern der geometrischen Elemente.

Siehe Formular Parameter zur Lageplanausgabe

Numerische Darstellung

Eine Spalte der Ergebnistabelle wird auf dem Bildschirm in Form von platzierten numerischen Angaben ausgegeben. Für eine große Anzahl von Aufpunkten ist dies nur in einem Ausschnitt des Gebietes sinnvoll. Lesbare Zahlen lassen sich mit dem Anzeigefaktor und der Anzahl der Dezimalstellen erzeugen. Der Faktor wird mit in den Titel übernommen.

Siehe Formular Konfiguration der Farbskala

Farbflächendarstellung

Siehe Beispiel I2z

Um jede Beurteilungsfläche herum wird eine quadratische farbige Fläche angelegt, die den Ergebniswert am Aufpunkt kennzeichnet. Die jeder Farbe in der Legende zugeordnete Zahlenangabe bezeichnet die untere Grenze für das zugehörige Werteintervall, die Zahlenangabe der nachfolgenden Farbe die obere Grenze des Intervalls.

Siehe Formular Konfiguration der Farbskala

Isoliniendarstellung

Siehe Beispiel Iz max

Eine Spalte der Ergebnistabelle wird auf dem Bildschirm in Form von Isolinien ausgegeben. Die Legende führt den zur Linienfarbe gehörenden Zahlenwert auf.
Die Isoliniengenerierung wählt automatisch zwischen zwei vom Aufpunktgebiet abhängigen Modi:

  • In einem Gebiet, in dem die Aufpunkte in einem regelmäßigen quadratischen Netz angeordnet sind, wird ein einfacher, schneller Modus gewählt.
  • Andernfalls steigt der Zeitbedarf zur Erzeugung der Isolinien quadratisch mit der Anzahl der Aufpunkte. Mit schnellen PC's ist dann bei 1000 Aufpunkten die Grenze des Zumutbaren erreicht.

Siehe Formular Konfiguration der Farbskala


4. Hilfswerkzeuge

4.1 Stapelverarbeitung

Der Menüpunkt "Stapelverarbeitung" stellt Funktionen zur Verfügung, um Konzentrationsfelder und Statistiken im Stapelbetrieb zu berechnen. Die Parametrierung der Rechnungen muß vorher im Formular der Funktionen "Konz.feld" bzw. "Stat.Eing" erfolgt sein. Die in der Tabelle abgelegten Aufträge werden nacheinander ausgeführt. Tritt dabei ein Fehler auf, wird die Bearbeitung mit einer Fehlermeldung abgebrochen.

Siehe Formular Batchaufträge(nur verfügbar, wenn ein Datenverzeichnis durch Auswahl eines Konzentrationsfeldes oder einer Statistik gesetzt wurde)


4.2 Ausbreitungsklassenstatistik

Die Statistiken können vom Wetterdienst, z. B. (Deutscher Wetterdienst in Offenbach) bezogen werden, oder auch mit unserem P&K MET aus Messdaten generiert werden. Die Klug-Manier-Statistiken kommen in Form von ASCII-Dateien auf Diskette oder Magnetband.

Vom DWD sind zwei unterschiedlichen Formate erhältlich:

DWD-Format:

Sieben Ausbreitungsklassen (I bis V und unbekannt) mit jeweils 32 Geschwindkeitsklassen (1 bis 32 Knoten und größer) mit jeweils 38 Windrichtungsklassen (Kalmen, Sektor 1 bis 36 und umlaufende Winde).

TA Luft Format:

Sechs Ausbreitungsklassen (I bis V) mit jeweils neun Geschwindkeitsklassen (Klasse 1 bis 9) mit jeweils 36 Windrichtungsklassen (Sektor 1 bis 36)

In dieser Zahlenmatrix können Headerzeilen (erläuternde Textzeilen vorangestellt) sein. In der Regel sind dies im DWD-Format eine, und im TA Luft Format fünf Zeilen.

Mit dem TA Luft Format können nur Rechnungen nach dem TA Luft Modell und VDI 3782 Blatt 1, 2001 nicht aber nach dem VDI 3782 Modell von 1992 durchgeführt werden, da dieses 15 Windgeschwindigkeitsklassen voraussetzt, das TA Luft Format aber nur neun Klassen liefert. Das DWD-Format ist für beide Modelle brauchbar.

Bei Vorlage einer AKS im DWD-Format werden programmintern die unbekannte Ausbreitungsklasse, die Kalmen und umlaufenden Winde entsprechend den Vorgaben der TA Luft 86 auf die in die Rechnung einfließende Menge verteilt.

Außer für die Headerzeilen sind Zeilenabschlüsse nicht relevant.

Auch der Abstand zwischen den Zahlen ist beliebig.

Der Statistik liegt eine Anemometerhöhe zu Grunde, die der Datei nicht entnommen werden kann. Deshalb muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß die zur Berechnung der Konzentrationsfelder eingesetzte Anemometerhöhe mit der der verwendeten Ausbreitungsklassenstatistik identisch ist.

Die Ausbreitungsklassen werden in beiden Modellen (TA Luft und VDI 3782) nach dem gleichen von Klug/Manier entwickelten Schema abgeleitet. Die vom DWD beziehbaren Ausbreitungsklassenstatistiken sind entsprechend dieser Vorschrift klassiert.

Die Windgeschwindigkeitsklassen sind abhängig vom Modell folgendermaßen abgeleitet:

TA Luft KlasseDWD-DatenVDI 3782 Klasse (Knoten)
1<11
111
121
232
342
453
463
474
584
595
5105
6116
6126
6137
7147
7158
7168
8179
8189
81910
92010
92111
92211
92312
92412
92513
92613
92714
92814
92915
93015
9>3015

Die Windrichtung ist in 36 Sektoren zu je 10°, beginnend mit dem Sektor 6° bis 15° in der Windrose (Nordwind leicht östlich) im Uhrzeigersinn fortschreitend klassiert. Programm intern wird je nach Stellung des Schalters "Subfahnen" mit diesen 10°-Klassen oder mit 2° Subsektoren mit gleicher Häufigkeit gerechnet.

Programminterne Klassen
mit Subfahne
Bereich Windrose [°]Mitte [°]
1
2
..
43
..
88
..
133
..
178
>5 bis 7
>7 bis 9
..
>89 bis 91
..
>179 bis 181
..
>269 bis 271
..
>359 bis 1
6
8
..
90 (Ostwind)
..
180 (Südwind)
..
270 (Westwind)
..
0 (Nordwind)
Programminterne Klassen
ohne Subfahne
Bereich Windrose [°]Mitte [°]
1
2
..
9
..
18
..
27
..
36
>5 bis 15
>15 bis 25
..
>85 bis 95
..
>175 bis 185
..
>265 bis 275
..
>355 bis 5
10
20
..
90 (Ostwind)
..
180 (Südwind)
..
270 (Westwind)
..
0 (Nordwind)

Für ausgewählte Meßstationen des DWD sind auch sogenannte vierdimensionale Statistiken erhältlich. Diese bestehen aus zwei vollständigen dreidimensionalen Statistiken: einer für die niederschlagsfreien Zeiten und einer für die Zeiten mit Niederschlägen (mit einer Intensität über 0.1mm/h).

Verfügbar sind auch Jahres- oder Tagesgänge der Ausbreitungssituation. Dabei handelt es sich um eine Vielzahl identisch aufgebauter Statistiken (für den Tagesgang jeweils eine für jede Stunde des Tages und für den Jahresgang jeweils eine für jeden Monat des Jahres) in einer Datei. Dann müssen für den Zugriff auf eine bestimmte Statistik die vorstehenden Zeilen überlesen werden (Headerzeilen).


4.3 Auswahl und Darstellung der AKS

Ausbreitungsklassenstatistiken die als Datei mit der Extension AKS auf der Festplatte vorliegen können mit "Datei/Öffnen" des Werkzeuges Windrose aus einer Auswahlliste ausgewählt werden. Ein beliebiger Name kann manuell eingegeben werden.

Die Daten einer Ausbreitungsklassenstatistik können grafisch oder in Form einer Tabelle unter Werkzeuge/Windrose eingesehen werden.

Für die grafische Ausgabe kann zwischen einer summarischen (die Häufigkeit aller gewählten Klassen werden aufaddiert) und einer Einzeldarstellung gewählt werden. Die Ausgabe kann auf eine Ausbreitungsklasse und/oder eine Windgeschwindigkeitsklasse beschränkt werden.

ÜberDatei /drucken kann die Grafik oder Tabelle auf einem Drucker ausgegeben werden.

Siehe Formular P&K Windrose


4.4 Export

Dieses ist ein vielfältiges Programm, mit dem Ergebnistabellen für andere Programme zur Weiterverarbeitung exportiert werden können. Als Beispiele hierfür seien Programme wie "Surfer", "AutoCad", Tabellenkalkulationsprogramme und Textverarbeitungsprogramme genannt.

Siehe Formular P&K Export


5.0 Bedienung

5.1 Innerhalb der Formulare

In den Bildschirmformularen erfolgen die Eingaben in Formularfeldern. Mit den Tasten Cursor rauf, Cursor runter, Tab und Shift Tab oder mit der Maus kann der Cursor über die Felder bewegt werden. Cursor links und Cursor rechts bewegen den Cursor zeichenweise innerhalb eines Feldes.

Reelle Zahlen können mit Punkt oder Komma oder auch als 1e-6 für 10-6 eingegeben werden. Der Fehlerton kann bei der Eingabe ignoriert werden, er wird nur als Warnung ausgelöst, weil 1e oder 1e- keine gültige Zahl ist.

Gegebenenfalls (wenn im Formular gekennzeichnet) kann eine Auswahlliste von diskreten Eingabewerten geöffnet werden.

Mit F1 wird zu einem Formularfeld oder zum ganzen Formular eine kontextbezogene Hilfe angeboten und das integrierte Handbuch zugreifbar.

Mit OK oder ABBRECHEN wird das aktuelle Formular verlassen.

Siehe auch: Calculator


5.2 Innerhalb der Tabellen

Die Reihenfolge und Weite der Spalten kann durch Klick in den Spaltentitel oder zwischen Spaltentiteln und Ziehen angepaßt werden. Dieses ist insbesondere dann sinnvoll, wenn man eine vorgegebene Reihenfolge der Werte bei der Eingabe hat, weil man nur einmal TAB drücken muß, um in die nächste Spalte zu gelangen.

Wenn die Daten in den Spalten zu weit sind, werden im Spaltentitel die Symbole in Klammern (z.B. Temperatur (T0) ) verdeckt, sie können aber durch verbreitern der Spalte sichtbar gemacht werden.

Die Tasten "+" und "-" sind zum Löschen und Einfügen von Datensätzen. Die Taste "Dup" dient zum duplizieren des aktuellen Datensatzes, welches nützlich ist, wenn man einen Datensatz eingeben muß, der fast genauso aussieht wie der Aktuelle. Der neue Datensatz wird an die Tabelle angehängt. Wenn eine Reihe angefügt werden soll, muß die untere graue Reihe selektiert werden bevor die Plustaste gedrückt wird.

Einzelne Felder, in denen eine Auswahl möglich ist, sind (blass) gelb gekennzeichnet. Zum Aktivieren der Auswahl klickt man einmal in die Zelle, um diese auszuwählen und ein zweites Mal, um die Auswahl zu aktivieren (kein Doppelklick).

Zwischen den einzelnen Feldern kann mit den Cursor- oder Tab-Tasten gewechselt werden.

Die Bewegung des Cursors über den oberen oder unteren Rand des Tabellenformulars hinaus läßt den dargestellten Ausschnitt um eine Zeile nach oben oder unten rollen.

Einige Tabellen können sortiert werden. Mit einem Klick der rechten Maustaste in die maßgebliche Spalte wird ein Pull-Down Menü geöffnet und es kann Sortiere aufsteigend oder Sortiere absteigend gewählt werden.

In einigen Tabellen kann ein Reihen-Editor aufgerufen werden. Der Reihen-Editor stellt nur einen Datensatz zur Eingabe bereit und kann mehr oder weniger Funktionen bieten als der Tabellendialog.

Einzelne Spalten können evtl. über das Popup-Menü importiert werden. Aus der zu wählenden Datei werden die Werte gelesen und ab der Position, von der aus der Dialog aufgerufen wurde, überschrieben. Es wird ein Wert pro Zeile pro Zeile aus einer ASCII-Datei (auch CSV) gelesen.

In einigen Tabellen kann gesucht werden. Siehe Suchen in Tabelle.

Siehe auch: Calculator und Spaltenwerte modifizieren.

Filterung

In vielen Tabellen kann die Ansicht gefiltert werden. Man kann die Ansicht z.B. auf eine Kategorie einschränken und damit übersichtlicher gestalten. Die gefilterte Spalte wird nicht im Datengitter gezeigt. Das Filter kann auf alle Spalten angewendet werden, es sei denn die Spalte ist als eindeutig deklariert. Neu eingegebene Reihen werden dann auf den gefilterten Kategorie-Wert gesetzt. Es wird auf Textbasis gefiltert, d.h. 1.0 ist nicht gleich 1. Die Filterung kann durch Wechsel der Spalte oder verlassen des Formulars ausgeschaltet werden.

Die Filterung verändert die Reihenfolge der Zeilen. Es können nur Spalten gewählt werden, die nicht als eindeutig deklariert sind.. Einige Tabellen können sortiert werden (Klick der rechten Maustaste in die betreffende Spalte).

Filter können z.T. beim Import / Export aktiv sein.

Tabellenimport und Export

In den meisten Tabellen können Daten importiert oder exportiert werden. In der Werkzeugleiste sind Schalter für die hierfür notwendigen Funktionen enthalten. Die Reihenfolge der Spalten und welche Spalten benutzt werden, ist von der aktuellen Spaltenreihenfolge und der aktuellen Filtereinstellung abhängig. Über einen Schalter in der Werkzeugleiste kann ein Formular aufgerufen werden, welches über die aktuellen Einstellungen Auskunft gibt.

Einzelne Spalten können über das Popup-Menü importiert werden. Aus der zu wählenden Datei werden die Werte gelesen und ab der Position, von der aus der Dialog aufgerufen wurde, überschrieben. Es wird ein Wert pro Zeile pro Zeile aus einer ASCII-Datei (auch CSV) gelesen.

Für Import und Export zur Verfügung stehende Formate

CSVSpalten sind durch Komma getrennt (Comma Separated Values). Wenn ein Text Komma enthält. muß er in " " geschrieben werden. Dezimalzeichen ist der Punkt. Zahlenwerte können optional den Exponenten enthalten (z.B.: 6.3E-9), jedoch kein Tausendertrennzeichen.
TXTSpalten sind durch Leerzeichen getrennt. Wenn ein Text Leerzeichen enthält. muß er in ' ' geschrieben werden. Dezimalzeichen ist der Punkt. Zahlenwerte können optional den Exponenten enthalten (z.B.: 6.3E-9), jedoch kein Tausendertrennzeichen.
Aktuelle Projekt ErweiterungAus Projektdateien können einzelne Tabellen geladen werden. Die geladene Tabelle muß logisch mit dem Projekt zusammen passen.
Beim Export wird eine neue Projektdatei angelegt, die aber nur die exportierte Tabelle enthält.

Die Formate können in den entsprechenden Dialogen unter dem Dateityp gewählt werden. Die Filterfunktion wird für andere Formate als CSV, TXT und * abgeschaltet!

Vorschau

Die Tabellen können mit der Vorschaufunktion ansprechend als HTML-Datei eingesehen werden. Siehe hier zu Reportfunktion.


5.3 Innerhalb der Grafiken

Die meisten Grafiken können gezoomt werden; dazu muß ein Rechteck von der linken oberen Ecke zur rechten unteren Ecke mit der Maus aufgespannt werden. Um den Zoom rückgängig zu machen, muß ein Rechteck von der rechten unteren zur linken oberen Ecke mit der Maus aufgespannt werden. Außerdem kann die Grafik verschoben werden; dazu zieht man die Grafik, mit der rechten Maustaste gedrückt.

Dialoge können z.T. auch über ein Klick auf die Achsen, die Legende, den Titel oder Doppelklick auf die Darstellung geöffnet werden.

Der Schalter HOME muß für alle Funktionen, die durch Klicken in die Darstellung ausgelöst werden, gedrückt sein.

Grafische Abbildungen vom Bildschirm können mit Datei/Drucken oder dem Schalter Print auf einen Drucker ausgegeben werden.

Der Export von Grafiken kann mit SAVE ausgeführt werden. Grafiken können auch mit Copy To Clipboard in die Zwischenablage kopiert werden.

Edit Setup (Layout, Export und Formate)

Mit dem Edit-Schalter läßt sich ein Formular öffnen, in dem die Grafik parametriert werden kann. Funktionen zum Export oder zum kopieren sind ebenfalls in diesem Dialog enthalten.

Die in Edit gemachten Änderungen werden nicht automatisch gespeichert. In einigen Grafiken ist es trotzdem möglich Konfigurationen unter dem Datei-Menü zu speichern und zu laden. Diese Funktion kann zu ungewollten Ergebnissen führen, weil die Konfigurationsdatei nicht unbedingt zu den aktuellen Daten paßt. In der aktuellen Darstellung nicht benutzte Serien, die nicht automatisch gelöscht werden, können abgeschaltet werden. Die Daten werden in sogenannten Serien verwaltet. Die Konfiguration kann mit und ohne Daten gesichert werden. Meist werden die Daten vom Programm durch die aktuellen ersetzt, dennoch kann es auch mal wichtig sein die Daten mitzusichern.

Änderungen oder Einstellungen in anderen Formularen und der Daten können Modifikationen in Setup überschreiben!

Es wird empfohlen, den Grafiktyp auf die zu ladende Konfiguration voreinzustellen.

MAX MAX

Mit dem Schalter MAX in der Werkzeugleiste können die Skaleneinstellungen auf die Maximalwerte gesetzt werden.

ISO ISO

Der Schalter ISO stellt die Grafik isometrisch dar. Dieses muß nach Größenveränderung der Grafik wiederholt werden.

In einigen Grafiken kann mit den Cursortasten <auf> und <ab> die Ausbreitungsklasse verändert werden, mit <rechts> und <links> die Windgeschwindigkeitsklasse. Mit <Page up> und <Page down> verändert man den Grafiktyp.


6.0 Bekannte Probleme/Kompatibilität

Kompatibilität zur Vorgängerversion
Das Programm kann die Dateien von Vorgängerversionen lesen; letztere können mit diesem Programm erzeugte Dateien nur teilweise verarbeiten. Einstellungen für Grafikausgaben müssen z. T. neu eingegeben werden.

Gesperrte Menüs
Falls die Tabellen ungeordnet, d. h., nicht in logischer Reihenfolge eingegeben werden sollen, kann in der Datei P&K.ini, welche im Programmverzeichnis dieses Programmes vorhanden ist, ein Eintrag "OldMenuEnable=TRUE" eingefügt werden.

Hinweise
Falls die sog. Hints zu schnell verschwinden, kann in der Datei P&K.ini (im Programmverzeichnis) ein Wert für "HintHidePause" gesetzt werden, z. B. HintHidePause=2500, bedeutet, der Hint bleibt für 2,5 Sekunden sichtbar, wenn diese nicht durch andere Aktionen beendet wurde.

Achsen Labelformat

Falls einem das Labelformat nicht zusagt, kann ein anderes Labelformat in der Datei p&k.ini definiert werden. Die Datei befindet sich im Programmverzeichnis. Die Zeile "AxisValuesFormat=0.######" bedeutet, daß der Punkt als Dezimalzeichen gezeigt wird, führende Nullen und Maximal 6 Nachkommstellen. Die Zeile "AxisValuesFormat=#,###.###" produziert ein Komma, wenn der Wert 1000 überschreitet, keine führenden Nullen und maximal 3 Nachkommstellen. Die Anführungsstriche sind nicht mit einzutragen.


7.0 Begriffserklärungen

Konz.feldKonzentrationsfeld
Stat. Eing.Statistische Eingaben
Stat.Rech.Statistische Rechnung
Stat.Erge.Statistische Ergebnisse
EINExtension für Datei statistische Parameter
AKSAusbreitungsklassenstatistik oder Extension für Dateien die diese Daten enthalten
I1Abkürzung für Langzeitwert (Durchschnitt)
I2Abkürzung für Kurzzeitwert
VDIVerein Deutscher Ingenieure
TA LuftTechnische Anleitung zur Reinhaltung der Luft
DWDDeutscher Wetterdienst

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