中波臺(tái)電磁輻射環(huán)境影響預(yù)測(cè)模式比較研究

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站　林曉東

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中波臺(tái)電磁輻射環(huán)境影響預(yù)測(cè)模式比較研究

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站林曉東

為更好地預(yù)測(cè)中波臺(tái)對(duì)周圍環(huán)境的電磁輻射影響，該文結(jié)合某中波臺(tái)類比監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)現(xiàn)有常用的兩種中波臺(tái)電磁輻射環(huán)境影響預(yù)測(cè)模式進(jìn)行比較，探討兩種預(yù)測(cè)模式的適用性。研究表明，環(huán)評(píng)導(dǎo)則的預(yù)測(cè)模式未考慮天線感應(yīng)場(chǎng)及輻射近場(chǎng)的影響，計(jì)算方法簡(jiǎn)便，預(yù)測(cè)數(shù)值相對(duì)保守、偏安全；廣電規(guī)范的預(yù)測(cè)模式考慮了天線輻射近場(chǎng)的影響，但未考慮天線感應(yīng)場(chǎng)的影響，其預(yù)測(cè)數(shù)值與環(huán)評(píng)導(dǎo)則的預(yù)測(cè)數(shù)值相比更接近于實(shí)測(cè)值，對(duì)項(xiàng)目的環(huán)境管理更具有實(shí)際意義。

中波臺(tái) 電磁輻射 環(huán)境影響預(yù)測(cè) 預(yù)測(cè)模式

中波臺(tái)是現(xiàn)代生活不可缺少的信息傳播載體，在服務(wù)人們生活的同時(shí)，也會(huì)對(duì)人們的生存環(huán)境造成電磁輻射污染［1］。目前中波臺(tái)電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)常用的預(yù)測(cè)模式有兩種：一種是廣電部門(mén)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《廣播電視天線電磁輻射防護(hù)規(guī)范》（GY5054—1995）中的預(yù)測(cè)模式（簡(jiǎn)稱“廣電規(guī)范模式”），另一種是環(huán)保部門(mén)的環(huán)評(píng)導(dǎo)則《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》（HJ/T10.2—1996）中的預(yù)測(cè)模式（簡(jiǎn)稱“環(huán)評(píng)導(dǎo)則模式”）。為研究這兩種預(yù)測(cè)模式的適用性，

本文結(jié)合某中波臺(tái)電磁輻射的實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)兩種預(yù)測(cè)模式進(jìn)行了比較分析。

1　電磁輻射環(huán)境影響預(yù)測(cè)模式

1.1廣電規(guī)范的預(yù)測(cè)模式

根據(jù)《廣播電視天線電磁輻射防護(hù)規(guī)范》（GY5054—1995）的預(yù)測(cè)模式，中波單塔天線輻射近場(chǎng)區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度按下式計(jì)算［2］：

式中：，為波腹電流；

其中，Ez為天線輻射近場(chǎng)區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度，復(fù)數(shù)量，V/m，

電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值 E為有效值，因此

β=2π/λ，λ為天線的工作波長(zhǎng)；h為從地面算起的天線塔高度，m；P為發(fā)射機(jī)標(biāo)稱功率，W；R為對(duì)電流波腹而言的輻射電阻，Ω；d為從天線塔底部中心算起與觀測(cè)點(diǎn)之間的水平距離，m；Z為被測(cè)試天線離地高度，m，按0.005λ計(jì)算。

1.2環(huán)評(píng)導(dǎo)則的預(yù)測(cè)模式

根據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》（HJ/T10.2—1996）的預(yù)測(cè)模式，中波單塔天線電場(chǎng)強(qiáng)度近似公式為［3］：

式中：d為被測(cè)位置與發(fā)射天線中心距離，km；P為發(fā)射機(jī)標(biāo)稱功率，kW；G為相對(duì)于接地基本振子（點(diǎn)源天線G=1）的天線增益（倍數(shù)）；E為場(chǎng)強(qiáng)，mV/m；A為地波衰減因子，在環(huán)境保護(hù)所關(guān)注的天線近距離處，根據(jù)環(huán)評(píng)工程師培訓(xùn)教材［4］，取A=1。

2　模式計(jì)算

某中波臺(tái)有兩部中波發(fā)射機(jī)，一部發(fā)射功率為200kW，發(fā)射頻率為882kHz，采用64m的垂直單塔T形天線；另一部發(fā)射功率為50kW，發(fā)射頻率為1404kHz，采用76m的垂直單塔天線。

2.1評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702—2014）和《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T 10.3—1996）規(guī)定，中波臺(tái)所在區(qū)域環(huán)境總的公眾照射電場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)限值為40V/m；單個(gè)項(xiàng)目發(fā)射天線運(yùn)行所致周圍環(huán)境的公眾照射電場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)限值為17.9 V/m。

2.2預(yù)測(cè)計(jì)算

圖1　200kW及50kW中波天線電場(chǎng)強(qiáng)度隨距離的衰減曲線圖

通過(guò)兩種預(yù)測(cè)模式來(lái)預(yù)測(cè)計(jì)算兩座中波發(fā)射天線的地面電場(chǎng)強(qiáng)度，其隨距離的衰減曲線如圖1所示。由圖1可知，環(huán)評(píng)導(dǎo)則預(yù)測(cè)值比廣電規(guī)范預(yù)測(cè)值要大，這兩種模式預(yù)測(cè)計(jì)算200kW和50kW天線周邊的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)距離對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1　兩種模式預(yù)測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)距離對(duì)比情況（單位：m）

3　類比監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)儀器采用德國(guó)W&G公司生產(chǎn)的EMR-300型綜合場(chǎng)強(qiáng)儀，并在檢定有效期內(nèi)，頻帶寬度為0.1～300MHz，探測(cè)下限為0.2V/m。采用木質(zhì)三角架進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間為2011 年4月2日，晴天。

天線塔位于農(nóng)田里，本次以發(fā)射功率較大的200kW中波天線塔為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，監(jiān)測(cè)線路為與200kW、50kW中波天線塔連線垂直的鄉(xiāng)間道路，測(cè)量路徑與200kW、50kW中波天線塔的距離分別為10m和73m。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，在距天線塔50m外的地面中波電場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)降到40V/m的國(guó)標(biāo)限值以下，距天線塔120m外的地面中波電場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)降到17.9V/m的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以下。

表2　 中波天線塔類比監(jiān)測(cè)結(jié)果

續(xù)表2

4　分析與討論

4.1比較分析

由式（2）可知，場(chǎng)強(qiáng)E與距離d的乘積不隨距離變化。為便于兩種模式的比較分析，將根據(jù)式（1）、式（2）計(jì)算出的 200kW 中波天線周圍地面環(huán)境電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值及實(shí)測(cè)值均乘以距離 d，以三者場(chǎng)強(qiáng)距離乘積進(jìn)行比較分析，具體見(jiàn)圖2。

圖2　預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值比較圖

由圖2可知，環(huán)評(píng)導(dǎo)則模式和廣電規(guī)范模式的預(yù)測(cè)值在距離中波天線塔遠(yuǎn)處趨于一致，接近實(shí)測(cè)值的2倍；而在天線塔近處（30～100m距離范圍內(nèi)），廣電規(guī)范的預(yù)測(cè)值比環(huán)評(píng)導(dǎo)則更接近實(shí)測(cè)值。因此，環(huán)評(píng)導(dǎo)則模式比廣電規(guī)范模式更保守、偏安全。

4.2討論

環(huán)評(píng)導(dǎo)則的預(yù)測(cè)模式未考慮天線感應(yīng)場(chǎng)及輻射近場(chǎng)［5］的影響，廣電規(guī)范的預(yù)測(cè)模式考慮了天線輻射近場(chǎng)的影響，但未考慮感應(yīng)場(chǎng)的影響。本項(xiàng)目200kW中波天線的工作波長(zhǎng)為340m，感應(yīng)場(chǎng)量級(jí)在距離天線 54m內(nèi)大于輻射場(chǎng)。雖然兩種模式均不能準(zhǔn)確體現(xiàn)天線感應(yīng)場(chǎng)內(nèi)環(huán)境影響的實(shí)際情況，但從圖2的預(yù)測(cè)結(jié)果可知，相對(duì)于環(huán)評(píng)導(dǎo)則模式，廣電規(guī)范模式的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值更為接近。

由圖2可見(jiàn)，實(shí)測(cè)值比廣電規(guī)范模式預(yù)測(cè)值明顯偏低，尤其在距天線百米外（大致為天線地網(wǎng)范圍外）偏低更多，原因一方面是由于理論計(jì)算針對(duì)平坦開(kāi)闊的自由空間環(huán)境，選取的參數(shù)均為理想值，而實(shí)際環(huán)境中的自由空間是不存在的，天線塔周圍的建筑物、植被會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生吸收、反射、繞射等作用［6］。另一方面，由于實(shí)際大地不是很理想的導(dǎo)電地面，而非理想導(dǎo)電地面上直立中波鐵塔天線的最大輻射方向不是沿著地表方向，而是波瓣往上翹。波瓣上翹的結(jié)果是地面附近測(cè)點(diǎn)的中波場(chǎng)強(qiáng)明顯降低。并且這里尚未扣除50kW天線塔對(duì)測(cè)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的貢獻(xiàn)值，否則偏低幅度還要大些。從保守的角度，按接近理想自由空間環(huán)境和理想導(dǎo)電地面（即波瓣基本不上翹考慮），地面實(shí)際的中波場(chǎng)強(qiáng)將略小于或接近于廣電規(guī)范的預(yù)測(cè)值。

環(huán)評(píng)導(dǎo)則模式比廣電規(guī)范模式預(yù)測(cè)更為保守，因此環(huán)評(píng)導(dǎo)則預(yù)測(cè)值的達(dá)標(biāo)距離更大，輻射防護(hù)應(yīng)設(shè)置的安全防護(hù)區(qū)域范圍也更大，占用的土地也更多。但從實(shí)測(cè)值可以看出，廣電規(guī)范模式預(yù)測(cè)的達(dá)標(biāo)距離已能夠滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求，從環(huán)境管理和實(shí)際應(yīng)用的角度分析，為減少不必要的土地利用限制，在保證電磁輻射達(dá)標(biāo)的前提下，使用廣電規(guī)范模式更符合項(xiàng)目的實(shí)際需要。此外，天線發(fā)射功率越小，超標(biāo)范圍越小，兩種預(yù)測(cè)模式的預(yù)測(cè)的超標(biāo)范圍差值也越大。

5　結(jié)論

環(huán)評(píng)導(dǎo)則的預(yù)測(cè)模式未考慮天線感應(yīng)場(chǎng)及輻射近場(chǎng)的影響，計(jì)算方法簡(jiǎn)便，預(yù)測(cè)數(shù)值相對(duì)保守及偏安全；廣電規(guī)范的預(yù)測(cè)模式考慮了天線輻射近場(chǎng)的影響，但未考慮天線感應(yīng)場(chǎng)的影響，其預(yù)測(cè)數(shù)值與環(huán)評(píng)導(dǎo)則相比更接近于實(shí)測(cè)值，對(duì)項(xiàng)目的環(huán)境管理更具有實(shí)際意義。

［1］ 陳雅芬，唐旻，祝莉等.中波臺(tái)電磁輻射疊加影響估算及與實(shí)測(cè)對(duì)比分析［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2013，25（4）：28-30.

［2］ 廣播電影電視部.廣播電視天線電磁輻射防護(hù)規(guī)范，GY5054-1995［S］.

［3］ 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)， HJ/T10.3-1996 ［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

［4］ 環(huán)保部環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程師職業(yè)資格登記管理辦公室.輸變電及廣電通信類環(huán)境影響評(píng)價(jià)［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

［5］ 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.電信術(shù)語(yǔ) 天線，GB/T 14733.10-2008/IEC 60050（712）:1992 ［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［6］ 王鳳英，周楊，張蕊雪，等.中波發(fā)射臺(tái)電磁輻射影響理論預(yù)測(cè)與模擬類比方法的比較分析［J］ .環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2008，20（4）：31-33.