中波台电磁辐射环境影响预测模式比较研究

福建省辐射环境监督站　林晓东



中波台电磁辐射环境影响预测模式比较研究

福建省辐射环境监督站林晓东

为更好地预测中波台对周围环境的电磁辐射影响，该文结合某中波台类比监测结果，对现有常用的两种中波台电磁辐射环境影响预测模式进行比较，探讨两种预测模式的适用性。研究表明，环评导则的预测模式未考虑天线感应场及辐射近场的影响，计算方法简便，预测数值相对保守、偏安全；广电规范的预测模式考虑了天线辐射近场的影响，但未考虑天线感应场的影响，其预测数值与环评导则的预测数值相比更接近于实测值，对项目的环境管理更具有实际意义。

中波台 电磁辐射 环境影响预测 预测模式

中波台是现代生活不可缺少的信息传播载体，在服务人们生活的同时，也会对人们的生存环境造成电磁辐射污染［1］。目前中波台电磁辐射环境影响评价常用的预测模式有两种：一种是广电部门的行业标准《广播电视天线电磁辐射防护规范》（GY5054—1995）中的预测模式（简称“广电规范模式”），另一种是环保部门的环评导则《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2—1996）中的预测模式（简称“环评导则模式”）。为研究这两种预测模式的适用性，

本文结合某中波台电磁辐射的实际监测结果，对两种预测模式进行了比较分析。

1　电磁辐射环境影响预测模式

1.1广电规范的预测模式

根据《广播电视天线电磁辐射防护规范》（GY5054—1995）的预测模式，中波单塔天线辐射近场区的电场强度按下式计算［2］：

式中：，为波腹电流；

其中，Ez为天线辐射近场区的电场强度，复数量，V/m，

电场强度预测值 E为有效值，因此

β=2π/λ，λ为天线的工作波长；h为从地面算起的天线塔高度，m；P为发射机标称功率，W；R为对电流波腹而言的辐射电阻，Ω；d为从天线塔底部中心算起与观测点之间的水平距离，m；Z为被测试天线离地高度，m，按0.005λ计算。

1.2环评导则的预测模式

根据《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2—1996）的预测模式，中波单塔天线电场强度近似公式为［3］：

式中：d为被测位置与发射天线中心距离，km；P为发射机标称功率，kW；G为相对于接地基本振子（点源天线G=1）的天线增益（倍数）；E为场强，mV/m；A为地波衰减因子，在环境保护所关注的天线近距离处，根据环评工程师培训教材［4］，取A=1。

2　模式计算

某中波台有两部中波发射机，一部发射功率为200kW，发射频率为882kHz，采用64m的垂直单塔T形天线；另一部发射功率为50kW，发射频率为1404kHz，采用76m的垂直单塔天线。

2.1评价标准

根据《电磁环境控制限值》（GB8702—2014）和《辐射环境保护管理导则 电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T 10.3—1996）规定，中波台所在区域环境总的公众照射电场强度标准限值为40V/m；单个项目发射天线运行所致周围环境的公众照射电场强度标准限值为17.9 V/m。

2.2预测计算

图1　200kW及50kW中波天线电场强度随距离的衰减曲线图

通过两种预测模式来预测计算两座中波发射天线的地面电场强度，其随距离的衰减曲线如图1所示。由图1可知，环评导则预测值比广电规范预测值要大，这两种模式预测计算200kW和50kW天线周边的电场强度达标距离对比情况见表1。

表1　两种模式预测电场强度达标距离对比情况（单位：m）

3　类比监测

监测仪器采用德国W&G公司生产的EMR-300型综合场强仪，并在检定有效期内，频带宽度为0.1～300MHz，探测下限为0.2V/m。采用木质三角架进行监测，监测时间为2011 年4月2日，晴天。

天线塔位于农田里，本次以发射功率较大的200kW中波天线塔为主要监测对象，监测线路为与200kW、50kW中波天线塔连线垂直的乡间道路，测量路径与200kW、50kW中波天线塔的距离分别为10m和73m。监测结果见表2。根据监测结果，在距天线塔50m外的地面中波电场强度已经降到40V/m的国标限值以下，距天线塔120m外的地面中波电场强度已经降到17.9V/m的评价标准以下。

表2　 中波天线塔类比监测结果

续表2

4　分析与讨论

4.1比较分析

由式（2）可知，场强E与距离d的乘积不随距离变化。为便于两种模式的比较分析，将根据式（1）、式（2）计算出的 200kW 中波天线周围地面环境电场强度预测值及实测值均乘以距离 d，以三者场强距离乘积进行比较分析，具体见图2。

图2　预测模式的预测值与实测值比较图

由图2可知，环评导则模式和广电规范模式的预测值在距离中波天线塔远处趋于一致，接近实测值的2倍；而在天线塔近处（30～100m距离范围内），广电规范的预测值比环评导则更接近实测值。因此，环评导则模式比广电规范模式更保守、偏安全。

4.2讨论

环评导则的预测模式未考虑天线感应场及辐射近场［5］的影响，广电规范的预测模式考虑了天线辐射近场的影响，但未考虑感应场的影响。本项目200kW中波天线的工作波长为340m，感应场量级在距离天线 54m内大于辐射场。虽然两种模式均不能准确体现天线感应场内环境影响的实际情况，但从图2的预测结果可知，相对于环评导则模式，广电规范模式的预测值与实测值更为接近。

由图2可见，实测值比广电规范模式预测值明显偏低，尤其在距天线百米外（大致为天线地网范围外）偏低更多，原因一方面是由于理论计算针对平坦开阔的自由空间环境，选取的参数均为理想值，而实际环境中的自由空间是不存在的，天线塔周围的建筑物、植被会对电磁波产生吸收、反射、绕射等作用［6］。另一方面，由于实际大地不是很理想的导电地面，而非理想导电地面上直立中波铁塔天线的最大辐射方向不是沿着地表方向，而是波瓣往上翘。波瓣上翘的结果是地面附近测点的中波场强明显降低。并且这里尚未扣除50kW天线塔对测点场强的贡献值，否则偏低幅度还要大些。从保守的角度，按接近理想自由空间环境和理想导电地面（即波瓣基本不上翘考虑），地面实际的中波场强将略小于或接近于广电规范的预测值。

环评导则模式比广电规范模式预测更为保守，因此环评导则预测值的达标距离更大，辐射防护应设置的安全防护区域范围也更大，占用的土地也更多。但从实测值可以看出，广电规范模式预测的达标距离已能够满足评价标准的要求，从环境管理和实际应用的角度分析，为减少不必要的土地利用限制，在保证电磁辐射达标的前提下，使用广电规范模式更符合项目的实际需要。此外，天线发射功率越小，超标范围越小，两种预测模式的预测的超标范围差值也越大。

5　结论

环评导则的预测模式未考虑天线感应场及辐射近场的影响，计算方法简便，预测数值相对保守及偏安全；广电规范的预测模式考虑了天线辐射近场的影响，但未考虑天线感应场的影响，其预测数值与环评导则相比更接近于实测值，对项目的环境管理更具有实际意义。

［1］ 陈雅芬，唐旻，祝莉等.中波台电磁辐射叠加影响估算及与实测对比分析［J］.环境监测管理与技术，2013，25（4）：28-30.

［2］ 广播电影电视部.广播电视天线电磁辐射防护规范，GY5054-1995［S］.

［3］ 国家环境保护局.辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准， HJ/T10.3-1996 ［S］.北京：中国标准出版社，1996.

［4］ 环保部环境影响评价工程师职业资格登记管理办公室.输变电及广电通信类环境影响评价［M］.北京：中国环境科学出版社，2009.

［5］ 国家质量监督检验检疫总局.电信术语 天线，GB/T 14733.10-2008/IEC 60050（712）:1992 ［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［6］ 王凤英，周杨，张蕊雪，等.中波发射台电磁辐射影响理论预测与模拟类比方法的比较分析［J］ .环境监测管理与技术，2008，20（4）：31-33.