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4污染气象学基础知识-1
4、高架连续点源扩散模式 高架源既考虑到地面的影响,又考虑到高出地面一定高度的排放源。地面对污染物的影响很复杂,如果地面对污染物全部吸收,则⑧式仍适用于地面以上的大气,但根据假设④可认为地面就象镜子一样对污染物起全反射作用,按全反射原理,可用:“像源法”处理这类问题。可以把P点污染物浓度看成为两部分作用之和,一部分实源作用,一部分是虚源作用。见下页图:相当于位置在(0,0,H)的实源和位置在(0,0,-H)的像源,当不存在地面时在P点产生的浓度之和。 (1)实源作用:由于坐标原点原选在地面上,现移到源高为H处,相当于原点上移H,即原式⑧中的Z在新坐标系中为(Z-H),不考虑地面的影响,则: 以上模式适用于气态污染物和粒径小于10μm的飘尘,对于大10μm的颗粒物,由于自身的沉降作用,浓度分布将有所改变。 7、倾斜烟云模式 在预测上述颗粒时,假设沉积和无沉积有相同的分布形式,但在整个烟云离开源以后,便以重力终端速度下降(ut),此时,只要将高斯模式中有效源高H用( )来置换即可得到倾斜烟云模式。 四、非点源扩散模式(简述) 1.线源扩散模式; 2. 简单箱模式; 3.面源扩散模式; 4.山区扩散模式 五、特殊气象条件下的扩散模式 (一)有上部逆温层的扩散模式 如果大气低层处于不稳定,某一高度以上有逆温层存在,这是上部逆温层就像一个“盖子”使污染物垂直扩散受限制,扩散只能在地面和逆温间进行,称之为“封闭型扩散”。 此类模型的推导是把逆温层底面看成和地面一样能起全反射的“镜面”,这时的烟云多次反射。如下页图所示。 污染源浓度可看成是实源和无穷多个虚源作用之和。 实际计算往往要进行简化,设xD为烟羽边缘刚好达逆温底层时离烟源的水平距离。 ①当x≤xD时,按原扩散模式(一般高斯模式)计算; ②当x≥2xD时,水平方向仍呈正态分布,z方向浓度渐趋均匀; ③当xDx2xD时,情况复杂,此时可取x=xD和x=2xD时两点浓度的内差值(采用双对数坐标系)。 (二)熏烟扩散模式 熏烟过程:是指由于夜间辐射逆温在日出后,受太阳辐射,使逆温自下而上消失,转变为中性或不稳定层结,消失到烟羽下界时,上部仍为逆温,扩散只能向下进行,致使出现地面高浓度。随着逆温自下而上逐渐消退而发展至烟流上界时达高潮,此过程称为熏烟过程,持续数十分钟。 计算公式有几种,见书P72:式3.66—3.72。 §3-5 平坦开阔地形上的点源扩散(污染物浓度估计) 一、有效源高 H称为烟囱的有效高度(烟轴高度,它由烟囱几何高度Hs和烟流(最大)抬升高度ΔH组成,即H=Hs+ΔH),要得到H,只要求出ΔH即可。ΔH:烟囱顶层距烟轴的距离,随x而变化的。 1、烟气抬升 (1)烟气从烟囱排出,有风时,大致有四个阶段:(见下页图) a)喷出阶段;b)浮升阶段;c)瓦解阶段;d)变平阶段:(2)烟云抬升的原因有两个: ①是烟囱出口处的烟流具有一初始动量(使它们继续垂直上升);②是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。 这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升,烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。 2、影响烟云抬升的因素 影响烟云抬升的因素很多,这里只考虑几种重要因素: (1)烟气本身的因素 a)烟气出口速度(Vs):决定了烟起初始动力的大小; b)热排放率(QH)—烟囱口排出热量的速率 QH越高烟云抬升的浮力就越大,大多数烟云抬升模式认为 ,其中α=1/4~1,常取α为2/3。 c)烟囱几何高度(看法不一) 有人认为有影响: ;有人认为无影响。 (2)环境大气因素 a )烟囱出口高度处风速 越大,抬升高度愈低,。 b )大气稳定度 不稳时,抬升较高;中性时,抬升稍高;稳定时,抬升低。 c)大气湍流的影响 大气湍流越强,抬升高度愈低。 (3)下垫面等因素的影响 3、烟云最大抬升高度的经验计算 抬升高度的计算公式很多,但由于影响抬升高度的因素很多,所以目前大多数烟羽抬升公式是凭经验的,且各有其特点(局限性),因此应尽量选择该公式的导出条件和我们的计算条件相仿的。下面介绍几个常见公式: 适用条件:中性大气条件;对于非中性大气条件,进行修正:不稳定大气→增加(10%~20%)△H;稳定大气→减少(10%~20%)△H。不适于:计算大型的热排放源或高于100m烟囱的抬升高度。 b.布里吉斯(Briggs
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