4第04章大气污染浓度估算模式.ppt

第四章 大气污染物扩散模式 1.湍流扩散的基本理论 2.高斯扩散模式 3.污染物浓度的估算方法 4.特殊气象条件下的扩散模式 5.城市及山区的扩散模式 6.烟囱高度设计 第一节 湍流扩散的基本理论 扩散的要素 风：平流输送为主，风大则湍流大 湍流：扩散比分子扩散快105～106倍 风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接因素。 湍流的基本概念 湍流——大气的无规则运动 风速的脉动（上、下） 风向的摆动（左、右） 起因与两种形式 热力：温度垂直分布不均（不稳定） 机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度 湍流扩散理论 主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系 1.梯度输送理论 类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比 2.湍流统计理论 泰勒－图4-1，正态分布 萨顿实用模式 高斯模式（应用最为广泛） 第二节 高斯扩散模式 坐标系 右手坐标系（食指—x轴；中指—y轴；拇指—z轴），原点：为无界点源或地面源的排放点，或者高架源排放点在地面上的投影点；x为主风向；y为横风向；z为垂直向 高斯模式的四点假设 a．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布 b．全部高度风速均匀稳定 c．源强是连续均匀稳定的 d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化） 高斯扩散模式 高斯扩散模式的坐标系 二、无界空间连续点源扩散模式 高架连续点源扩散模式 高架连续点源扩散模式 例题： 一工厂在源高H=30m处以20g/s的速度排放SO2，风速为3m/s，在下风向距离1000m处，扩散系数分别取σy=30m ，σz=20 m。计算烟流中心线上SO2的浓度；中心线以左60 m 、以下20 m处 SO2的浓度。 颗粒物扩散模式 粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算 大于15μm的颗粒物：倾斜烟流模式 第三节 污染物浓度的估算 q 源强 计算或实测 平均风速 多年的风速资料 H 有效烟囱高度 、 扩散参数 烟气抬升高度的计算 （1） Holland公式：当大气稳定度为中性，计算烟气抬升高度时，经常使用霍兰徳公式： （3）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法” (GB/T13201-91)中的公式——在没有特别要求时，应优先使用国家标准规定的方法。 例：某市远郊区电厂烟囱高160m，烟囱排出口内径5m，排烟速度12m/s。烟气温度135℃，周围大气温度15 ℃。大气稳定度C级，源高处风速6 12m/s。 试分别用霍兰德、布里格斯、国家标准公式计算烟气抬升高度（假设下风向距离x=2km） 大气扩散参数（σy，σz）的确定 P－G曲线法 帕斯奎尔在1961年推荐一种仅需要常规气象观测资料就能估算σy，σz的方法，吉福德(Gifford)进一步将它制成应用更方便的图表。应用观测到的风速、云量、云状和日照等天气资料，将大气扩散稀释能力分为6个等级： A — 极不稳定，B —不稳定，C — 弱不稳定，D — 中性， E — 弱稳定，F —稳定。若稳定级别为A～B，则表示按A 、B级的数据内插。 扩散参数的确定－P－G曲线法 P－G曲线的应用 根据常规资料确定稳定度级别 扩散参数的确定－P－G曲线法 P－G曲线的应用 利用扩散曲线确定 和 扩散参数的确定－P－G曲线法 P－G曲线的应用 地面最大浓度估算 扩散参数的确定－中国国家标准规定的方法 我国在修订P-T法基础上产生了国家标准法(GB/T 13201-91)。 扩散参数的确定－中国国家标准规定的方法 扩散参数的选取 扩散参数的表达式为（取样时间0.5h，按表4-8查算） 平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级 工业区和城市中心区，C提至B级，D、E、F向不稳定方向提一级 丘陵山区的农村或城市，同工业区 取样时间大于0.5h， 不变， 第四节 特殊气象条件下的扩散模式 封闭型扩散模式 简化计算： 熏烟型扩散模式 熏烟过程：早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早晨发生，持续时间不超过2小时。 熏烟型扩散模式——地面浓度 第六节 烟囱高度的设计 烟囱高度的计算 （1）达到大气污染物稀释扩散的作用； （2）尽量节省投资（造价正比于H2 ）； （3）地面浓度不超过《环境空气质量标准》。 1、按地面最大浓度计算