大气污染控制工程-04大气污染浓度估算模式.ppt

第四章 大气污染物扩散模式 湍流扩散的基本理论 高斯扩散模式 污染物浓度的估算方法 特殊气象条件下的扩散模式 城市及山区的扩散模式 烟囱高度设计 厂址选择 第一节 湍流扩散的基本理论 扩散的要素 湍流扩散理论 一、扩散的要素 湍流——大气的无规则运动 风速的脉动 风向的摆动 湍流按形成原因分： 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 第二节 高斯扩散模式 高斯模式的有关假定 无界空间连续点源扩散模式 高架连续点源扩散模式 地面连续点源扩散模式 颗粒物扩散模式 污染物浓度在y、z轴上分布为正态分布 全部空间中风速均匀稳定 源强是连续均匀的 扩散中污染物的质量是守恒的（不考虑转化） 高斯扩散模式的坐标系 由正态分布假定，得出下风向任一点的浓度分布 第三节 污染物浓度的估算 ——Q 源强：计算或实测 主要内容 烟气抬升高度的计算 扩散参数的确定 （2）P－G曲线的应用 根据常规资料确定稳定度级别 利用扩散曲线确定 σy 和σz 地面最大浓度估算 （1）稳定度分类方法 具体选取方法 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 熏烟型扩散模式 逆温层底和地面看成全反射镜面 污染物在两镜面间无穷次全反射 污染物浓度是实源和无穷多个虚源贡献之和 n为反射次数，地面和逆温层底 实源在两镜子里分别形成n个像 第五节 城市及山区扩散模式 城市大气扩散模式 山区大气扩散模式 ——山区流场由于受到复杂地形的热力和动力因子影响，流场均匀和定常的假定难以成立 ——风向稳定、研究尺度不大、地形较为开阔及起伏不大的地区，浓度基本上遵循正态分布规律，只是扩散参数比平原地区大很多 若为高架源，则 仍用高斯模式，只对有效源高进行修正 —当HhT时，（H- hT /2）为有效源高 —当HhT时，H/2为有效源高 第六节 烟囱高度的设计 烟囱高度的计算 烟囱设计中的几个问题 对烟囱高度的设计要求： 达到稀释扩散的作用 地面浓度不超标 造价最低， 造价正比于H2 按保证ρmax设计的烟囱高度较矮，造价较低，但当风速小于平均风速时，地面浓度超标 上述计算公式按锥形高斯模式导出，在逆温较强的地区，需要用封闭型或熏烟型模式校核 烟气抬升高度的选取：优先采用国标推荐公式 烟流下洗、下沉现象 推导过程 是比利和休森提出的近似式，假定熏烟条件下烟流边缘以15度角向外向下扩展 逆温层消失到烟囱的有效高度处，认为烟流的一半向下混合，另一半仍留在上面的稳定大气中，这时地面熏烟浓度为： 地面轴线浓度为： 逆温层消失到烟流上边缘，即 逆温消失超过 ，烟流全部处于不稳大气中，熏烟过程不存在 例1 某电厂烟囱有效高度150m，SO2排放率为151g/s。夜间和上午地面风速为4m/s，夜间云量3/10。若清晨烟流全部发生熏烟现象，确定下风向16km处的地面轴线浓度。 解：夜间风速4m/s，云量3/10，由表4-3查得稳定度为E级。由E级和x=16km查表4-4得到σy=544mσz=100m，则有 ——城市街道和公路上的汽车排气可作为线源 （1）无限长线源 较长道路上行驶的车辆密度，能够在道路两侧形成连续稳定浓度场的线源，称无限长线源 无限长线源在横风向产生的浓度处处相等，因此把点源扩散的高斯模式对变量y进行积分，可得到无限长线源扩散模式： 一、城市大气扩散模式 1、线源扩散模式 在街道上行驶的车辆只能在街道两侧形成断续稳定浓度场的线源，称有限长线源 必须考虑线源末端引起的“边缘效应” 取接受点的平均风向为x轴，从y1到y2进行积分，得 （2）有限长线源 例1 2 z 假定污染物浓度在混合层内均匀分布(假设污染物一旦由源排出，就立即在混合层内均匀分布) 设城市平均面源源强为Q，城市上空混合层高度为D，则距城市上风向边缘距离x处的浓度： 实际上城市面源源强是不均匀的，应划分成更小的面源单元，忽略横向扩散的不均匀性，只考虑沿x方向的源强变化，将城市划分成若干块与风向垂直的条形面源，则浓度为 u 2、面源扩散模式 （1）箱模式 例1 将众多低矮污染源依一定方式划分为若干小方格，每个方格内的源强为方格内所有源强的总和除以方格的面积 假设：面源单元与上风向某一虚拟点源所造成的污染等效，当虚拟点源的烟流扩散到面源单元的中心时，其烟流的宽度正好等于面源单元的宽度，其厚度正好等于面源单元的高度，如图 （2）简化为点源的面源模式 相当于在点源公式中增加了一个初始扩散参数，地面浓度用下式计算： 根据