大气污染扩散模式1.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 掌握大气扩散的理论和扩散模式，学会估算污染物浓度、烟气抬升高度，确定烟囱高度和厂址 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 湍流的基本概念 湍流——大气的无规则运动 风速的脉动 风向的摆动 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 萨顿使用模式 高斯模式 3.相似理论 第二节 高斯扩散模式 高斯模式的有关假定 坐标系 右手坐标，y为横风向，z为垂直向 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） 无界空间连续点源扩散模式 由正态分布假定，得下风向任一点的浓度分布 方差的表达式 由假定d－源强积分式 （单位时间物料守恒） 未知数：浓度c，待定函数A（x），待定系数a，b（ ） 积分，可以解出四个未知数：得到高斯模式 高斯烟流的形态 高架连续点源扩散模式 镜像全反射----像源法 实源： 像源： 实源的贡献 像源的贡献 实际浓度 高架连续点源扩散模式 地面浓度模式：取z＝0代入上式，得 地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式 上式， 增大，则 、 增大，第一项减小，第二 项增大，必然在某x 处有最大值 地面最大浓度模式： 考虑地面轴线浓度模式 高架连续点源扩散模式 地面源高斯模式（令H＝0）： 相当于无限源的2倍（镜像垂直于地面，源强加倍） 地面最大浓度模式（续）： 设 （实际中成立） 由此求得 颗粒物扩散模式 粒径小于15um的颗粒物可按气体扩散计算 大于15um的颗粒物：倾斜烟流模式 地面反射系数 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 1.烟气抬升高度的计算 初始动量： 速度、内径 烟温度 －浮力 烟气抬升 ――烟囱几何高度 ――抬升高度 有效源高 烟气抬升高度的计算 抬升高度计算式 （1） Holland公式：适用于中性大气条件（稳定时减小，不稳时增加10－20％） Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下 烟气抬升高度的计算 抬升高度计算式（续） （2）Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件 烟气抬升高度的计算 抬升高度计算式 （续） （3）我国“制订地方排放标准的技术方法”(GB/T13201-91)中的公式 扩散参数的确定 P－G曲线法 P－G曲线 Pasquill常规气象资料估算 Giffard制成图表 方法要点 大气分成A－F共六个稳定度等级 （云、日照、风速……） 曲线（六条）（对应A、B……F稳定度级） 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 地面最大浓度估算 由 和 由 曲线（图4-5）反查出 由 曲线（图4-4）查 由式（4-10）求出 扩散参数的确定－中国国家标准规定的方法 稳定度分类方法 改进的P－T法 太阳高度角 －（式4-29，地理纬度，时角） 云高 辐射等级 稳定度 云量 （加地面风速） 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， 山区扩散模式 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 对风向稳定、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