梯度输送理论空气污染.pptVIP

* 实际应用中，有时用烟流宽度和高度表示水平和铅直扩散范围。 烟流宽度2y0定义为沿着y轴，污染物浓度下降到等于轴线浓度的1/10处的两点间的距离。 * 当污染物沿y方向浓度分布为正态分布时，坐标y处的浓度q可用下式表示 ： q0为中心轴线上的浓度。 * 据定义可得烟流宽度2y0和半宽y0与方差的关系。 * 同理，有烟流高度2z0和半高z0分别为 * 上述求解过程中，假定 ①Kx、Ky、Kz为常数，u与高度无关，这些都与实际不符； ②K理论把湍流扩散类比分子扩散，缺乏严格物理依据； ③假定湍流场均匀定常，实际大气很难满足。 问题 * 例如，它能利用实际的风场资料而不必求助于假设；它亦能比较系统、客观地求解出空气污染物的浓度分布；最后，它易于加入源变化、化学变化和其它迁移清除过程，故适于区域性较大尺度的大气输送与扩散沉积问题的处理。 梯度输送理论在实际中很有用，许多实用大气模式由此而来。 优越 * 问题与解答 * 稳定 不稳定 浮力作用 W W 机械作用 切变 * 2、风的分布摩擦力随高度变化，使风速随高度明显增大 风廓线拟合： ①平坦开阔地形，中性层结 对数律 ②非中性，偏离对数律，符合幂指数律 ③为应用方便，统一用幂指数律 P由稳定度确定： A B C D E F P 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.30 * z u 城市 城郊 农村 下垫面影响 * 书P21-23： 公式(2.11)， (2.20)， (2.25)推导 * *  §2.1 梯度输送理论──K理论 §2.2 湍流扩散的统计理论 §2.3 湍流扩散相似理论 §2.4 各种扩散理论的比较 第二章小结（ 各种扩散理论的比较） 第二章 湍流扩散基本理论 (参看教材第二章 ) * 空气污染物的散布是在大气边界层湍流场中进行的，空气污染物的散布过程就是大气输送与扩散的结果。其扩散主要取决于湍流运动和气流平均速度差，前者使其与周围空气混合，后者则使它们自身分离散布开来。一般说来，扩散速率随着扩散时间的增长而增长。 空气污染物散布的理论处理就是从大气湍流扩散的基本理论出发，对空气污染物散布过程作正确的数学物理估算。 * 大气总处于湍流运动状态 污染物排入大气，不均匀分布，存在浓度梯度。 污染物随气流（风）整体输送，湍流混合作用将清洁空气卷入污染烟气，同时将污染烟气带到周围大气中，通过湍流扩散、耗散、稀释，空气污染浓度再分布。 对扩散过程进行理论处理： 可得污染物浓度计算公式→进行预测和估算。 * 描述大气输送与扩散有两种基本途径，即欧拉方法和拉格朗日方法。 1）欧拉方法是相对于固定坐标系描述污染物的输送与扩散； 2）拉格朗日方法是跟随流体移动的粒子来描述污染物的浓度及其变化。 * 欧拉方式，一种是传统的做法，即在气象塔的固定点上，当气流流过风杯风速表时测量风和湍流；另一种测量则是由飞机进行的，飞机沿着近似的直线穿过湍流并予测量。或者由风速表以平均风速同样的速度移动通过气流所进行的测量亦是欧拉方式的观测。测量仪器都不随空气移动。 拉格朗日方式，跟随标记粒子1或2移动穿过湍流场的测量称之为拉格朗日方式的测量。污染物的扩散是拉格朗日形式的过程，但测量往往采用欧拉方式。 * 按照欧拉方法处理，是相对于固定坐标系描述污染物的输送与扩散；按拉格朗日方法则是由跟随流体移动的粒子来描述污染物的浓度及其变化。 两种方法采用不同类型的描述空气污染物浓度的数学表达式，都能正确地描述湍流扩散过程。然而，每种方法都有一定的困难，从而影响到对空气污染物散布的精确模拟。 欧拉方法易于测量，可以有效地预测污染物浓度，但是，由雷诺方程导得的欧拉扩散方程组是不闭合的，为了求解必须采用适当的闭合方案并由此带来一系列的技术难点和问题。 欧拉方法的主要问题和困难就是有个闭合问题。 拉格朗日方法的数学处理比欧拉方法容易些，不存在闭合问题。但不易精确确定所需的粒子统计量。 * 采用不同的方法，形成不同的扩散理论 （三种大气扩散基本理论） 1）、梯度输送理论（K理论) 2）、统计理论 3）、相似理论 应用于实际的是梯度输送理论和统计理论。 实际的大气