大气污染控制工程第二版课件教学课件 ppt 作者 郭静 阮宜纶 主编 马德刚 副主编第3章气象与大气扩散.ppt

第三章 大气污染物扩散 马德刚 天津大学环境科学与工程学院 大纲要求 了解主要气象要素、地形、地貌对大气污染物扩散的影响； 了解主要大气扩散模式； 掌握烟囱高度的设计原则和计算方法。 3.1 大气的垂直结构 3.2 主要气象要素 气温 气象上讲的气温一般是指在离地面1.5m高处的百叶箱中观测到的空气温度。 单位一般用摄氏温度（℃），理论计算时则用绝对温度（K）来表示。两者的换算关系是： 气压 气压是指大气压强，即单位面积上所承受的大气柱的质量。 单位可用帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）及毫米水柱（mmH2O）来表示。在气象上常用百帕（hPa）、毫巴（mbar）来表示。 国际上规定：温度为0℃时、在纬度是45的平均海平面上的气压为一个标准大气压，记作， 1atm= 1013.25mbar。 气湿 大气的湿度简称为气湿，用来表示空气中水汽的含量。 常用的表示方法有绝对湿度、水蒸气压、相对湿度、饱和度、比湿（含湿量）和露点等。 风 空气的流动就形成风。气象学上把水平方向的空气运动称为风，垂直方向的空气运动则称为升降气流。 风向是指风的来向。风向可用8个方位或16个方位表示。也可用角度表示。 风速是指单位时间内空气在水平方向上移动的距离，单位用m/s或km/h来表示。 由于地面对风产生摩擦，起阻碍作用，所以风速会随高度升高而增加，100m高处的风速，约为1m高处风速的3倍。 （指数分布和对数分布） 云 云是由漂浮在空气中的小水滴、小冰晶汇集而成的，可反映大气的运动状况。 云的状况可以用云高和云量表示。 云高是指云底距地面的高度。根据云高的不同可分为高云、中云和低云。 云的多少用云量表示。云量是指云遮蔽天空的成数。我国规定，将天空分为10 等分，国外常将天空分为8等分。 国外云量 ×1.25 ＝ 我国的云量 在气象学中，云量是用总云量和低云量之比的形式表示的。 能见度 能见度是在当时的天气条件下，视力正常的人，能够从天空背景中看到或辨认出的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离，单位用m或km。 能见度表示了大气清洁、透明的程度。观测值通常分为10级。 3.3 大气稳定度及其分类 大气稳定度 气温垂直分布 高度每变化100m气温变化的度数叫作气温的垂直递减率，简称气温直减率 ：℃/100m 当气温随着高度的增加而降低时，γ0；反之,γ0 大气稳定度 温度层结 气温沿高度的分布状况，可以在坐标图上用一条曲线表示出来，该曲线称作气温沿高度的分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。 大气稳定度 干绝热直减率 根据热力学的原理可以计算出，干空气在作绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度约降低（或升高）1℃或1K。 ℃/100m 大气稳定度 大气稳定度 大气稳定度是指在垂直方向上的相对稳定程度，即是否易于发生对流。 判别： γγd，大气不稳定； γγd，大气稳定； γ=γd，大气呈中性。 大气稳定度 大气稳定度的分类方法 帕斯奎尔分类法 改进的帕斯奎尔分类法 3.4 大气污染与气象 风 风向 风速 风速与高度的关系：对数模式，指数模式 湍流 大气稳定度 烟形：波浪形，锥形，扇形，屋脊形，熏烟形 逆温是指在大气边界层中，由于气象或地形条件的影响，有时会出现气温随高度的增加而升高的现象，即γ＜0。 也叫阻挡层，可造成严重污染。 根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温及湍流逆温等五种。 地方性风场（下垫层影响） 海陆风： 白天：海风；夜晚：陆风 山谷风 白天：谷风；夜晚：山风 城市热岛环流 3.5 烟囱的有效高度 有效源高H Hs －几何高度 △H－抬升高度，分动力抬升和热力抬升 抬升高度计算 霍兰德公式 布里吉斯公式 我国国家标准中规定的公式 抬升高度计算 霍兰德公式 布里吉斯公式 我国国家标准中规定的公式 注意： 公式的使用范围 公式中符号的物理意义和单位 3.6 大气扩散模式 高斯扩散模式 高架连续点源：适用于均一的大气条件，以及地面开阔平坦的地区。 坐标： 高斯扩散模式 基本假设： 污染物的浓度在y，z轴上都是正态高斯分布； 在整个的扩散空间中，风速是均匀不变的； 污染源的源强是连续的、均匀的； 地表面充分平坦； 在扩散过程中污染物的质量是不变的，即烟气到达地面全部反射，不发生沉降和化学反应。 高斯扩散模式 C－任意点的污染物浓度，mg/m3或g/m3； Q－源强，单位时间内污染物排放量，mg/s或g/s； σy 、 σz－侧向、纵向扩散系数，污染物在y、z方向分布的标准偏差，是距离x的函数，m； u－排放口处的平均风速，m/s；