《污染气象学》第5章城市与区域大气扩散.pptx

第五章城市与区域大气扩散;第一节城市边界与空气污染气象学特征;;;一、城市边界层微气象学特征

2.温度场

1）城市热岛

2）日变化不同于乡村：日最高温度相差不大，但最低气温比乡村高得多，所以城市气温的日较差比乡村小，日平均温度比乡村高。差别因云量增加和风速增加而减小。

3）城市气温的铅直分布与乡村不同。

;;;;;;;3.城市湍流特性

动力

热力;;;;;;;第二节：城市大气扩散模式处理与应用;2.孤立低矮源的扩散;3.面源排放;4.流动源排放;5污染物浓度的频率分布;6污染物迁移与转化;一）、点源扩散公式：

1．有风时的点源扩散公式，假定点源在垂直方向的浓度符合Gauss分布，而在水平横截面?/8范围内均匀分布，则空间任意一点的浓度：

运用连续方程，取y向积分限为（-?/16，-?/16）：

对于高架源，考虑到地面的全反射，地面浓度公式：;2．当考虑到上部有逆温层时，设混合层高度为D：

当D2000m，上部有逆温层，转折距离为x0：

1）He?D+50（m）时，情形同1。

2）HeD+50（m）时，烟流在混合层内扩散。

a）如果xx0，烟流尚未到达逆温层底，情形同1。

b）如果x?2x0，离源足够远时，烟流在垂直方向均匀混合，则应用以下扩散模式：

c）如果x0x2x0，则按上面两式进行内插。

3.静风时，采用积分烟团模式;二）、面源扩散公式：

1．虚拟点源法;;2．箱模式：;2．箱模式：;将上式两端同除LWHdt单位时间单位体积内污染物平均浓度变化为：

若气箱内污染物已达到平衡即：

若不记侧面流入箱体的污染物和向下风方流出箱体的污染物，不考虑污染物的沉积量和从气箱顶部溢出的污染物，则上式可简化为：;实际情况很难满足箱模式的假定：

1）模式假定污染物一经排放立即在垂直方向均匀分布，如果混合层的高度较高，则污染物在垂直方向均匀混合需要一定的时间；

2）模式假定污染物在气箱内均匀分布，没有考虑到源强空间分布的不均匀性；

3）同时为了使模式应用方便而忽略了污染物的沉积量和溢出量，使模式的物理考虑欠缺。

尽管如此由于箱模式简单，输入的气象资料和污染源资料少，在??定程度上反映出了区域内污染物的平均变化规律，所以至今应用较为广泛。;3．窄烟流模式（ATDL）

箱体模式的最不合理之处在于模式假定污染物在箱内浓度处处相等，特别是铅直方向，实际情况与此有很大差距。美国大气湍流扩散实验室（ATDL）吉福德——汉纳在Gauss公式的基础上，利用分析方法得到了窄烟流模式，模式考虑了烟流在铅直方向的逐步扩散，而不是象箱模式那样假定污染物在铅直方向均匀混合。;3．窄烟流模式（ATDL）;上式对稳定度变化不敏感，城市很少出现稳定情况，一般总比邻近郊区向不稳定方向提一级，b（1-q）的值接近常数。设稳定度为中性，令b=0.15，q=0.75，此时单元0，1，2，……的源强在浓度计算中所占的权重分别是1，0.32，0.18，0.13，0.10，……，可见远距离单元对浓度影响比较小，计算点的浓度主要由当地的源强决定，当各个网格的源强差别不大时，上式可简化为：;x为从计算点到城市面源上风向边缘的距离；A是一个无因次量。根据对美国某些城市的飘尘计算，在典型的不稳定、中性和稳定层结下，A的值分别是60，200和600。

计算结果表明：接受点的地面浓度主要与面源源强和平均风速有关。

1）不同风向的考虑

2）源高不为0的计算

俎铁林等在窄烟云的假设下,未做进一步假设,保留面源源高,把对x的积分变为对?的积分,积分后得不完全?函数表示的解析解.即为导则推荐的HJ/T2.2-93.;Qj、Hj、uj分别为接受点上风方第j个网格的单位面积单位时间的排放量、平均排放高度和Hj处的平均风速。?和?分别为垂直扩散参数的幂指数和系数。

注意坐标变换。;第三节：城市大气扩散模式研究与多源扩散应用;3模式的误差来源

二．模式的分类

1.Rollback等比例削减法

2.统计模式

回归方程：建立浓度和气象参数间的回归方程，以后由气象条件推算浓度。

统计预报表：美国ANL发展的，用表格的方式给出了各种气象参数组合对应的浓度，它不仅给出浓度的平均值，还给出可能出现的最大值、最小值和浓度累计频率分布。

;3.分析模式

通过简化求得数学问题分析解的模式。如前面所介绍的箱模式、线源和面源模式等。

4.数值计算模式

1）K模式

利用湍流半经验理论由连续方程导出的扩散方程，当K为常数时得到的解：

定性结论与实验结果一致，但数值上差别较大。如平坦地形上小尺度扩散试验观测到的轴线浓度按x-1.8减小，而解中是x-1减小。如果把K