【学习】第10章大气扩散与污染控制(2)

1、.5月月31日日.2222( , , )exp ()222yzyzqyzc x y zu 222222()()( , , ,)exp()expexp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu 实实际际浓浓度度222222()()( , , ,)exp()expexp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu 实实际际浓浓度度2222( , ,0,)exp()exp()22yzyzqyHc x yHu 地地面面浓浓度度模模式式：取取z z0 0代代入入上上式式，得得2222( , ,0,)exp()exp()22yzyzqyHc x yHu 地地面面浓浓度度模模式式：取取z z0

2、 0代代入入上上式式，得得.yzconstd ( ,0,0,)0dzc xHmax22zyqcuH emax|2czx xH地面最大浓度模式（续）：地面最大浓度模式（续）：设设（实际中成立）（实际中成立）由此求得由此求得yzconstd ( ,0,0,)0dzc xHmax22zyqcuH emax|2czx xH地面最大浓度模式（续）：地面最大浓度模式（续）：设设（实际中成立）（实际中成立）由此求得由此求得22( ,0,0,)exp()2zyzqHc xHu 地地面面轴轴线线浓浓度度模模式式：再再取取y y= =0 0代代入入上上式式22( ,0,0,)exp()2zyzqHc xHu 地地

3、面面轴轴线线浓浓度度模模式式：再再取取y y= =0 0代代入入上上式式.q 源强源强 计算或实测计算或实测 平均风速平均风速 多年的风速资料多年的风速资料 H 有效烟囱高度有效烟囱高度 、 扩散参数扩散参数uyz.烟云抬升的原因有两个：烟云抬升的原因有两个：是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；升）；是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。这两种动力引起的烟气浮力运动称这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升烟云抬升，烟云抬升有利，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。于降低地面的污染物浓度。

4、1.烟气抬升高度的计算烟气抬升高度的计算 初始动量：初始动量： 速度、内径速度、内径浮力：烟温度浮力：烟温度烟气抬升烟气抬升sHHHsHH烟烟囱囱几几何何高高度度抬抬升升高高度度有有效效源源高高sHHHsHH烟烟囱囱几几何何高高度度抬抬升升高高度度有有效效源源高高.（1） Holland公式公式：当大气稳定度为中性，计算烟气抬升当大气稳定度为中性，计算烟气抬升高度时，经常使用霍兰徳公式：高度时，经常使用霍兰徳公式： Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。在实际计算中，不稳定条件在实际计算中，不稳定条件(A、B稳定度

5、稳定度)，H 需增加需增加1020；稳定条件稳定条件(D、E、F稳定度稳定度)， H 需减少需减少1020。3ssaHs1(1.52.7)(1.59.6 10)sv DTTHDv DQTuukWkW抬升高度计算式抬升高度计算式 . H1 1/32/3sH1 1/32/3sH21000kW 10 =0.362 10 =1.55当时sQxHHQxuxHHQHuH1 1/31/3H3/52/5Hs6/5 3/53/5Hs21000kW 3 * =0.362 3 * =0.332 *=0.33当时QxxHQxuxxHQHxQHu（2）Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件公式：适用不稳定及中性大气

6、条件不稳定或中性大气下，布里格斯公式用来确定不同的热释放不稳定或中性大气下，布里格斯公式用来确定不同的热释放率和下风向距离条件下的烟气抬升高度：率和下风向距离条件下的烟气抬升高度：.（3 3）我国）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法制订地方大气污染物排放标准的技术方法” (GB/T13201-91)(GB/T13201-91)中的公式中的公式在没有特别要求时，应优先使用在没有特别要求时，应优先使用国家标准规定的方法。国家标准规定的方法。 12Hsa1 nn0HsHaVasHH121sH12100kW()35K =0.35 1700kW2100kW1700 =() 4002(1.50.0

7、1)0.04 =sQTTHn QHuTQP QTTTTQQHHHHv DQHu (1)当和时(2)当时HHsH1 / 43 / 8aH8(1700)1700kW35K2(1.50.01) = 10m1.5m /s d =5.5(0.0098)dQuQTv DQHuTHQz(3)当或时(4)当高 处 的 年 平 均 风 速 小 于 或 等 于时.例：某市远郊区电厂烟囱高例：某市远郊区电厂烟囱高160m，烟囱排出口内径，烟囱排出口内径5m，排烟速度，排烟速度12m/s。烟气温度。烟气温度135，周围大气，周围大气温度温度15 。大气稳定度。大气稳定度C级，源高处风速级，源高处风速6.12m/s。

8、试分别用霍兰德、布里格斯、国家标准公式计算烟气试分别用霍兰德、布里格斯、国家标准公式计算烟气抬升高度（假设下风向距离抬升高度（假设下风向距离x=2km）.PG曲线法曲线法 帕斯奎尔帕斯奎尔(Pasquill)在在1961年推荐一种仅需要常规气象观测资年推荐一种仅需要常规气象观测资料就能估算料就能估算y，z的方法，吉福德的方法，吉福德(Gifford)进一步将它制成应进一步将它制成应用更方便的图表。应用观测到的风速、云量、云状和日照等天用更方便的图表。应用观测到的风速、云量、云状和日照等天气资料，气资料，将大气扩散稀释能力分为将大气扩散稀释能力分为6个等级个等级：A 极不稳定，极不稳定，B 不稳

9、定，不稳定，C 弱不稳定，弱不稳定，D 中性，中性，E 弱稳定，弱稳定，F 稳定。若稳定级别为稳定。若稳定级别为AB，则表示按，则表示按A 、B级的级的数据内插数据内插。该法的要点该法的要点：首先首先根据帕斯奎尔划分大气稳定度的方法来确定大气稳定度根据帕斯奎尔划分大气稳定度的方法来确定大气稳定度级别；级别；然后然后从从图图4-4和和图图4-5中查得中查得（或表（或表4-4用内插法求出）用内插法求出）对应的扩散参数对应的扩散参数y和和z；最后最后将将y、z代入前面介绍的一系代入前面介绍的一系列扩散模式中，就可估计出各种情况下的浓度值。列扩散模式中，就可估计出各种情况下的浓度值。扩散参数是表征湍流

10、扩散剧烈程度的物理量，是影响污染物浓度扩散参数是表征湍流扩散剧烈程度的物理量，是影响污染物浓度的重要参数。的重要参数。 .PG曲线的应用曲线的应用根据常规资料确定稳定度级别根据常规资料确定稳定度级别.PG曲线的应用曲线的应用利用扩散曲线确定利用扩散曲线确定 和和yz.PG曲线的应用曲线的应用Hmax|2czx xzHzxmaxcxyxmaxC由由和和由由曲线（图曲线（图4-5）反查出）反查出由由曲线（图曲线（图4 4- -4 4）查）查由式（由式（4 4- -1010）求出）求出yHmax|2czx xzHzxmaxcxyxmaxC由由和和由由曲线（图曲线（图4-5）反查出）反查出由由曲线（图

11、曲线（图4 4- -4 4）查）查由式（由式（4 4- -1010）求出）求出y.设H=141.4m，则=100m若大气稳定度级别为B级，则 查右图知： =2km.在对应的约为110m.我国在修订我国在修订P-T法基础上产生了国家标准法法基础上产生了国家标准法(GB/T 13201-91)。 太阳高度角太阳高度角 （式（式4-29，地理纬度，倾角），地理纬度，倾角） 辐射等级辐射等级 稳定度稳定度 云量云量（加地面风速）（加地面风速） 该方法的技术路线是：根据时间、地理位置确定日倾角、该方法的技术路线是：根据时间、地理位置确定日倾角、太阳高度角，利用天气条件确定辐射等级，然后利用辐射太阳高度角

12、，利用天气条件确定辐射等级，然后利用辐射等级和风速确定大气稳定度，最后查扩散参数幂函数表，等级和风速确定大气稳定度，最后查扩散参数幂函数表，确定扩散参数。确定扩散参数。 .扩散参数的选取扩散参数的选取扩散参数的表达式为（取样时间，按表扩散参数的表达式为（取样时间，按表4-8查算）查算）平原地区和城市远郊区，平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级向不稳定方向提半级工业区和城市中心区，工业区和城市中心区，C提至提至B级，级，D、E、F向不稳定方向向不稳定方向提一级提一级丘陵山区的农村或城市，同工业区丘陵山区的农村或城市，同工业区取样时间大于，取样时间大于， 不变，不变，1221,aay

13、zxx2121()qyyz.例：某冶炼厂烟囱高例：某冶炼厂烟囱高150m，烟气抬升高度，烟气抬升高度75m，SO2排放量排放量1000g/s 。估算风速。估算风速3m/s，大气稳定度，大气稳定度C级时地面最大浓度是多少？发生在什么位置？级时地面最大浓度是多少？发生在什么位置？ （分别用（分别用P-G法和国家标准方法计算）法和国家标准方法计算）第二步：确定出现地面最大浓度的下风向距离。第二步：确定出现地面最大浓度的下风向距离。第一步：确定出现地面最大浓度的第一步：确定出现地面最大浓度的Z向扩散参数。向扩散参数。第三步：确定出现地面最大浓度的第三步：确定出现地面最大浓度的y向扩散参数。向扩散参数。

14、第四步：计算地面最大浓度。第四步：计算地面最大浓度。.在整层大气都具有同一稳定度（即温度层结构均一，实际在整层大气都具有同一稳定度（即温度层结构均一，实际中难以实现）、平坦地形的条件下应用高斯模式计算污染中难以实现）、平坦地形的条件下应用高斯模式计算污染物浓度。物浓度。如果整个大气层不均匀，污染物扩散所涉及的温度层结不如果整个大气层不均匀，污染物扩散所涉及的温度层结不止一个，或者地表粗糙度高，地势起伏大就需要特殊处理。止一个，或者地表粗糙度高，地势起伏大就需要特殊处理。下面讨论两种特殊情况：封闭型扩散和熏烟型扩散。下面讨论两种特殊情况：封闭型扩散和熏烟型扩散。一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模

15、式有上部逆温层的扩散模式有上部逆温层的扩散模式所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，污染物受到上部逆温层限制，只能在地面和逆温层之间扩污染物受到上部逆温层限制，只能在地面和逆温层之间扩散的情况散的情况.在封闭型扩散中，假定：在封闭型扩散中，假定：污染物完全不向逆温层扩散；污染物完全不向逆温层扩散； 上部逆温层对污染物起全反射作用，可用像源法处理；上部逆温层对污染物起全反射作用，可用像源法处理； 污染源在地面和逆温层之间形成无穷多个像对，污染物污染源在地面和逆温层之间形成无穷多个像对，污染物浓度是实源和无穷多虚源的贡献之和。浓度是实源

16、和无穷多虚源的贡献之和。 22(2)exp2zyzqHnDCu 由式由式4-9得：得：地面轴线上的污染物浓度为：地面轴线上的污染物浓度为： .二 次 反 射 一 次 反 射 无 反 射 o o o 地 面 和 逆 温 层 底 对 烟 云 多 次 反 射 DD-HD-H2D-H.简化计算：简化计算：.例：位于北纬例：位于北纬40，东经，东经117 的的某化工厂烟囱高某化工厂烟囱高50m，H2S排放量排放量9kg/h ,排放筒直径，烟气出口温度排放筒直径，烟气出口温度50。出。出口气速口气速12m/s。距地面。距地面10m处风速为处风速为4m/s，早春，早春2月上月上午午8时，天气晴朗，环境气温时

17、，天气晴朗，环境气温15，距地面距地面500m处出现处出现逆温，试问在下风向逆温，试问在下风向5000m、8000m处处H2S浓度有多大？浓度有多大？第二步：确定第二步：确定H计算计算QV、QH-计算计算50m处风速处风速-计算计算H。第一步：确定大气稳定度第一步：确定大气稳定度查太阳倾角查太阳倾角-计算太阳高度角计算太阳高度角-确定辐射等级确定辐射等级-查出大气稳定度查出大气稳定度第三步：确定第三步：确定XD计算计算z，按远郊区查表，按远郊区查表4-8，反算，反算XD。第四步：按第四步：按4-9计算计算5000m处处H2S浓度。浓度。第五步：按第五步：按4-9计算计算XD 处处H2S浓度；按

18、浓度；按4-36计算计算2XD 处处H2S浓度。然后内插，确定浓度。然后内插，确定 5000m处处H2S 浓度。浓度。.熏烟过程熏烟过程：早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早晨发生，持续时间不超过晨发生，持续时间不超过2小时小时。.2.15152.158oyyfyH tg

19、Hhf逆温层消失高度；逆温层消失高度；yf熏烟条件下熏烟条件下Y向扩散参数向扩散参数即即hf=H时时.烟囱高度的计算烟囱高度的计算（1）达到达到大气污染物大气污染物稀释扩散的作用；稀释扩散的作用；（2）尽量）尽量节省投资节省投资（造价正比于（造价正比于H H2 2 ）；）；（3 3）地面浓度）地面浓度不超过不超过环境空气质量标准环境空气质量标准。 1、按地面最大浓度计算、按地面最大浓度计算 max22()ezyqCuHyzs02e ()zbyqHHu CCbCCC0max在0.51.0之间取0C标准浓度bC本底浓度max22()ezyqCuHyzs02e ()zbyqHHu CCbCCC0ma

20、x在0.51.0之间取0C标准浓度bC本底浓度0C标准浓度bC本底浓度.由地面最大浓度计算法由地面最大浓度计算法HS较矮，当较矮，当u时，地面浓度可能超标；时，地面浓度可能超标；由地面绝对最大浓度计算法由地面绝对最大浓度计算法HS较高，无论较高，无论u多大，地面浓度不多大，地面浓度不超标，但烟囱造价高。超标，但烟囱造价高。从环保和经济两方面来看，在选择一个可接受的保证率后，从环保和经济两方面来看，在选择一个可接受的保证率后，、稳、稳定度取一定值后代入上述公式，可得某一保证率的气象条件下定度取一定值后代入上述公式，可得某一保证率的气象条件下的烟囱高度，较前面较合理。的烟囱高度，较前面较合理。根据

21、根据“指定大气污染物排放标准的技术方法指定大气污染物排放标准的技术方法”GB/T13201-91中规中规定的点源烟尘允许排放率计算式：定的点源烟尘允许排放率计算式：6210HPQeeHPQHees610式中：式中：Qe烟尘允许排放速率，烟尘允许排放速率，t/h；Pe烟尘排放控制系数，烟尘排放控制系数，t/(hm2)；H有效源高，有效源高，m。.烟囱高度计算公式的校核烟囱高度计算公式的校核 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用封闭型或熏烟型模式校核烟气抬升高度的选取烟气抬升高度的选取优先采用国家标准

22、中的推荐公式（也有人认为一般选霍氏公优先采用国家标准中的推荐公式（也有人认为一般选霍氏公式）。式）。烟流下洗现象的防止烟流下洗现象的防止 为避免烟流因受周围建筑物的影响而产生的烟流下洗现象，为避免烟流因受周围建筑物的影响而产生的烟流下洗现象，烟囱高度应为周围建筑物的烟囱高度应为周围建筑物的2倍以上。倍以上。 为避免烟囱本身对烟流产生的下洗现象，烟囱出口气速不得为避免烟囱本身对烟流产生的下洗现象，烟囱出口气速不得低于该高度处平均风速的低于该高度处平均风速的1.5倍。一般宜在倍。一般宜在2030 m/s。 烟温宜在烟温宜在100以上。以上。.公式中与气象有关的参数取值方法：公式中与气象有关的参数取值方法：的取值：取多年平均值；取某一保证率的值：如已知的取值：取多年平均值；取某一保证率的值：如已知3m/s的频率为的频率为80%，取，取3m/s可保证有可保证有80%不超标，而不超标，而地面平均最大浓度可能比规定标准更低。地面平均最大浓度可能比规定标准更低。yz值在 0.51.0 间，即：当 Hs100m 时，5