高斯扩散模式-大气污染控制工程

1、第四章 大气污染物扩散模式高斯扩散模式、污染物浓度的估算方法、特殊气象条件下的扩散模式、烟囱高度设计、厂址选择1第一节 湍流扩散的基本理论湍流大气的无规则运动热力湍流：温度垂直分布不均匀（大气稳定度）机械湍流：风速垂直分布不均匀及地面粗糙度扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105106倍2湍流扩散理论梯度输送理论、湍流统计理论1.梯度输送理论研究方法：利用欧拉提出的方法，在充满流体的空间固定多个点，测量各固定点上的各个参数的变化。理论基础：质量守恒定律，把扩散类似分子扩散，脉动值用平均值代替。3湍流扩散理论2.湍流统计理论研究方法：拉格朗日方法，空间有一微团，跟随微

2、团流动时各个流动点的规律。理论基础：解决扩散参数时用二元相关理论：方差、概率。泰勒图4-1，正态分布萨顿实用模式高斯模式 4第二节 高斯扩散模式一、高斯扩散模式 5一、高斯扩散模式高斯模式的有关假定四点假设 1污染物浓度在y、z风向上都是正态分布2整个扩散空间内，风速均匀不变3源强是连续、均匀的4扩散中污染物的质量是守恒的6二、无界空间连续点源扩散模式由正态分布的假定（1）可以写出下风向任一点（x,y,z）的污染物平均浓度的分布函数： （4-1）由概率统计理论可以写出方差的表达式： （4-2）由假定（4）可以写出源强的积分式： （4-3）7二、无界空间连续点源扩散模式将式（4-1）代入式（4-

3、2），积分后得 (4-4)将式（4-1）和（4-4）代入式（4-3），积分后得 (4-5)再将式（4-4）和（4-5）代入式（4-1）中，便得到无界空间连点源扩散的高斯模式：8三、高架连续点源扩散模式镜像全反射-像源法9镜像全反射-像源法实源： 像源：10三、高架连续点源扩散模式镜像全反射-像源法11三、高架连续点源扩散模式 、 - 污染物在y、z方向分布的标准差，m；- 任一点处污染物的浓度，g/m3； - 平均风速，m/s；H - 有效源高，mQ - 源强，g/s12四、地面最大浓度模式13四、地面最大浓度模式考虑地面轴线浓度模式:随X增大,前一项减小,后一项增大,必然某一X处出现最大值.

4、地面最大浓度模式：14四、地面连续点源扩散模式由高架连续点源模式，令其有效源高H=0而得，即: 15五、颗粒物扩散模式粒径小于15m的颗粒物可按气体扩散计算大于15m的颗粒物：倾斜烟流模式a颗粒的地面反射系数vt颗粒的沉降速度16例题4-1、习题4-3利用高斯模式计算地面轴线浓度。17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？18一、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19一、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1020） Holland公

5、式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下误差比较大 。20一、烟气抬升高度的计算（2）Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件 21一、烟气抬升高度的计算（3）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术法” 22例题4-1计算烟气抬升高度23二、扩散参数的确定PG曲线法Pasquill常规气象资料估算、Gifford制成图表241.PG曲线法的应用PG曲线根据常规资料确定稳定度级别251.PG曲线法的应用利用扩散曲线确定 和261.PG曲线法的应用地面最大浓度估算HzXyCmax 式4-11 图4-5 图4-4 式4-1027例题4-3计算地面最大浓度.282.中国国家标准规定的方法（）

6、稳定度分类方法太阳高度角 （式4-29） 辐射等级 稳定度 云量地面风速 292.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、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，例：在C级大气稳定条件下,求高架点源下风向800米处的扩散参数.30第四节 特殊气象条件下的扩散模式主要指气象条件与高斯模式不一样（温度层结构均一，实际中难以实现） 封闭型扩散模式31封闭型扩散模式计算简化：32例4-5封闭型扩散模式的计算33熏烟型扩散模式假设

7、： D 换成hf（垂向均匀分布）；q只包括进入混合层部分， 则仍可用上面公式 34熏烟型扩散模式hf = H 35例4-6熏烟型扩散模式的计算36#第五节 城市及山区扩散模式城市大气扩散模式1.线源扩散模式37城市大气扩散模式2.面源扩散模式大气排放规范里规定条件：烟囱高40m；单个排放量0.04t/h38城市大气扩散模式简化为点源的面源扩散模式（续）形心上风向距x0处有一虚拟点源，其烟流在形心处宽度正好与正方形宽度相等 烟流宽度：中心线到浓度为中心处距离的两倍 （正态分布： ） 确定 、 之后即可按点源计算面源浓度39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

8、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规律，只是扩散参数比平原地区大很多40山区扩散模式 NOAA和EPA模式NOAA以高斯模式为基础，对有效源高进行修正EPA与NOAA相似，只是对所有稳定度级别都进行了地形高度修正 ERT模式高斯模式，只对有效源高进行修正41第六节 烟囱高度的设计一、烟囱高度的计算要求：（1）达到稀释扩散的作用（2）造价最低， 造价正比于H2（3）地面浓度不超标 42一、烟囱高度的计算1、按地面最大浓度计算43一、烟囱高度的计算2、按地面绝对最大浓度计算maxCu出现极大值44一、烟囱高度的计算3、按一定保证率的计算法取上

9、述两种情况之间一定保证率下的平均风速和扩散参数4、P值法（国标GB/T 13201-91）按点源排放控制系数计算烟囱高度45二、烟囱设计中的几个问题工矿企业点源排气筒高度不得低于它所从属建筑物高度的2倍，并且不得直接污染邻近建筑物。排放大气污染物的排气筒，其高度不得低于15m.避免烟流下洗、下沉现象。（教材120页公式）为了获得较高的烟气抬升高度，排气筒出口烟气速度宜为20-30m/s,排烟温度也不宜过低。排气筒高度应比主厂房最高点高出3m以上。分散的烟囱不利于产生抬升高度，应尽量采用多管集合烟囱。46第七节 厂址选择所需要的气象资料长期平均浓度的估算厂址选择 47一、所需要的气象资料4849二、长期平均浓度的估算 1.长期平均浓度的计算公式 2.按风向方位计算平均浓度50三、厂址选择本底浓度风向、风速温度层结地形污染系数=理想的建厂位置-？51复习题1. 高斯扩散模式立足于哪种湍流扩散理论？2. 烟囱的有效高度？烟气抬升的主要原因是什么？3. Pasquill根据哪几个气象参数划分稳定度等级?其适用性如何?4. 烟气抬升高