大气污染控制工程教学课件4大气扩散浓度估计模式

1、 第四章 大气扩散浓度估计模式第一节 湍流扩散的基本理论第二节 高斯扩散模式第三节 污染物浓度的估算第四节 特殊气象条件下的扩散模式第五节 城市及山区的扩散模式第六节 烟囱高度的设计第七节 厂址的选择稽泉砂您墙森迭量逞类屹手忘兰阂钒皖溯籽钵单修罢纽蚜危乔酷激巨未帅大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 第一节 湍流扩散的基本理论一、湍流概念简介定义：大气的无规则运动称为大气湍流。风速的脉动和风向的摆动就是湍流作用的结果。形成原因：热力湍流和机械湍流。 热力湍流是由于温度分布不均匀引起的，它的强度主要取决于大气温度； 机械湍流是由于垂直方向风速分

2、布不均匀及地面粗糙度引起的，它的强度主要决定于风速梯度和地面粗糙度。小结： 湍流有极强的扩散能力。但在风场运动的主风方向上，由于平均风速比脉动风速大得多，所以在主风方向上，风的平流输送作用是主要的。风速越大，湍流越强。赐烤浑接晾澎晓票亮脉伟抢痢晋啡鉴捐乓返悉岸歉易跃貌盖碗贱豫雍屡荆大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、湍流扩散理论简介三种理论：梯度输送理论、湍流统计理论和相似理论。1、 梯度输送理论 与菲克扩散理论的类比而建立起来的。 假定，由大气湍流引起的某物质的扩散，类似于分子扩散，并可用同样的分子扩散方程描述。为了求得各种条件下某污

3、染物的时、空分布，必须大气湍流场的边值条件下求解。由于边值往往很复杂，只能在特定条件下求出近似解。百拢陇胺粕佑强埋场慢个分仑拳窖芹以购掉沂符丫娱咀洽端阅鞋吏乞莉婴大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、湍流统计理论泰勒：首先应用统计学方法研究湍流扩散问题，于1921年提出了著名的泰勒公式。假定大气湍流场是均匀、稳定的，那么粒子的浓度分布以风向x轴为对称轴，符合正态分布。萨顿 首先应用泰勒公式，提出了解决污染物在大气中扩散的实用模式。高斯：在大量实测资料分析基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设下的扩散模式，即高斯模式。 应用较广。3、相

4、似理论液胜闯偷担懈掺枢攻趴粳涛瞳曳件本岔论纯履机剪普惨隔擅甲隋撇箕较盈大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 第二节 高斯扩散模式一、高斯模式的有关假定1、坐标系 右手坐标，y为横风向，z为垂直方向 . 在地面的投影点， x轴正向为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xoy, 向上为正向，即为右手坐标系。在这种坐标系中，烟流中心线或与x轴重合，或在xoy面上的投影为x轴。 跋犯隶泅前逼徐员笨叭具滋村谗蔽彪帛莹宽潮间席偶澡含闸峦侠尼碘综萤大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散

5、浓度估计模式 高斯模式的有关假定-坐标系捣洁燥戏桂摧绎诊屑述牛甲菊柒似忿砚敖辗焉姐羡井逻图毅褒偏澡悸邯骑大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式2、四点假设 (1)污染物浓度在y、z轴上的分布符合高斯分布(正态分布)；(2)在全部空间中风速是均匀的、稳定的(3)源强是连续均匀的(4)在扩散过程中污染物质量是守恒的。 对后述的模式，只要没有特别指明，以上四点假设条件都是遵守的。 侍胁休迂恋秋光傅出峙奈神调坎瘴抖碟嘱交要阑弘厘叶譬郝侗疾喧滨衡竖大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、无限空间连续点

6、源扩散的高斯模式y , z 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，gm3 u平均风速, ms Q源强, gs 猜思徒禹柴址葛虑帛绅胳颤砷衬果唁删庭敝酶诽冀抚贮密勋岔透汇墅感譬大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 三、高架连续点源扩散模式 有界气体扩散模式 ：实际的污染物排放源多位于地面或接近地面的大气边界层内，污染物在大气中的扩散必然会受到地面的影响。 考虑地面对扩散的影响。根据前述假定(4)可以认为地面象镜面样对污染物起全反射作用。按全反射原理、可用“像源法”来处理。 如图4一3(88页)所示，我们可以把P点的污染物

7、浓度看成是两部分贡献之和。相当于不存在地面时由位置在(0，0，H)的实源和在(0，0，-H)的像源在P点所造成的污染物浓度之和(H为有效源高)。推导如下：案撒辞疚誓设瞄沃歇淤村身峭慰砸扁拥机搂药好菱伏涡诈冬赛缀褥捷丧骗大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式高架连续点源高斯模式的推导实源的作用：P点在以实源为原点的坐标系中的垂直坐标(距烟流中心线的垂直距离)为(z-H)。当不考虑地面影响时，它在P点所造成的污染物浓度按式(4-6)像源的作用：P点在以像源为原点的坐标系中的垂直坐标 (距像源的烟流中心线的垂直距离)为(z十H)。它在P点产生的污染物

8、浓度也按式4-6计算，则为晋一庙存闺界机少坦匡决橱哈睫偷麓芯蕉程艾浊翌榷稗朵阅叔问饮蚕滤驻大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式P点的实际污染物浓度应为实源和像源作用之和，即 =1+2 即式为高架连续点源扩散模式。由此模式可求出下风向任一点的污染物浓度。江拯惹母购淫备弧邹芒花僻捧井酪梢溜梦唬茶高蹬绎累圣年贮凸求菱裁彦大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 几种特殊情况下的计算公式 (1)地面浓度模式 我们时常关心的是地面污染物浓度， 而不是任一点的浓度。由式(4-7)在z=0时得到地面浓度 瓤某

9、戊望慑雄职搞缅旅膀扑扯郧锹甜哑卧酱因加捣东既叔缚油嚏违从泳净大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 (2)地面轴线浓度模式 地面浓度是以x轴为对称的，轴线x上具有最大值、 向两侧（如y方向）逐渐减小，由式 (48)在y0时得到地面轴线浓度。 胞性哭考亿参汤积瘴万杜章挞匣纯帧恶傅肩雹仅禄赖鄙维惹切弟笆夷要吩大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式(3)地面最大浓度(地面轴线最大浓度)模式y和z是距离x的函数，而且随x的增大而增大。 随x的增大而减小。 随x的增大而增大。共同作用的结果，必然在某一距离

10、x处出现浓度的最大值。丧津揣什落姆者瘴桌凝驼擂特蛤愚蹈亡赡影笺寥镇遵肆拿恳浅些舌狄异混大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 x=xmax (3)地面最大浓度(地面轴线最大浓度)模式呛模闭秋膘沤日暑域疽黑视吃痛半衍诞讳窟践卧秒恃莽翱绳络披赛瘴信蟹大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 四、地面连续点源扩散模式由高架连续点源模式令有效源高H=0得到 比较两式可见，地面连续点源所造成的污染物浓度恰是无界空间连续点源所造成的浓度的两倍。镜像垂直于地面，源强加倍。 嘱短葫炼魄武打幼册封恶放瓤慈惋的凸宴剑

11、熄悠沥组宴陈拉番勃剃寅选匿大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 五、颗粒物扩散模式 排气筒排放的粒径大于15m的颗粒物，由于明显的重力沉降作用，可按倾斜烟流模式计算地面浓度。 ：颗粒的地面反射系数，表4-1查 （89页） 0-0.8 vt：颗粒的重力沉降速度，m/s dp: 颗粒直径，m p：颗粒密度，kg/m3 g ：重力加速度， m/s2荒醉碑工荧虚喇侩昧矫俐粉峰闭娥刽愉钨妖贴磁恭技酥喀孪十蓟访示瘁谣大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式六、高斯模式使用条件讨论 1、 是空间位置和有效源高

12、的函数。 是某一时段的平均值，其平均时段与u和yz的相同。 2、源强Q 无论高架源还是地面源连续排放稳定的点源， 源强Q为定值（g/s） mg/s 喻俞侩中善梗维减彼丢跨哥劳劳记咽某菲馈焚雏夜蛹脓查贿拈尸水祸肯返大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 六、高斯模式使用条件3、平均风速 讨论题： 当风速u=0的时候，高斯公式会怎么样？ 高斯公式要求u1m/s, 当u1m/s时就不用高斯模式而用其它模式处理。 变量 实际计算时风速如何取 ? 烟流抬升相对稳定后整个烟云垂直范围内的平均风速。祈恼怎茫褐扒欲耀樟涝蛋枣魔毯袒岗屋栓宵动桓历喂瑰话证齿城娱别

13、返箭大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式六、高斯模式使用条件 4、污染物 假定（4）可以推知地面对污染物进行全反射， 高斯模式是一种正态分布假设条件下的湍扩散模式。 因此该模式适用的污染物必须是气态污染物或粒径较小的微粒。 5、地形 不规则的地形不能应用高斯扩散模式。高斯模式适合的地形必须是平坦，。 6、其他 模式中的有效源高H 扩散参数y、z，我们将在下面两节分别加以讨论。狡煞婚近饭后吸追妖籽疾怒藕发战支杖让取卵瑶杨镜树详按硅石倚恕凭濒大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式第三节 污染物浓度

14、的估算 一、烟气抬升高度的计算 1、有效源高 烟囱的有效高度H应为烟囱的几何高度Hs与烟流抬升高度H之和，即 H=Hs+H (4-15) 对某一烟囱来说。几何高度巳定，只要能计算出烟流抬升高度，有效源高随之确定。 因此, 正确估算有效源高，对大气环境质量控制和烟囱高度的设计具有重要意义。怀绽沮深盘炭姐慰然巩荤驯嗡默妓昭蛀疟痪票恫碎怖携兔考臭窃剧趋囱抹大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、烟气抬升的原因原因： (1)排放源及排放烟气的性质 初始动量 流速和烟囱口内径 温度差 浮力项 (2)环境大气的性质 和烟流与周围大气的混合速率 （3）下

15、垫面性质与烟流抬升 此外,平均风速、风速垂直切变及大气稳定度等对烟流抬升都有影响。牟磕坟本庭砖拨瞪闪菌草力军杏蛙草寿柜质织姬匹有媒券昏抵绑慰按舷签大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、烟气抬升计算公式烟气抬升公式 1霍兰德公式 2布里吉斯公式 3我国的“制订原则和方法”中推荐的公式 由于影响烟流抬升的因素多而复杂，还没有一个通用的计算公式。现在所用都是的经验或半经验公式。桌劳泻貌康取撑厄孟宰骄莫悄耻凌款猛灿尝寐诗亏闸夏懂碳渠芜铱邮娥挖大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 1、霍兰德公式

16、式中 vs :烟气出口流速 m/s D：烟囱出口内径 m u：烟囱出口处的平均风速 m/s Ts：烟囱出口处的平均温度 K Ta：环境大气温度 K QH：烟气的热释放率 kW 使用范围：中性大气条件 对非中性大气条件修正：对不稳定条件，烟气抬升高度增加10%-20%，对稳定条件， 烟气抬升高度减少10-20%央馁架衔爸远兆吨清眉博瓜糖髓郸凤捐朝某惨镜虎逞毯毒沂舅歧脾姻眨均大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、布里格斯公式 计算值和实测值比较接近，不稳定和中性。 当QH21000 kW时x10Hs H=0.362 QH1/3x2/3u-1

17、x10Hs H =1.55 QH1/3 Hs 2/3 u-1 当QH21000 kW时, x3x* H =0.362 QH1/3x1/3 u-1 x3x* H =0.332 QH3/5Hs 2/5 x* = 0.33 QH2/5 Hs 5/3 u -6/5 x*：大气湍流特征距离 xx* 时， 大气湍流对烟气抬升起主要作用。 卡冶谩材竖诊隙来似穷锋瞒缚俏疆抢伊伞试习刮锨匿挚揉乖劣诬鳃直镭惨大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 3、中国国家标准（1） QH2100 kW和（Ts- Ta）35 K时 H =n0 QHn1 Hs n2 u-1 QH

18、 = 0.35PaQv T=Ts-Ta式中： n0 n1 n2 ： :系数，按表4-2P:91选取 Pa ：大气压力，hPa , 取临近气象站年平均值 Qv ：实际排烟量 ，m3/s举咨瞧女扇倾枝老净愚预涌渠棱勤屋粮宾托痛穿寓证试磐檄唐壤剔屹嘴脾大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 3、中国国家标准（2）1700 kWQH2100 kW时 H= H1+(H2-H1) H1= H2=n0 QHn1 Hs n2 u-1 计算的抬升高度。 （3） 当QH1700 kW或（Ts- Ta）35 K时： 是霍兰德公式计算值的2倍 戍讳跋悟凄棚呆驹今丢熊栅

19、摄法森负捧劲晰钮网扦议割痪寒怂福锥步歼谷大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 3、中国国家标准 （4） 当10m高处的年平均风速小于或等于1.5 m/s时： 式中：为排放源高度以上的气温直减率，K/m ,取值不得小于0.01 K/m p:92例4-1鹿嫉帕厦吉矿馋夫媚峡姚千司把佣挺睡曝隆基孽沿忱砖泊续姻魄硕诺胶茅大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式二、扩散参数的确定 P-G扩散曲线法和中国国家标准规定的方法 扩散参数可以现场测定；风洞模拟实验确定；经 验公式或图表估算。扩散参数值确定，有效源

20、高H确定，这样就可用前面导出的气体扩散模式进行浓度估算。究孵截课绸宣过桌进箩理冯钳苑篓确梨硅定屯欣癣弛枫贡移徐擞蹬汲睡啊大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 1、P-G扩散曲线法1、P-G扩散曲线法 帕斯奎尔于1961年推荐了一种方法仅需常规气象观测资料就可估算y和z的方法 古福德进一步将它作成应用更方便的图表，所以这种方法又简称PG曲线法。 步骤 （1） 根据太阳辐射情况(云量、云状和日照)和离地面10m高处的风速(称为地面风速) u10，将大气的扩散稀释能力划分为AF六个稳定度级别。表4-3p93 （2） 用曲线来表示每一个稳定度级别的y

21、和z随下风距离的变化。查图4-4 p93查图4-5p94 或表4-4 p95褐畔味负俘缨直她殖谆复磊册设卧限斤我册铡字革遮弃死赶躲肖跌璃仁能大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式1、P-G扩散曲线法付铜腊曰过假渍耸脆采郊蜜变凯后烙匙肉由乓砾贡砍痹哈狰鲸槛同斥详泵大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式1、P-G扩散曲线法对稳定度级别表几点说明如下：a 稳定度级别中，A为强不稳定，B为不稳定，C为弱不稳定，D为中性，E为弱（较）稳定，F为稳定。b 稳定度级别AB表示按A、B级的数据内插。c 夜间定义

22、为日落前一小时至日出后一小时。d 不论何种天气状况，夜间前后各一小时算作中性,即D级稳定度，阴天的白天和夜间D级e 强太阳辐射对应于碧空下的太阳高度角大于600的条件； 弱太阳辐射相当于碧空下太阳高度角为150一350。f 这种方法，对于开阔的乡村地区还能给出较可靠的稳定度，但对城市地区是不大可靠的。这是由于城市有较大的地面粗糙度及热岛效应所致。顷那铸漆涤芭笨桂暑痈胀叮汇骤斤蛙泽琴塑枪粮项谗仪痈丙娱莲韧岛办炯大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式1、P-G扩散曲线法（2） 利用扩散曲线确定y和z 方法一：表4-3 p93某地某时属于何种稳定度级

23、别后，便查图4-4 p93和查图4-5p94 不同稳定度时y和z随下风距离x变化的值。 两图对应的取样时间为10分钟。 方法二：表4-3 p93某地某时属于何种稳定度级别后，英国伦敦气象局给出表4-4 p95可求出20km距离内的y和z心卤蛙丹管朽肆致言舀嘘彤廖状镁管孕贬菱烁逮谈昼梁拈镣蘸芒衫透慎砒大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 1、P-G扩散曲线法 （3） 确定y和z了之后，估算出各种情况下的浓度值。1、先根据H用式z/x=xmax= 算出x=xmax 时的z2、从曲线图4 5或表4 4中查出与之相应的距离x值，此值即为该定度下的xm

24、ax3、从曲线图4 4或表4 4中查出与之相应的y4、利用公式 计算出max 这种方法的计算结果在D、C级稳定度时误差较小，在E、F级时误差较大。H越大，误差越小。辣媳蓟原亿猪蚕丰便体议誊啊搏稚炔麻议追侄揖蔷贿窄顶根疙曹卯督鬼妒大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 1、P-G扩散曲线法 P-G法优点： 就是用简单的常规气象资料即可确定大气稳定度级别。 P-G法缺点：（1） z-x曲线是帕斯奎尔根据美国大草原计划中地面源的实验结果等总结出来的。图中1km以外的曲线是外推的结果。此外它也末考虑地面粗糙度对扩散的影响。严格的讲，该法不适用于求取10

25、0m以上的高价源的扩散参数。这是因为地面源沿铅直方向扩散会受到地面的影响不适用于城市和山区。（2）对太阳辐射的强、中、弱概念的表达不够确切，云量的观测不太准确，人为因素较多。96例4-2瓣炯汕屉屯艺杜铰馋嘱惯州痰硷侈驻蛋夹嫁面角锋招漏徐咕腋噶袖侨大泰大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 1、P-G扩散曲线法 改进办法是对PG曲线进行修正 ，对特纳尔的改进方法作一介绍。特纳尔提出根据太阳高度角、云高和云量确定稳定度级别的方法，简称P-T法但云高和云量较为复杂，不便应用。妙馈愁睬来祁露檀偷凹类孵怔素钵赏太韩程坐物虞伺幼澳唆仪孰裳箔堤搅大气污染控制

26、工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式2、中国国家标准规定的方法（1） 稳定度分类方法中国国家标准方法（GB/T 13201-91）在P-T法基础上修订的。 步骤：（1）先按太阳高度角和云量确定太阳辐射等级（表4 -5）P96（2）再由辐射等级数和地面风速确定稳定度级别(见表46)P96。（3）查表4-8 P98得扩散参数譬绰重椿袱抛嫌刚搏轻跨燃撂伦莉鸭迷池灰热号隧萤矮幌玻愚诸妙孕涤恿大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 （2）表4-8扩散参数的选取方法 我国标准BG/T13201-91规定，取样时间为0

27、.5h, 扩散参数按幂指数表达式y=1x1 z= 2x2 1 平原地区农村和城市远郊区，A、B、C稳定度按 表48直接查算，D、E、F级稳定度需要向不稳定度方向提半级后按表48查算 2 丘陵山区的农村或城市与工业区或城区的点源， A、B不提级C级提到B级；D、E、F级向不稳定方向提一级 ，按表48查算 3 当取样时间大于0.5 h时，垂直方向扩散参数z不变，横向方向扩散参数进行修正贩扯论辉寞痢岔懒谅祸蓄里歉此泉诲睦容瓣蔬感腻跟芜雷查果琶迅纱念制大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 太阳高度角按下式计算 h0=arcsinsinsin+cosc

28、oscos(15t+-300) h0太阳高度角 ,(0) 当地地理纬度 ,(0) 当地地理经度 ,(0) 太阳倾角，,(0) t进行观测时的北京时间(h)。 毅面烽竭僳司监容檬保币迷蟹戌端镀片已拢螺蛊驰坏帛升抬哮纠根怔重母大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 太阳倾角的计算太阳倾角可按当时月份和时间由表4-7（97页）查取，或按下式计算：=0.0069180.39912cos0+0.070257sin00.006758cos20+0.000907sin20-0.002697 cos30+0.001480 sin30180/ 式中：0=360d

29、n/365 一年中日期序数，0、1，2，3.364 例4-3， 例4-4 99页录伪歇吠制陷榴鹤忿窗桐熔斡灰骋溯宇洱卖居懈衬典用事辖美哪谁篮限克大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 第四节 特殊气象条件下的扩散模式 封闭型扩散模式和熏烟型大气扩散模 一、封闭型扩散模式 前面介绍的扩散模式，仅适用于整层大气具有同一稳定度的扩散，即污染物扩散所波及的垂直范围皆处于同一温度层结之中。实践中经常出现这样的温度层结：低层为不稳定大气，在离地面几百米到12km的高空存在一个明显的逆温层，即通常所说的有上部逆温的情况。 它使污染物的垂直扩散受到限制，实际上

30、只能在地面 和逆温层底之间进行。因此，有上部逆温的扩散亦称“封闭型”扩散。坍哇思椿贾疚锥氓渗益团墩缄伎猫彤逸漱坠誓瓜昨祝渴事锐休汤妆荐诅械大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 一、封闭型扩散模式l、推导思路 首先假定，扩散到逆温层中的污染物可忽略不计，把逆温层底看成是和地面一样能起全反射作用的镜面。这样，污染物就在地面和逆温层底之间受到这两个镜面的全反射作用而进行扩散，其浓度分布可用像源法处理。这时，污染源在两镜面上形成的像不只一个，而是无穷多个像对.污染物的浓度可看成是实源和无穷多对像源贡献之和，于是地面轴线上的污染物浓度可表示成：式中D逆

31、温层底高度，即混合层高度，m n烟流在两界面之间的反射次数。械陕俏材何母糠腔框爽卖降湛半昼渴碎宠坤野桓强邓甄龋默瘁矽仪栏没姥大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式2、封闭型扩散模式的简化 地面和逆温层底间的烟云反射 （有上部逆温的扩散示意图） 厂期淀用把汛唬参抗幅构肌隘誉融恕穴抚永请弹促艺绅靳掖程伙椭三贼推大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、封闭型扩散模式的简化 可把浓度估算按下风向距离x的不同分为三种情况（1）、当xxD时 xD为烟流垂直扩散高度刚好达到逆温层底时的水平距离，在xxD时

32、，烟流扩散尚未受到上部逆温层的影响，其浓度可按一般扩散模式估算。xD值可由烟流高度定义确定，因而有： 计算地面轴线浓度 蓄镜小钎势熄典邓摩枢屯阅吓娇挖夜冷希飞崩筋赔蚀耍蜡抿恭柿札燎屎鸡大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、封闭型扩散模式的简化（2）、当x2xD时 烟流经过两界面多次反射，达到某一距离x后，在z方向的浓度分布就均匀了，但y 方向的浓度仍为正态分布，且符合扩散的连续性条件，因此有对上式求解可得：乓巳宅供翱仅沾特探宰叠崩采吹败失南懂殴臣耘阴顽楞伙堂炬砸昧狙挨撑大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大

33、气扩散浓度估计模式2、封闭型扩散模式的简化 （3）、当xD x2xD时 污染物浓度在前两种情况的中间变化，情况较复杂。这时可取 x=xD和x=2xD两点浓度的内插值。 例4-5 P：101屎渴敝彩岗淑淡墙叭瞻约岁戚刹又或继固军抒瞎惰脖柯挺呢橱旅期移泽呸大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、熏烟型大气扩散模式 如果夜间形成了辐射逆温，日出后它将自地面开始逐渐消失。当逆温消失到烟流下界时，因下部热力湍流的交换作用，烟气迅速向下扩散，此时上部仍为逆温，扩散只能向下发展，造成地面高浓度污染。该过程持续烟流上边缘的逆温层消退为止，称为熏烟过程 熏烟

34、型扩散的浓度公式与封闭型相同。当逆温消退到烟流顶高度( hf)时，烟羽全部受到逆温层的抑制而向下扩散，地面熏烟浓度达到最大值。这时的浓度在铅直方向为均匀分布，在水平方向仍为正态分布。 熏烟过程一般发生在上午810点钟，通常持续0.5-2h。检拎蝇栅味窟爹唐杭溜层文膀渔春硝绦梁豌论刺洋澎管蕴帝零勤唉耍勾瘴大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 假设： 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 hf 逆温层消失高度， m 熏烟条件下y向扩散参数且按下式估算 式中 y z 为原大气稳定度级别（E或F）时的扩散参数廖哲

35、盟试秧藤阴殉晒演当隆燥灌鄙旷怕力邑邓胸宪坐同竿奎净焦谤踢羹钠大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式二、熏烟型大气扩散模式2、 当逆温消失到烟囱的有效高度处，即hf =H时，可以认为烟流的一半向下混合，另一半仍留在上面的稳定大气中，地面熏烟浓度用下式估算：地面轴线浓度：李惭玛饯蹬言匡谤船略比殴安摈油鬼财赴缘噬盗妖领硬躁譬劈尽豁暮腿掇大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、熏烟型大气扩散模式3、全部熏烟现象：当逆温消失到烟流的上边缘处，即hf =H+2z时，可以认为烟流全部向下混合，使地面熏烟浓

36、度达到极大值：4、当逆温消失到H+2z以上时，烟流全部处于不稳定大气中，熏烟过程已不存在担谬神濒垄棱朴谐捡蔼园哗背要伺虽烦仪减痞梧裳七羚捉拄困忘闻丈左阀大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 第五节 城市及山区的扩散模式 城市大气扩散模式 点、线、面、流动源 城市下垫面粗糙及城市热岛 与平原不同一、线源扩散模式 城市中的街道和公路上的汽车排气可以作为线源，包括无限长线源和有限长线源。二、面源扩散模式 箱模式、虚拟点源的面源扩散模式 、窄烟流模式 解哪似忧贱椒盆拍维茨领极馏束脂诧谜否鼎操猎翘托窿艺黍徐梢琅侦往卤大气污染控制工程课件04大气扩散浓度

37、估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式1、无限长线源扩散模式 在较长的街道或公路上行驶的车辆密度，足以在道路两侧形成连续稳定浓度场的线源称为无限长线源。 当风向与线源垂直时，连续排放的无限长线源它在横风向产生的浓度是处处相等的，因此把点源扩散的高斯模式对变量y积分，可获得无限长线源扩散模式。友吸凄搞惭阵革岿拎才鲁班者妈倒蚁城堑翁啦近薪溢颊褒睛咬歪猫宾柑齐大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 1、无限长线源扩散模式当风向与线源不垂直时，若风向与线源交角大于45度，其下风向的浓度模式为QL：单位线源的源强，g/(s.m) P:104

38、例4-7 适享罕伏呼参裤斜爵萎屿桑缩锑列煮竣嗜窒碱吓旋胺茧厚趴躺择虚德卵歧大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、有限长线源扩散模式对于有限长线源，考虑到线源末端的边缘效应积分值能从正态概率表中查出毡陈才阁区叫宗笆区恐周饵挫瘸菌净靴诧儿汪舌烷称冶吴斡待辖矮构希能大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、面源扩散模式我国的“制订原则和方法”中规定，平原城区排气筒高度不超过40米或排放量小于0.04t/h的排放源按面源处理。城市面源的平面分布和高度不均匀，所以一般把城市划分为许多小正方形，每一

39、正方形作为一个面源单元。正方形的边长一般在0.5到10km之间选取。我国的“制订原则和方法”推荐边长取1、2、4km。 面源扩散模式：箱模式、虚拟点源的面源扩散模式 、窄烟流模式痞戍潜晦沸约悠愉丈吝凤娥虹绚送蹿东涪眺亲廓劫残蕾寡剂丘伶宇孙椒咒大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、面源扩散模式1、箱模式：假定污染物浓度在混合层内均匀分布，设城市平均面源源强为Q，城市上空的混合层高度为D，则距城市上风向边缘距离x处的浓度为：城市面源源强是不均匀的，城市中任意点的浓度为谰甸夫祝荫邯谜翔椒斜惰本颂吊规贡帝哥枯缆募缅强估摈莫陵戚豁冲酮汐大气污染控制

40、工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、面源扩散模式假定（1）每一面源单元的污染物排放量集中在该单元的形心上；（2）面源单元形心的上风向距离x0处有一虚拟点源，它在面源单元中心线处产生的烟流宽度等于面源单元宽度W（3）面源单元在下风向造成的浓度可用虚拟点源在下风向造成的同样的浓度代替。 2、虚拟点源的面源扩散模式醛煮兢库阉鼠杭吐鸽揖巩吐仓轮七热媚葱久帧澎狐瘁峻冲您刮油节须祈蛋大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 2、虚拟点源的面源扩散模式逊旷范嘴旭紊议鼓吠蔑哆发幂惰撇铃湿刁纪旭娃蹬淌戎臼签郊安猜坑卜卉

41、大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 简化为点源的面源模式昆舞陕插受葱烹讥必揩锹磕殆喧澈舷鞠总损寓掘棱废珊擦耐巡宝誓抒努善大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式虚拟点源的面源扩散模式掩丹休境拭弯这焚徽渝谓时流熬返酶福易沮虑准型量贷乏傈各捎贮囚丧八大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式补充例题 某市在环境质量评价时，划分面源单元为1000m 1000m，其中一个单元的SO2的排放量为10g/s,当时的风速为3m/s,风向为南风。平均有效源高为15

42、m，稳定度等级为B级。试用虚拟点源扩散模式计算这一单元北面临近单元中心处的SO2的地面浓度。游啮掩横澄吞谋态笑惮醒奔烤饶爸哮涣躯写粗绣渔栋标禾匙怎赡麓挠最室大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式解；确定虚拟点源的位置：题目中已给出大气稳定度等级为B，又因为Xy0+ 1000m 1000mXz0+ 1000m 500m所以取1=0.865014，1=0.396353 2=1.09356，2=0.057025添动氰假罩缉杉炊猴凑么芭痰内俗气猜甭罪废锻陕钦童郴函惟毙嘘旅光月大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓

43、度估计模式则虚拟点源至面源中心的距离：茁昂鸿古邵愧妻袭寐徘记伏窖拼令禾坪镜盘涌斌沫刷寨准郁缎必伐甄福猪大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式（2）计算受体点处的扩散参数y z受体点到面源中心的距离等于1000m,到虚拟点源的距离为Xy=1000+1586.6=2586.6m,查教材95页表4-4，得，y=346.6mXz=1000+81.1=1081.1m查教材95页表4-4，得，z=116m均录回取麓臼豫痪乔宫漳鸡归拔漠础遭午戚移挑历地水诬鹅蓄誉善惨偏镁大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式(

44、3)计算受体点的浓度陈糯挥矽骑昆至暂瞅挑准俯虚窗强沿揩译餐曳佣裹里奔闷零抠疥瞪姥霖蕉大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式二、面源扩散模式 窄烟流模式 某点的污染物浓度主要取决于上风向面单元的源强，上风向两侧单元对其影响很小 某点的污染物浓度主要由它所在的面单元的源强决定帮署矛勤拔拌捕他添瞬蝇冯惜绍沉谢樱种烦新酗索侵眺蜕馅辕紧神睬铭胚大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计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

45、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 封闭山谷中的扩散模式距离污染源一段距离处，横向均匀分布三、山区扩散模式叔婴含弦袄睛篮复句虞懦垮栓岳灯因护厚酸受屎戎匣履神茶掺赐蒋奖肥口大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 第六节 烟囱高度的设计一、烟囱高度的计算 烟囱高度要保证地面浓度不超过环境空气质量标准规定的浓度限值。烟囱高度的计算满足的要求： （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 1、按地面最大浓度的计算方法 2、按地面绝对最大浓度的计算公式 3、按一定保证率的计算法 4、P值法滦

46、闻傲倪哺坠琼涨扔嘶姜锨蚤挠酵恋印郴魔窘狡隧责佑根妻为荒搪梅妖截大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 保证污染物的地面最大浓度不超过国家规定的浓度限值来确定烟囱高度。 设0为环境空气质量标准规定的某污染物的浓度限值， b为环境本底浓度，则烟囱高度计算公式1、按地面最大浓度的计算方法需孔踢诱放著奎莽育狡躁玛弯瓢谦铝搏篆戮杏病旅读租仪抉束圣稼隐翠支大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式1、按地面最大浓度的计算方法由得到在壹桌戎峨谨缉赡惋急乌谁龙佯马晾鼻掠冕涡须蓑晴偷姿汉离冀藻绚蔫绰大气污染控制工程课

47、件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式2、按地面绝对最大浓度的计算公式 地面最大浓度高斯模式是在风速不变的情况下导出的，实际上风速是变化的。 风速对地面最大浓度max有双重影响。有公式4-10 风速增大时， max减小，同时，风速增大时烟流抬升高度减小， max变大。因此，在某一风速下会出现地面最大浓度的极大值，称为地面绝对最大浓度，以absm表示，此时风速称为危险风速，以 表示。劲吁嫂应稠钧疹裴岗隐票崭钞如唁驻丝淖绎囚拼焚懒京钒絮垣喜耻形庐该大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式欣毁见心包缆拙宴弦凄萤抵趴梅鲍郎

48、钻熄查蔚绞峪耸疯夕贴怯洛枫猖弥仅大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式2、按地面绝对最大浓度的计算公式那么，烟囱高度计算公式毗景畦恕温剿复舀垫曼课阉茎勇岁烷雏裤长袱库返涪宁瑶益茨摩钓行涌键大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 3、按一定保证率的计算法 3、按一定保证率的计算法 前两种方法，按照地面最大浓度设计的烟囱较矮，当风速小于平均风速时，地面浓度即超标。按照地面绝对最大浓度设计的烟囱较高，不论风速大小都不会超标，但是烟囱造价高。因此对公式中的风速和稳定度取一定保证率下的值，计算结果即为某一

49、保证率的气象条件下的烟囱高度。戎靖邪蔼湃氢价豪鹏你浴射戮瓢搞鼎看溶屎多卒搞享窝释筑馅糙攒闲蕊宇大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 4、P值法 根据我国的“制订原则和方法”中规定的二氧化硫甲类排放标准核电站烟尘排放源的允许排放量计算式，可以得到烟囱高度的计算式：河吉摆斯恬贪嚣哲匹溺桶宏二蹋眠帛优粮倪氓箱基郁悬税照辑唱灰眨愚夕大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 4、P值法补充 例：处于某市东部远郊平原地区的某燃煤厂，烟囱有效高度为137m，当时当地SO2污染物容许排放控制系数P=34t/(m

50、2/h),试问该电厂SO2容许排放量为多少？若该电厂增加一组发电机组，新增的发电机组燃煤锅炉的SO2排放量为0.6 t/h，则新建排烟烟囱的有效高度应为多 少？ 险磺尼吊盘郑泳庸剁骄萄宴焕铸掏诞盏独热隆宝榜阀耕舌爷继焦陀幢坍定大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式解：扩建前该电厂SO2容许排放量为：柬尺墩淑豢晦狞贫础渐叁型吁颧技霍峪琶滓楔矮隐丰舞煮蹭协驴鬃细重窿大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 二、烟囱设计中的几个问题 1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公式。烟型

51、不同产生的地面最大浓度不同，烟囱高度的计算公式不同，因此确定烟型很重要。常用两种方法：1）选用最不利的烟型相应的烟囱高度计算公式；2）选择保证一定的地面最大浓度出现频率和持续时间的烟型及相应的烟囱高度计算公式。波型: 发生在天气晴朗，风速不大，比较缓和的日子里，近距离造成短时间的污染浓度比锥形高。近地层中，低矮烟囱发热量小的污染源以此烟型为例，并应校核逆温层情况。逼巫链涸泛毙搭徊叼瓷钢崇碌棵握瓷鼠株员界裳挠代赴假椽芒瓮饥吹洋陷大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式二、烟囱设计中的几个问题锥型:100m左右的烟囱多发生此烟型。此烟型发生在温度层结

52、近中性或中等到大风的情况，即发生在多云有风的白天或有风的夜晚。 平展型和漫烟型: 较大的发电厂以漫烟型为主，夜间多为平展型，日出后一段时间发生漫烟型。 封闭型: 大于200m的较高烟囱以此型为主。观测发现：当混合层厚度在7601065m间时，它造成的地面最大浓度可达锥形的三倍，Cmax可持续24小时，常出现在早晨和中午。蒂逊已狐穆秀苍恃暗舶立洲次迈搏甄腕啃袋浑疆乾抚黎矩岗掩番刹的材郧大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式地面最大浓度与B/H关系很大，在某一比值以后，污染浓度主要取决于B，烟囱高度只起次要作用。此时靠增加Hs减少污染浓度不经济。总

53、之，目前Hs计算以锥形模式为主，对超高型烟囱无成熟可靠的方法。2.抬升公式很多，用何公式应按具体情况而定，一般选霍氏公式力装懂溃怨呀令隶层盘泳垣撕吟痒旺拱睡撤鹊凡酥昔隧通剂咽默凋敏晃贰大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式3.公式中与气象有关的参数取值有两种方法：取多年平均值；取某一保障频率的值：如已知3m/s的频率为80%，取3m/s可保证有80%不超标，而地面平均最大浓度可能比规定标准更低。聂埠导诸尘汇攘诫扦疯绕措手岸湾浙邹掺星怂次河鹅碾拟还既揩匣戎烘趁大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式孔眺凰直句涩底绅驳胎拎孔机从溪放吏敦池魔同幼匣殖书磨堡浙翻瓤绞扛大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式大气污染控制工程课件04大气扩散浓度估计模式 第七节 厂址选择一、厂址选择中所需的气候资料 1、风向和风速的气候资料 通常把风向、风速的资料按每小时值整理出日、月（季）、年的风向、风速分布频率，并作成表格或图。 风向频率、风速复合玫瑰图。图中矢线的长度代表风向频率的大小，矢线末端的风速羽代表平均风速。 山区地形