大气环境影响评价下

〔下〕教学任务：了解大气环境影响推测的目的、方法及主要内容；了解大气环境影响推测中的多源叠加的技术要求；把握大气集中根本模式的几种形式及应用条件；把握集中参数及烟流抬上升度确实定与地面最大浓度的计算。一、大气环境影响推测的目的与方法推测的主要目的是为评价供给牢靠和定量的根底数据。具体有以下几点：了解建设工程建成以后对大气环境质量影响的程度和范围。比较各种建设方案对大气环境质量的影响；给出各类或各个污染源对任一点污染物浓度的奉献〔污染分担率〕。优化城市或区域的污染源布局以及对其实行总量掌握。影响及消灭的频率与风险程度，寻求最正确预防对策方案。推测方法大体上可分为阅历方法和数学方法两大类。阅历方法主要是在统利用数学模式进展计算或模拟。近20年来，由于计算机技术的飞速进展，数学方法应用的较为普遍。〔Gauss亦即集中参数通常用“统计理论”方法或其他阅历方法确定。二、大气环境影响的推测内容一级评价工程推测的主要内容一次(30min24不利气条件下，评价区域内的浓度分布图及其消灭的频率。不利气象定度和混合层高度等条件也可称典型气象条件)。熏烟状态可按一次取样计算，其它典型气象条件可酌情按一次取样或按日均值计算。评价区域季(期)、年长期平均浓度分布图。可能发生的非正常排放条件下相应于1.1~1.3各项的浓度分布图。2．二、三级评价工程可只进展1.1~1.3所规定的推测内容。不利气象条件下，评价区域内的浓度分布图及其消灭的频率；评价区域年长期平均浓度分布图。内容和施工期间的大气环境质量推测内容。卷和湍流被完全混合至地面。发生的非正常排放条件下只需模拟一小时的最大地面落地浓度和位置。三、大气环境影响推测中的多源叠加的技术要求一级评价工程可按下述规定执行叠加。对于改扩建工程，还应计算现有全部大气污染源的叠加地面浓度。对于评价区的其它工业和民用污染源以及界外区的高大点源，应尽可大气质量标准时，也可将其监测数据作为背景值进展叠加(对于改扩建工程，背景值可用从评价区现状监测浓度中减去该工程现状计算浓度的方法估量)。二、三级评价工程1.11.2.1.3进展叠加；对于改扩建工程，还应计算现有全部大气污染源的叠加地面浓度；对背景值对浓度进展叠加处理。)在实际工作中常常的做法是：工程完成后评价区域的环境空气质量；量；他在建、拟建工程和区域内将要淘汰的工程引起的环境背景浓度的变化。四、大气集中模型为主。高斯模式是一类简洁有用的大气集中模式。在均匀、定常的湍流大气中污染集中问题更为有效。点源集中的高斯模式坐标系的投影点为原点，平均风向为x轴，yx轴，y轴的正向x轴的左侧，z轴垂直于水平面，向上为正方向。即为右手坐标系。在这种xxox架点源)。高斯模式的四点假设高斯模式的四点假设为：(1)污染物在空间yoz平面中按高斯分布(正态分x方向只考虑迁移，不考虑集中；(2)在整个空间中风速是均匀、稳定的，风速大于lm／s；(3)源强是连续均匀的；(4)在集中过程中污染物质量是守衡的。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。图4-3示高斯模式的坐标系和根本假设。4-3高斯模式的坐标系和根本假设4-4连续点源的集中地面的称为地面点源，处于高空位置的称为高架点源。无限空间连续点源的高斯模式oyz布密度函数的乘积。数为:〔4-3〕由概率统计理论可以写出方差的表达式：；〔4-4〕〔4〕可写出：〔4-5〕上述四个方程，组成一个方程组，源强Q、平均风速u、标准差σ、σ 为已y zCA(x)a和b为未知量。因此，方程组可求解。将式(4-3)依次代入式(4-4)的两式中，积分后得到：； 〔4-6〕〔4-7〕将式(4-6)和式(4-7)代入式(4-3)中，得无界空间连续点源高斯模式：〔4-8〕式中σσy

为污染物在yz方向的标准差，为平均风速m／s，Q源强。z〔4-8〕式中，集中系数σ、σ 与大气稳定度和水平距离x有关，并随x的y zy＝0，z＝0，A〔x〕＝C〔x，0,0〕，A〔x〕x及σ→∞，max y zC→0，说明污染物以在大气中得以完全集中。高架连续点源的高斯模式，实际状况应在这两者之间。1〕高架点源集中模式。点源在地面上的投影点o作为坐标原点，有效源位zz＝H。高架有效源的高度由两局部组成，即H＝h＋Δh，其中h4－54－5k4－5k〔4的叠加。反射浓度可视为由一与实源对称的位于(0，0，－H)的像源〔假想源〕kkk〔4－8〕zH：〔4－9〕〔4－8〕zH：〔4－10〕Cs

Cx

之和即为k点的实际污染物浓度：〔4－11〕C＝0C〔x，y，z，H〕x〔4－9〕。s2〕地面全部反射时的地面浓度。面浓度公式：〔4－12〕上式中进一步令y＝0则可得到沿x轴线上的浓度分布：〔4－13〕4－64－6yxx离源肯定距离时的某处，地面轴线上的浓度到达最大值，以后又渐渐减小。地面最大浓度值Cmax

及其离源的距离xmax

到。令 ，由于σ、σ 均为x的未知函数，最简洁的状况可假定σ/y z yσ＝常数，则当z〔4－14〕时，得地面浓度最大值〔4－15〕由式〔4－14〕可以看出，有效源H越高，x处的σ 值越大，而σ∝x，max z z maxC消灭的位置离污染源的距离越远。式〔4－15〕说明，地面上最大浓度Cmax maxH一局部区域的聚积。它们是在 σy/σz＝常数的假定下得到的，应用于小尺度湍流集中更适宜。＝2y z阅历的方法可得σ＝f〔x〕的具体表达式，代入〔4－14〕可求出最大浓度点离zx，具体可查阅我国GB3840—91《制定地方大气污染物排放标准的技max术方法》。地面点源集中H＝0令式〔4－9〕H＝0，即得出地面连续点源的高斯集中公式:〔4－16〕其浓度是大空间连续点源集中式〔4－8〕或地面无反射高架点源集中式〔4－9〕yzx〔4－17〕〔4－9〕H＝0〔4－8〕。高斯集中模式的一般适用条件是10km；③集中u＞1～2m/s。因此使用最为普遍。※※※4－74－7高斯模式的浓度集中公式汇总地面源〔H=0〕 高架源〔H≠0〕无界(任一点)

〔4-8〕

〔4-9〕C(x,y,z)半无界(任一点)C(x,y,z)地面点C(x,y,0)上点C(x,0,0)

〔4-16〕 〔4-11〕〔4-12〕〔4-17〕 〔4-13〕集中参数及烟流抬上升度确实定与地面最大浓度的计算集中公式的应用效果依靠于公式中的各个参数的准确程度尤其是集中参数σ、σ 及烟流抬上升度Δh的估算。其中，平均风速u取多年观测的常规y z气象数据；源强q可以计算或测定，而σ、σ 及Δh与气象条件和地面状况密y z切相关。集中参数σy、σz的估算集中参数σ、σ 是表示集中范围及速率大小的特征量，也即正态分布函数y z用较多的由是帕斯奎尔(Pasquill)和吉福特(Gifford)提出的集中参数估算方P－G4－74－8参数σ具有如下规律：①σ随着离源距离增加而增大；②不稳定大气状态时的σ时，粗糙地面上的σ值大于平坦地面。P－G简便有用。但是，P－G应用具有肯定的阅历性和局限性。σ是利用风向脉动资料和有限的集中观测资y料作出的推想估量，σ 是在近距离应用了地面源在中性层结时的竖直集中理论z系推想结果。一般，P－G地形。实践说明，σ 的近似估量与实际状况比较符合，但要对地面粗糙度和取y样时间进展修正；σ 的估量值与温度层结的关系很大，适用于近地源的lkm以z内的集中。因此，大气集中参数的准确定量描述仍是深入争论的课题。估算地面最大浓度值Cmax

及其离源的距离xmax

σz4-8xxmax4-7FD、CH图4－7P-G集中曲线σ 图4－8P-G集中曲线σy z公式确定集中参数σ、σ：y z〔4－18〕式中，γ 、α、γ 及α 称为集中系数。这些系数由试验确定，在一个相当长1 1 2 2xGB3840－91烟流抬上升度Δh的计算源的高度高于烟囱实际高度。热烟流从烟囱中喷出直至变平是一个连续的渐渐缓变过程一般可分为四个作用下，烟流连续集中膨胀并随风飘移的变平阶段。4－9烟流抬升过程交换活泼能抑制烟流的抬升，但也能促进热力抬升，这取决于大气不稳定程度；流增加，不利于烟流抬升。烟气的热释放率气的热释放率是指单位时间内向环境释放的热量，即：〔4-19〕ΔT是烟气温度与环境温度的差值,QN

是烟气折合成标准状态时的体积流量NM3/s〕CP

是标准状态下的定压热容(=1.298KJ/度.NM3)。当烟气以实T゜K时的排烟流量Qm3/s表示时，热释放率的计算公式为：s v〔4-20〕这里P——大气压力，〔KP〕。a a(Holland)公式30状况的霍兰德(Holland)公式如下：1953的公式：；或 〔4-21〕〔4-22〕式中：Q——烟气热释放率，KJ/s；hVs(m/s)；D(m)；T——烟气出口温度〔゜K〕s——排气筒出口处平均风速(m/s)10m和风速廓线计算。H再增大ΔH10—20％者都认为霍兰德公式保守，特别对高烟囱、强热源计算结果偏低。我国烟气抬上升度的计算方法排放因素和气象因素都会影响烟气的抬上升度，我国在《中华人民共和国环境保护行业标准〔HJ/T2.2-93〕环境影响评价技术导则--大气环境》中，按不同状况指定选用相应的抬升公式。有风时，中性和不稳定条件，热释放率Qh

2100KJ/s，且烟气温度与环境温度的差值△T35゜K时，△H承受下式计算：〔4-23〕式中：4-8；on4-8；1n4-8；2Q——烟气热释放率，KJ/s；hH——排气筒距地面几何高度，m，超过240mH=240m；s s——排气筒出口处平均风速(m/s)；无实测值时，用10m处平均风速 风速廓线计算。可以看出这一状况使用的是布里吉斯公式。4-8nnn的选取Q，KJ/shQ，KJ/sh地表状况〔平原〕non1n2农村或城市远郊Q≥21000h区城市及近郊区2100≤Q＜h农村或城市远郊21000区城市及近郊区且△T≥35K1.4271/32/31.3031/32/30.3323/52/50.2923/52/5有风时，中性和不稳定条件，当热释放率Qh

≤1700kJ/s,或者△T＜35゜K时，〔4-24〕V——排气筒出口处烟气排出速度，m/s；sD——排气筒出口直径，m；(m/s)；可以看出这一状况使用的是霍兰德公式。有风时，中性和不稳定条件，当1700＜Q＜2100(KJ/s)时，h〔4-25〕〔4-26〕排放因素气象因素Qh△排放因素气象因素Qh△有风，中性和不稳定条件有风,稳定小风、静风kJ/s T゜〔≥1.5m/s〕〔≥1.5m/s〕〔～在霍兰德和布里吉斯间修2100正≤～1700霍兰德模式～ ＜35≥K≥210035布里吉斯模式1700～有风、稳定条件，按下式计算烟气抬上升度△H(m)〔4-27〕式中 是垂直方向气温梯度〔゜K/m〕，0.0098〔゜K/m〕是干绝热直减率γ 的d取值。按下式计算烟气抬上升度△H(m)

≥0.5m/s；静风 ＜0.5m/s〕〔4-28〕式中符号同前，但 取值不宜小于0.01K/m。按不同的排放、气象因素选用抬升公式状况汇总于表4-9。地面的最大浓度是空中任一点的浓度。地面浓度是以x轴为对称的，x轴上具有最大值，向两侧方向遂渐减小。因此，地面轴线浓度是我们所关心的。我们知道标准差σ、yσ 反映的是yzxz即σ、σy

x而增大。依据地面轴线浓度公式：〔4-29〕式中的两项： 项随x而减小， 项随x而增大；两项共同是以有效源高表现。因此还要考虑气象因素。给定风速条件下地面的最大浓度标准差σ、σy z

通常可表示成以下幂函数形式； 〔4-30〕式中γ 1

、α、α2 1

均为常数。将〔4-30〕代入〔4-13〕，对x求导，2并令其等于零，便可取得地面最大污染物浓度的模式Cmax

和消灭的位置X。m〔4-31〕〔4-32〕求出地面最大浓度消灭的位置Xm〔4-33〕当α＝α1

4-32，4-332〔4-34〕〔4-35〕2．2．24-31增大时地面最大浓度应当减小。但另一方面，有效源高H中隐含着，风速增大风速下定会消灭地面最大浓度的极大值，并称其为地面确定最大浓度。将抬升公式写成以下形式〔4-36〕B为抬升公式中除风速以外的一切量。将〔4-36〕代入〔4-34〕，对 求导，中的极大值：

，则有当 时，Cmax

是全部地面最大浓度〔4-37〕度，而由式(4-37)确定的C，则是全部地面最大浓度中的极大者，即所谓地面absm确定最大浓度。消灭确定最大浓度的风速称为危急风速。何高度的两倍。点源特别集中模式熏烟型集中模式浓度区。日出以后，太阳辐射渐渐增加，地面渐渐变暖，辐射逆温从地面开头破半小时左右。假设烟流原来是排入稳定层结的大气中。当贴地逆温从下而上消逝，渐渐形成混合层〔高度为h〕，这时的y向集中参数σf

应比稳定层结条件下的σ 要y大。在高度hf按下式计算：

以下污染物浓度的铅直分布是均匀的。这一浓度值cf

(mg/m3)可〔4-38〕式中：〔4-39〕式中的积分因子Ф(p)表示烟流向下混合局部的源强占总源强的份额。假设上面稳定的大气中。这时地面污染物浓度为：〔4-40〕假设逆温破坏高度hf

到达极大值，可按下式计算〔4-41〕这时混合层高度hf

H+σ

(m)y向集中参数σz

Bierly和Hewson15°4-10于是熏烟集中时地面上的横向集中参数σ 为：yf〔4-42〕4－1015°扩张的熏烟估算示意图小风和静风时的点源集中模式上述各种集中模式适用于有风条件下，即风速大于1.5m/s的条件。小风〔1.5m/s＞u≥0.5m/s〕，和静风〔u＜0.5m/s〕条件下上述各节的10 10各种模式不再适用。在小风〔1.5m/s＞u≥0.5m/s〕和静风〔u＜0.5m/sx10 10轴方向)集中不能无视,必需考虑三个方向的湍流集中作用。在高斯集中模式中，则必需将σ 考虑在内。此时以排气筒地面位置为原点,平均风向为x轴，地面x任一点〔x，y〕的浓度C(mg/m3)按下式计算：L〔4-43〕式中ηG〔4-44〕〔4-45〕〔4-46〕〔4-47〕Φ(s)可依据S由数学手册查得,γ

γ01

分别是横向和铅直向集中参数的回归系数(σ=σ=γy z

T,σ=γ01 2

T),T为集中时间(s)。02非点源集中模式连续线源的集中y固定，具有方向性，假设取平均风向为x源的状况较简单，应当考虑线源与风向夹角以及线源的长度等问题。假设风向和线源的夹角β＞45〔4-48〕当β＜45β＝90，可得：〔4-49〕xy到yy＜y1 2 1 2〔4-50〕s＝y/σ，s＝y/σ，积分值可从正态概率表中查出。1 1 y 2 2 y连续面源的集中格外繁杂的计算工作。4－11虚拟点源模型0.5～10km选取。这种方法假设：①有一距离为x0

的虚拟点源位于面源单元形心的上风处，如图4－11所示，它在面源单元中心线处产生的烟流宽度为2y＝4.3σ，等于0 y0点源集中模式：得：〔4-51〕由确定的大气稳定度级别和上式求出的 应用P－G曲线图可查取x再o由(x＋x)分布查出σ 和σ，则面源下风向任一处的地面浓度由下式确定：0 y z〔4-52〕H，m。z方向上有一虚拟点源，由源的最初垂直分布的标准差确定 ，再由 求出 ，由 求出σ，由z(x＋x)求出σ，最终代入式〔4-52〕求出地面浓度。0 y其次种集中模式假定污染物浓度均匀分布在面源的y物全都均匀分布在长为π(x＋x)／8的弧上，如图4-11所示。因此，利用式0〔4-51〕求σ 后，由稳定度级别应用P－G曲线图查出x，再由(x＋x)查出σy 0 0，则面源下风向任一点的地面浓度由下式确定：z〔4-53〕长期平均模式对于孤立排放源，以排气筒地面位置为原点，任一风向方位i距排气X(X)(mg/3)建议按下式计算：i(4-54)(4-54)式中 为有风时风向方位、稳定度、风速联合频率，为对应于该联合频率在下风方X点的浓度值， 可按下式计算：(4-55)Fη16；k、j3(稳定、中性、不稳定)；如不单独考虑静风频率时，k3。fLijk

为静风或小同时，不同风方位和稳定度的消灭频率(下标k只含有静风和小风两个风速段)。 的计算方法同c。假设H较大(＞200m)且得自常规地面气L efLijk

不太大(＜20％＝时，fLijk

可以不单独统计，此时，

公式的右侧括号内只包括前一项。(X，Y)的