大气扩散课件

大气扩散过程污染源大气大气环境质量排放迁移扩散受体影响第十三章大气扩散导读书目1.[美]S.R.汉纳、GA布里吉斯、R.P.小霍斯克尔著，大气扩散手册蒋维楣等译。南京：水利电力部环境保护办公室，1982.82.HowardE.Hesketh《AIRPOLLUTIONCONTROLTraditionalandHazardousPollutants》,TechnomicPublishingCompany,Inc.19913.蒋维楣、曹文俊、蒋瑞宾编，空气污染气象学教程，北京：气象出版社，1993.114.史宝忠编著，建设项目环境影响评价，北京：中国环境科学出版社，1993.15.郭英起、段英编著，大气环境影响评价实用技术，北京：气象出版社，1993.2大气污染物扩散模式1.湍流扩散的基本理论简介2.点源扩散的高斯模式3.烟流抬升高度4.扩散参数δy和δz的选择确定5.特殊气象条件下的扩散模式6.城市及山区的扩散模式第二节湍流扩散的基本理论扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105～106倍湍流的基本概念

湍流——大气的无规则运动

风速的脉动风向的摆动起因与两种形式

热力：温度垂直分布不均（不稳定）机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度湍流扩散理论主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系1.梯度输送理论K理论类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比固定空间某一点为研究对象2.湍流统计理论泰勒－>图13-8，正态分布，研究对象流体的个别微团、质点萨顿使用模式高斯模式

3.相似理论2.湍流统计理论湍流扩散理论研究手段与实验方法研究手段1.

数学方法分析2.实测法——最基础方法地形条件、气象手段、实测实验方法

1.示踪剂浓度测量法

2.光学轮廓法

3.激光测烟法

4.“标记粒子”轨迹法第三节点源扩散的高斯模式一、高斯模式与大气扩散1、为什么采用高斯模式

1）与其它扩散模式（k模式、统计模式和相似模式）相比，数学运算简捷；

2）物理概念与湍流的随机性相一致；

3）计算结果与试验资料吻合度高；

4）高斯模式是k和u为常数时的菲克扩散方程的解；

5）其它的理论公式最后处理阶段，包含有很强的经验性。

《环境影响评价技术导则》第二单元：大气扩散参数与烟云抬升高度及有效源高计算；专题讨论“平均风速U的不同取值对地面轴线浓度计算精度的影响”。第三单元：专题讨论“静风条件下尘粒地面浓度扩散模式”使学生全面理解三类参数：（扩散参数δy和δz，有效源高He和平均风速U）的物理意义，确保计算精度。对现有教材内容的深化和扩展。要求学生理解掌握高斯模式，会正确选用模式第一单元：

高斯模式的理论基础和各项假设的内在含义；高斯模式变形模式的推导；专题讨论“高斯模式的适用条件”。三单元教学内容教学目的第三节点源扩散的高斯模式二、高斯模式的有关假定坐标系右手坐标，y为横风向，z为垂直向四点假设

a．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布b．风只在一个方向作稳定的水平流动，在x轴方向上，平流输送作用远大于扩散作用；c．源强是连续均匀稳定的d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）

高斯扩散模式高斯扩散模式的坐标系二、无界空间连续点源扩散模式由正态分布假定，得下风向任一点的浓度分布方差的表达式由假定4－>源强积分式（单位时间物料守恒）

未知数：浓度c，待定函数A（x），待定系数a，b（）积分，可以解出四个未知数：得到高斯模式高斯烟流的形态三、高架连续点源扩散模式三、高架连续点源扩散模式镜像全反射---->像源法实源：像源：实源的贡献像源的贡献实际浓度四、几种特殊情况下的计算公式地面浓度模式：z＝0代入上式，

地面轴线浓度模式：z＝0、再取y=0代入上式地面最大浓度模式：

考虑地面轴线浓度模式

上式，增大，则、增大，第一项减小第二项增大，必然在某x处有最大值四、几种特殊情况下的计算公式地面最大浓度模式（续）：设（实际中成立）由此求得地面源高斯模式（令H＝0）：相当于无限源的2倍（镜像垂直于地面，源强加倍）

五、高斯模式使用条件的讨论（第一单元）

1.

是空间位置和有效源高的函数。是某一时段的平均值，其平均时段与u和σyσz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。五、高斯模式使用条件的讨论（第一单元）3.平均风速讨论题：1）当风速=0的时候，高斯公式会怎么样？2）假定（2）中风速是个常量?实际上成立吗？高斯公式要求≥1m/s,当＜1m/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五、高斯模式使用条件的讨论（第一单元）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。对于dp＞5μm的粒子在扩散时就有明显的重力沉降速度，并且尘粒一旦到达地面，地面不能对其全反射。因此，颗粒物扩散浓度计算时，在有风条件（≥1m/s）下可采用考虑了重力沉降作用的“倾斜烟云模式”。五、高斯模式使用条件的讨论（第一单元）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，并且尺度范围较小（＜25km）。6其他

模式中的有效源高He

扩散参数σy、σz，我们将在下面两节分别加以讨论。第四节烟流抬升高度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

颗粒物扩散模式粒径小于15um的颗粒物可按气体扩散计算大于15um的颗粒物：倾斜烟流模式地面反射系数第三节烟流抬升高度一、烟流抬升过程与影响烟流抬升高度的因素

1.烟流抬升阶段（1）喷出阶段依靠烟流初始动量向上喷射；（2）浮升阶段烟流的热力浮力而上升；（3）瓦解阶段烟流与空气混合，失去动量和浮力开始随风飘动；（4）变平阶段烟流完全变平，随风飘动。影响抬升因素烟流的热力和动力性质，气象条件和地形条件第三节烟流抬升高度一、烟流抬升过程与影响烟流抬升高度的因素

2.影响烟流抬升高度的因素

(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)环境大气的性质烟流与周围大气的混合速率（3）下垫面性质与烟流抬升动力效应υs≥2u烟气抬升高度的计算二、抬升高度计算式

（1）

Holland公式：适用于中性大气条