第四章 理想條件下空氣污染物散布的模式處理

1、第四章第四章 理想條件下空氣污染物理想條件下空氣污染物散布的模式處理散布的模式處理2主要內(nèi)容主要內(nèi)容l連續(xù)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散計(jì)算公式連續(xù)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散計(jì)算公式l連續(xù)線、面源和體源擴(kuò)散計(jì)算公式連續(xù)線、面源和體源擴(kuò)散計(jì)算公式l大氣擴(kuò)散參數(shù)大氣擴(kuò)散參數(shù)l煙流抬升高度煙流抬升高度l非擴(kuò)散過程的處理非擴(kuò)散過程的處理l特殊條件下的擴(kuò)散特殊條件下的擴(kuò)散3l歐拉擴(kuò)散方程假設(shè)K為常數(shù)（即斐克擴(kuò)散），可得到正態(tài)分布形式的解l從統(tǒng)計(jì)理論出發(fā)，在平穩(wěn)、均勻湍流的假定下，也可以證明粒子擴(kuò)散位移的概率分布符合正態(tài)分布形式l對連續(xù)點(diǎn)源發(fā)出的煙流的大量試驗(yàn)研究和觀測事實(shí)表明，尤其是對于平均煙流的情形，其濃度分布是符合正態(tài)（也稱高斯）

2、分布的44.1 連續(xù)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散公式連續(xù)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散公式 5一一 無界情形無界情形（公式及物理意義）（公式及物理意義）l湍流均勻定常，設(shè)源位于無界空間，取湍流均勻定常，設(shè)源位于無界空間，取X軸與平均風(fēng)向一致，則污染物濃度在軸與平均風(fēng)向一致，則污染物濃度在y和和z方向符合高斯分布，可得：方向符合高斯分布，可得：22221( , , )exp()22yzyzQyzq x y zu 6物理意義物理意義lQ：源強(qiáng)，點(diǎn)、面、線、體源，影響直接、明顯，影響大源強(qiáng)，點(diǎn)、面、線、體源，影響直接、明顯，影響大l大氣稀釋因子：大氣稀釋因子： 代表了不同氣象條件和地形條件下物質(zhì)散布的程度及其隨空代表了不同氣象條件和

3、地形條件下物質(zhì)散布的程度及其隨空間距離的變化間距離的變化l正態(tài)分布形式項(xiàng)：在正態(tài)分布情況下，分布形式的影響不正態(tài)分布形式項(xiàng)：在正態(tài)分布情況下，分布形式的影響不敏感敏感zyuzyxq1),(7l鏡像全反射鏡像全反射-像源法像源法l實(shí)源：實(shí)源： l像源像源：二二 有界情形有界情形（掌握）（掌握）( , ,)q x y Hz( , ,)q x y Hz8 822221()( , ,)exp22yzyzQyzHqx y zu 實(shí)；H222222()()( , ,)exp() expexp2222yzzyzQyzHzHq x y zu ；H總貢獻(xiàn)：總貢獻(xiàn)：22221()( , ,)exp22yzyzQy

4、zHqx y zu 像；H源強(qiáng)源強(qiáng)平均風(fēng)速平均風(fēng)速擴(kuò)散參數(shù)擴(kuò)散參數(shù)有效源高有效源高9煙流有效源高：煙流有效源高：H=hs+h 歸一化濃度：歸一化濃度：Quq10三三 地面源地面源l取取H0，2222( , ,)exp()exp()22yzyzQyzq x y zu ；0有界情形是無界情形地面濃度兩倍有界情形是無界情形地面濃度兩倍11四四 地面濃度和地面最大濃度地面濃度和地面最大濃度1 地面濃度地面濃度令令 z=0，可得高架源的地面濃度，可得高架源的地面濃度2222( , ,0)exp()exp()22yzyzQyHq x yu ；H122 地面軸線濃度地面軸線濃度令令y=0,z=0 可得高架源

5、地面軸線濃度可得高架源地面軸線濃度22( ,0,0)exp()2zyzQHq xu ；H13高斯煙流的濃度分布高斯煙流的濃度分布14源高和穩(wěn)定度的影響源高和穩(wěn)定度的影響15（1） 與與 之比為常數(shù)之比為常數(shù)3 地面最大濃度的估算地面最大濃度的估算yz2mzx xH22zmyQqeuH若穩(wěn)定度不變，增加有效源高若穩(wěn)定度不變，增加有效源高H H，則會在更遠(yuǎn)，則會在更遠(yuǎn)處出現(xiàn)達(dá)到最大濃度處出現(xiàn)達(dá)到最大濃度qm 所需的擴(kuò)散參數(shù)所需的擴(kuò)散參數(shù) 。z16（2） 若若 與與 之比是變化的之比是變化的zy1/21gmHxpcg1()2211 21 ()21exp()222()pgmpgpQpgqpgc ceu

6、Hg17一一 線源擴(kuò)散公式線源擴(kuò)散公式l線源定義為呈線狀分布的污染物排放源。如繁忙線源定義為呈線狀分布的污染物排放源。如繁忙的公路和城市的街道通常被看作是線源的公路和城市的街道通常被看作是線源l連續(xù)線源等價于連續(xù)點(diǎn)源沿著線源長度范圍的積連續(xù)線源等價于連續(xù)點(diǎn)源沿著線源長度范圍的積分，其濃度場是線上無數(shù)點(diǎn)源濃度貢獻(xiàn)之和分，其濃度場是線上無數(shù)點(diǎn)源濃度貢獻(xiàn)之和4.2 連續(xù)線、面、體源擴(kuò)散公式連續(xù)線、面、體源擴(kuò)散公式18l對于直線型的線源，可直接積分求出；對于很不對于直線型的線源，可直接積分求出；對于很不規(guī)則的線源，只能用數(shù)值求和的方法解決規(guī)則的線源，只能用數(shù)值求和的方法解決l點(diǎn)源計(jì)算一般取點(diǎn)源計(jì)算一般

7、取x x軸與風(fēng)向一致，線源計(jì)算時需考軸與風(fēng)向一致，線源計(jì)算時需考慮風(fēng)向與其交角以及線源的長度慮風(fēng)向與其交角以及線源的長度191 無限長線源無限長線源 風(fēng)向與其正交風(fēng)向與其正交222( , ,0;)exp()22llzzQHq x yHu 為線源源強(qiáng)，為線源源強(qiáng)，mg/(sm)lQ20一般一般 不適用不適用風(fēng)向與線源成交角風(fēng)向與線源成交角 時時222( , ,0;)exp()2sin2llzzQHq x yHu 4521 風(fēng)向與其平行，風(fēng)向與其平行，只有上風(fēng)向有貢獻(xiàn)，濃度與只有上風(fēng)向有貢獻(xiàn)，濃度與順風(fēng)位置無關(guān)。順風(fēng)位置無關(guān)。22( ,0;)exp()22llzzQHqyHu 222 有限長線源有

8、限長線源 設(shè)線源長度為范圍為設(shè)線源長度為范圍為 ，根據(jù)不同情況取積，根據(jù)不同情況取積分有：分有：00,LL2002( , , )exp()()()22 222llzzyyQLyLyzq x y zerferfu 2222()()( , , ;)expexp222 2llzzzQzHzHq x y z Hu 00()()22yyLyLyerferf無界情形有限線源：無界情形有限線源：有界情形高架線源：有界情形高架線源：23二二 面源擴(kuò)散公式面源擴(kuò)散公式l在水平方向呈面塊狀散布的污染物排放源在水平方向呈面塊狀散布的污染物排放源, , 稱面源。如散稱面源。如散布很集中而高度低源強(qiáng)小的居民區(qū)污染源，可

9、視為面源。布很集中而高度低源強(qiáng)小的居民區(qū)污染源，可視為面源。l面源擴(kuò)散公式，原則上可由點(diǎn)源擴(kuò)散公式沿面源擴(kuò)散公式，原則上可由點(diǎn)源擴(kuò)散公式沿x x和和y y方向積方向積分而得。分而得。l假設(shè)面源源強(qiáng)為假設(shè)面源源強(qiáng)為 ，自整個上風(fēng)方的自整個上風(fēng)方的半平面對半平面對x=0 x=0和和 y=0y=0點(diǎn)造成的濃度貢獻(xiàn)可分為兩種：點(diǎn)造成的濃度貢獻(xiàn)可分為兩種： 1. 1.地面面源地面面源( ( 即即H=0 )H=0 )情形情形 2. 2.近地層面源近地層面源( (即即H )H )情形情形smmgyxQA2/,024 由點(diǎn)源沿由點(diǎn)源沿x x和和y y向積分給出，自上風(fēng)向半平面向積分給出，自上風(fēng)向半平面對對x=

10、0 x=0，y=0y=0造成的濃度貢獻(xiàn)造成的濃度貢獻(xiàn)22220(0,0,)exp() exp()22AAAAyzzyQHyqxyHdxdyu 實(shí)際運(yùn)用時，常處理積分并作源的編目和模實(shí)際運(yùn)用時，常處理積分并作源的編目和模式化處理。式化處理。地面面源地面面源25l這里有一個面源如何合理處理的技術(shù)問題。經(jīng)驗(yàn)這里有一個面源如何合理處理的技術(shù)問題。經(jīng)驗(yàn)上采用上采用“虛點(diǎn)源虛點(diǎn)源”法，此法大致分兩步：法，此法大致分兩步：1 1）把大）把大塊面源劃分為若干較小的面源塊情況下，可將面塊面源劃分為若干較小的面源塊情況下，可將面源化為點(diǎn)源來處理，即將每一面源塊（又稱面源源化為點(diǎn)源來處理，即將每一面源塊（又稱面源單

11、元）簡化為一個等效的點(diǎn)源單元）簡化為一個等效的點(diǎn)源假定整個面源塊假定整個面源塊的污染物排放集中在該點(diǎn)。這樣就可用點(diǎn)源擴(kuò)散的污染物排放集中在該點(diǎn)。這樣就可用點(diǎn)源擴(kuò)散公式來計(jì)算該面源所造成的污染物濃度。（公式來計(jì)算該面源所造成的污染物濃度。（2 2）由）由煙流半寬定義有煙流半寬定義有024.3yy26l此時，我們能在上游方向確定出虛擬點(diǎn)源的位置。即此時，我們能在上游方向確定出虛擬點(diǎn)源的位置。即在這一點(diǎn)上，使虛擬點(diǎn)源的擴(kuò)散參數(shù)恰等于該面源的在這一點(diǎn)上，使虛擬點(diǎn)源的擴(kuò)散參數(shù)恰等于該面源的初始擴(kuò)散參數(shù)初始擴(kuò)散參數(shù) 。 這樣，可得高架源地面濃這樣，可得高架源地面濃度為度為00zy222221exp21ex

12、p; 0 ,00zAyyzyyAHyuQHyxq27l在應(yīng)用上式時在應(yīng)用上式時,常采用經(jīng)驗(yàn)方法給出初始擴(kuò)散參常采用經(jīng)驗(yàn)方法給出初始擴(kuò)散參數(shù)數(shù) ，如圖所示，如圖所示 。假設(shè)。假設(shè):圖中面源方塊邊長為圖中面源方塊邊長為a,虛擬點(diǎn)源出發(fā)的煙流在抵達(dá)面源中心位置時的橫風(fēng)向虛擬點(diǎn)源出發(fā)的煙流在抵達(dá)面源中心位置時的橫風(fēng)向?qū)挾葘挾?y。=a，橫向初始擴(kuò)散參數(shù)為，橫向初始擴(kuò)散參數(shù)為00zy15. 23 . 400yay2822222exp3 . 42exp3 . 4; 0 ,zAyzyAAHayauQHyxq于是上式變成：于是上式變成：29 面積較小的面積較小的虛點(diǎn)源法虛點(diǎn)源法 簡簡化化為為點(diǎn)點(diǎn)源源的的面面源

13、源模模式式簡簡化化為為點(diǎn)點(diǎn)源源的的面面源源模模式式30三三 體源擴(kuò)散公式（自學(xué)）體源擴(kuò)散公式（自學(xué)）l與面源類似與面源類似31重點(diǎn)重點(diǎn)l理解記憶掌握點(diǎn)源高斯擴(kuò)散公式理解記憶掌握點(diǎn)源高斯擴(kuò)散公式l理解掌握線、面源高斯公式理解掌握線、面源高斯公式32l早期大氣擴(kuò)散參數(shù)處理早期大氣擴(kuò)散參數(shù)處理l穩(wěn)定度擴(kuò)散級別與擴(kuò)散曲線法穩(wěn)定度擴(kuò)散級別與擴(kuò)散曲線法l擴(kuò)散曲線討論擴(kuò)散曲線討論l風(fēng)向脈動與擴(kuò)散函數(shù)法風(fēng)向脈動與擴(kuò)散函數(shù)法l擴(kuò)散參數(shù)的研究現(xiàn)狀擴(kuò)散參數(shù)的研究現(xiàn)狀4.3 4.3 大氣擴(kuò)散參數(shù)大氣擴(kuò)散參數(shù)33一一 早期的擴(kuò)散參數(shù)模式早期的擴(kuò)散參數(shù)模式 格雷厄姆格雷厄姆薩頓，薩頓，英國氣象學(xué)家。英國氣象學(xué)家。1903

14、年年2月月4日生于克溫坎。畢業(yè)于威日生于克溫坎。畢業(yè)于威爾士大學(xué)、阿伯里斯威恩大學(xué)和牛津大學(xué)。爾士大學(xué)、阿伯里斯威恩大學(xué)和牛津大學(xué)。19261928年在威爾士大年在威爾士大學(xué)、阿伯里斯威恩大學(xué)任講師，學(xué)、阿伯里斯威恩大學(xué)任講師，19281941年任助理教授。第二次世年任助理教授。第二次世界大戰(zhàn)期間從事國防科研工作。界大戰(zhàn)期間從事國防科研工作。19421943年任英國國防部防化實(shí)驗(yàn)?zāi)耆斡鴩啦糠阑瘜?shí)驗(yàn)所所長。所所長。19431945年任坦克實(shí)驗(yàn)所所長。年任坦克實(shí)驗(yàn)所所長。19451947年任英國雷達(dá)年任英國雷達(dá)研究發(fā)展中心主任。研究發(fā)展中心主任。19501955年任英國大氣污染研究委員會主席。

15、年任英國大氣污染研究委員會主席。1951年任英國陸軍部科學(xué)顧問。年任英國陸軍部科學(xué)顧問。19521953年任英國皇家軍事科學(xué)院年任英國皇家軍事科學(xué)院教務(wù)長。教務(wù)長。1953年任皇家氣象學(xué)會主席。年任皇家氣象學(xué)會主席。19531956年任世界氣象組織年任世界氣象組織常務(wù)理事。常務(wù)理事。19601966年任英國大地測量及地球物理學(xué)全國委員會主年任英國大地測量及地球物理學(xué)全國委員會主席。席。19651971年任英國自然環(huán)境研究委員會主席。在自然環(huán)境和氣年任英國自然環(huán)境研究委員會主席。在自然環(huán)境和氣象研究方面取得了許多成果。曾獲世界氣象組織頒發(fā)的獎金。著作：象研究方面取得了許多成果。曾獲世界氣象組織頒

16、發(fā)的獎金。著作：大氣湍流大氣湍流（Atmos-pheric turbulence，1948）；）；微氣象學(xué)微氣象學(xué)（Micrometeoro-logy，1953）34具體步驟：具體步驟：1 找出泰勒公式中的拉格朗日相關(guān)系數(shù)的具體形式，找出泰勒公式中的拉格朗日相關(guān)系數(shù)的具體形式，即尋找它與某些可測氣象參量的關(guān)系，代入泰勒即尋找它與某些可測氣象參量的關(guān)系，代入泰勒公式求擴(kuò)散參數(shù)。公式求擴(kuò)散參數(shù)。2 將擴(kuò)散參數(shù)代入基本高斯擴(kuò)散，得到薩頓擴(kuò)散公將擴(kuò)散參數(shù)代入基本高斯擴(kuò)散，得到薩頓擴(kuò)散公式。式。22200( )2( )TtyLy TvRd dt 1 薩頓模式薩頓模式353 基于簡單物理考慮，認(rèn)為拉格朗日

17、相關(guān)系數(shù)與湍流基于簡單物理考慮，認(rèn)為拉格朗日相關(guān)系數(shù)與湍流特征量，宏觀黏滯度，時間間隔相關(guān)，并通過量綱特征量，宏觀黏滯度，時間間隔相關(guān)，并通過量綱分析得到所有量的組合。分析得到所有量的組合。以以y向?yàn)槔驗(yàn)槔?( )()LNRfv2( )()nLNRNvn為由風(fēng)速梯度觀測確定的實(shí)驗(yàn)常數(shù)，為由風(fēng)速梯度觀測確定的實(shí)驗(yàn)常數(shù)，m為風(fēng)速廓線冪指數(shù)。為風(fēng)速廓線冪指數(shù)。21mnm*0Nu z3622222221()2(1)(2)nnnyyNvTC xnn v22222221()2(1)(2)nnnzzNwTC xnn w22122221224()(1)(2)4()(1)(2)nnynnzNvCnn uuN

18、wCnn uu薩頓參數(shù)薩頓參數(shù)最早，但有局限性最早，但有局限性37l薩頓基于拉氏相關(guān)函數(shù)和泰勒公式導(dǎo)出（薩頓）薩頓基于拉氏相關(guān)函數(shù)和泰勒公式導(dǎo)出（薩頓）廣義擴(kuò)散參數(shù)廣義擴(kuò)散參數(shù); 他的功績在于將大氣擴(kuò)散參數(shù)與他的功績在于將大氣擴(kuò)散參數(shù)與可測量的氣象參量聯(lián)系起來；可測量的氣象參量聯(lián)系起來；l經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)N , n , m 需要通過風(fēng)速梯度觀測才能確需要通過風(fēng)速梯度觀測才能確定定; 薩頓曾在平坦地形做了小尺度擴(kuò)散觀測實(shí)驗(yàn)薩頓曾在平坦地形做了小尺度擴(kuò)散觀測實(shí)驗(yàn), 直接利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散濃度直接利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散濃度將比實(shí)際觀測值偏高。數(shù)理推導(dǎo)也不嚴(yán)密，應(yīng)用將比實(shí)際

19、觀測值偏高。數(shù)理推導(dǎo)也不嚴(yán)密，應(yīng)用也很不方便。故目前已不大使用。也很不方便。故目前已不大使用。38和和 由雙向風(fēng)標(biāo)測量，反映大氣湍流擴(kuò)散由雙向風(fēng)標(biāo)測量，反映大氣湍流擴(kuò)散能力。能力。2 直接測量湍流特征量的方法直接測量湍流特征量的方法pyAgzExxH. E. Cramer(1957)提出提出AE脈動風(fēng)方位脈動風(fēng)方位角標(biāo)準(zhǔn)差角標(biāo)準(zhǔn)差脈動風(fēng)高度脈動風(fēng)高度角標(biāo)準(zhǔn)差角標(biāo)準(zhǔn)差p，g與穩(wěn)定度、下風(fēng)向距離及地表粗糙度相關(guān)與穩(wěn)定度、下風(fēng)向距離及地表粗糙度相關(guān)393 BNL模式（模式（M.E.Smith,1951）l特征量：水平風(fēng)向擺動角的范圍特征量：水平風(fēng)向擺動角的范圍l高架源（高架源（108m高塔施放油霧）

20、擴(kuò)散試驗(yàn)高塔施放油霧）擴(kuò)散試驗(yàn)l簡便、合理、實(shí)用，美國機(jī)械工程師協(xié)會沿用簡便、合理、實(shí)用，美國機(jī)械工程師協(xié)會沿用至今至今404 J. S. Hay & F. Pasquill(1959)出發(fā)點(diǎn)：出發(fā)點(diǎn)：統(tǒng)計(jì)理論，泰勒公式統(tǒng)計(jì)理論，泰勒公式方法：方法：利用相關(guān)函數(shù)和湍流能譜關(guān)系，由湍流觀利用相關(guān)函數(shù)和湍流能譜關(guān)系，由湍流觀測資料做譜分析，計(jì)算擴(kuò)散參數(shù)。測資料做譜分析，計(jì)算擴(kuò)散參數(shù)。總結(jié)：總結(jié)：模型合理可取，反映湍流場本質(zhì)，而且準(zhǔn)模型合理可取，反映湍流場本質(zhì)，而且準(zhǔn)確度較高，其探討有一定理論意義，但應(yīng)用尚確度較高，其探討有一定理論意義，但應(yīng)用尚不普遍，觀測要求高，計(jì)算工作量大。不普遍，觀測

21、要求高，計(jì)算工作量大。41 由大量擴(kuò)散試驗(yàn)（含氣象觀測和示蹤物濃度觀由大量擴(kuò)散試驗(yàn)（含氣象觀測和示蹤物濃度觀測）資料分析及理論分析得出擴(kuò)散參數(shù)隨下風(fēng)方測）資料分析及理論分析得出擴(kuò)散參數(shù)隨下風(fēng)方距離距離x的變化曲線的變化曲線 P-G法，或者法，或者P-G-T法法l英國氣象學(xué)家帕斯奎爾(F. Pasquill，1961)基于大量擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)資料的分析, 建立了一套擴(kuò)散參數(shù)計(jì)算方案,l后經(jīng)美國核氣象學(xué)家杰富德(F. Giffod, 1961)和l美國公共衛(wèi)生局的氣象學(xué)家特納爾(D. B. , Turner, 1967)的改進(jìn)與完善,構(gòu)成了現(xiàn)今廣為引用的P- G-T 擴(kuò)散曲線系統(tǒng)。二二 穩(wěn)定度擴(kuò)散分級與擴(kuò)

22、散曲線法穩(wěn)定度擴(kuò)散分級與擴(kuò)散曲線法421. P-G曲線法曲線法方法要點(diǎn)方法要點(diǎn)大氣分成大氣分成A-F共六個穩(wěn)定度等級共六個穩(wěn)定度等級 （云，日照，風(fēng)速。）（云，日照，風(fēng)速。）xy曲線（六條）曲線（六條） （對應(yīng)（對應(yīng)A、B.F穩(wěn)定度級）穩(wěn)定度級） 43l帕斯奎爾帕斯奎爾(1961)按表按表3.3給出劃分給出劃分6個穩(wěn)定個穩(wěn)定度擴(kuò)散級別度擴(kuò)散級別: A級級極不穩(wěn)定極不穩(wěn)定, B級級中等不穩(wěn)定中等不穩(wěn)定, C級級弱不穩(wěn)定弱不穩(wěn)定, D級級中性中性, E級級弱穩(wěn)定弱穩(wěn)定, F級級 中等穩(wěn)定。中等穩(wěn)定。44lP-G曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用l根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級別根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級別Pasquil

23、l（1961）表）表3.345太陽高度角太陽高度角云量云量Turner(1961)引入太陽高度角判定日射強(qiáng)弱的引入太陽高度角判定日射強(qiáng)弱的定量辦法，確定穩(wěn)定度級別。定量辦法，確定穩(wěn)定度級別。日射等級日射等級風(fēng)速風(fēng)速穩(wěn)定度穩(wěn)定度46表表3.6 日射等級確定規(guī)則日射等級確定規(guī)則47表表3.7 Turner的穩(wěn)定度分級方法的穩(wěn)定度分級方法48lPG曲線的應(yīng)用（曲線的應(yīng)用（10分鐘平均）圖分鐘平均）圖3.10l利用擴(kuò)散曲線確定利用擴(kuò)散曲線確定 和和yz水平擴(kuò)散參數(shù)水平擴(kuò)散參數(shù)垂直擴(kuò)散參數(shù)垂直擴(kuò)散參數(shù)49l用用P-G擴(kuò)散曲線方法確定擴(kuò)散參數(shù)的步驟是：擴(kuò)散曲線方法確定擴(kuò)散參數(shù)的步驟是： l根據(jù)太陽高度角和

24、云量確定日射等級根據(jù)太陽高度角和云量確定日射等級(見表見表3.6) ；l根據(jù)日射等級和地面風(fēng)速確定穩(wěn)定度等級（見表根據(jù)日射等級和地面風(fēng)速確定穩(wěn)定度等級（見表3.7) ；l根據(jù)穩(wěn)定度等級和距離根據(jù)穩(wěn)定度等級和距離x可查出擴(kuò)散參數(shù)（見圖可查出擴(kuò)散參數(shù)（見圖3.10)。50lP-G曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用l地面最大濃度估算地面最大濃度估算HzxsyxsmaxC由由和和由由曲線（圖曲線（圖3.10b）反查出反查出由由曲線（圖曲線（圖3.10a）讀出）讀出由式由式求出求出HzxsmaxcxyxsmaxC由由和和由由由由由式由式y(tǒng)sz2mzx xH3.10按照表按照表3.3或或3.7定出所處穩(wěn)定度擴(kuò)散級別定出

25、所處穩(wěn)定度擴(kuò)散級別51三三 擴(kuò)散曲線法的完善擴(kuò)散曲線法的完善1.國家標(biāo)準(zhǔn)中的修改應(yīng)用（國家標(biāo)準(zhǔn)中的修改應(yīng)用（GB/T13201-91）修正太陽高度角的計(jì)算方法修正太陽高度角的計(jì)算方法適應(yīng)我國大量地面觀測無云高觀測適應(yīng)我國大量地面觀測無云高觀測的情況的情況5253平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定向不穩(wěn)定方向提半級方向提半級工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至提至B級，級，D、 E、F向不穩(wěn)定方向提一級向不穩(wěn)定方向提一級丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法542 不同穩(wěn)定度分類方法不同穩(wěn)定度

26、分類方法（1）風(fēng)向脈動標(biāo)準(zhǔn)差（）風(fēng)向脈動標(biāo)準(zhǔn)差（EPA，1990）5556l以風(fēng)速做細(xì)致調(diào)整，觀測數(shù)據(jù)在粗糙度以風(fēng)速做細(xì)致調(diào)整，觀測數(shù)據(jù)在粗糙度z0=15cm，10m高度處測量得到。采樣時間為高度處測量得到。采樣時間為15min。l如果風(fēng)向發(fā)生轉(zhuǎn)折，為了盡量減小風(fēng)向轉(zhuǎn)折的影響，如果風(fēng)向發(fā)生轉(zhuǎn)折，為了盡量減小風(fēng)向轉(zhuǎn)折的影響，應(yīng)該將長時間段分成小段進(jìn)行計(jì)算，例如將應(yīng)該將長時間段分成小段進(jìn)行計(jì)算，例如將60min的的時間劃分為時間劃分為15min一段，最終小時量值：一段，最終小時量值： 22221515151560457（2）與溫度遞減率有關(guān)方法）與溫度遞減率有關(guān)方法 以溫度遞減率，即以兩層（以溫度

27、遞減率，即以兩層（10m、60m）的）的垂直溫度梯度來表征水平和垂直向的湍流狀況。垂直溫度梯度來表征水平和垂直向的湍流狀況。國際原子能機(jī)構(gòu)國際原子能機(jī)構(gòu)(1980)推薦推薦58 以溫度遞減率來表征大氣穩(wěn)定度的方法對于穩(wěn)以溫度遞減率來表征大氣穩(wěn)定度的方法對于穩(wěn)定大氣的情形比較可靠，不穩(wěn)定或者高架源的定大氣的情形比較可靠，不穩(wěn)定或者高架源的情形適宜用水平風(fēng)向脈動標(biāo)準(zhǔn)差方法。情形適宜用水平風(fēng)向脈動標(biāo)準(zhǔn)差方法。59 以溫度遞減率和風(fēng)速相結(jié)合（同時考慮以溫度遞減率和風(fēng)速相結(jié)合（同時考慮支配湍流活動的機(jī)械和熱力因子）支配湍流活動的機(jī)械和熱力因子）60 分別以溫度梯度和分別以溫度梯度和 表征湍流的垂直表征湍

28、流的垂直和水平運(yùn)動和水平運(yùn)動 A61EPA(1990)推薦在缺乏云量和云高資料時，推薦在缺乏云量和云高資料時，采用表采用表3.18替換原替換原P-G-T方法方法7003503505062（3）邊界層湍流參量法）邊界層湍流參量法2gzRiuz2*pTu CTLgH 6364注意：注意：l除了使用公認(rèn)的已有統(tǒng)一規(guī)范的方案，例如除了使用公認(rèn)的已有統(tǒng)一規(guī)范的方案，例如P-P-G-TG-T方案，國家標(biāo)準(zhǔn)給出的修改方案，采用其方案，國家標(biāo)準(zhǔn)給出的修改方案，采用其他任何方案都應(yīng)當(dāng)驗(yàn)證其可行性，提供充分的他任何方案都應(yīng)當(dāng)驗(yàn)證其可行性，提供充分的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和例證，必要時還應(yīng)做專門的論證實(shí)驗(yàn)依據(jù)和例證，必要時還應(yīng)做

29、專門的論證653 不同源高和不同下墊面的應(yīng)用不同源高和不同下墊面的應(yīng)用lP-G擴(kuò)散曲線實(shí)驗(yàn)依據(jù)：平坦理想條件，大量擴(kuò)散曲線實(shí)驗(yàn)依據(jù)：平坦理想條件，大量低矮源擴(kuò)散試驗(yàn)。低矮源擴(kuò)散試驗(yàn)。l不同源高不同源高l不同下墊面不同下墊面66lBriggs，1974內(nèi)插完善內(nèi)插完善4 擴(kuò)散曲線法的內(nèi)插完善擴(kuò)散曲線法的內(nèi)插完善67四 風(fēng)向脈動和擴(kuò)散函數(shù)法l擴(kuò)散曲線法試驗(yàn)基礎(chǔ)存在較大的經(jīng)驗(yàn)性，擴(kuò)散曲線法試驗(yàn)基礎(chǔ)存在較大的經(jīng)驗(yàn)性，方案結(jié)果有許多不確定性方案結(jié)果有許多不確定性l僅以宏觀氣象狀況為判據(jù)，在穩(wěn)定度級僅以宏觀氣象狀況為判據(jù)，在穩(wěn)定度級別和湍流特性之間缺少清晰關(guān)系別和湍流特性之間缺少清晰關(guān)系l目前重要發(fā)展由風(fēng)

30、向脈動與擴(kuò)散函數(shù)確目前重要發(fā)展由風(fēng)向脈動與擴(kuò)散函數(shù)確定擴(kuò)散參數(shù)的方法定擴(kuò)散參數(shù)的方法68(1)方法原理方法原理按照湍流擴(kuò)散理論，在均勻定常條件下，粒子位按照湍流擴(kuò)散理論，在均勻定常條件下，粒子位移的總體平均由泰勒公式表示。移的總體平均由泰勒公式表示。22,002( , )( )Tty zLv wRd dt 69由泰勒公式可得由泰勒公式可得,()y zv wy zLTTft 為拉格朗日時間尺度為拉格朗日時間尺度Lt0( )LtRdf為普適函數(shù)，擴(kuò)散參數(shù)，函數(shù)形式隨為普適函數(shù)，擴(kuò)散參數(shù)，函數(shù)形式隨源高源高和和穩(wěn)定度穩(wěn)定度變化變化70方法原理與湍流統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)一致方法原理與湍流統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)一致舍棄分

31、離的穩(wěn)定度級別，采用連續(xù)性穩(wěn)定度，舍棄分離的穩(wěn)定度級別，采用連續(xù)性穩(wěn)定度，接近實(shí)際接近實(shí)際考慮源高影響，認(rèn)為考慮源高影響，認(rèn)為f是穩(wěn)定度狀況函數(shù)是穩(wěn)定度狀況函數(shù)使用方便，可用于多種情況使用方便，可用于多種情況(2) 特點(diǎn)特點(diǎn)71Pasquill (1976)給出試驗(yàn)資料所得的給出試驗(yàn)資料所得的f(x)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)LyLyLLLvyt uxftTftTtTTtT21exp12由泰勒公式積分可得由泰勒公式積分可得(3) 擴(kuò)散函數(shù)擴(kuò)散函數(shù)f 的確定的確定72兩者中間范圍一致，近范圍，理論值稍高，遠(yuǎn)距離兩者中間范圍一致，近范圍，理論值稍高，遠(yuǎn)距離相反。相反。73l由試驗(yàn)資料分析求取擴(kuò)散函數(shù)的方由試驗(yàn)資料分

32、析求取擴(kuò)散函數(shù)的方法法-自學(xué)（自學(xué)（P93）74（4）幾種擴(kuò)散函數(shù)表達(dá)式）幾種擴(kuò)散函數(shù)表達(dá)式75五五 擴(kuò)散參數(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展擴(kuò)散參數(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展自學(xué)完成自學(xué)完成76重點(diǎn)重點(diǎn)l大氣稀釋因子、煙流有效源高、虛擬點(diǎn)大氣稀釋因子、煙流有效源高、虛擬點(diǎn)源、源、lP-G-T方法方法l國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)77一一 煙流抬升煙流抬升(掌握掌握)sHhh有效源高有效源高4.4 煙流抬升高度煙流抬升高度78煙氣抬升取決于煙氣抬升取決于：動力因子：煙氣排放的出口速度動力因子：煙氣排放的出口速度熱力因子：煙氣溫度比環(huán)境氣溫高熱力因子：煙氣溫度比環(huán)境氣溫高791煙流抬升的物理模型及影響因子煙流抬升的物理模型及影響因子連續(xù)點(diǎn)源

33、的排放模型連續(xù)點(diǎn)源的排放模型垂直煙流（無風(fēng)）垂直煙流（無風(fēng)）彎曲煙流（有風(fēng)）彎曲煙流（有風(fēng)）80 噴出階段噴出階段 浮升階段浮升階段 瓦解階段瓦解階段 變平階段變平階段抬升過程分為如下幾個階段抬升過程分為如下幾個階段(掌握掌握)81影響熱煙流抬升的基本因子：影響熱煙流抬升的基本因子：排放源及排放煙氣的性質(zhì)源排放排放源及排放煙氣的性質(zhì)源排放煙氣的初始動量和浮力煙氣的初始動量和浮力 環(huán)境大氣的性質(zhì)環(huán)境大氣的性質(zhì)下墊面性質(zhì)下墊面性質(zhì)822 煙流抬升軌跡與終極抬升煙流抬升軌跡與終極抬升煙氣排出煙氣排出準(zhǔn)垂直形式準(zhǔn)垂直形式彎曲并擴(kuò)大彎曲并擴(kuò)大瓦解變平瓦解變平 終極抬升高度終極抬升高度 煙流抬升軌跡煙流抬

34、升軌跡: z(x)終極抬升距離：終極抬升距離： xT83 煙流是由運(yùn)動中的流體構(gòu)成的，于是，煙流是由運(yùn)動中的流體構(gòu)成的，于是，大多數(shù)煙流抬升模式基于流體力學(xué)的基本大多數(shù)煙流抬升模式基于流體力學(xué)的基本定律，即質(zhì)量守恒，浮力守恒和動量守恒定律，即質(zhì)量守恒，浮力守恒和動量守恒來考察煙流抬升問題，通過積分這些守恒來考察煙流抬升問題，通過積分這些守恒表達(dá)式表達(dá)式(在煙流的截面上積分在煙流的截面上積分)，以方便的，以方便的形式來描述煙流軌跡。形式來描述煙流軌跡。84二二 煙氣抬升高度的計(jì)算煙氣抬升高度的計(jì)算（1） Holland公式（公式（1953）：適用于中）：適用于中性大氣條件（穩(wěn)定時減小，不穩(wěn)時增加

35、性大氣條件（穩(wěn)定時減小，不穩(wěn)時增加1020） 計(jì)算結(jié)果明顯低估計(jì)算結(jié)果明顯低估2-3倍倍dTTTuDvhsass7 . 25 . 185（2）Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件 H1 1/32/3sH1 1/32/3sH21000kW 10 =0.362 10 =1.55當(dāng)時sQxHHQxuxHHQHuH1 1/31/3H3/52/5Hs6/5 3/53/5Hs21000kW 3 * =0.362 3 * =0.332 *=0.33當(dāng)時QxxHQxuxxHQHxQHuQH:熱釋放率，單位時間，單位質(zhì)量煙氣升高熱釋放率，單位時間，單位質(zhì)量煙氣升高T度所釋度所

36、釋放的熱量，單位放的熱量，單位cal/s。煙流抬升高度與煙囪高度有關(guān)，煙囪高情況下煙流抬升高度與煙囪高度有關(guān)，煙囪高情況下計(jì)算保守，相反情況計(jì)算不安全計(jì)算保守，相反情況計(jì)算不安全86（3）國家標(biāo)準(zhǔn)）國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13201-91)中的公式中的公式 12Hsa1 nn0HsHaVasHH121sH12100kW()35K =0.35 1700kW2100kW1700 =() 4002(1.50.01)0.04 =sQTTHn QHuTQP QTTTTQQHHHHv DQHu (1)當(dāng)和時(2)當(dāng)時HHsH1 / 43 / 8aH8(1700)1700kW35K2(1.50.01) = 10m

37、1.5m /s d =5.5(0.0098)dQuQTv DQHuTHQz(3)當(dāng)或時(4)當(dāng)高 處 的 年 平 均 風(fēng) 速 小 于 或 等 于時87 因?yàn)閷熈魈偷孛鏉舛鹊挠?jì)算，平因?yàn)閷熈魈偷孛鏉舛鹊挠?jì)算，平均風(fēng)速都具有重要作用，所以在高斯擴(kuò)散公均風(fēng)速都具有重要作用，所以在高斯擴(kuò)散公式和煙流抬升高度計(jì)算公式中都有式和煙流抬升高度計(jì)算公式中都有平均風(fēng)速平均風(fēng)速。一般認(rèn)為這個量值應(yīng)該是整個煙流厚度范圍一般認(rèn)為這個量值應(yīng)該是整個煙流厚度范圍里各層風(fēng)速的平均值。實(shí)際工作中常采用源里各層風(fēng)速的平均值。實(shí)際工作中常采用源高處的平均風(fēng)速，或者也有采用有效源高處高處的平均風(fēng)速，或者也有采用有效源高

38、處的平均風(fēng)速。的平均風(fēng)速。88常用地面風(fēng)速資料推算要求高度常用地面風(fēng)速資料推算要求高度處的風(fēng)速處的風(fēng)速10()10mzzuu89l煙流抬升過程經(jīng)過的幾個階段煙流抬升過程經(jīng)過的幾個階段l終極抬升距離終極抬升距離l煙流熱釋放率煙流熱釋放率l浮力參數(shù)浮力參數(shù)l煙流抬升高度實(shí)用計(jì)算公式煙流抬升高度實(shí)用計(jì)算公式l國家標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算國家標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算l利用風(fēng)速冪指數(shù)率的計(jì)算利用風(fēng)速冪指數(shù)率的計(jì)算904.5 其他非擴(kuò)散過程其他非擴(kuò)散過程91非擴(kuò)散過程非擴(kuò)散過程:1.煙流抬升作用，增加煙源有效高度煙流抬升作用，增加煙源有效高度2.污染物干沉積、濕沉積和由化學(xué)變化形成污染物干沉積、濕沉積和由化學(xué)變化形成的遷移轉(zhuǎn)化的

39、遷移轉(zhuǎn)化3.固體下邊界（下墊面）的作用固體下邊界（下墊面）的作用92一一 大氣清除過程的一般表述大氣清除過程的一般表述1. 基本機(jī)制：基本機(jī)制：(1)干沉積干沉積由地面的土壤、水、植物、建筑物由地面的土壤、水、植物、建筑物等通過污染物質(zhì)的重力沉降、碰撞與捕獲、吸收等通過污染物質(zhì)的重力沉降、碰撞與捕獲、吸收與吸附、光合作用或其它生物、化學(xué)、物理過程與吸附、光合作用或其它生物、化學(xué)、物理過程實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)；93 (2)濕沉積濕沉積由云、霧和降水由云、霧和降水(雨，雪等形式雨，雪等形式)等通過等通過污染物質(zhì)被吸收進(jìn)入水滴或隨水滴被清除。污染物質(zhì)被吸收進(jìn)入水滴或隨水滴被清除。 此外，化學(xué)轉(zhuǎn)化亦是一種清除機(jī)

40、制，但它是由一種此外，化學(xué)轉(zhuǎn)化亦是一種清除機(jī)制，但它是由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)換成另一種物質(zhì)，因此，它只是對原生污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換成另一種物質(zhì)，因此，它只是對原生污染物的清除，同時卻又滋生新的次生污染物。物的清除，同時卻又滋生新的次生污染物。94濕沉積濕沉積：令氣體污染物在令氣體污染物在(x,y,z)位置，位置，t時刻的平時刻的平均濃度為均濃度為q(x,y,z;t)，而平均的氣溶膠尺度分布函，而平均的氣溶膠尺度分布函數(shù)為數(shù)為F(Dp；x,y,z,t)。 函數(shù)函數(shù): 沖洗系數(shù)沖洗系數(shù),與與離地高度離地高度和和時間時間有關(guān)有關(guān)( , ) ( , , ; )z t q x y z t(, , ) (, , , ; )

41、ppDz t F Dx y z t污染氣體清除率污染氣體清除率氣溶膠清除率氣溶膠清除率95干沉積干沉積 定義為那些使污染物質(zhì)在地面被消除的過程。定義為那些使污染物質(zhì)在地面被消除的過程。物質(zhì)垂直向下的通量可用一個稱之為沉積速度物質(zhì)垂直向下的通量可用一個稱之為沉積速度的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù) 乘上某高度乘上某高度 的物質(zhì)濃度。的物質(zhì)濃度。 dv1z),(tzyxqvd96沉積速度沉積速度 與以下諸因素有關(guān)：與以下諸因素有關(guān)：(1)被清除的粒子種類或物質(zhì)；被清除的粒子種類或物質(zhì)；(2)表征近地面層狀態(tài)的特性的氣象參數(shù)；表征近地面層狀態(tài)的特性的氣象參數(shù)；(3)地面本身的性質(zhì)。地面本身的性質(zhì)。dv97 對地

42、面的濕通量對地面的濕通量是自空中所有體積單元是自空中所有體積單元濕清除之和。濕清除之和。( , ) ( , , ; )(, , ) (, , , ; )ppwz t q x y z t dzwDz t F Dx y z t dz氣粒98根據(jù)此定義濕沉積速度根據(jù)此定義濕沉積速度wv( , ,0; )wwvq x yt如果正被清除的物質(zhì)在厚度為如果正被清除的物質(zhì)在厚度為H的一層里垂的一層里垂直分布是均勻的直分布是均勻的( , )wvz t dzH 99定義沖洗比定義沖洗比(washout ratio)rw()( , ,0; )rqwq x yt水相濕沉積速度與沖洗比之間有關(guān)系濕沉積速度與沖洗比之間

43、有關(guān)系00()( , ,0; )( , ,0; )awrwqPvw Pq x ytq x yt水相？100二二 高斯煙流擴(kuò)散公式的修正形式高斯煙流擴(kuò)散公式的修正形式經(jīng)修正的高架連續(xù)點(diǎn)源高斯煙流擴(kuò)散公式經(jīng)修正的高架連續(xù)點(diǎn)源高斯煙流擴(kuò)散公式:222221/22()exp2( )0.693( , , ;)exp()exp22()exp2szsyzyzv xzHuQ xyxq x y z Hv xuTuzHu 大粒子重大粒子重力沉降力沉降地面反射系數(shù)地面反射系數(shù)半衰期半衰期隨距離變化隨距離變化101sv xu1/2T222021( )expdzvzuxHzQ xQdxe大粒子重力沉降的影響。大粒子重力

44、沉降的影響。下墊面反射系數(shù)。下墊面反射系數(shù)。污染物半衰期時間。污染物半衰期時間。源項(xiàng)隨距離源項(xiàng)隨距離x的變化的變化102三三 干沉積干沉積-下墊面清除下墊面清除1.大粒子的重力沉降大粒子的重力沉降 大氣中各種處于氣溶膠狀態(tài)的粒子污染物有大氣中各種處于氣溶膠狀態(tài)的粒子污染物有一定的尺度分布，對于粒徑大于一定的尺度分布，對于粒徑大于10m的大粒子的大粒子在大氣中運(yùn)動時會產(chǎn)生重力沉降。在大氣中運(yùn)動時會產(chǎn)生重力沉降。103 對于粒徑對于粒徑2060 m范圍的粒子，粘滯性不大范圍的粒子，粘滯性不大的情況下，可采用斯托克斯公式計(jì)算它們的末速的情況下，可采用斯托克斯公式計(jì)算它們的末速度度 ，其大小與粒子的密

45、度，其大小與粒子的密度 有關(guān)，即有有關(guān)，即有sv2222()99sarrvgg粒子半徑粒子半徑空氣動力空氣動力粘滯系數(shù)粘滯系數(shù)空氣空氣密度密度104對于粒徑更大的粒子，須對斯托克斯公式修正對于粒徑更大的粒子，須對斯托克斯公式修正對粒徑對粒徑200 m的粒子，其沉降速度的粒子，其沉降速度100cm/s，可，可按彈道計(jì)算。按彈道計(jì)算。對粒子沉降速度在對粒子沉降速度在100cm/s，粒徑，粒徑200 m ，可采，可采用偏斜煙流模式處理，修改高斯擴(kuò)散公式，考慮用偏斜煙流模式處理，修改高斯擴(kuò)散公式，考慮重力沉降的影響。重力沉降的影響。105106當(dāng)考慮以下斜煙流軸線為基準(zhǔn)的擴(kuò)散時，有當(dāng)考慮以下斜煙流軸線

46、為基準(zhǔn)的擴(kuò)散時，有2222()( )( , , ;)exp()exp222syzzyv xzHQ xyuq x y z Hu 107考慮地面反射作用考慮地面反射作用222222()exp2( )( , , ;)exp()22()exp2szsyzyzv xzHuQ xyq x y z Hv xuzHu 1082 氣體和小粒子的干沉降氣體和小粒子的干沉降 氣體和很小的粒子氣體和很小的粒子(粒徑小于粒徑小于10-20 m)上述沉降上述沉降作用可忽略不考慮。但由于作用可忽略不考慮。但由于湍流擴(kuò)散湍流擴(kuò)散和和布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動沉沉積到各種表面。吸收、碰撞、光合作用和其它生物積到各種表面。吸收、碰撞、光合

47、作用和其它生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)過程會使物質(zhì)沉積到地面。學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)過程會使物質(zhì)沉積到地面。109 一般都假定下墊面對這類小粒子的清除作用一般都假定下墊面對這類小粒子的清除作用不影響大氣中污染物的濃度分布不影響大氣中污染物的濃度分布形式，而形式，而只影響只影響大氣中污染物的總量大氣中污染物的總量，或者說影響有效源強(qiáng)。，或者說影響有效源強(qiáng)。 最普遍采用的一種方法是所謂最普遍采用的一種方法是所謂“源損耗源損耗”模模式或稱式或稱有效源強(qiáng)法有效源強(qiáng)法。222021( )expdzvzuxHzQ xQdxe源項(xiàng)隨距離源項(xiàng)隨距離x的變化的變化110 干沉積主要是優(yōu)先清除近地面處的污染，干沉積主要是優(yōu)先清

48、除近地面處的污染，而并非在整個煙流厚度層范圍均勻起作用的而并非在整個煙流厚度層范圍均勻起作用的。 故此，源損耗模式尚有必要進(jìn)一步改善。故此，源損耗模式尚有必要進(jìn)一步改善。111 重力沉降、湍流運(yùn)動、布朗運(yùn)動、慣性作用和重力沉降、湍流運(yùn)動、布朗運(yùn)動、慣性作用和靜電作用等，是形成干沉積的主要物理過程。靜電作用等，是形成干沉積的主要物理過程。 化學(xué)反應(yīng)、溶解、解吸等則是形成干沉積的主要化學(xué)反應(yīng)、溶解、解吸等則是形成干沉積的主要化學(xué)過程。化學(xué)過程。 對于植被那樣的生物沉積表面，植被子生長的形對于植被那樣的生物沉積表面，植被子生長的形態(tài)特征、生命過程以及靜電性質(zhì)等則是影響干沉積態(tài)特征、生命過程以及靜電性

49、質(zhì)等則是影響干沉積的主要生物學(xué)特征。的主要生物學(xué)特征。 這幾方面過程都會受氣象條件、污染物性質(zhì)和沉這幾方面過程都會受氣象條件、污染物性質(zhì)和沉積表面的特性的影響。積表面的特性的影響。1123 干沉積速度的理論計(jì)算干沉積速度的理論計(jì)算干沉積過程可視為三步：干沉積過程可視為三步：由湍流擴(kuò)散支配物質(zhì)向貼地層輸送；由湍流擴(kuò)散支配物質(zhì)向貼地層輸送；物質(zhì)通過緊貼地面的片流子層向吸收體擴(kuò)散，物質(zhì)通過緊貼地面的片流子層向吸收體擴(kuò)散，稱為地面輸送；稱為地面輸送；由在地面的物質(zhì)可溶性或吸收率確定通過片流由在地面的物質(zhì)可溶性或吸收率確定通過片流子層擴(kuò)散的物質(zhì)實(shí)際上有多少被消除，這個最后子層擴(kuò)散的物質(zhì)實(shí)際上有多少被消除

50、，這個最后的過程稱為轉(zhuǎn)移過程。的過程稱為轉(zhuǎn)移過程。113 根據(jù)干沉積速度的定義，它是垂直通量與實(shí)根據(jù)干沉積速度的定義，它是垂直通量與實(shí)測濃度之間的比例常數(shù)。整個沉積的三個步驟測濃度之間的比例常數(shù)。整個沉積的三個步驟可類同于電流或熱量傳送的情形。可類同于電流或熱量傳送的情形。1()dastvrrr1()dast sssvrrrrvv氣體氣體粒子粒子114四四 濕沉積濕沉積大氣中的雨、雪等降水形式和其它水汽凝結(jié)物，大氣中的雨、雪等降水形式和其它水汽凝結(jié)物，如云、霧、霜等都能對空氣污染物，包括氣體和如云、霧、霜等都能對空氣污染物，包括氣體和粒子起到清除作用，稱為降水清除或濕沉積。粒子起到清除作用，稱

51、為降水清除或濕沉積。通常，把由降水造成的污染物清除過程稱為雨洗通常，把由降水造成的污染物清除過程稱為雨洗(或雪洗或雪洗)，這種過程將空氣污染帶到地面。按照降，這種過程將空氣污染帶到地面。按照降水清除過程發(fā)生所在高度分成云下清洗水清除過程發(fā)生所在高度分成云下清洗(washout)和云中清洗和云中清洗(rainout)。115116 為模擬上述降水清除過程對空氣污染物散布為模擬上述降水清除過程對空氣污染物散布的影響，一般采用兩種方法，即定義清除系數(shù)的影響，一般采用兩種方法，即定義清除系數(shù)和清洗比的處理方法。和清洗比的處理方法。1：清除系數(shù)的處理方法：清除系數(shù)的處理方法2：清洗比的處理方法：清洗比的

52、處理方法rw117mhmhmzCCCCCCuvwKKKtxyzxxyyzzSRchemis歐拉方法污染物平流擴(kuò)散方程歐拉方法污染物平流擴(kuò)散方程平流輸送項(xiàng)平流輸送項(xiàng)湍能擴(kuò)散項(xiàng)湍能擴(kuò)散項(xiàng)源排放項(xiàng)源排放項(xiàng)干濕沉降干濕沉降化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)118五五 化學(xué)轉(zhuǎn)換和空氣污染物的滯留與遷移化學(xué)轉(zhuǎn)換和空氣污染物的滯留與遷移 排放進(jìn)入大氣層的煙流中，各種化學(xué)物質(zhì)和排放進(jìn)入大氣層的煙流中，各種化學(xué)物質(zhì)和大氣成分混合輸送，在適當(dāng)?shù)臍庀髼l件下，如輻大氣成分混合輸送，在適當(dāng)?shù)臍庀髼l件下，如輻射、溫度、濕度和降水等，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以致射、溫度、濕度和降水等，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以致變性或生成二次污染物，經(jīng)過在大氣層中一定時變性或

53、生成二次污染物，經(jīng)過在大氣層中一定時間的滯留而后遷移。間的滯留而后遷移。119對于空氣質(zhì)量影響的模擬，最普通并具典型意對于空氣質(zhì)量影響的模擬，最普通并具典型意義的此類變化與遷移的例子有如：義的此類變化與遷移的例子有如：(1)由煤的燃燒和其它工業(yè)源排放由煤的燃燒和其它工業(yè)源排放SO2和和NOx初初級空氣污染物氧化生成硫酸鹽、硝酸鹽和臭氧級空氣污染物氧化生成硫酸鹽、硝酸鹽和臭氧等二次污染物，對區(qū)域性在大氣酸性和降水酸等二次污染物，對區(qū)域性在大氣酸性和降水酸化以及臭氧成分的變化有重大作用化以及臭氧成分的變化有重大作用120(2)城市汽車廢排放和其它工業(yè)源排放的城市汽車廢排放和其它工業(yè)源排放的HC化合

54、物和化合物和NOx等初級空氣污染物在太陽輻射作用下生成光化學(xué)煙等初級空氣污染物在太陽輻射作用下生成光化學(xué)煙霧的過程，其中主要組成成分有臭氧和過氧乙醛硝酸鹽霧的過程，其中主要組成成分有臭氧和過氧乙醛硝酸鹽(PAN)等二次污染物，對城市區(qū)城空氣質(zhì)量和人體健康等二次污染物，對城市區(qū)城空氣質(zhì)量和人體健康有重要影響；有重要影響；(3)放射性污染物質(zhì)的衰變與遷移，如燃料中含有一定放放射性污染物質(zhì)的衰變與遷移，如燃料中含有一定放射性物質(zhì)，核反應(yīng)設(shè)施的裂變產(chǎn)物的泄漏或廢棄物中的射性物質(zhì)，核反應(yīng)設(shè)施的裂變產(chǎn)物的泄漏或廢棄物中的微量殘留物等；微量殘留物等；121（4）粒子和氣體污染物在干濕清除過程中的化）粒子和氣

55、體污染物在干濕清除過程中的化學(xué)反應(yīng)和各種途徑的遷移，例如，上節(jié)所述氣學(xué)反應(yīng)和各種途徑的遷移，例如，上節(jié)所述氣體向水滴輸送以及在水滴中可能發(fā)生的一些化體向水滴輸送以及在水滴中可能發(fā)生的一些化學(xué)反應(yīng)，生成的二次污染物質(zhì)被清除到地，影學(xué)反應(yīng)，生成的二次污染物質(zhì)被清除到地，影響地面空氣污染物濃度的分布并造成危害。響地面空氣污染物濃度的分布并造成危害。122123通常，采用最為簡單的處理方式，即假設(shè)一個通常，采用最為簡單的處理方式，即假設(shè)一個隨時間常數(shù)隨時間常數(shù) 變化的污染物濃度指數(shù)化學(xué)衰減變化的污染物濃度指數(shù)化學(xué)衰減率，即有率，即有cT( )exp()(0)cq ttqT124放射性衰變放射性衰變放射

56、性衰變亦是能影響污染物放射性衰變亦是能影響污染物(其中含有放射性其中含有放射性物質(zhì)物質(zhì))遷移的一種簡單的清除過程。遷移的一種簡單的清除過程。例如，燃料煤和其它工業(yè)礦物原料的燃燒都排例如，燃料煤和其它工業(yè)礦物原料的燃燒都排放含有一定量的放射性物質(zhì)，如鐳放含有一定量的放射性物質(zhì)，如鐳(Ra)，它們被，它們被引入城市大氣層等等。顯然，它們的濃度通常引入城市大氣層等等。顯然，它們的濃度通常都很低，而且都遵循日漸降低簡單的衰變規(guī)律都很低，而且都遵循日漸降低簡單的衰變規(guī)律0exp()tqqt125污染物滯留時間污染物滯留時間空氣污染物滯留時間亦稱居留時間空氣污染物滯留時間亦稱居留時間(residence time)是表是表征空氣污染物在一定時期，一定空間范圍里的壽命的征空氣污染物在一定時期，一定空間范圍里的壽命的一個特征量。一個特征量。它定義為這樣一個時間，即假定沒有污染物補(bǔ)充，沒它定義為這樣一個時間，即假定沒有污染物補(bǔ)充，沒有污染物穿過區(qū)