大氣擴散濃度估算模式

1、第四章大氣擴散濃度估算模式4.1污染源的東側(cè)為峭壁，其高度比污染源高得多。設(shè)有效源高為H,污染源到峭壁的距離為L,峭壁對煙流擴散起全反射作用。試推導(dǎo)吹南風(fēng)時高架連續(xù)點源的擴散模式。當(dāng)吹北風(fēng) 時，這一模式又變成何種形式？解：吹南風(fēng)時以風(fēng)向為 x軸，y軸指向峭壁，原點為點源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有2 2 2Qy(z - H)(z H )2 U yJz? (x, y,z, H )exp(r)exp2 exp2y現(xiàn)存在峭壁，可考慮 匸為實源與虛源在所關(guān)心點貢獻之和。實源exp(2y2 )exp2；y2(Z H )2 exp2二22二虛源Q-exp(2L -y)2exp(Z - H )22二2

2、 2-exp_YL因此2 u；y cexp(2占2(Z - H)exp2 二2(z H ) +O 2J2- zexp2 二 MJ y 二2(2L -y)exp2=y2(Z H )exp-, 2()Qy2exp(-)exp2<Jy2(2L - y)2exp262(Z H )exp2二, 2(Z H )22 二 z1#刮北風(fēng)時，坐標系建立不變，則結(jié)果仍為上式。4.2某發(fā)電廠煙囪高度 120m，內(nèi)徑5m，排放速度13.5m/s,煙氣溫度為418K。大氣溫度288K， 大氣為中性層結(jié)，源高處的平均風(fēng)速為4m/s。試用霍蘭德、布里格斯（x<=10Hs）、國家標準GB/T13201 91中的公

3、式計算煙氣抬升高度。解：霍蘭德公式VsDU(1.52.7Ts TTsD)_13.5 54(1.52.7418 -2884185) = 96.16m。#布里格斯公式2.7Ts -Ta9.6 102.7741828813.552 =29521 kW 21000 kW9.610418#且 x<=10Hs。此時 .：H =0.362Q；/3x2/3u f =0.36229521 1/34 = x2/3 = 2.80x2/3。#按國家標準 GB/T13201 91中公式計算，因 QH>=2100kW , Ts Ta>=130K>35K。ni n _ 1 /32 / 31.H 二

4、noQh H s u = 1 .303295211204244.93m(發(fā)電廠位于城市近郊，取n=1.303 , n1=1/3,忑=2/3)4.3某污染源排出SO2量為80g/s，有效源高為60m，煙囪出口處平均風(fēng)速為6m/s。在當(dāng)時2#的氣象條件下， 正下風(fēng)方向500m處的二y = 35 .3m,匚z = 18 .1 m，試求正下風(fēng)方向 500m處SO2的地面濃度。解：由大氣污染控制工程P88( 4 9)得exp(: U；y 二22)80exp(2；z 二 6 35.3 18.12602 18.123)=0.0273 mg / m4.4 解:陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用 大氣污染控制工程P95

5、表4 4查得x=500m時#Cy =35.3m,；z =18.1m。將數(shù)據(jù)代入式 4 8 得2 28050603"(500 ,50,0,60)exp(2)exp()=0.010 mg/m 。二 635.3 18.1235.32 18.14.4在題4.3所給的條件下，當(dāng)時的天氣是陰天，試計算下風(fēng)向x=500m、y=50m處SO2的地面濃度和地面最大濃度。解：陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用 大氣污染控制工程P95表4 4查得x=500m時-y =35.3m,;z =18.1m。將數(shù)據(jù)代入式 4 8 得2 2,8050603：(500,50,0,60)exp(7) exp(7 0.010 mg

6、 / m 。兀漢6 沢35.3漢18.12漢 35.32 漢18.14.5某一工業(yè)鍋爐煙囪高 30m，直徑0.6m，煙氣出口速度為 20m/s,煙氣溫度為 405K，大 氣溫度為293K，煙囪出口處風(fēng)速 4m/s, SO2排放量為10mg/s。試計算中性大氣條件下 SO2 的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。解：由霍蘭德公式求得VsDu(1.52.7Ts -TaTsD)(1.52.744050.6) = 5.84 m#3有效高度為 H 二Hs"H =305.84 = 35.84 m。#由大氣污染控制工程 P89 ( 4- 10)、(4- 11)H35.841，z25.34 m。乜2V2取穩(wěn)定

7、度為D級，由表4 4查得與之相應(yīng)的 x=745.6m。425.3430.231/ m 。50 .110 此時二y =50.1m。代入上式爲ax- 一兀 x 4 x 35 .84 e4.6地面源正下風(fēng)方向一點上，測得3分鐘平均濃度為 3.4 X 10 3g/m3，試估計該點兩小時的平均濃度是多少？假設(shè)大氣穩(wěn)定度為B級。解：由大氣污染控制工程P98 ( 4 31)q20.3二y2 - y1 ()=.y1 ()3.02；y1 (當(dāng) 1h_.2 ：100h , q=0.3)匚0.052心3QHR 3.4X10 一3exp( 2)-1.1210 g /m二 u；_-y2；z2；z 3.023.024.7

8、 條燃燒著的農(nóng)業(yè)荒地可看作有限長線源，其長為150m，據(jù)估計有機物的總排放量為90g/s。當(dāng)時風(fēng)速為3m/s,風(fēng)向垂直于該線源。試確定線源中心的下風(fēng)距離400m處，風(fēng)吹34: 00。試問正對該線源的一個端到15分鐘時有機物的濃度。假設(shè)當(dāng)時是晴朗的秋天下午 點的下風(fēng)濃度是多少？解：2 22 qh p21p有限長線源 P(x,0,0, H) =exp(- ) |exp(-)dP。、2jiucTz2a p 、；2兀2首先判斷大氣穩(wěn)定度，確定擴散參數(shù)。中緯度地區(qū)晴朗秋天下午4: 00,太陽高度角3035。左右，屬于弱太陽輻射；查表4-3，當(dāng)風(fēng)速等于3m/s時，穩(wěn)定度等級為 C,則400m處y = 43

9、 .3 m , 二 26.5m。其次判斷3分鐘時污染物是否到達受體點。因為測量時間小于0.5h,所以不必考慮采樣時間對擴散參數(shù)的影響。3分鐘時，污染物到達的距離x二ut= 3 3 60 = 540 m 400 m ,說明已經(jīng)到達受體點。2 22 QHp2 1p有限長線源 P(x,0,0,H)=exp(-):exp( )dPU2jrucrz20 P1 J 2兀2距離線源下風(fēng)向 4m 處，P1= 75/43.3= 1.732 , P2=75/43.3=1.732 ;90、Q Lg /( m s) = 0.6g /( m s)。代入上式得15020.6?7321P23“(400 ,0,0,0) ：

10、exp( )dp =5.52mg/m丁2兀 乂3 疋 26.5'丄732 U2兀2端點下風(fēng)向P1=0 , P2=150/43.3=3.46，代入上式得522x0.63461P3(400,0,0,0) =exp( )dp =3.0mg/m326.504.8某市在環(huán)境質(zhì)量評價中，劃分面源單元為1000m x 1000m，其中一個單元的 SO2排放量為10g/s，當(dāng)時的風(fēng)速為3m/s，風(fēng)向為南風(fēng)。平均有效源高為15m。試用虛擬點源的面源擴散模式計算這一單元北面的鄰近單元中心處SO2的地面濃度。解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為 C級，匚y0 =!££乞 =232 .56 m,；二0二 =

11、 6.98 m。4.32.15當(dāng)x=1.0km，二y =99.1m,；z = 61 .4m。由大氣污染控制工程P106( 4 49)?(x, y,0, H )JTU(<Ty + 0)(6 +60)1exp 22 (匚 y ；yo)2】(二 z 匚 zo )10exp-3(99.1 - 232 .56 )(61 .4 - 6.98)15 2曰=4.57 “°(61 .4 - 6.98)4.9某燒結(jié)廠燒結(jié)機的 SO2的排放量為180g/s，在冬季下午出現(xiàn)下沉逆溫，逆溫層底高度為 360m，地面平均風(fēng)速為 3m/s，混和層內(nèi)的平均風(fēng)速為3.5m/s。煙囪有效高度為 200m。試計算正

12、下風(fēng)方向 2km和6km處SO2的地面濃度。解：D H 360 200設(shè)大氣穩(wěn)疋度為 C級。汀z74 .42 m = xD = 1226 .5 m2.152.15當(dāng)x=2km時，xD<x<2xD,按x= xD和x=2x D時濃度值內(nèi)插計算。x= xd時，二y =118 .26m,;z =74.42 m，代入大氣污染控制工程P88 (4 9)得_ 2 2QH1802003：-!exp( -)exp(歹)=0050 mg/m兀 u<Tycrz2crz 兀 X3.5X118 .26 x 74.422 74.42x= 2xd 時，二 y =221 .41 m,二=139 .10m，代

13、入 P101( 4 36)得22exp( 2)2<yy1802-3.5 360221 .413二 0.257 mg / m通過內(nèi)插求解z0.257 0.05030.05(2000 -1226 .5) = 0.181 mg / m1226 .5當(dāng) x=6km>2x d 時，二 y =474 m ,180 2二 3.5 360 4743=0.120 mg / m計算結(jié)果表明，在 Xd<=x<=2x d范圍內(nèi)，濃度隨距離增大而升高64.10某硫酸廠尾氣煙囪高50m, SO2排放量為100g/s。夜間和上午地面風(fēng)速為3m/s，夜間云量為3/10。當(dāng)煙流全部發(fā)生熏煙現(xiàn)象時，確定下

14、風(fēng)方向12km處SO2的地面濃度。50433 .25 m ,8由所給氣象條件應(yīng)取穩(wěn)定度為E級。查表4 4得x=12km處，二y = 4277 m,；z = 87 .4 m。h f = H 2；z = 50287 .4 = 224 .8m昇(12000 ,0,0,50)431.36510 - g / m 。、2 二 3 224 .8433.2534.11某污染源SO2排放量為80g/s,煙氣流量為265m /s,煙氣溫度為418K，大氣溫度為293K。這一地區(qū)的SO2本底濃度為3、w0.05mg/m ,設(shè) cr z/cry =0.5 ,u10 = 3m /s , m=0.25 ,試按環(huán)7#境空氣

15、質(zhì)量標準的二級標準來設(shè)計煙囪的高度和出口直徑。解：按大氣污染控制工程P91 ( 4 23)AT418 2934Q H =0.35 PaQv0.35 10132652.810 10 kW 2100 kWTs418由P80(3 23)Zu = U!0 ()Z10H s 0.25=3()10=1 .687 H0.25s按城市及近郊區(qū)條件，參考表4 2，取n=1.303 , w=1/3 , n2=2/3，代入P91 (4 22)得-H =n oQjHs'u =1 / 32 / 3丄 1.30328100 H s1 / 41.687 H s5 /12= 23.48Hs 。環(huán)境空氣質(zhì)量標準的二級標

16、準限值為0.06mg/m3 (年均)，代入P109 (4 62)Hs -2Q- ：H二eu(°_3.280100.50.253.1422.7181.687 (H s 舊)(0.06 -0.05)10解得 H s *H =H s 23 .48 H J/12 - 357 .4m于是Hs>=162m。實際煙囪高度可取為170m。0 25煙囪出口煙氣流速不應(yīng)低于該高度處平均風(fēng)速的1.5 倍,即uv>=1.5 X 1.687 X 170 . =9.14m/s。但為保證煙氣順利抬升，出口流速應(yīng)在2030m/s。取uv=20m/s，則有D蘭J4 =對A"65 =4.1m，實際直徑可取為 4.0m。Y nuv'兀漢20 4.12試證明高架連續(xù)點源在出現(xiàn)地面最大濃度的距離上，煙流中心線上的濃度與地面濃度之比值等于1.38。解：高架連續(xù)點源出現(xiàn)濃度最