大氣污染課后答案解析4章

1、四章大氣擴(kuò)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(zhǎng),峭壁對(duì)煙流擴(kuò)散起全反射作用.試推導(dǎo)吹南風(fēng)時(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散模式.當(dāng)吹北風(fēng)時(shí),這一模式又變成何種形式？解：吹南風(fēng)時(shí)以風(fēng)向?yàn)閤軸,y軸指向峭壁,原點(diǎn)為點(diǎn)源在地面上的投影.假設(shè)不存在峭壁,那么有p'(x,y,z,H)=Q2,、/y(z-H)-exp(-)exp2-z2-y2；z22(zH)n-exp-2z現(xiàn)存在峭壁,可考慮P為實(shí)源與虛源在所關(guān)心點(diǎn)奉獻(xiàn)之和.-Q,y.頭源1:一=exp(-)exp2二u2二2八HL2(z-H)2exp22二z虛源：2一一Q,y.因止匕：=-=exp

2、(-)exp2二U二y二z2-y(z-H)-22-exp(zH)22.2exp-(2L-y)22.2exp-(z-H)2二；2(zH)2-exp-Texp(2二u、；zy2(2L-y)；狷)expJ2exp2二22二2(丫(丫(z-H)22二2exp(zH)22-2_222Qr(2L-y)(z-H)(zH)n-=exp-'2exp2exp-'22二u二y二z2二y2二z2；z刮北風(fēng)時(shí),坐標(biāo)系建立不變,那么結(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

3、里格斯x<=10H、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1320191中的公式計(jì)算煙氣抬升高度.解：霍蘭德公式vQTT=*(1.52.7Ts-TaD)uTs13.554(1.52.7418-288.K4185)=96.16m.布里格斯公式qh7四2二414813552=29521kW21000kW-1且x<=10Hs.此日：H=0.362QH/3x2/3u=0.362295211/34,x2/3=2.80x2/3.按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1320191中公式計(jì)算,因Q>=2100kWTsTa>=130K>35KH=n0QH1Hn21=1.303295211/31202/34,=244.93

4、m(發(fā)電廠位于城市近郊,取n=1.303,n1=1/3,n2=2/3)4.3某污染源排出SO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(shí)的氣象條件下,正下風(fēng)方向500m處的仃y=35.3m,tjz=18.1m,試求正下風(fēng)方向500m處SO的地面濃度.解：由?大氣污染限制工程?P88(49)得P=-exp(二U二y二z22H2806022)=exp(2)2二2二635.318.1218.1=0.0273mg/m34.4解：陰天穩(wěn)定度等級(jí)為D級(jí),利用?大氣污染限制工程?仃y=35.3m,0z=18.1m.將數(shù)據(jù)代入式48得P95表4-4查得x=500m時(shí)“500,50,0

5、,60)80-exp(二635.318.1502一一一2235.3)exp(襯2)=0.010mg/m3.218.14.4 在題4.3所給的條件下,當(dāng)時(shí)的天氣是陰天,試計(jì)算下風(fēng)向x=500my=50m處SO的地面濃度和地面最大濃度.解：陰天穩(wěn)定度等級(jí)為D級(jí),利用?大氣污染限制工程?P95表4-4查得x=500m時(shí).丫=35.3m,0z=18.1m.將數(shù)據(jù)代入式48得二(500,50,0,60)80,exp(二635.318.1502一一一2235.3)exp(602218.132)=0.010mg/m.4.5 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

6、,大氣溫度為293K,煙囪出口處風(fēng)速4m/s,SO排放量為10mg/s.試計(jì)算中性大氣條件下SO的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置.解：由霍蘭德公式求得vsDTs-Ta200.6405-293,一H(1.5+2.7-D)=(1.5+2.7乂黑0.6)=5.84m,煙囪uTs4405有效高度為H=Hs+&H=30+5.84=35.84m.由?大氣污染限制工程?P89(410)、(411)2Q二z口一時(shí),二uHe；H35.84.z='=25.34m.取穩(wěn)定度為D級(jí),由表44查得與之相應(yīng)的x=745.6m.此時(shí)仃y=50.1m.代入上式Pmax21025.343釬=0.231Jg/m.二43

7、5.842e50.14.6地面源正下風(fēng)方向一點(diǎn)上,測(cè)得3分鐘平均濃度為3.4M0-3g/m3,試估計(jì)該點(diǎn)兩小時(shí)的平均濃度是多少？假設(shè)大氣穩(wěn)定度為B級(jí).解：由?大氣污染限制工程?P98(431)2、qy2=y1()1一y1()°3-3.02_10.05(當(dāng)1h<i2<100h,q=0.3)QexpjR)二二U二y2二z2；z：i3.4103.023.02=1.1210J3g/m32、.24.7 一條燃燒著的農(nóng)業(yè)荒地可看作有限長(zhǎng)線源,其長(zhǎng)為150m,據(jù)估計(jì)有機(jī)物的總排放量為90g/s.當(dāng)時(shí)風(fēng)速為3m/s,風(fēng)向垂直于該線源.試確定線源中央的下風(fēng)距離400m處,風(fēng)吹3到15分鐘時(shí)

8、有機(jī)物的濃度.假設(shè)當(dāng)時(shí)是晴朗的秋天下午4:00.試問(wèn)正對(duì)該線源的一個(gè)端點(diǎn)的下風(fēng)濃度是多少？解：有限長(zhǎng)線源：(x,0,0,H)2QlH2P21時(shí)(一成)pi2咖(P22)dP.首先判斷大氣穩(wěn)定度,確定擴(kuò)散參數(shù).中緯度地區(qū)晴朗秋天下午4:00,太陽(yáng)高度角3035°左右,屬于弱太陽(yáng)輻射；查表4-3,當(dāng)風(fēng)速等于3m/s時(shí),穩(wěn)定度等級(jí)為C,那么400m處0y=43.3m,oz=26.5m.其次判斷3分鐘時(shí)污染物是否到達(dá)受體點(diǎn).由于測(cè)量時(shí)間小于0.5h,所以不必考慮采樣時(shí)間對(duì)擴(kuò)散參數(shù)的影響.3分鐘時(shí),污染物到達(dá)的距離x=ut=3M3M60=540m>400m,說(shuō)明已經(jīng)到達(dá)受體點(diǎn).有限長(zhǎng)線源

9、：(x,0,0,H)=2Ql2C.P21exp(2)z2;zpi.2二P2exp(-y)dP距離線源下風(fēng)向4m處,P=-75/43.3=1.732,P2=75/43.3=1.732-90八QL=jg/(ms)=0.6g/(ms).代入上式得-20.6(400,0,0,0)二2二326.5_21.7321p23f/exo()dp=5.52mg/m.4732、2二2端點(diǎn)下風(fēng)向Pi=0,2=150/43.3=3.46,代入上式得P223)dp=3.0mg/m20.63.461(400,0,0,0)exp(2二326.50.2二4.8 某市在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中,劃分面源單元為1000nt<1000m

10、,其中一個(gè)單元的SO2排放量為10g/s,當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為3m/s,風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng).平均有效源高為15nl試用虛擬點(diǎn)源的面源擴(kuò)散模式計(jì)算這一單元北面白鄰近單元中央處SO的地面濃度.解：100015設(shè)大氣穩(wěn)定度為C級(jí),仃Y0=232.56m,oz0=6.98m.y4.32.15當(dāng)x=1.0km,仃y=99.1m,0z=61.4m.由?大氣污染限制工程?P106(449)-Q,1y2(二z.二Z0)：(x,y,0,H);rexp-二U(二y,二y0)(；二Z0)2(二y二y0)10二3(99.1232.56)(61.46.98)1152exp-7=4.57102(61.46.98)2g/m34.9 某燒結(jié)

11、廠燒結(jié)機(jī)的SO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,地面平土!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200nl試計(jì)算正下風(fēng)方向2km和6km處SQ的地面濃度.解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為C級(jí).%=""=360200=74.42m=xd=1226.5m2.152.15當(dāng)x=2km時(shí),xd<x<2xd,按x=xd和x=2xd時(shí)濃度值內(nèi)插計(jì)算.x=xD時(shí),<Ty=118.26m,Qz=74.42m,代入?大氣污染限制工程?P88(49)得QHyp(一T=180二3.5118.2674.42exp(-220022)

12、274.4223=0.050mg/mx=2xd時(shí),cry=221.41m,tTz=139.10m,代入P101(436)得：2exp(二uD二y180.2二3.5360221.413=0.257mg/m通過(guò)內(nèi)插求解:=0.050.257-0.0501226.5(2000-1226.5)=0.181mg/m3當(dāng)x=6km>2加時(shí),0y=474m,180.2二3.5360474=0.120mg/m3計(jì)算結(jié)果說(shuō)明,在xd<=x<=2xd范圍內(nèi),濃度隨距離增大而升高4.10 某硫酸廠尾氣煙囪高50m,SO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

13、部發(fā)生熏煙現(xiàn)象時(shí),確定下風(fēng)方向12km處SO的地面濃度.由所給氣象條件應(yīng)取穩(wěn)定度為E級(jí).查表44得x=12km處,仃y=4277m,.z=87.4m.H50crvf=o+一=427+=433.25m,yy88hf=H2=z=50287.4=224.8m：F(12000,0,0,50)=100=1.365m104g/m3.：H=n0QH1H；2U11/32/31.30328100Hs1.687Hs/45/12=23.48H：.,2：uhf；yf2二3224.8433.2534.11 某污染源SO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.3'這一地

14、區(qū)的SO本底儂度為0.05mg/m,設(shè)crz/cry=0.5,u10=3m/s,m=0.25,試按?環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)煙囪的高度和出口直徑.解：按?大氣污染限制工程?P91(423)-T418-2934Qh=0.35PaQv0.351013265=2.810104kW2100kWTs418Zxmc/Hs、0.250.25由P80(323)u=u10()=3()=1.687HsZ1010按城市及近郊區(qū)條件,參考表4-2,取n=1.303,m=1/3,nt=2/3,代入P91(422)得?環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值為0.06mg/m3(年均),代入P109(462)Hs-2Q

15、:二eu(0-b)a-HCTy-=H28010,0.5,3.1422.7181.687(HsH)025(0.06-0.05)105/12解得HsH=Hs23.48Hs-357.4m于是Hs>=162m實(shí)際煙囪高度可取為170m.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>=1.5X1.687X170°25=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,那么有4Q、,4265D=4.1m,實(shí)際直徑可取為4.0m.二uv,二204.12試證實(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源在出現(xiàn)地面最大濃度的距離上,煙流中央線上的濃度與地面濃度之比值等于1.38.解：高架連續(xù)點(diǎn)源出現(xiàn)濃度最大距離處,煙流中央線的濃度按P8