大氣擴散課件

大氣擴散過程污染源大氣大氣環(huán)境質(zhì)量排放遷移擴散受體影響第十三章大氣擴散導讀書目1.[美]S.R.漢納、GA布里吉斯、R.P.小霍斯克爾著，大氣擴散手冊蔣維楣等譯。南京：水利電力部環(huán)境保護辦公室，1982.82.HowardE.Hesketh《AIRPOLLUTIONCONTROLTraditionalandHazardousPollutants》,TechnomicPublishingCompany,Inc.19913.蔣維楣、曹文俊、蔣瑞賓編，空氣污染氣象學教程，北京：氣象出版社，1993.114.史寶忠編著，建設項目環(huán)境影響評價，北京：中國環(huán)境科學出版社，1993.15.郭英起、段英編著，大氣環(huán)境影響評價實用技術，北京：氣象出版社，1993.2大氣污染物擴散模式1.湍流擴散的基本理論簡介2.點源擴散的高斯模式3.煙流抬升高度4.擴散參數(shù)δy和δz的選擇確定5.特殊氣象條件下的擴散模式6.城市及山區(qū)的擴散模式第二節(jié)湍流擴散的基本理論擴散的要素風：平流輸送為主，風大則湍流大湍流：擴散比分子擴散快105～106倍湍流的基本概念

湍流——大氣的無規(guī)則運動

風速的脈動風向的擺動起因與兩種形式

熱力：溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）機械：垂直方向風速分布不均勻及地面粗糙度湍流擴散理論主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質(zhì)濃度衰減的關系1.梯度輸送理論K理論類比于分子擴散，污染物的擴散速率與負濃度梯度成正比固定空間某一點為研究對象2.湍流統(tǒng)計理論泰勒－>圖13-8，正態(tài)分布，研究對象流體的個別微團、質(zhì)點薩頓使用模式高斯模式

3.相似理論2.湍流統(tǒng)計理論湍流擴散理論研究手段與實驗方法研究手段1.

數(shù)學方法分析2.實測法——最基礎方法地形條件、氣象手段、實測實驗方法

1.示蹤劑濃度測量法

2.光學輪廓法

3.激光測煙法

4.“標記粒子”軌跡法第三節(jié)點源擴散的高斯模式一、高斯模式與大氣擴散1、為什么采用高斯模式

1）與其它擴散模式（k模式、統(tǒng)計模式和相似模式）相比，數(shù)學運算簡捷；

2）物理概念與湍流的隨機性相一致；

3）計算結果與試驗資料吻合度高；

4）高斯模式是k和u為常數(shù)時的菲克擴散方程的解；

5）其它的理論公式最后處理階段，包含有很強的經(jīng)驗性。

《環(huán)境影響評價技術導則》第二單元：大氣擴散參數(shù)與煙云抬升高度及有效源高計算；專題討論“平均風速U的不同取值對地面軸線濃度計算精度的影響”。第三單元：專題討論“靜風條件下塵粒地面濃度擴散模式”使學生全面理解三類參數(shù)：（擴散參數(shù)δy和δz，有效源高He和平均風速U）的物理意義，確保計算精度。對現(xiàn)有教材內(nèi)容的深化和擴展。要求學生理解掌握高斯模式，會正確選用模式第一單元：

高斯模式的理論基礎和各項假設的內(nèi)在含義；高斯模式變形模式的推導；專題討論“高斯模式的適用條件”。三單元教學內(nèi)容教學目的第三節(jié)點源擴散的高斯模式二、高斯模式的有關假定坐標系右手坐標，y為橫風向，z為垂直向四點假設

a．污染物濃度在y、z風向上分布為正態(tài)分布b．風只在一個方向作穩(wěn)定的水平流動，在x軸方向上，平流輸送作用遠大于擴散作用；c．源強是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d．擴散中污染物是守恒的（不考慮轉化）

高斯擴散模式高斯擴散模式的坐標系二、無界空間連續(xù)點源擴散模式由正態(tài)分布假定，得下風向任一點的濃度分布方差的表達式由假定4－>源強積分式（單位時間物料守恒）

未知數(shù)：濃度c，待定函數(shù)A（x），待定系數(shù)a，b（）積分，可以解出四個未知數(shù)：得到高斯模式高斯煙流的形態(tài)三、高架連續(xù)點源擴散模式三、高架連續(xù)點源擴散模式鏡像全反射---->像源法實源：像源：實源的貢獻像源的貢獻實際濃度四、幾種特殊情況下的計算公式地面濃度模式：z＝0代入上式，

地面軸線濃度模式：z＝0、再取y=0代入上式地面最大濃度模式：

考慮地面軸線濃度模式

上式，增大，則、增大，第一項減小第二項增大，必然在某x處有最大值四、幾種特殊情況下的計算公式地面最大濃度模式（續(xù)）：設（實際中成立）由此求得地面源高斯模式（令H＝0）：相當于無限源的2倍（鏡像垂直于地面，源強加倍）

五、高斯模式使用條件的討論（第一單元）

1.

是空間位置和有效源高的函數(shù)。是某一時段的平均值，其平均時段與u和σyσz的相同。2.源強Q無論高架源還是地面源連續(xù)排放穩(wěn)定的點源，源強Q為定值（g/s）mg/s。五、高斯模式使用條件的討論（第一單元）3.平均風速討論題：1）當風速=0的時候，高斯公式會怎么樣？2）假定（2）中風速是個常量?實際上成立嗎？高斯公式要求≥1m/s,當＜1m/s時就不用高斯模式而用其它模式處理

變量實際計算時風速如何取?煙流抬升相對穩(wěn)定后整個煙云垂直范圍內(nèi)的平均風速五、高斯模式使用條件的討論（第一單元）4.污染物假定（4）可以推知地面對污染物進行全反射，高斯模式是一種正態(tài)分布假設條件下的湍擴散模式。因此該模式適用的污染物必須是氣態(tài)污染物或粒徑較小的微粒。對于dp＞5μm的粒子在擴散時就有明顯的重力沉降速度，并且塵粒一旦到達地面，地面不能對其全反射。因此，顆粒物擴散濃度計算時，在有風條件（≥1m/s）下可采用考慮了重力沉降作用的“傾斜煙云模式”。五、高斯模式使用條件的討論（第一單元）5.地形不規(guī)則的地形不能應用高斯擴散模式。高斯模式適合的地形必須是平坦，并且尺度范圍較小（＜25km）。6其他

模式中的有效源高He

擴散參數(shù)σy、σz，我們將在下面兩節(jié)分別加以討論。第四節(jié)煙流抬升高度q源強－>計算或?qū)崪y

平均風速－>多年的風速資料

H有效煙囪高度

、擴散參數(shù)

顆粒物擴散模式粒徑小于15um的顆粒物可按氣體擴散計算大于15um的顆粒物：傾斜煙流模式地面反射系數(shù)第三節(jié)煙流抬升高度一、煙流抬升過程與影響煙流抬升高度的因素

1.煙流抬升階段（1）噴出階段依靠煙流初始動量向上噴射；（2）浮升階段煙流的熱力浮力而上升；（3）瓦解階段煙流與空氣混合，失去動量和浮力開始隨風飄動；（4）變平階段煙流完全變平，隨風飄動。影響抬升因素煙流的熱力和動力性質(zhì)，氣象條件和地形條件第三節(jié)煙流抬升高度一、煙流抬升過程與影響煙流抬升高度的因素

2.影響煙流抬升高度的因素

(1)排放源及排放煙氣的性質(zhì)初始動量流速和煙囪口內(nèi)徑溫度差浮力項(2)環(huán)境大氣的性質(zhì)煙流與周圍大氣的混合速率（3）下墊面性質(zhì)與煙流抬升動力效應υs≥2u煙氣抬升高度的計算二、抬升高度計算式

（1）

Holland公式：適用于中性大氣條