第03章 大氣擴(kuò)散模式課件

第3章大氣擴(kuò)散濃度估算模式主要內(nèi)容：湍流擴(kuò)散的基本理論高斯擴(kuò)散模式污染物濃度估算特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式煙囪高度設(shè)計(jì)廠址選擇第03章大氣擴(kuò)散模式3.1湍流擴(kuò)散的基本理論影響污染物在大氣中擴(kuò)散的要素風(fēng)：平流輸送為主湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105～106倍湍流擴(kuò)散理論簡介主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質(zhì)濃度衰減的關(guān)系研究湍流場中物質(zhì)擴(kuò)散的方法：梯度輸送理論統(tǒng)計(jì)理論泰勒應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論高斯模式第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式：坐標(biāo)系右手坐標(biāo)，x為風(fēng)向，y為橫風(fēng)向，z為垂直向四點(diǎn)假設(shè)a．污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布b．整個擴(kuò)散空間中風(fēng)速均勻穩(wěn)定c．源強(qiáng)是連續(xù)、均勻的d．?dāng)U散過程中污染物是守恒的第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式由正態(tài)分布假定，得下風(fēng)向任一點(diǎn)的濃度分布方差的表達(dá)式由假定d源強(qiáng)積分式（單位時間物料守恒）

第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式鏡像全反射---->像源法實(shí)源：像源：第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式幾種簡單的實(shí)用模式地面濃度：地面軸線濃度：第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式幾種簡單的實(shí)用模式第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式幾種簡單的實(shí)用模式結(jié)論：地面最大濃度與煙囪的有效高度平方成反比地面最大濃度的出現(xiàn)位置隨煙囪增高而變遠(yuǎn)第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式顆粒物擴(kuò)散模式顆粒物擴(kuò)散與氣體擴(kuò)散的不同：沉降地面沉積粒徑小于15μm的顆粒物可按氣體擴(kuò)散計(jì)算大于15μm的顆粒物：傾斜煙流模式（地面濃度）第03章大氣擴(kuò)散模式3.2高斯擴(kuò)散模式顆粒物擴(kuò)散模式地面反射系數(shù)第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算估算中需要確定：Q

源強(qiáng)計(jì)算或?qū)崪y

平均風(fēng)速多年的風(fēng)速資料

H

有效煙囪高度

、擴(kuò)散參數(shù)第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計(jì)算煙囪的任務(wù)：保持通風(fēng)排煙氣至高空，減輕地面污染實(shí)踐表明：高煙囪的污染總是低于低煙囪，采用高煙囪可以減輕地面污染。第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計(jì)算煙氣抬升：煙氣流出出口后繼續(xù)上升，煙氣中心高度最終高于煙囪煙氣抬升的原因：動力抬升：取決于初始速度熱力抬升：取決于煙氣溫度抬升作用相當(dāng)于使煙囪高度增加：H(煙囪的有效高度)=Hs(幾何高度)+ΔH(抬升高度)ΔH=Hm(動力抬升高度)+Ht(熱力抬升高度)計(jì)算中，認(rèn)為煙氣首先完成抬升，之后發(fā)生輸送和擴(kuò)散第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計(jì)算公式霍蘭德（Holland）式：適用于中性大氣條件（穩(wěn)定時減小，不穩(wěn)時增加10％～20％）Holland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下偏差更大第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計(jì)算公式布里吉斯（Brigss）公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計(jì)算公式我國“制訂地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”(GB/T13201-91)中的公式第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算擴(kuò)散參數(shù)σy和σz的確定σy、σz的變化規(guī)律隨擴(kuò)散距離的增大而增大大氣不穩(wěn)定時σ大，穩(wěn)定時σ小粗糙地面上的σ大，平坦地面上的σ小確定方法：P－G曲線法P－G曲線：Pasquill常規(guī)氣象資料估算穩(wěn)定度；Gifford制成圖表倫敦氣象局在P－G曲線的基礎(chǔ)上制成了表格第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算利用P-G曲線確定σy和σz：方法要點(diǎn)：穩(wěn)定度分級；根據(jù)相應(yīng)穩(wěn)定度和擴(kuò)散距離x查圖表確定σy和σz第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算利用P-G曲線地面最大濃度估算：根據(jù)求出σz|x=xCmax根據(jù)大氣穩(wěn)定度和σz查P-G曲線得到xCmax根據(jù)大氣穩(wěn)定度和xCmax查P-G曲線得到σy將σy和σz代入地面最大濃度估算式（4-10）即得地面最大濃度值CmaxPS：前述模式均適用于整層大氣都具有同一穩(wěn)定度的擴(kuò)散.第03章大氣擴(kuò)散模式3.3污染物濃度的估算國標(biāo)方法確定σy和σz：采用特納爾改進(jìn)的穩(wěn)定度分類方法擴(kuò)散參數(shù)的表達(dá)式為（取樣時間0.5h，按表4-8查算）平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提半級工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至B級，D、E、F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)取樣時間大于0.5h，不變，第03章大氣擴(kuò)散模式3.4特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式有上部逆溫時的擴(kuò)散：相當(dāng)于兩鏡面之間無窮次全反射實(shí)源和無窮多個虛源貢獻(xiàn)之和n為反射次數(shù)，在地面和逆面實(shí)源在兩個鏡子里分別形成n個像第03章大氣擴(kuò)散模式3.4特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式有上部逆溫時的擴(kuò)散：計(jì)算簡化：1.當(dāng)x≤xD（尚未達(dá)到封閉階段）由計(jì)算σz，查P-G曲線確定xD

按式4-9計(jì)算地面軸線濃度第03章大氣擴(kuò)散模式3.5煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算方法要求：（1）達(dá)到稀釋擴(kuò)散的作用（2）造價最低，

造價正比于H2（3）地面濃度不超標(biāo)按地面最大濃度計(jì)算：第03章大氣擴(kuò)散模式3.5煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算方法按地面絕對最大濃度計(jì)算：第03章大氣擴(kuò)散模式3.5煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算方法按一定保證率的計(jì)算：取上述兩種情況之間一定保證率下的平均風(fēng)速和擴(kuò)散參數(shù)P值法(國標(biāo)GB/T13201-91)第03章大氣擴(kuò)散模式3.5煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪設(shè)計(jì)中的幾個問題氣象參數(shù)的取值：多年平均值或某一保證頻率值考慮上部逆溫的影響選用煙氣抬升高度公式注意適用范圍考慮煙囪與建筑物的高度關(guān)系增加排氣量多種因素，綜合權(quán)衡第03章大氣擴(kuò)散模式3.6廠址選擇氣象資料風(fēng)向和風(fēng)速：風(fēng)玫瑰圖大氣穩(wěn)定度混合層厚度的確定第03章大氣擴(kuò)散模式3.6廠址選擇長期平均濃度的計(jì)算計(jì)算公式：（考慮風(fēng)速、風(fēng)向、大氣穩(wěn)定度的概率組合）按風(fēng)向方位計(jì)算的平均濃度假定：同一扇形內(nèi)下風(fēng)下y方向濃度均勻分布；吹某一扇形的風(fēng)時，污染物全部集中于此扇型中第03章大氣擴(kuò)散模式3.6廠址選擇長期平均濃度的計(jì)算按風(fēng)向方位計(jì)算的平均濃度假定：同一扇形內(nèi)下風(fēng)下y方向濃度均勻分布；吹某一扇