大氣污染控制工程-04大氣污染濃度估算模式

第四章大氣污染物擴(kuò)散模式湍流擴(kuò)散的基本理論高斯擴(kuò)散模式污染物濃度的估算方法特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式煙囪高度設(shè)計(jì)廠址選擇第一節(jié)湍流擴(kuò)散的基本理論擴(kuò)散的要素湍流擴(kuò)散理論風(fēng)速越大湍流越強(qiáng)污染物擴(kuò)散速度越快，污染物濃度越低湍流：湍流擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105～106倍風(fēng)：因主風(fēng)方向上平均風(fēng)速遠(yuǎn)大于脈動(dòng)風(fēng)速，所以風(fēng)的平流輸送對(duì)污染物擴(kuò)散起主要作用一、擴(kuò)散的要素風(fēng)、湍流——決定污染物在大氣中的稀釋擴(kuò)散情況風(fēng)向：影響污染物的水平遷移擴(kuò)散方向污染系數(shù)P：風(fēng)向、風(fēng)速綜合作用對(duì)空氣污染物擴(kuò)散影響程度；P=風(fēng)向頻率/該風(fēng)向平均風(fēng)速風(fēng)速大小：決定了大氣擴(kuò)散稀釋作用的強(qiáng)弱

污染物在大氣中的濃度與平均風(fēng)速成反比，風(fēng)速增大1倍，下風(fēng)向污染物濃度將減少一半

風(fēng)速隨高度的分布：對(duì)數(shù)律；指數(shù)律1、風(fēng)對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響湍流——大氣的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

風(fēng)速的脈動(dòng)風(fēng)向的擺動(dòng)湍流按形成原因分：

熱力：溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）機(jī)械：垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度湍流越強(qiáng)，污染物擴(kuò)散速度越快，污染物濃度越低2、湍流對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響1、梯度輸送理論是類比菲克提出的分子擴(kuò)散理論建立的假定由大氣湍流引起的某物質(zhì)擴(kuò)散，類似于分子擴(kuò)散，并可用同樣的分子擴(kuò)散方程描述，污染物的擴(kuò)散速率與負(fù)濃度梯度成正比為了求得各種條件下某污染物的時(shí)、空分布，必須對(duì)分子擴(kuò)散方程在進(jìn)行擴(kuò)散的大氣湍流場(chǎng)的邊界條件下求解二、湍流擴(kuò)散理論泰勒應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究湍流擴(kuò)散問題，其湍流統(tǒng)計(jì)理論是在以下假定條件下建立：流體中的微粒與連續(xù)流體一樣，呈連續(xù)運(yùn)動(dòng)；微粒在進(jìn)行傳輸和擴(kuò)散時(shí)，不發(fā)生化學(xué)和生物學(xué)反應(yīng)；微粒的大小和質(zhì)量忽略不計(jì)；將微粒運(yùn)動(dòng)看作是相對(duì)于一定空間發(fā)生的。2、湍流統(tǒng)計(jì)理論泰勒公式薩頓實(shí)用模式高斯模式泰勒公式下圖是從污染源放出的粒子，在風(fēng)沿著x方向吹的湍流大氣中擴(kuò)散的情況。假定大氣湍流場(chǎng)是均勻、穩(wěn)定的，從原點(diǎn)放出的一個(gè)粒子的位置用y表示，則y隨時(shí)間而變化，但其均值為零。如果從原點(diǎn)放出很多粒子，則在x軸上粒子的濃度最高，濃度分布以x軸為對(duì)稱軸，并符合正態(tài)分布3、湍流相似理論最早由英國(guó)科學(xué)家里查森和泰勒提出，后來通過許多科學(xué)家的努力，特別是俄國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)，使湍流相似擴(kuò)散理論得到很大發(fā)展該理論基本觀點(diǎn)是：湍流由許多大小不同的湍渦構(gòu)成，大湍渦失去穩(wěn)定分裂成小湍渦，同時(shí)發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移，這一過程一直進(jìn)行到最小的湍渦轉(zhuǎn)化為熱能為止。從這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，利用量綱分析的理論，建立起某種統(tǒng)計(jì)物理量的普適函數(shù)，再找出普適函數(shù)的具體表達(dá)式，從而解決湍流擴(kuò)散問題第二節(jié)高斯擴(kuò)散模式高斯模式的有關(guān)假定無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式顆粒物擴(kuò)散模式污染物濃度在y、z軸上分布為正態(tài)分布全部空間中風(fēng)速均勻穩(wěn)定源強(qiáng)是連續(xù)均勻的擴(kuò)散中污染物的質(zhì)量是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）

一、高斯模式的有關(guān)假定1、坐標(biāo)系右手坐標(biāo)系，x為風(fēng)向，y為橫風(fēng)向，z為垂直向2、四點(diǎn)假設(shè)：高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系由正態(tài)分布假定，得出下風(fēng)向任一點(diǎn)的濃度分布由概率統(tǒng)計(jì)理論寫出方差表達(dá)式由第四點(diǎn)假定可寫出源強(qiáng)積分式（單位時(shí)間物料守恒）（1）（2）（3）二、無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式已知量：源強(qiáng)Q、平均風(fēng)速u、標(biāo)準(zhǔn)差σx和σy未知量：濃度ρ，待定函數(shù)A（x），待定系數(shù)a，b四個(gè)方程聯(lián)立可求出四個(gè)未知量將式（1）代入式（2），求待定系數(shù)a，b將式（1）代入式（3），有通過查表可得到所以，有高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散須考慮地面對(duì)擴(kuò)散影響，根據(jù)單位時(shí)間物料守恒認(rèn)為地面象鏡子一樣對(duì)污染物進(jìn)行全反射，可用“像源法”處理如圖，把P點(diǎn)污染物濃度看成是兩部分作用之和，一部分是實(shí)源作用，指不存在地面時(shí)P點(diǎn)具有的污染物濃度；一部分是像源作用，指由于地面反射作用增加的污染物濃度。相當(dāng)于實(shí)源(0，0，H)和像源(0，0，-H)在P點(diǎn)產(chǎn)生的污染物濃度之和。三、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式實(shí)源像源（1）實(shí)源作用：P點(diǎn)在以實(shí)源為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中垂直坐標(biāo)（距煙流中心線的垂直距離）為（z-H）,則實(shí)源在P點(diǎn)所造成的污染物濃度為：（2）像源作用：P點(diǎn)在以像源為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中垂直坐標(biāo)（距像源煙流中心線的垂直距離）為（z+H）,則像源在P點(diǎn)所造成污染物濃度為：實(shí)源像源（3）P點(diǎn)實(shí)際的污染物濃度：高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模式（4）地面濃度模式：求地面污染物濃度，取z=0代入上式，得（5）地面軸線濃度模式：再取y=0代入上式，得地面軸線濃度：（6）地面最大濃度模式：兩項(xiàng)共同作用，會(huì)在某一距離x處出現(xiàn)濃度最大值如下圖所示，標(biāo)準(zhǔn)差σy和σz隨距離x的增大而增大，從而導(dǎo)致Q/(πuσyσz)項(xiàng)隨x的增大而減小假設(shè)σy/σz不隨距離x變化，是一個(gè)常數(shù)C=σy/σz

，則σy=C

·σz將其代入地面軸線濃度表達(dá)式，則有地面最大濃度值求解過程：由高架連續(xù)點(diǎn)源模式令有效源高H=0而得到四、地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式與無界源擴(kuò)散模式比較，發(fā)現(xiàn)地面源造成污染物濃度相當(dāng)于無界源造成污染物濃度的兩倍，是因?yàn)榈孛骁R像反射污染物，使源強(qiáng)加倍粒徑小于15μm的顆粒物：地面濃度按上述氣體擴(kuò)散計(jì)算大于15μm的顆粒物：由于重力沉降作用使?jié)舛确植加兴淖?，可按傾斜煙流模式計(jì)算（重力沉降作用降低了有效源高；落至地面的污染物因顆粒大而不能完全反射）五、顆粒物擴(kuò)散模式求解過程：第三節(jié)污染物濃度的估算——Q

源強(qiáng)：計(jì)算或?qū)崪y(cè)

估算污染物濃度，應(yīng)已知以下參數(shù)：Q、u、H、σy和σz——u平均風(fēng)速:多年的風(fēng)速資料

——H

有效煙囪高度

——σy和σz擴(kuò)散參數(shù)主要內(nèi)容煙氣抬升高度的計(jì)算擴(kuò)散參數(shù)的確定煙囪有效高度H為煙囪幾何高度Hs與煙氣抬升高度△H之和，即H=Hs+△H煙氣抬升的主要原因：煙囪出口煙氣具有一定初始動(dòng)量，初始動(dòng)量大小決定于出口流速和出口內(nèi)徑由于煙溫高于周圍氣溫而產(chǎn)生的浮力，浮力大小決定于煙氣與周圍大氣間的溫差另外，平均風(fēng)速、風(fēng)速垂直切變、大氣穩(wěn)定度對(duì)煙氣抬升也有影響一、煙氣抬升高度的計(jì)算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QH——煙氣的熱釋放率，KW1、Holland（霍蘭德）公式——適用于中性大氣條件(穩(wěn)定時(shí)減小、不穩(wěn)時(shí)增加10％～20％)

2、Briggs（布里格斯）公式——適用不穩(wěn)定及中性大氣條件3、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式——在“制訂地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”(GB/T13201-91)中規(guī)定的公式△H2按（1）計(jì)算n0、n1、n2由表4-2確定例1某發(fā)電廠煙囪高120m，出口內(nèi)徑5m。出口煙氣流速13.5m/s，煙氣溫度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Holland、Briggs(x≤10HS)和國(guó)標(biāo)公式計(jì)算煙氣抬升高度。解：（1）利用Holland公式（2）利用Briggs公式計(jì)算熱釋放速率：29236>21000,而且x≤10HS，有：（3）利用國(guó)標(biāo)公式：因?yàn)镼H>21000kW,且(Ts-Ta)>35K,（教材p91

）所以選用式4-22，由表4-2查得系數(shù)n0=1.303,n1=1/3,n2=2/3，這樣有教材p90—現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)確定、經(jīng)驗(yàn)公式或圖表估算（1）方法要點(diǎn)

將大氣分成A－F共六個(gè)穩(wěn)定度等級(jí)

（根據(jù)云量和云狀、日照、風(fēng)速來劃分）

繪制x~σy和x~σz曲線圖(每張圖有6條曲線，對(duì)應(yīng)A、B……F穩(wěn)定度級(jí)）

二、擴(kuò)散參數(shù)的確定1、P－G曲線法（2）P－G曲線的應(yīng)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別利用擴(kuò)散曲線確定σy和σz地面最大濃度估算ρmaxρmax（1）穩(wěn)定度分類方法P-G法：優(yōu)點(diǎn)，用簡(jiǎn)單的常規(guī)氣象資料確定大氣穩(wěn)定度級(jí)別缺點(diǎn)，對(duì)太陽輻射強(qiáng)弱劃分不確切，對(duì)云量觀測(cè)不準(zhǔn)確P-T法：優(yōu)點(diǎn)，按太陽高度角、云高和云量確定大氣穩(wěn)定度級(jí)別缺點(diǎn)，確定太陽輻射等級(jí)的云量和云高較復(fù)雜，不便應(yīng)用改進(jìn)的P-T法：太陽高度角

（式4-29，地理緯度，傾角）

輻射等級(jí)穩(wěn)定度云量（加地面風(fēng)速）

2、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法具體選取方法平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提半級(jí)工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至B級(jí)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提一級(jí)丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)取樣時(shí)間大于0.5h，不變，（2）擴(kuò)散參數(shù)的選取擴(kuò)散參數(shù)的表達(dá)式如下（取樣時(shí)間0.5h，按表4-8查算）例1地面源正下風(fēng)向一點(diǎn)上，測(cè)得3分鐘平均濃度為3.4x10-3g/m3，試估計(jì)該點(diǎn)兩小時(shí)平均濃度。解：取樣時(shí)間大于0.5h時(shí)，垂直方向擴(kuò)散參數(shù)σz不變，橫向擴(kuò)散參數(shù)為（τ≥1h時(shí)，q=0.3）：

例1某城市火電廠煙囪高100m，出口內(nèi)徑5m。出口煙氣流速12.7m/s，溫度140℃，流量250m3/s，大氣溫度20℃，當(dāng)?shù)貧鈮?78.4hPa，試確定煙氣抬升高度及有效源高。當(dāng)煙氣排出的SO2速率為150g/s時(shí)，試計(jì)算陰天的白天SO2的最大著地濃度及其出現(xiàn)的距離。解：（1）采用國(guó)標(biāo)公式計(jì)算（A）首先求煙氣熱釋放率：（B）煙氣抬升高度：選用式4-22，由表4-2查得系數(shù)n0=1.303,n1=1/3,n2=2/3，這樣有（C）有效源高：（2）SO2最大著地濃度計(jì)算（A）確定大氣穩(wěn)定度：查表4-3，陰天的白天為D級(jí)，根據(jù)擴(kuò)散參數(shù)的選取方法，城區(qū)點(diǎn)源，D級(jí)向不穩(wěn)定方向提一級(jí)，則應(yīng)為C級(jí)（B）計(jì)算最大著地濃度：已知H=304.9m，則最大著地濃度時(shí)的垂直擴(kuò)散參數(shù)為：查表4-4，在C級(jí)穩(wěn)定度下有：則最大著地濃度為：例2某工廠位于城市遠(yuǎn)郊區(qū)，鍋爐煙囪高度85m，出口內(nèi)徑4m，煙氣出口溫度140℃，煙氣流量244800m3/h，SO2排放率為50g/s。煙囪出口高度處平均風(fēng)速為4.0m/s，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?13hPa，環(huán)境氣溫為20℃

。試計(jì)算7月15日晴天12時(shí)的地面軸線濃度分布情況，計(jì)算范圍從距煙囪500m起，間隔500m，計(jì)算到下風(fēng)向4000m止（當(dāng)?shù)鼐暥圈?24°30′，經(jīng)度λ=102°20′

）解：（1）計(jì)算煙氣抬升高度和有效源高：首先求煙氣熱釋放率：則按式4-22計(jì)算煙氣抬升高度，由表4-2查得系數(shù)n0=0.332,n1=3/5,n2=2/5，這樣有有效源高為：（2）確定大氣穩(wěn)定度：按式4-29計(jì)算太陽高度角，由表4-7查得太陽傾角δ=+21°，則有晴天認(rèn)為總云量和低云量都小于4，由表4-5查得太陽輻射等級(jí)為+3。估計(jì)距地面10m高處的風(fēng)速，利用式3-23計(jì)算，由表3-3查得m=0.15由表4-6查得大氣穩(wěn)定度為A~B級(jí)，在此取B級(jí)（3）濃度估算：修正擴(kuò)散參數(shù)，根據(jù)國(guó)標(biāo)，對(duì)于城市遠(yuǎn)郊區(qū)，B級(jí)穩(wěn)定度的擴(kuò)散參數(shù)仍取B級(jí)時(shí)的值，由表4-8計(jì)算σy、σz，結(jié)果如下（以500m為例）：下風(fēng)距離500m處地面軸線濃度為：距離x/m5001000150020002500300035004000σy/m83156211279339397454509σz/m51109170233297363430497同樣，其他距離處地面軸線濃度為：距離x/m5001000150020002500300035004000濃度ρ/μg/m33.267.463.546.633.424.718.814.8第四節(jié)特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式封閉型擴(kuò)散模式熏煙型擴(kuò)散模式—主要指氣象條件與高斯模式不一樣（高斯模式適于整層大氣處于同一個(gè)溫度層結(jié)中，溫度層結(jié)構(gòu)均一，但實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)）逆溫層底和地面看成全反射鏡面污染物在兩鏡面間無窮次全反射污染物濃度是實(shí)源和無窮多個(gè)虛源貢獻(xiàn)之和

n為反射次數(shù)，地面和逆溫層底實(shí)源在兩鏡子里分別形成n個(gè)像一、封閉型擴(kuò)散模式定義：指低層為不穩(wěn)定大氣，上部有明顯逆溫層，使污染物垂直擴(kuò)散受到限制，只能在地面和逆溫層底之間進(jìn)行，稱為封閉型擴(kuò)散1、污染物濃度計(jì)算自a點(diǎn)(0,H)

排放的污染物,對(duì)x點(diǎn)(X,Z)

的污染,路徑有直接到達(dá)的ax;有經(jīng)過一次反射的apx

與aqx;有經(jīng)過二次反射的abdx與almx;還有經(jīng)過三次、四次反射的。ax路徑是實(shí)源(0)的污染貢獻(xiàn);apx

路徑是虛源①的污染貢獻(xiàn);almx

路徑是虛源②的污染貢獻(xiàn);aqx

是虛源③的污染貢獻(xiàn);而abdx

路徑則是虛源④的污染貢獻(xiàn)。以虛源④的污染貢獻(xiàn)為例證明,作ac∥bd，應(yīng)用入射角等于反射角(∠abe=∠qbd=∠bdp=∠xdX),

∠abd=∠bdx，得ab∥dx,又ac∥bd

，所以ab=cd,ac=bd=cf,進(jìn)而有abdx=fcdx

。從而有虛源④到接受點(diǎn)x

的垂直距離為(Z-H+2D)xr同樣，不難得到這些排放點(diǎn)到接受點(diǎn)x的垂直距離為(Z-H+2nD)和(Z+H+2nD)n=0

對(duì)應(yīng)的是實(shí)源(0)與虛源①的污染貢獻(xiàn);n=-1

對(duì)應(yīng)的是虛源②與③的污染貢獻(xiàn);n=1

對(duì)應(yīng)的是虛源④與⑤的污染貢獻(xiàn);n=-2

對(duì)應(yīng)的是虛源⑥與⑦的污染貢獻(xiàn)……歸納出地面以上虛源對(duì)應(yīng)的n值是負(fù)數(shù),地面以下虛源對(duì)應(yīng)的n值是正數(shù);對(duì)于每個(gè)n值,前面一個(gè)虛源對(duì)應(yīng)的是|Z-H+2nD|(A項(xiàng)),后面一個(gè)虛源對(duì)應(yīng)的是|Z+H+2nD|(B項(xiàng))

ρ這樣就得出濃度表達(dá)式如下，對(duì)于每個(gè)n值,前面一個(gè)虛源對(duì)應(yīng)的是|Z-H+2nD|(A項(xiàng)),后面一個(gè)虛源對(duì)應(yīng)的是|Z+H+2nD|(B項(xiàng))

所以地面軸線上污染物濃度為2、污染物濃度簡(jiǎn)化計(jì)算（在x≤xD）（1）（3）－>內(nèi)插（假定變化為線性）AB（2）當(dāng)z向濃度混合均勻，y向濃度仍為正態(tài)分布，則例1某電廠煙囪有效高度150m，SO2排放率為151g/s。在夏季晴朗的下午，地面風(fēng)速為4m/s。由于上部鋒面逆溫將垂直混合限制在1.5km以內(nèi)。試估算正下風(fēng)向3km和11km處地面的SO2濃度。解：（1）確定大氣穩(wěn)定度：夏季晴朗的下午，太陽輻射為強(qiáng)輻射，地面風(fēng)速為4m/s時(shí)，查表4-3得到大氣穩(wěn)定度B級(jí)。（2）確定煙流擴(kuò)散高度達(dá)到逆溫層底時(shí)的σz：（3）計(jì)算xD：查表4-8得到a2=1.09356，γ2=0.057025，這樣有（4）當(dāng)x=3km<xD時(shí)，地面軸線濃度采用式4-9，查表4-8有：代入式4-9，得到：（5）當(dāng)x=11km>2xD時(shí)，地面軸線濃度采用式4-36，查表4-8有：代入式4-36，得到：例2某工廠位于40°N、120°E的某市。該廠煙囪排放某種大氣污染物的速率為7.6kg/h，煙囪高40m，直徑0.5m，煙氣溫度323K，廢氣出口速率10m/s。8月15日下午2時(shí)(北京時(shí)間)天空云量5/4。氣溫303K，地面風(fēng)速2.8m/s，1000m以上存在明顯逆溫層。試求此時(shí)下風(fēng)向地面軸線上距源1000m、5000m和8000m處的污染物濃度。解：（1）確定大氣穩(wěn)定度：由表4-7查得太陽傾角δ=14°，則太陽高度角為由太陽高度角及云量5/4，由表4-5查得太陽輻射等級(jí)為+2。根據(jù)太陽輻射等級(jí)和地面風(fēng)速2.8m/s，由表4-6查得大氣穩(wěn)定度為B級(jí)（2）計(jì)算煙囪出口處的平均風(fēng)速：查表3-3得B級(jí)穩(wěn)定度下風(fēng)廓線指數(shù)m=0.15，由指數(shù)律公式得（3）計(jì)算有效源高：由霍蘭德公式計(jì)算煙氣抬升高度B級(jí)穩(wěn)定度時(shí)，需要校正計(jì)算結(jié)果，取校正因子1.15，得：則煙囪有效高度為：（4）計(jì)算xD：確定煙流擴(kuò)散高度達(dá)到逆溫層底時(shí)的σz查表4-8得到a2=1.09356，γ2=0.057025，這樣有（5）當(dāng)x=1000m<xD時(shí)，地面軸線濃度采用式4-9，查表4-8有：又Q=7.6kg/h=2111mg/s，代入式4-9，得到：（6）當(dāng)x=5000m>xD而<2xD時(shí)，采用x=xD和x=2xD所得濃度的內(nèi)插值代入式4-9，得到：x=2xD，地面軸線濃度采用式4-36，查表4-8有：代入式4-36，得到：x=xD，地面軸線濃度采用式4-9，查表4-8有：內(nèi)插得到x=5000m

處的濃度：（7）當(dāng)x=8000m>2xD時(shí)，地面軸線濃度采用式4-36，查表4-8有：代入式4-36，得到：由于夜間輻射逆溫在日出后，受太陽輻射，使逆溫自下而上消失，消失到煙羽下邊界時(shí)，上部仍為逆溫，擴(kuò)散只能向下進(jìn)行，致使出現(xiàn)地面高濃度。隨著逆溫自下而上逐漸消退而發(fā)展至煙流上界時(shí)達(dá)高潮，此過程稱為熏煙過程二、熏煙型擴(kuò)散模式1、熏煙過程假設(shè)：煙流原是排入穩(wěn)定層內(nèi)，當(dāng)逆溫層消失到高度hf時(shí)，在高度hf以下濃度垂直分布均勻。仍可用上式計(jì)算，將D換成hf；源強(qiáng)只包括進(jìn)入混合層部分（由轉(zhuǎn)化成的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)計(jì)算煙羽進(jìn)入混合層中的份額）2、地面污染物濃度計(jì)算hfH

推導(dǎo)過程

是比利和休森提出的近似式，假定熏煙條件下煙流邊緣以15度角向外向下擴(kuò)展逆溫層消失到煙囪的有效高度處，認(rèn)為煙流的一半向下混合，另一半仍留在上面的穩(wěn)定大氣中，這時(shí)地面熏煙濃度為：地面軸線濃度為：逆溫層消失到煙流上邊緣，即逆溫消失超過，煙流全部處于不穩(wěn)大氣中，熏煙過程不存在例1某電廠煙囪有效高度150m，SO2排放率為151g/s。夜間和上午地面風(fēng)速為4m/s，夜間云量3/10。若清晨煙流全部發(fā)生熏煙現(xiàn)象，確定下風(fēng)向16km處的地面軸線濃度。解：夜間風(fēng)速4m/s，云量3/10，由表4-3查得穩(wěn)定度為E級(jí)。由E級(jí)和x=16km查表4-4得到σy=544mσz=100m，則有第五節(jié)城市及山區(qū)擴(kuò)散模式城市大氣擴(kuò)散模式山區(qū)大氣擴(kuò)散模式——城市街道和公路上的汽車排氣可作為線源（1）無限長(zhǎng)線源

較長(zhǎng)道路上行駛的車輛密度，能夠在道路兩側(cè)形成連續(xù)穩(wěn)定濃度場(chǎng)的線源，稱無限長(zhǎng)線源無限長(zhǎng)線源在橫風(fēng)向產(chǎn)生的濃度處處相等，因此把點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模式對(duì)變量y進(jìn)行積分，可得到無限長(zhǎng)線源擴(kuò)散模式：一、城市大氣擴(kuò)散模式1、線源擴(kuò)散模式在街道上行駛的車輛只能在街道兩側(cè)形成斷續(xù)穩(wěn)定濃度場(chǎng)的線源，稱有限長(zhǎng)線源必須考慮線源末端引起的“邊緣效應(yīng)”取接受點(diǎn)的平均風(fēng)向?yàn)閤軸，從y1到y(tǒng)2進(jìn)行積分，得（2）有限長(zhǎng)線源例12z假定污染物濃度在混合層內(nèi)均勻分布(假設(shè)污染物一旦由源排出，就立即在混合層內(nèi)均勻分布)設(shè)城市平均面源源強(qiáng)為Q，城市上空混合層高度為D，則距城市上風(fēng)向邊緣距離x處的濃度：實(shí)際上城市面源源強(qiáng)是不均勻的，應(yīng)劃分成更小的面源單元，忽略橫向擴(kuò)散的不均勻性，只考慮沿x方向的源強(qiáng)變化，將城市劃分成若干塊與風(fēng)向垂直的條形面源，則濃度為u2、面源擴(kuò)散模式（1）箱模式例1將眾多低矮污染源依一定方式劃分為若干小方格，每個(gè)方格內(nèi)的源強(qiáng)為方格內(nèi)所有源強(qiáng)的總和除以方格的面積

假設(shè)：面源單元與上風(fēng)向某一虛擬點(diǎn)源所造成的污染等效，當(dāng)虛擬點(diǎn)源的煙流擴(kuò)散到面源單元的中心時(shí)，其煙流的寬度正好等于面源單元的寬度，其厚度正好等于面源單元的高度，如圖（2）簡(jiǎn)化為點(diǎn)源的面源模式相當(dāng)于在點(diǎn)源公式中增加了一個(gè)初始擴(kuò)散參數(shù)，地面濃度用下式計(jì)算：根據(jù)冪函數(shù)確定虛擬點(diǎn)源至面源的距離例1某點(diǎn)的污染物濃度主要取決于上風(fēng)向面單元的源強(qiáng)，上風(fēng)向兩側(cè)單元對(duì)其影響很小某點(diǎn)的污染物濃度主要由它所在的面單元的源強(qiáng)決定（3）窄煙流模式——山區(qū)流場(chǎng)由于受到復(fù)雜地形的熱力和動(dòng)力因子影響，流場(chǎng)均勻和定常的假定難以成立——風(fēng)向穩(wěn)定、研究尺度不大、地形較為開闊及起伏不大的地區(qū)，濃度基本上遵循正態(tài)分布規(guī)律，只是擴(kuò)散參數(shù)比平原地區(qū)大很多二、山區(qū)擴(kuò)散模式1、封閉山谷中的擴(kuò)散模式受狹谷地形限制，污染物僅能在峽谷兩壁間擴(kuò)散，由于壁的多次反射作用，距離污染源一段距離處，橫向均勻分布。而垂直方向仍為正態(tài)分布。濃度表達(dá)式：若為高架源，則根據(jù)再根據(jù)大氣穩(wěn)定度求出相應(yīng)的x值，此x值就是擴(kuò)散開始受到狹谷兩側(cè)壁影響的距離求出求解過程仍用高斯模式，只對(duì)有效源高進(jìn)行修正—當(dāng)H>hT時(shí)，（H-hT/2）為有效源高—當(dāng)H<hT時(shí)，H/2為有效源高（1）