大氣污染物擴(kuò)散模式

第四章大氣污染物擴(kuò)散模式1.湍流擴(kuò)散的基本理論2.高斯擴(kuò)散模式3.污染物濃度的估算方法4.特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式5.城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式6.煙囪高度設(shè)計(jì)第一節(jié)湍流擴(kuò)散的基本理論擴(kuò)散的要素風(fēng)：平流輸送為主，風(fēng)大則湍流大湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105～106倍湍流的基本概念

湍流——大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

風(fēng)速的脈動(dòng)風(fēng)向的擺動(dòng)起因與兩種形式

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擴(kuò)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(guān)系1.梯度輸送理論類比于分子擴(kuò)散，污染物的擴(kuò)散速率與負(fù)濃度梯度成正比2.湍流統(tǒng)計(jì)理論泰勒－>圖4-1，正態(tài)分布薩頓實(shí)用模式高斯模式

3.相似理論第二節(jié)高斯擴(kuò)散模式高斯模式的有關(guān)假定坐標(biāo)系右手坐標(biāo)，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．全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定c．源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d．?dāng)U散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）

高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系無(wú)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(shí)間物料守恒）

高斯煙流的形態(tài)高斯煙流的濃度分布高斯煙流中心線上的濃度分布高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式鏡像全反射---->像源法實(shí)源：像源：高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式

顆粒物擴(kuò)散模式粒徑小于15μm的顆粒物可按氣體擴(kuò)散計(jì)算大于15μm的顆粒物：傾斜煙流模式地面反射系數(shù)第三節(jié)污染物濃度的估算q

源強(qiáng)計(jì)算或?qū)崪y(cè)

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)1.煙氣抬升高度的計(jì)算

初始動(dòng)量：速度、內(nèi)徑煙溫度－>浮力煙氣抬升煙氣抬升高度的計(jì)算抬升高度計(jì)算式

（1）

Holland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％）

Holland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下煙氣抬升高度的計(jì)算抬升高度計(jì)算式（續(xù)）（2）Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件

煙氣抬升高度的計(jì)算（3）我國(guó)“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

擴(kuò)散參數(shù)的確定P－G曲線法P－G曲線Pasquill常規(guī)氣象資料估算Gifford制成圖表擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別第四節(jié)特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式主要指氣象條件與高斯模式不一樣（溫度層結(jié)構(gòu)均一，實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)）

封閉型擴(kuò)散模式相當(dāng)于兩鏡面之間無(wú)窮次全反射實(shí)源和無(wú)窮多個(gè)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(gè)鏡子里分別形成n個(gè)像封閉型擴(kuò)散模式計(jì)算簡(jiǎn)化：熏煙型擴(kuò)散模式假設(shè)：

D

換成hf（垂向均勻分布）；q只包括進(jìn)入混合層部分，

則仍可用上面公式

熏煙型擴(kuò)散模式第五節(jié)城市及山區(qū)擴(kuò)散模式城市大氣擴(kuò)散模式1.線源擴(kuò)散模式城市大氣擴(kuò)散模式2.面源擴(kuò)散模式大氣排放規(guī)范里規(guī)定條件：煙囪高40m；單個(gè)排放量<0.04t/h城市大氣擴(kuò)散模式2.面源擴(kuò)散模式（續(xù)）簡(jiǎn)化為點(diǎn)源的面源擴(kuò)散模式（續(xù)）形心上風(fēng)向距x0處有一虛擬點(diǎn)源，其煙流在形心處寬度正好與正方形寬度相等

煙流寬度：中心線到濃度為中心處距離的兩倍

（正態(tài)分布：）

確定、之后即可按點(diǎn)源計(jì)算面源濃度城市大氣擴(kuò)散模式2.面源擴(kuò)散模式（續(xù)）窄煙流模式某點(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)決定常用城市空氣質(zhì)量模式箱模式單箱模式多箱模式——如目前用于我國(guó)城市空氣污染指數(shù)預(yù)報(bào)的CAPPS模式城市多源模式如EPA推薦的ISC模式（IndustrialSourceComplexModel）光化學(xué)模式如EPA推薦的UAM－V（UrbanAirshedModel）模式線源模式如CALINE模式，用于計(jì)算公路的污染物排放山區(qū)擴(kuò)散模式山區(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對(duì)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

ERT模式高斯模式，只對(duì)有效源高進(jìn)行修正

NOAA和EPA模式NOAA－以高斯模式為基礎(chǔ)，對(duì)有效源高進(jìn)行修正EPA－與NOAA相似，只是對(duì)所有穩(wěn)定度級(jí)別都進(jìn)行了地形高度修正第六節(jié)煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪高度的計(jì)算要求：（1）達(dá)到稀釋擴(kuò)散的作用（2）造價(jià)最低，

造價(jià)正比于H2（3）地面濃度不超標(biāo)

按地面最大濃度計(jì)算

煙囪高度的計(jì)算按地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算煙囪高度的計(jì)算按一定保證率的計(jì)算法取上述兩種情況之間