第03章 大氣擴散模式課件

第3章大氣擴散濃度估算模式主要內容：湍流擴散的基本理論高斯擴散模式污染物濃度估算特殊氣象條件下的擴散模式煙囪高度設計廠址選擇第03章大氣擴散模式3.1湍流擴散的基本理論影響污染物在大氣中擴散的要素風：平流輸送為主湍流：擴散比分子擴散快105～106倍湍流擴散理論簡介主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質濃度衰減的關系研究湍流場中物質擴散的方法：梯度輸送理論統(tǒng)計理論泰勒應用統(tǒng)計理論高斯模式第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式高斯擴散模式：坐標系右手坐標，x為風向，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．整個擴散空間中風速均勻穩(wěn)定c．源強是連續(xù)、均勻的d．擴散過程中污染物是守恒的第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式高斯擴散模式的坐標系第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式無界空間連續(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d源強積分式（單位時間物料守恒）

第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式高架連續(xù)點源擴散模式鏡像全反射---->像源法實源：像源：第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式幾種簡單的實用模式地面濃度：地面軸線濃度：第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式幾種簡單的實用模式第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式幾種簡單的實用模式結論：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第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式顆粒物擴散模式顆粒物擴散與氣體擴散的不同：沉降地面沉積粒徑小于15μm的顆粒物可按氣體擴散計算大于15μm的顆粒物：傾斜煙流模式（地面濃度）第03章大氣擴散模式3.2高斯擴散模式顆粒物擴散模式地面反射系數(shù)第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算估算中需要確定：Q

源強計算或實測

平均風速多年的風速資料

H

有效煙囪高度

、擴散參數(shù)第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計算煙囪的任務：保持通風排煙氣至高空，減輕地面污染實踐表明：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章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計算煙氣抬升：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)計算中，認為煙氣首先完成抬升，之后發(fā)生輸送和擴散第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計算公式霍蘭德（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、熱釋放率比較強的情況下偏差更大第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計算公式布里吉斯（Brigss）公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算煙氣抬升高度的計算公式我國“制訂地方大氣污染物排放標準的技術方法”(GB/T13201-91)中的公式第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算擴散參數(shù)σy和σz的確定σy、σz的變化規(guī)律隨擴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曲線的基礎上制成了表格第03章大氣擴散模式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：穩(wěn)定度分級；根據(jù)相應穩(wěn)定度和擴散距離x查圖表確定σy和σz第03章大氣擴散模式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)定度的擴散.第03章大氣擴散模式3.3污染物濃度的估算國標方法確定σy和σz：采用特納爾改進的穩(wěn)定度分類方法擴散參數(shù)的表達式為（取樣時間0.5h，按表4-8查算）平原地區(qū)和城市遠郊區(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章大氣擴散模式3.4特殊氣象條件下的擴散模式有上部逆溫時的擴散：相當于兩鏡面之間無窮次全反射實源和無窮多個虛源貢獻之和n為反射次數(shù)，在地面和逆面實源在兩個鏡子里分別形成n個像第03章大氣擴散模式3.4特殊氣象條件下的擴散模式有上部逆溫時的擴散：計算簡化：1.當x≤xD（尚未達到封閉階段）由計算σz，查P-G曲線確定xD

按式4-9計算地面軸線濃度第03章大氣擴散模式3.5煙囪高度的設計計算方法要求：（1）達到稀釋擴散的作用（2）造價最低，

造價正比于H2（3）地面濃度不超標按地面最大濃度計算：第03章大氣擴散模式3.5煙囪高度的設計計算方法按地面絕對最大濃度計算：第03章大氣擴散模式3.5煙囪高度的設計計算方法按一定保證率的計算：取上述兩種情況之間一定保證率下的平均風速和擴散參數(shù)P值法(國標GB/T13201-91)第03章大氣擴散模式3.5煙囪高度的設計煙囪設計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系增加排氣量多種因素，綜合權衡第03章大氣擴散模式3.6廠址選擇氣象資料風向和風速：風玫瑰圖大氣穩(wěn)定度混合層厚度的確定第03章大氣擴散模式3.6廠址選擇長期平均濃度的計算計算公式：（考慮風速、風向、大氣穩(wěn)定度的概率組合）按風向方位計算的平均濃度假定：同一扇形內下風下y方向濃度均勻分布；吹某一扇形的風時，污染物全部集中于此扇型中第03章大氣擴散模式3.6廠址選擇長期平均濃度的計算按風向方位計算的平均濃度假定：同一扇形內下風下y方向濃度均勻分布；吹某一扇