第04章 大气污染浓度估算(1修改)ppt课件.ppt

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1、第四章大气扩散浓度估算模式1.湍流扩散的基本理论2.高斯扩散模式3.污染物浓度的估算4.特殊气象条件下的扩散模式5.城市及山区的扩散模式6.烟囱高度设计7.厂址选择第一节湍流扩散的基本理论一、湍流概念简介湍流——大气的无规则运动风速的脉动风向的摆动湍流形成原因热力湍流：垂直方向温度分布不均匀引起的热力湍流，其强度主要取决于大气稳定度。机械湍流：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的机械湍流，其强度主要取决于风速梯度和地面粗糙度。实际的湍流是上述两种湍流的叠加。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最本质的因素。二、湍流扩散理论简介1.梯度输送理论类比于菲克分子

2、扩散理论而建立起来的。菲克输送理论：在单位时间内物质经过单位面积输送的通量与浓度梯度成正比。梯度输送理论：大气扩散类似于分子扩散，认为由扩散引起的污染物的输送通量也与浓度梯度成正比。即式中：F——污染物质的输送通量；k——湍流扩散系数；C——污染物质的浓度；x——是与扩散截面垂直的空间坐标。负号是代表扩散向浓度减小的方向进行。由于边界条件复杂，只能是在特定条件下求出近似解，再根据实际情况修正。二、湍流扩散理论简介2.湍流统计理论污染物在y、z轴上的浓度分布以x轴为对称轴，并符合正态分布。应用湍流统计理论得到正态分布假设下的扩散模式——高斯模式。第二节高斯扩散模式一、高

3、斯模式的有关假定1.坐标系：原点为排放点或高架源排放点在地面的投影点。右手坐标，x轴正向为平均风向，y轴为横风向，z轴为垂直向。第二节高斯扩散模式一、高斯模式的有关假定2.四点假设：a．污染物浓度在y、z轴上的分布符合正态分布；b．在全部空间风速是均匀的、稳定的；c．源强是连续均匀的；d．扩散中污染物的质量是守恒的（不考虑转化）二、无界空间连续点源扩散模式由正态分布假定，得下风向任一点的浓度分布由概率统计理论写出方差的表达式由假定d源强积分式（单位时间物料守恒）三、高架连续点源扩散模式镜像全反射---->像源法实源：(x,y,z-H)像源：(x,y,z+H)实源的贡献

4、像源的贡献实际浓度三、高架连续点源扩散模式（1）地面浓度模式：取z=0代入上式，得：（2）地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式，得三、高架连续点源扩散模式（3）地面最大浓度模式考虑地面轴线浓度模式：，是距离x的函数，而且随x的增大而增大，必然在某一距离x处出现浓度最大值。设比值不随距离x变化而为一常数时，把上式对求导，并令其等于零，即：经运算即可求得计算地面最大浓度及出现距离的公式：是距离的函数，故上式表示了最大浓度点与源高的关系。四、地面连续点源扩散模式地面连续点源扩散模式：令高架连续点源模式中有效源高H=0得：比较发现：地面连续点源造成的污染物浓度恰是无界空间连续

5、点源所造成浓度的两倍。五、颗粒物扩散模式倾斜烟流模式对于排气筒排放的粒径大于15μm的颗粒污染物，由于其自身有明显重力沉降作用，将使浓度分布有所改变，这时求地面浓度的公式为：式中颗粒沉降速度vt，可由下式计算：高斯扩散模式高斯扩散模式的适用条件是：①下垫面开阔、平坦，性质一致（海陆交界性质不一致）；②扩散物质在扩散过程中不发生衰减，与空气无相对运动，地面对污染物起全反射作用。③平均流场平直稳定，平均风向和风速无显著时间变化，平均风速一般应大于1~2m/s；④扩散过程是在同一种温度层结的气层中进行的；⑤主要适用小尺度扩散过程，以不超过10~20km为宜。例某污染源排出S

6、O2量为8000mg/s，有效源高为80m，烟囱出口处平均风速为5m/s。在当时的天气条件下，正下风方向500m处的σy=35.3m,σz=18.1m,试求正下风方向500m处SO2的地面浓度是多少？例某污染源排出SO2量为8000mg/s，有效源高为80m，烟囱出口处平均风速为5m/s。在当时的天气条件下，正下风方向500m处的σy=35.3m,σz=18.1m,试求正下风方向500m处SO2的地面浓度是多少？解：根据已知条件，σy=35.3mσz=18.1mC（500,0,0,80）===4.57×10-5mg/m3[例]某一高架连续点源排放污染物，在风速2m/s

7、，有效高度为H时，地面最大浓度为ρmax，试问当风速为4m/s，有效高度为H时，地面最大浓度是ρmax的几倍？（假定扩散参数不变）[例]某一高架连续点源排放污染物，在风速2m/s，有效高度为H时，地面最大浓度为ρmax，试问当风速为4m/s，有效高度为H时，地面最大浓度是ρmax的几倍？（假定扩散参数不变）解：ρmax=ρmax2=ρmax2/ρmax===ρmax2=ρmax第三节污染物浓度估算一、烟气抬升高度的计算有效源高具有一定速度的热烟气从烟囱口排出后，可以上升至很高的高度。相当于增加了烟囱的几何高度。因此，烟囱的有效高度H应为烟囱几何高度H