第四章 大气扩散浓度估算模式

《第四章 大气扩散浓度估算模式》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

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1第一节湍流扩散的基本理论一、湍流概念简介大气的无规则运动称为大气湍流。按照湍流形成的原因，可将湍流分为两种形式：热力湍流：由垂直方向温度垂直分布不均匀引起机械湍流：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度第四章大气扩散浓度估算模式2一、湍流概念简介湍流与扩散的关系在主风方向上风的平流输送作用是主要的。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度越快，污染物的浓度就越低。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最

2、本质的因素。第四章大气扩散浓度估算模式3二、湍流扩散理论简介1.梯度输送理论梯度输送理论是通过与菲克（A.Fick）扩散理论的类比建立起来的。菲克认为分子扩散的规律与傅立叶提出的固体中的热传导的规律类似，皆可用相同的数学方程式描述。湍流梯度输送理论进一步假定，由大气湍流引起的某物质的扩散，类似于分子扩散，并可用同样的分子扩散方程描述。然而由于边界条件往往很复杂，不能求出严格的分析解，只能在特定的条件下求出近似解，再根据实际情况修正。第四章大气扩散浓度估算模式4二、湍流扩散理论简介2.湍流统计理论：泰勒(G．I．Tayler)首先应用统计学方法研究湍流扩散问题，并于

3、1921年提出了著名的泰勒公式。从污染源释放出的粒子，在风沿着x方向吹的湍流大气中扩散的情况。假定大气湍流场是均匀、稳定的。从原点释放出的一个粒子的位置用y表示，则y随时间而变化，但其平均值为零。如果从原点放出很多粒子，则在x轴上粒子的浓度最高，浓度分布以x轴为对称轴，并符合正态分布。第四章大气扩散浓度估算模式5图4-1由湍流引起的扩散第四章大气扩散浓度估算模式6萨顿（O.G.Sutton)首先应用泰勒公式，提出了解决污染物在大气中扩散的实用模式。高斯（Gaussian）在分析大量实测资料的基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设条件下的扩散模式。高斯模式是目前

4、应用较广的模式。第四章大气扩散浓度估算模式7一、高斯模式的有关假定1、坐标系原点为排放点或高架源排放点在地面的投影，x轴为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面oxy，向上方向为正。在这种坐标系中，烟流中心线或与x轴重合，或在xoy面的投影为x轴。第二节高斯扩散模式第四章大气扩散浓度估算模式8高斯扩散模式坐标系高斯扩散模式的坐标系第四章大气扩散浓度估算模式92、高斯模式的有关假定四点假设a．污染物浓度在y、z轴上分布为正态分布b．全部高度风速均匀稳定c．源强是连续均匀稳定的d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）第四章大气扩散浓度估算

5、模式10二、无界空间连续点源扩散模式由正态分布的假设可得污染物平均浓度的分布函数：由概率统计理论可得方差的表达式：由污染物的质量守恒可得：（4-1）（4-2）（4-3）第四章大气扩散浓度估算模式11上式中：ū—平均风速；Q—源强是指污染物排放速率。δy—侧向扩散参数，污染物在y方向分布的标准偏差，是距离y的函数，m；δz—竖向扩散参数，污染物在z方向分布的标准偏差，是距离z的函数，m；未知量—浓度c、待定函数A(x)、待定系数a、b；式①、②、③、④组成一方程组，四个方程式有四个未知数，故方程式可解。第四章大气扩散浓度估算模式12二、无界空间连续点源扩散模式第四章

6、大气扩散浓度估算模式13二、无界空间连续点源扩散模式实际的污染物排放源大多位于地面或接近地面的大气边界层内。污染物在大气中的扩散过程必然会受到地面的影响，这种大气扩散称为有界大气扩散。在建立有界大气扩散模式时，必须考虑地面的影响。第四章大气扩散浓度估算模式14三、高架连续点源扩散的高斯模式高架连续点源的扩散问题，必须考虑地面对扩散的影响。根据假设，可以认为地面像镜面一样，对污染物可以起全反射作用。可以把P点的污染物浓度看成是两部分贡献之和：一部分是不存在地面时P点所具有的污染物浓度；另一部分是由于地面反射作用所增加的污染物浓度。15三、高架连续点源扩散的高斯模式1

7、6三、高架连续点源扩散模式实源的贡献像源的贡献实际浓度第四章大气扩散浓度估算模式17（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代入上式第四章大气扩散浓度估算模式18（3）地面最大浓度模式：由此求得：假设σy/σz不随距离x变化。第四章大气扩散浓度估算模式192、地面连续点源地面源高斯模式（令H＝0）：第四章大气扩散浓度估算模式20对于排放源排放的小于15μm的颗粒物，可以不考虑颗粒物的沉降作用。对于粒径大于15μm的颗粒物，其重力沉降作用将使浓度分布有所改变，应以倾斜烟流模式计算地面浓度。五、颗粒物扩散模式第四章大气扩散浓度估算模式

8、21五、颗