大气污染物扩散模式1

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1、第四章大气污染物扩散模式1.湍流扩散的基本理论2.高斯扩散模式3.污染物浓度的估算方法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.烟囱高度设计第一节湍流扩散的基本理论扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105～106倍风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接因素。湍流的基本概念湍流——大气的无规则运动风速的脉动（上、下）风向的摆动（左、右）起因与两种形式热力：温度垂直分布不均（不稳定）机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度湍流扩散理论主要阐述湍流与烟流传播及湍

2、流与物质浓度衰减的关系1.梯度输送理论类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比2.湍流统计理论泰勒－>图4-1，正态分布萨顿实用模式高斯模式（应用最为广泛）第二节高斯扩散模式坐标系右手坐标系（食指—x轴；中指—y轴；拇指—z轴），原点：为无界点源或地面源的排放点，或者高架源排放点在地面上的投影点；x为主风向；y为横风向；z为垂直向高斯模式的四点假设a．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布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）一、高斯模式的有关假

3、定高斯扩散模式高斯扩散模式的坐标系二、无界空间连续点源扩散模式ū—平均风速，m/s；q—源强，g/s；σy—侧向扩散参数，污染物在y方向分布的标准偏差，m；σz—竖向扩散参数，污染物在z方向分布的标准偏差，m；三、高架连续点源扩散模式高架源须考虑到地面对扩散的影响。根据假设④可认为地面就象镜子一样对污染物起全反射作用，按全反射原理，可用“像源法”处理——把P点污染物浓度看成为两部分（实源和像源）作用之和。建立三个坐标系：1、以实源在地面的投影点为原点；P点坐标为（x，y，z）；2、以实源为原点；3、以像

4、源为原点。（1）实源贡献：P点在以实源为原点的坐标系中的垂直坐标为（z-H）。不考虑地面的影响，实源在P点形成的污染物浓度为：ρ1（2）像源贡献：P点在以像源为原点的坐标系中的垂直坐标为（z+H），像源在P点形成的污染物浓度为：ρ2ρ（x,y,z,H）高架连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式上式变为：令ρ’=0例题：一工厂在源高H=30m处以20g/s的速度排放SO2，风速为3m/s，在下风向距离1000m处，扩散系数分别取σy=30m，σz=20m。计算烟流中心线上SO2的浓度；中心线以左60m、以下

5、20m处SO2的浓度。颗粒物扩散模式粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算大于15μm的颗粒物：倾斜烟流模式地面反射系数无界空间连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式第三节污染物浓度的估算q源强计算或实测平均风速多年的风速资料H有效烟囱高度、扩散参数烟云抬升的原因有两个：①是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；②是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。1.烟气抬升高度的计算初始动量：速度、内径浮力：烟温度烟气抬升

6、烟气抬升高度的计算（1）Holland公式：当大气稳定度为中性，计算烟气抬升高度时，经常使用霍兰徳公式：Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。在实际计算中，不稳定条件(A、B稳定度)，ΔH需增加10％～20％；稳定条件(D、E、F稳定度)，ΔH需减少10％～20％。kW抬升高度计算式（2）Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件不稳定或中性大气下，布里格斯公式用来确定不同的热释放率和下风向距离条件下的烟气抬升高度：（3）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法”(GB/T

7、13201-91)中的公式——在没有特别要求时，应优先使用国家标准规定的方法。例：某市远郊区电厂烟囱高160m，烟囱排出口内径5m，排烟速度12m/s。烟气温度135℃，周围大气温度15℃。大气稳定度C级，源高处风速612m/s。试分别用霍兰德、布里格斯、国家标准公式计算烟气抬升高度（假设下风向距离x=2km）大气扩散参数（σy，σz）的确定P－G曲线法帕斯奎尔在1961年推荐一种仅需要常规气象观测资料就能估算σy，σz的方法，吉福德(Gifford)进一步将它制成应用更方便的图表。应用观测到的风速、云

8、量、云状和日照等天气资料，将大气扩散稀释能力分为6个等级：A—极不稳定，B—不稳定，C—弱不稳定，D—中性，E—弱稳定，F—稳定。若稳定级别为A～B，则表示按A、B级的数据内插。该法的要点：首先根据帕斯奎尔划分大气稳定度的方法来确定大气稳定度级别；然后从图4-4和图4-5中查得（或表4-4用内插法求出）对应的扩散参数σy和σz；最后将σy、σz代入前面介绍的一系列扩散模式中，就可估计出各种情况下的浓度值。扩散参数是表征湍流扩散剧烈程度的物理