中国地质大学(武汉)大气污染控制工程第04章 大气扩散浓度估算模式

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1、大气污染控制工程(AIRPOLLUTIONCONTROLENGINEERING)中国地质大学（武汉）环境学院李立青E-mail:liliqing@163.com13476864036第四章大气污染物扩散模式主要内容：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1、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2、湍流的基本概念湍流——大气的无规则运动风速的

2、脉动风向的摆动3、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一、湍流概念简介二、湍流扩散理论主要阐述湍流与烟流传播及湍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3、相似理论图4-1由湍流引起的扩散第二节高斯扩散模式1、坐标系右手坐标，y为横风向，z为垂直向2、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

3、均匀稳定的d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）一、高斯模式的有关假定图4-1浓度正态分布的高斯烟云扩散输送图(x,-y,0)(x,0,0)ozyxH(x,-y,z)HsΔHC(x，z，y)：表示空间某点(x，y，z)时段平均浓度，g/m3σyσz即y向和z向的扩散参数，即y向和z向的标准差，mQ为源强，g/su为平均风速，m/s二、无界条件下连续点源扩散模式三、高架连续点源扩散模式C=C实+C虚三、高架连续点源扩散模式1、地面浓度模式2、地面轴线浓度模式3、地面最大浓度（地面轴线最大浓度）模式

4、三、高架连续点源扩散模式四、地面连续点源扩散模式五、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、扩散参数第三节污染物浓度的估算一、烟气抬升高度的计算初始动量：速度、内径烟温度－>浮力平均风速、大气稳定度烟气抬升1、中国国家标准中规定的公式一、烟气抬升高度的计算Qh，kW地表状况（平原）non1n2Qh≥21000农村或城市远郊区1.4271/32/3城市及近郊区1.3031/32/32100≤Qh＜

5、21000且△T≥35K农村或城市远郊区0.3323/52/5城市及近郊区0.2923/52/52、Holland公式一、烟气抬升高度的计算适用于中性大气条件（稳定时减小，不稳时增加10％～20％）Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下3、Briggs公式适用不稳定及中性大气条件一、烟气抬升高度的计算例题一：某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s，温度140℃，流量250m3/s。烟囱出口处的平均风速4m/s，大气温度20℃，当地气压97

6、8.4hPa，试确定烟气抬升高度及有效源高。二、扩散参数的确定1、P—G扩散曲线法帕斯奎尔（Pasquill）推荐利用常规气象资料吉福德（Giggord)制作成图表太阳辐射（云量、云状和日照）、距地面10m高处风速（u10）与图对应的表，可直接查表获得扩散参数（表4-4）二、扩散参数的确定1、P—G扩散曲线法适用性：扩散曲线是根据近地面源的扩散实验监测数据绘出的。因此不适用于求取100m以上的高架源的扩散系数；扩散曲线是以平坦草地上的实验监测数据整理绘制出来的，该法仅适用于求取平坦开阔下垫面上，

7、近地面源为小尺度扩散的扩散系数，不适合于城市和山区；利用P-G法估算污染物浓度二、扩散参数的确定2、中国国家标准规定的方法P—G法：太阳辐射（云量、云状和日照）、距地面10m高处平均风速（u10）P—T法：太阳高度角、云高、云量中国国家标准法太阳高度角、云量太阳辐射等级+距地面10m高处平均风速（u10）→扩散参数利用幂函数计算（取样时间0.5h）二、扩散参数的确定2、中国国家标准规定的方法平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级工业区和城市中心区，C提至B级，D、E、F向不稳定方向提

8、一级丘陵山区的农村或城市，同工业区取样时间大于0.5h，不变例题三：在例4-1的条件下，当烟气拍出的SO2速率为150g/s时，试计算阴天的白天SO2的最大着地浓度及其出现的距离。第四节特殊大气扩散模式一、熏烟型大气扩散模式熏烟过程：在夜间发生辐射逆温时，清晨太阳升起后，逆温从地面开始破坏，当破坏到烟流下边缘以上时，便发生了强烈的向下混合作用，使地面污染物浓度增大的过程。一、熏烟型大气扩散模式第四节特殊大气扩散模式第四节特殊大气扩散模式1、城市高架点源大气扩散模式2、城市线源扩散模式（1）无限长