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1、恶臭污染扩散的数学模型张晓岚金至青张东平上海大学环境与化学工程学院,,,,摘要恶奥污染物大多为气态可以通过空气扩散而造成污染在恶奥污染源调查基础上收集的有关数据运用大气扩散数学模型模拟恶臭污染的扩散过程,可对污染程度进行评价。国外对大气扩散模型的研究比较深入,开发出了多种数学模型,常用的是高斯扩散模型,以及在此基础发展出的各种计算衫旷散数学模型。对恶臭物质的扩散过程建立数学模型,可以预测污染源不同距离处的恶臭浓度!确定恶奥污染影响范围以及公众受影响的程度!。为恶奥污染的综合防治与管理提供科学依
2、据关一词高斯扩散模型计算机扩散数学模型应用!商斯扩散模型高斯扩散模型是高斯应用湍流统计理论,在大量实验数据资料,分析以及正态分布假设的基础上‘’一∀,。,,得到了污染物在大气中扩散的数学模型经过多年的研究试验国内外建立了多种高斯扩散模型包括高斯点源扩散模式、点源封闭式扩散模型、高斯面源虚拟点源扩散模式,以及多种特殊气。,象条件和复杂地形条件下的高斯扩散模式在模拟恶臭污染扩散方面高斯扩散模型也是目前运用。。得最普遍的以下介绍的是在模拟恶臭扩散中运用得较多的几种高斯扩散模式#!#高斯点源扩散模式。
3、、、通风,高斯扩散模式适用于均一的大气条件排放大最恶臭污染物的烟囱放散管口等虽然,,。其大小不一但只要不是讨论很近距离的污染问题在实际应用中都可以近似的把他们视作点源,,,如果在扩散过程中污染物的质量不变即烟流到达地面全部反射不发生沉降和化学反应那,么在污染源下风向任意一点的浓度公式为,,,∃%,。&∋(%)一∗(%)一+。%)一,#一黔典华二共‘一’’毕攀‘−丽气”−可−可−.二地面浓度似!∀中,令#∃%,可得到点源的地“面浓度公式&一、.,+5一、∗月,,,,∋()∗%
4、+∀∃∋/01一23二,,4/01一33气丁,5∀2、内.‘尹昌、内.名尹(,&‘,‘&蒯口−。。,6地面轴线浓度当∗∃%时代入5∀即可得到)轴上的地面浓度公式(5+,,,,2∋()%%+∀∃4)7卜二一二(8∀、&艺叮&蒯口口,2+∃%&如果是地面源即则有%,,,1/000&2碑,爪口口9地面最大浓度其出,夜习醒巨离在实际运用时最关心的是高架源的地面最大浓度和它离源的。,&,&,&距离对−和−的规律做一些近乎实际的假设即假设。∗:。为常数然后将式(8∀对。求导并,&取极值则可求得。,
5、;红月一芳(<∀2&时地面浓度达到最大值&·,=口〔、,,,∋()。%%+∀∃二(>∀加万万=−才,82式中?一任一点的污染物的浓度≅Α:≅创≅、,,,,一源强≅Β!<Χ单位时间内污染物排放量沙,2,。,∗)≅Χ一横向扩散系数污染物在方向分布的标准偏差是距离的函数&,,,。一垂直扩散系数污染物在#方向分布的标准偏差是距离)的函数≅Χ,Δ一排放口处的平均风速≅八Χ,+一有效源高≅Χ,))≅Χ一污染源排放点至下风向上任一点的轴方向距离,∗一污染源排放点至下风向上任一点的∗轴方向距离≅Χ,。##≅一污染
6、源排放点至下风向上任一点的轴方向距离!25点源封闭式扩散棋型前面介绍的扩散模型,都是适用于同一类稳定度气层的扩散计算,同时还需要地形平坦以及风。,,、漫烟速不太小等条件而实际运用中常常会遇到一些特殊的气象条件如上部逆温的扩散型的,。扩散和徽风情况下的扩散等这里介绍常见的有上部逆温时的扩散情况,&大气边界层常常出现这样的温度分布状况低层是中性层结在离地面几百米到一二千米是中性层结或不稳定层结,即通常所说的上部逆温,它使污染物的铅直扩散受到抑制,污染物的扩散实,。际上被限制在地面和逆温层底之间上部逆温
7、层或稳定层的高度称为混合层高度在推导这种情况,。下的扩散模式时把逆温层底和地面同样看作起全反射作用的镜面根据反射原理可算出实源和每,,2,一对像源的贡献再求所有浓度之和即得封闭型扩散公式设混合层高度为0则其地面轴线浓度公式为.2“..。.,矛Ε1+一=Φ0夕Ε2Γ∃二尸一5∀‘入抖32(Η∀一一二丁一!∗&艺口韶口口篇ΓΑ」2式中0一逆温层高度≅Χ,。Φ一般取8或一烟流在两界面之间的反射次数!28应拟点源的面源扩散模式很多面源形式的恶臭污染源的排放点不高,如垃圾填埋场和‘污水处理厂的各个流程建筑
8、物都贴近地面,可。以通过假定得到面源的扩散模式面源模式Ι&这种假定如下&−2面源污染物排放量集中在该单元的型心上Χϑ2面源单元形心的上!,,!风向距离为处有一虚拟点源如图2∋#它在面源单元中心线处产生的烟流宽度−,二2!∀。,!等于面源单元宽度34∃!面源单元在下风向造成的浓度可由虚拟点源在下风向造成的同样的浓度所代,!,。5.,&∀。.,!一8替由假定可得362由求出的和大气稳定度级别应用7曲线图或表可查出%!,,%+%9,,一,由查出。代入点源扩散的高斯模式2∀便可
