大氣污染控制工程_大氣擴(kuò)散濃度估算模式

1、1第四章第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式大氣擴(kuò)散濃度估算模式教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容1湍流擴(kuò)散的基本理論湍流擴(kuò)散的基本理論2高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式3污染物濃度的估算方法污染物濃度的估算方法4特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式5城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式6煙囪高度設(shè)計(jì)煙囪高度設(shè)計(jì)7 7廠址選擇廠址選擇2第第4 4章章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式大氣擴(kuò)散濃度估算模式 1 1、教學(xué)要求、教學(xué)要求 要求了解湍流擴(kuò)散的基本理論，理解和掌握要求了解湍流擴(kuò)散的基本理論，理解和掌握高斯擴(kuò)散模式、煙囪高度的設(shè)計(jì)和廠址的選高斯擴(kuò)散模式、煙囪高度的設(shè)計(jì)和廠址的選擇。擇。 2 2、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)重點(diǎn) 掌握

2、影響污染物稀釋擴(kuò)散法控制的有關(guān)條件；掌握影響污染物稀釋擴(kuò)散法控制的有關(guān)條件；污染物濃度估算的高斯模式，煙囪高度的設(shè)污染物濃度估算的高斯模式，煙囪高度的設(shè)計(jì)方法。計(jì)方法。 3 3、教學(xué)難點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn) 污染物稀釋擴(kuò)散法控制，污染物濃度估算的污染物稀釋擴(kuò)散法控制，污染物濃度估算的高斯模式。高斯模式。31 湍流擴(kuò)散的基本理論湍流擴(kuò)散的基本理論 一一、湍流概念簡(jiǎn)介、湍流概念簡(jiǎn)介 擴(kuò)散的要素?cái)U(kuò)散的要素風(fēng)風(fēng)：平流輸送為主，風(fēng)大則湍流大平流輸送為主，風(fēng)大則湍流大湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快10105 510106 6倍倍1、什么是、什么是湍流湍流？ 除在水平方向運(yùn)動(dòng)外，還會(huì)由上、下、左、右方向

3、的除在水平方向運(yùn)動(dòng)外，還會(huì)由上、下、左、右方向的亂運(yùn)動(dòng)，風(fēng)的這種特性和擺動(dòng)稱為大氣湍流。（亂運(yùn)動(dòng)，風(fēng)的這種特性和擺動(dòng)稱為大氣湍流。（有點(diǎn)有點(diǎn)象分子的熱運(yùn)動(dòng)象分子的熱運(yùn)動(dòng)） 或者說(shuō)湍流是大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)或者說(shuō)湍流是大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 。2、湍流與擴(kuò)散的關(guān)系、湍流與擴(kuò)散的關(guān)系 把湍流想象成是由許多湍渦形成的，湍渦的不規(guī)則運(yùn)把湍流想象成是由許多湍渦形成的，湍渦的不規(guī)則運(yùn) 動(dòng)而形成它與分子運(yùn)動(dòng)極為相似。動(dòng)而形成它與分子運(yùn)動(dòng)極為相似。3.3.湍流湍流起因有兩種形式起因有兩種形式 ：熱力：溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）熱力：溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）機(jī)械：垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度機(jī)械：垂直方向風(fēng)速分布

4、不均勻及地面粗糙度4 4.4.湍流運(yùn)動(dòng)的判據(jù)湍流運(yùn)動(dòng)的判據(jù)雷諾數(shù)雷諾數(shù)雷諾還找到了由層流運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換到湍流運(yùn)動(dòng)的判據(jù)雷諾還找到了由層流運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換到湍流運(yùn)動(dòng)的判據(jù)雷諾數(shù)（雷諾數(shù)（Re）臨界雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù)試驗(yàn)（圓管）表明：試驗(yàn)（圓管）表明：當(dāng)當(dāng)Re2000時(shí)的流體流動(dòng)是時(shí)的流體流動(dòng)是 湍流湍流當(dāng)當(dāng)Re0.1m/s則則Re6000所以通常認(rèn)為大氣運(yùn)動(dòng)都是湍流運(yùn)動(dòng)所以通常認(rèn)為大氣運(yùn)動(dòng)都是湍流運(yùn)動(dòng)LURe5二、湍流擴(kuò)散理論簡(jiǎn)介二、湍流擴(kuò)散理論簡(jiǎn)介 1.1.梯度輸送理論梯度輸送理論 2.湍流統(tǒng)計(jì)理論湍流統(tǒng)計(jì)理論6 3. 3.研究湍流的主要方法研究湍流的主要方法 目前研究湍流的主要方法有兩種：目前研究湍流的主要

5、方法有兩種： 一種是半經(jīng)驗(yàn)理論方法一種是半經(jīng)驗(yàn)理論方法，它是通過(guò)解運(yùn)動(dòng)方程等來(lái)研，它是通過(guò)解運(yùn)動(dòng)方程等來(lái)研究邊界層大氣運(yùn)動(dòng)；究邊界層大氣運(yùn)動(dòng)； 是模仿氣體分子運(yùn)動(dòng)與氣體宏觀運(yùn)動(dòng)的理論處理方法，是模仿氣體分子運(yùn)動(dòng)與氣體宏觀運(yùn)動(dòng)的理論處理方法，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，采用適當(dāng)?shù)膮?shù)。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，采用適當(dāng)?shù)膮?shù)。 雖然這個(gè)理論本身還很粗糙，但能夠解決一些實(shí)際問(wèn)雖然這個(gè)理論本身還很粗糙，但能夠解決一些實(shí)際問(wèn)題題(如物體在流體中運(yùn)行的阻力如物體在流體中運(yùn)行的阻力)，所以許多應(yīng)用科學(xué)家，所以許多應(yīng)用科學(xué)家和工程技術(shù)人員對(duì)此比較感興趣和工程技術(shù)人員對(duì)此比較感興趣 另一種是湍流統(tǒng)計(jì)理論方法另一種是湍流統(tǒng)計(jì)理論方法，即

6、物理上把湍流視為大，即物理上把湍流視為大大小小不同尺度湍渦的迭加，用數(shù)學(xué)來(lái)描述則是把湍大小小不同尺度湍渦的迭加，用數(shù)學(xué)來(lái)描述則是把湍流看成無(wú)窮多個(gè)頻率各異的波迭加而成，采用數(shù)理統(tǒng)流看成無(wú)窮多個(gè)頻率各異的波迭加而成，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)途徑，來(lái)分析研究湍流內(nèi)部結(jié)構(gòu)。計(jì)途徑，來(lái)分析研究湍流內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 將流體的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)視為隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的集合，以數(shù)理統(tǒng)將流體的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)視為隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的集合，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)研究湍流內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，許多基礎(chǔ)理論科計(jì)學(xué)的方法來(lái)研究湍流內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，許多基礎(chǔ)理論科學(xué)家就致力于這方面的研究。學(xué)家就致力于這方面的研究。7 2高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式一、高斯模式的有關(guān)假定一、高斯模式的有關(guān)假定

7、1.坐標(biāo)系坐標(biāo)系 坐標(biāo)系取排放點(diǎn)（無(wú)界源、地面源或高架源排放點(diǎn)）在坐標(biāo)系取排放點(diǎn)（無(wú)界源、地面源或高架源排放點(diǎn)）在地面的投影點(diǎn)為原點(diǎn)，主風(fēng)向?yàn)榈孛娴耐队包c(diǎn)為原點(diǎn)，主風(fēng)向?yàn)閤軸，軸，y軸在水平面內(nèi)垂直于軸在水平面內(nèi)垂直于x軸，正方向在軸，正方向在x軸的左側(cè)，軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面，向上為正，即軸垂直于水平面，向上為正，即右手坐標(biāo)系。食指右手坐標(biāo)系。食指x軸；中指軸；中指y軸；拇指軸；拇指z軸。此坐標(biāo)系軸。此坐標(biāo)系中，煙流中心與中，煙流中心與x軸重合或煙流在軸重合或煙流在oxy平面的投影為平面的投影為x軸。軸。2.2.四點(diǎn)假設(shè)四點(diǎn)假設(shè) a污染物濃度在污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布風(fēng)向上

8、分布為正態(tài)分布b全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定c源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d擴(kuò)散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）擴(kuò)散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化） 8 高斯擴(kuò)散模式坐標(biāo)系高斯擴(kuò)散模式坐標(biāo)系 高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系93、無(wú)無(wú)界界情情況況下下的的擴(kuò)擴(kuò)散散模模式式 有正態(tài)分布假設(shè)可寫出濃度分布函數(shù) 22,bzayzyxeexAC 由統(tǒng)計(jì)理論可寫出方差表達(dá)式 0022cdycdyyy 0022cdzcdzzz 根據(jù)假設(shè)的連續(xù)性條件可寫出 cdydzuQ 10u上式中：上式中： 平均風(fēng)速；平均風(fēng)速； Q源強(qiáng)是指污染物排放速率。與空氣中污染物質(zhì)的濃度成正源強(qiáng)是指污染物排放速率。與空氣中

9、污染物質(zhì)的濃度成正比，它是研究空氣污染問(wèn)題的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通常：比，它是研究空氣污染問(wèn)題的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通常： （）瞬時(shí)點(diǎn)源的源強(qiáng)以一次釋放的總量表示；）瞬時(shí)點(diǎn)源的源強(qiáng)以一次釋放的總量表示； （）連續(xù)點(diǎn)源以單位時(shí)間的釋放量表示；）連續(xù)點(diǎn)源以單位時(shí)間的釋放量表示； （）連續(xù)線源以單位時(shí)間單位長(zhǎng)度的排放量表示；）連續(xù)線源以單位時(shí)間單位長(zhǎng)度的排放量表示； （）連續(xù)面源以單位時(shí)間單位面積的排放量表示。）連續(xù)面源以單位時(shí)間單位面積的排放量表示。 y側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在y方向分布的方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，是距離標(biāo)準(zhǔn)偏差，是距離y的函數(shù)，的函數(shù)，m； z豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物

10、在z方向分布的方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，是距離標(biāo)準(zhǔn)偏差，是距離z的函數(shù)，的函數(shù)，m；未知量未知量濃度濃度c、待定函數(shù)待定函數(shù)A(x)、待定系數(shù)待定系數(shù)a、b；式、組成一方程組，四個(gè)方程式有四個(gè)未知數(shù)，式、組成一方程組，四個(gè)方程式有四個(gè)未知數(shù)，故方程式可解。故方程式可解。11 由 查 表 或 將 式 級(jí) 數(shù) 展 開(kāi) 可 得 ： 02320042222adyeyadyedyeayayay 代 入 式 ：aaay2124232 ，221ya ； 同 理 得 ：221zb 12將、代入中，得： yzzyzyzzyyzyzyuxAuxAzdeydeuxAdzedyexAudydzeexAuQzyzyzy222

11、2222222222222222222 其中： uQxAzy2 再將、代入式得 無(wú)界狀況下，下風(fēng)向任意位置的污染物濃度（g/m3） 2222,22exp2zyzyzyxzyuQC 13 三、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式三、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式 高架源既考慮到地面的影響，又考慮到高出地面一定高高架源既考慮到地面的影響，又考慮到高出地面一定高度的排放源。地面對(duì)污染物的影響很復(fù)雜，如果地面對(duì)污度的排放源。地面對(duì)污染物的影響很復(fù)雜，如果地面對(duì)污染物全部吸收，則式仍適用于地面以上的大氣，但根據(jù)染物全部吸收，則式仍適用于地面以上的大氣，但根據(jù)假設(shè)可認(rèn)為地面就象鏡子一樣對(duì)污染物起全反射作用，假設(shè)可認(rèn)為地面就象鏡子一

12、樣對(duì)污染物起全反射作用，按全反射原理，可用：按全反射原理，可用：“像源法像源法”處理這類問(wèn)題?？梢园烟幚磉@類問(wèn)題?？梢园裀點(diǎn)污染物濃度看成為兩部分作用之和，一部分實(shí)源作用，點(diǎn)污染物濃度看成為兩部分作用之和，一部分實(shí)源作用，一部分是虛源作用。見(jiàn)下頁(yè)圖：相當(dāng)于位置在（一部分是虛源作用。見(jiàn)下頁(yè)圖：相當(dāng)于位置在（0，0，H）的實(shí)源和位置在（的實(shí)源和位置在（0，0，-H）的像源，當(dāng)不存在地面時(shí)在的像源，當(dāng)不存在地面時(shí)在P點(diǎn)產(chǎn)生的濃度之和。點(diǎn)產(chǎn)生的濃度之和。（1）實(shí)源作用：由于坐標(biāo)原點(diǎn)原選在地面上，現(xiàn)移到源高）實(shí)源作用：由于坐標(biāo)原點(diǎn)原選在地面上，現(xiàn)移到源高為為H處，相當(dāng)于原點(diǎn)上移處，相當(dāng)于原點(diǎn)上移H，即原

13、式中的即原式中的Z在新坐標(biāo)系中在新坐標(biāo)系中為（為（Z-H）,不考慮地面的影響，則：不考慮地面的影響，則： 2222122exp2zyzyHzyuQC14實(shí)源 虛源 H H P(x,y,z) 反射區(qū) Z+H Z-H Z 有效源高H=Hs+H 15（2）像源作用：源高H，P點(diǎn)距像源產(chǎn)生的煙流中心線的距離為Z+H，則： 2222222exp2zyzyHzyuQC （3）P點(diǎn)的實(shí)際濃度為兩源作用之和： 222222212exp2exp2exp2zzyzyHzHzyuQCCC 即高架連續(xù)點(diǎn)源正態(tài)分布假設(shè)下的擴(kuò)散模式。 （4）高架連續(xù)點(diǎn)源正態(tài)分布下地面濃度擴(kuò)散模式 Z=0時(shí)即得地面濃度模式： 22222e

14、xp2exp, 0 ,zyzyHyuQHyxC 16（5）高架連續(xù)點(diǎn)源正態(tài)分布下地面軸線濃度模式 222exp, 0 , 0 ,zzyHuQHxC （6）高架連續(xù)點(diǎn)源正態(tài)分布下地面最大濃度模式及位置 y、z是距離x的函數(shù)（而x是t 的函數(shù)） ，且隨x的增大而增大， 在上式中zyuQ隨x增大而減小，而222expzH隨x的增大而 增大，兩項(xiàng)共同作用的結(jié)果必將在某一距離x上出現(xiàn)最大濃度Cmax。 求最大濃度利用求極值的方法，即0dxdc，作一些近于實(shí)際的 假設(shè)常數(shù)）(constzy，即y、z隨x增加的倍數(shù)相同。 17由 02exp22zzyzzHuQddddc 得 yzeHuQC2max2 且最大

15、濃度出現(xiàn)于滿足下列關(guān)系的下風(fēng)處： 222Hz 2maxHXCXz 則風(fēng)速不變時(shí)，可導(dǎo)出2maxeuHQc 18 以上模式適用于氣態(tài)污染物和粒徑小于以上模式適用于氣態(tài)污染物和粒徑小于10m的飄塵，對(duì)于大的飄塵，對(duì)于大10m的顆粒物，由于自身的沉降作用，濃度分布將有所改變。的顆粒物，由于自身的沉降作用，濃度分布將有所改變。7、傾斜煙云模式傾斜煙云模式在預(yù)測(cè)上述顆粒時(shí)，假設(shè)沉積和無(wú)沉積有相同的分布形式，但在整個(gè)煙云在預(yù)測(cè)上述顆粒時(shí)，假設(shè)沉積和無(wú)沉積有相同的分布形式，但在整個(gè)煙云離開(kāi)源以后，便以重力終端速度下降（離開(kāi)源以后，便以重力終端速度下降（ut）,此時(shí)，只要將高斯模式中有此時(shí)，只要將高斯模式中有

16、效源高效源高H用用( ) ) 來(lái)置換即可得到傾斜煙云模式。來(lái)置換即可得到傾斜煙云模式。 5、地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式 令H=0 的地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式 22222exp2expzyzyzyuQC 可見(jiàn)地面源所造成的濃度為無(wú)界情況下濃度的2 倍。 6、地面源下風(fēng)向地面軸向濃度 當(dāng)y=0，z=0，H=0 得：zyxueQc0,0,0, uxuHt19222222,2exp2exp2exp2ztztyzyHzyxuxuHzuxuHzyuQCut t 0 x H uxt 20 四、顆粒物擴(kuò)散模式四、顆粒物擴(kuò)散模式 粒徑小于粒徑小于15m的顆粒物可按氣體擴(kuò)散計(jì)算的顆粒物可按氣體擴(kuò)散計(jì)算 大于大于15m的顆粒

17、物：傾斜煙流模式的顆粒物：傾斜煙流模式 地面反射系數(shù)地面反射系數(shù)2222(1)(/ )( , ,0,)exp()exp222tyzyza qyHv x uc x yHu 2pp18tdgv21 3污染物濃度的估算污染物濃度的估算一一.煙氣抬升高度的計(jì)算煙氣抬升高度的計(jì)算 初始動(dòng)量：初始動(dòng)量： 速度、內(nèi)徑速度、內(nèi)徑煙溫度煙溫度 浮力浮力煙氣抬升煙氣抬升sHHHsHH煙囪幾何高度煙囪幾何高度抬升高度抬升高度有效源高有效源高sHHHsHH煙囪幾何高度煙囪幾何高度抬升高度抬升高度有效源高有效源高22 一一.煙氣抬升高度的計(jì)算煙氣抬升高度的計(jì)算 抬升高度計(jì)算式抬升高度計(jì)算式 1. Holland公式：適

18、用于中性大氣條件公式：適用于中性大氣條件（穩(wěn)（穩(wěn)定時(shí)減小，不穩(wěn)時(shí)增加定時(shí)減小，不穩(wěn)時(shí)增加1020） HollandHolland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下情況下3ssaHs1(1.52.7)(1.59.6 10)sv DTTHDv DQTuu23一、煙氣抬升高度的計(jì)算一、煙氣抬升高度的計(jì)算 抬升高度計(jì)算式（抬升高度計(jì)算式（續(xù)）續(xù)）2.Briggs2.Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件 H1 1/32/3sH1 1/32/3sH21000kW 10 =0.362 10 =1.55當(dāng)時(shí)sQxH

19、HQxuxHHQHuH1 1/31/3H3/52/5Hs6 /5 3/53/5Hs21000kW 3 * =0.362 3 * =0.332 *=0.33當(dāng)時(shí)QxxHQxuxxHQHxQHu24一、煙氣抬升高度的計(jì)算一、煙氣抬升高度的計(jì)算 抬升高度計(jì)算式抬升高度計(jì)算式 （續(xù)）（續(xù)）3 .3 . 我 國(guó)我 國(guó) “ 制 訂 地 方 大 氣 污 染 物 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) 的 技 術(shù) 方制 訂 地 方 大 氣 污 染 物 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) 的 技 術(shù) 方法法”(GB/T13201-91)(GB/T13201-91)中的公式中的公式 12Hsa1 nn0HsHaVasHH121sH12 1 0 0 kW()

20、3 5 K = 0 .3 5 1 7 0 0 kW2 1 0 0 kW1 7 0 0 =() 4 0 02 (1 .50 .0 1)0 .0 4 =sQTTHn QHuTQP QTTTTQQHHHHv DQHu ( 1 ) 當(dāng)和時(shí)( 2 ) 當(dāng)時(shí)HHsH1 / 43 / 8aH8(1 7 0 0 )1 7 0 0 kW3 5 K2 (1 .50 .0 1) = 1 0 m1 .5m /s d = 5 .5(0 .0 0 9 8)dQuQTv DQHuTHQz( 3 ) 當(dāng)或時(shí)( 4 ) 當(dāng)高 處 的 年 平 均 風(fēng) 速 小 于 或 等 于時(shí)25 二、擴(kuò)散參數(shù)的確定二、擴(kuò)散參數(shù)的確定 1、PG曲

21、線法曲線法PG曲線曲線Pasquill常規(guī)氣象資料估算常規(guī)氣象資料估算Gifford制成圖表制成圖表261.擴(kuò)散參數(shù)的確定擴(kuò)散參數(shù)的確定PG曲線曲線法法 PG曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別271.擴(kuò)散參數(shù)的確定擴(kuò)散參數(shù)的確定PG曲線法曲線法 PG曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用利用擴(kuò)散曲線確定利用擴(kuò)散曲線確定 和和yz281.擴(kuò)散參數(shù)的確定擴(kuò)散參數(shù)的確定PG曲線法曲線法 PG曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用地面最大濃度估算地面最大濃度估算Hmax|2czx xzHzxmaxcxyxmaxC由由和和由由曲曲線線（圖圖4-5）反反查查出出由由曲曲線線（圖圖4 4- -4 4）查查

22、由由式式（4 4- -1 10 0）求求出出yHmax|2czx xzHzxmaxcxyxmaxC由由和和由由曲曲線線（圖圖4-5）反反查查出出由由曲曲線線（圖圖4 4- -4 4）查查由由式式（4 4- -1 10 0）求求出出y292.擴(kuò)散參數(shù)的確定中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的擴(kuò)散參數(shù)的確定中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法方法 穩(wěn)定度分類方法穩(wěn)定度分類方法改進(jìn)的改進(jìn)的PT法法 太陽(yáng)高度角太陽(yáng)高度角 （式（式4-29，地理緯度，傾角），地理緯度，傾角） 輻射等級(jí)輻射等級(jí) 穩(wěn)定度穩(wěn)定度 云量云量（加地面風(fēng)速）（加地面風(fēng)速） 302.擴(kuò)散參數(shù)的確定中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的擴(kuò)散參數(shù)的確定中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法方法 擴(kuò)散參數(shù)

23、的選取擴(kuò)散參數(shù)的選取 擴(kuò)散參數(shù)的表達(dá)式為（取樣時(shí)間擴(kuò)散參數(shù)的表達(dá)式為（取樣時(shí)間0.5h，按表，按表4-8查算）查算）平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定方向向不穩(wěn)定方向提半級(jí)提半級(jí)工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至提至B級(jí)，級(jí)，D、E、F向向不穩(wěn)定方向提一級(jí)不穩(wěn)定方向提一級(jí)丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)取樣時(shí)間大于取樣時(shí)間大于0.5h， 不變，不變，1221,aayzxx2121()qyyz314 特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式 主要指氣象條件與高斯模式不一樣主要指氣象條件與高斯模式不一樣（溫度層結(jié)構(gòu)均一，溫

24、度層結(jié)構(gòu)均一，實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)）實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)） 封閉型擴(kuò)散模式封閉型擴(kuò)散模式相當(dāng)于兩鏡面之間無(wú)窮次全反射相當(dāng)于兩鏡面之間無(wú)窮次全反射實(shí)源和無(wú)窮多個(gè)虛源貢獻(xiàn)之和實(shí)源和無(wú)窮多個(gè)虛源貢獻(xiàn)之和 n為反射次數(shù)，在地面和逆面為反射次數(shù)，在地面和逆面實(shí)源在兩個(gè)鏡子里分別形成實(shí)源在兩個(gè)鏡子里分別形成n個(gè)像個(gè)像22(2)exp2zyzqHnDCu 32 一、封閉型擴(kuò)散模式一、封閉型擴(kuò)散模式 計(jì)算簡(jiǎn)化計(jì)算簡(jiǎn)化：1.當(dāng)當(dāng)（尚尚未未到到封封閉閉階階段段）（煙煙流流半半寬寬度度）查查PG曲曲線線4-9式式計(jì)計(jì)算算 地地面面軸軸線線濃濃度度Dxx2.15zDHDx1.當(dāng)當(dāng)（尚尚未未到到封封閉閉階階段段）（煙煙流流半半寬寬

25、度度）查查PG曲曲線線4-9式式計(jì)計(jì)算算 地地面面軸軸線線濃濃度度Dxx2.15zDHDx011d1DzDD2.當(dāng)當(dāng)，z z向濃度混合均勻，向濃度混合均勻，z z分布函數(shù)為分布函數(shù)為D2xx22( , )exp()22yyqyc x yuD011d1DzDD2.當(dāng)當(dāng)，z z向濃度混合均勻，向濃度混合均勻，z z分布函數(shù)為分布函數(shù)為D2xx22( , )exp()22yyqyc x yuD2.當(dāng)當(dāng)，z z向濃度混合均勻，向濃度混合均勻，z z分布函數(shù)為分布函數(shù)為D2xx22( , )exp()22yyqyc x yuDDD2xxx3. DxxD2xx內(nèi)插（假定變化為線性），按內(nèi)插（假定變化為線性

26、），按z值插值值插值DD2xxx3. DxxD2xx內(nèi)插（假定變化為線性），按內(nèi)插（假定變化為線性），按z值插值值插值33 二、熏煙型擴(kuò)散模式二、熏煙型擴(kuò)散模式 假設(shè)：假設(shè)： D 換成換成h hf f（垂向均勻分布）（垂向均勻分布）；q q只包括進(jìn)入混合只包括進(jìn)入混合層部分，層部分， 則仍可用上面公式則仍可用上面公式 22211exp()d22( , ,0,)exp(), ()/22pFfzyffyfqPPyx yHPhHuh2.15152.158oyyfyH tgH34二、熏煙型擴(kuò)散模式二、熏煙型擴(kuò)散模式35 5 城市及山區(qū)擴(kuò)散模式城市及山區(qū)擴(kuò)散模式 一一、城市大氣擴(kuò)散模式城市大氣擴(kuò)散模式1

27、.線源擴(kuò)散模式線源擴(kuò)散模式無(wú)無(wú)限限長(zhǎng)長(zhǎng)線線源源風(fēng)風(fēng)向向和和線線源源不不垂垂直直時(shí)時(shí) （交交角角 4 45 5o o）22L2( , ,0,)exp()exp()d22zyyzqHyx yHyu 2L22( ,0,0,)exp()22sinzzqHxHu無(wú)無(wú)限限長(zhǎng)長(zhǎng)線線源源風(fēng)風(fēng)向向和和線線源源不不垂垂直直時(shí)時(shí) （交交角角 4 45 5o o）22L2( , ,0,)exp()exp()d22zyyzqHyx yHyu 2L22( ,0,0,)exp()22sinzzqHxHu2122L21( ,0,0,)exp()exp()d2222PPzzqHPxHPu有有限限長(zhǎng)長(zhǎng)線線源源2122L21( ,

28、0,0,)exp()exp()d2222PPzzqHPxHPu有有限限長(zhǎng)長(zhǎng)線線源源36 一一、城市大氣擴(kuò)散模式城市大氣擴(kuò)散模式 2.面源擴(kuò)散模式面源擴(kuò)散模式大氣排放規(guī)范里規(guī)定條件：煙囪高大氣排放規(guī)范里規(guī)定條件：煙囪高40m；單個(gè)排放量單個(gè)排放量 O3SOx or NOx + NH3 + OH - (NH4)2SO4 or NH4NO3SO2 + OH - H2SO4NO2 + OH - HNO3VOC + OH -Orgainic PM OH Air Toxics(POM, PAH, Hg(II), etc.) Fine PM(Nitrate, Sulfate, Organic PM) NOx

29、 + SOx + OH (Lake Acidification, Eutrophication) 43第三代模式（第三代模式（Models3）MeteorologyProcessorEmissionProcessorAir QualityModelSMOKEorRAMSorPAVEMeteorologyProcessorEmissionProcessorAir QualityModelSMOKEorRAMSorPAVE/asmdnerl/models3/44二、山區(qū)擴(kuò)散模式二、山區(qū)擴(kuò)散模式山區(qū)流場(chǎng)由于受到復(fù)雜地形的熱力和動(dòng)力因子影響，流山區(qū)流場(chǎng)由于受到復(fù)雜地形

30、的熱力和動(dòng)力因子影響，流場(chǎng)均勻和定常的假定難以成立場(chǎng)均勻和定常的假定難以成立對(duì)風(fēng)向穩(wěn)定、研究尺度不大、地形較為開(kāi)闊及起伏不大對(duì)風(fēng)向穩(wěn)定、研究尺度不大、地形較為開(kāi)闊及起伏不大的地區(qū)，濃度基本上遵循正態(tài)分布規(guī)律，只是擴(kuò)散參數(shù)的地區(qū)，濃度基本上遵循正態(tài)分布規(guī)律，只是擴(kuò)散參數(shù)比平原地區(qū)大很多比平原地區(qū)大很多 ERT模式模式高斯模式，只對(duì)有效源高進(jìn)行修正高斯模式，只對(duì)有效源高進(jìn)行修正 NOAA和和EPA模式模式NOAA以高斯模式為基礎(chǔ)，對(duì)有效源高進(jìn)行修正以高斯模式為基礎(chǔ)，對(duì)有效源高進(jìn)行修正EPA與與NOAA相似，只是對(duì)所有穩(wěn)定度級(jí)別都進(jìn)行了地形高度修正相似，只是對(duì)所有穩(wěn)定度級(jí)別都進(jìn)行了地形高度修正45

31、6 煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪高度的設(shè)計(jì) 煙囪不單是一排氣裝置，也是控制空氣污染、保護(hù)環(huán)境的重要設(shè)煙囪不單是一排氣裝置，也是控制空氣污染、保護(hù)環(huán)境的重要設(shè)備。煙囪高度、出口直徑、噴出速度等工藝參數(shù)應(yīng)滿足減少對(duì)地備。煙囪高度、出口直徑、噴出速度等工藝參數(shù)應(yīng)滿足減少對(duì)地面污染的需要。增加煙囪高度可以減輕污染源對(duì)局部地區(qū)的污染，面污染的需要。增加煙囪高度可以減輕污染源對(duì)局部地區(qū)的污染，大體上大體上C地面地面1/H2，但超過(guò)一定高度后再增加高度，對(duì)地面濃度，但超過(guò)一定高度后再增加高度，對(duì)地面濃度的影響甚微，而煙囪的造價(jià)卻隨高度增加而急劇增大（的影響甚微，而煙囪的造價(jià)卻隨高度增加而急劇增大（煙囪的造煙囪的造價(jià)價(jià)

32、H2），），所以并不是煙囪愈高愈好。所以并不是煙囪愈高愈好。設(shè)計(jì)煙囪高度的基本原則設(shè)計(jì)煙囪高度的基本原則是既要保證排放物造成的地面最大濃度或地面絕對(duì)最大濃度不超是既要保證排放物造成的地面最大濃度或地面絕對(duì)最大濃度不超過(guò)國(guó)家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又應(yīng)做到投資最省。過(guò)國(guó)家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又應(yīng)做到投資最省。一、煙囪高度計(jì)算一、煙囪高度計(jì)算煙囪高度的計(jì)算分為：煙囪高度的計(jì)算分為：精確計(jì)算法精確計(jì)算法；簡(jiǎn)化計(jì)算法簡(jiǎn)化計(jì)算法。煙囪高度一般按錐型擴(kuò)散正態(tài)分布模式導(dǎo)出的簡(jiǎn)化公式計(jì)算，據(jù)對(duì)地面濃度要煙囪高度一般按錐型擴(kuò)散正態(tài)分布模式導(dǎo)出的簡(jiǎn)化公式計(jì)算，據(jù)對(duì)地面濃度要求不同，有兩種計(jì)算法方法：（一）保證地面最大濃度不超過(guò)允

33、許濃度的計(jì)算求不同，有兩種計(jì)算法方法：（一）保證地面最大濃度不超過(guò)允許濃度的計(jì)算方法；（二）保證地面絕對(duì)最大濃度不超過(guò)允許濃度的計(jì)算方法。方法；（二）保證地面絕對(duì)最大濃度不超過(guò)允許濃度的計(jì)算方法。1.按地面最大濃度的計(jì)算方法按地面最大濃度的計(jì)算方法以地面最大濃度不超過(guò)規(guī)定為依據(jù)，保證地面最大濃度不超過(guò)允許濃度的計(jì)算以地面最大濃度不超過(guò)規(guī)定為依據(jù)，保證地面最大濃度不超過(guò)允許濃度的計(jì)算公式公式46由地面最大濃度模式y(tǒng)zeHuQC2max2 及 HHHS，可導(dǎo)出煙囪高度HCueQHyzSmax2 一般地面最大濃度不應(yīng)超過(guò)最大允許濃度值C0（標(biāo)準(zhǔn)濃度） ， 設(shè)本底濃度為Cb， 又為考慮今后的發(fā)展有一余

34、地， 于是Ck值為bKCCkfPC0 ， 其中 f該項(xiàng)目可占的污染權(quán)重； k污染源密集系數(shù)； P地形因子。 則CmaxCk，那么設(shè)計(jì)的煙囪高度為：HCueQHykzS2 式中H根據(jù)自選的抬升公式計(jì)算； 可取當(dāng)?shù)責(zé)焽韪叨鹊拈L(zhǎng)度平均風(fēng)速；yz一般取0.51.0。 47 一、煙囪高度的計(jì)算一、煙囪高度的計(jì)算2.按地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算按地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算maxCu（4-10）max(321)HHC出出現(xiàn)現(xiàn)極極大大值值maxCu（4-10）max(321)HHC出出現(xiàn)現(xiàn)極極大大值值1BHu（代入sBHHu2maxcsd0dCBuHu（危危險(xiǎn)險(xiǎn)風(fēng)風(fēng)速速危危險(xiǎn)險(xiǎn)風(fēng)風(fēng)速速）1BHu（代入sBHHu2maxc

35、sd0dCBuHu（危危險(xiǎn)險(xiǎn)風(fēng)風(fēng)速速危危險(xiǎn)險(xiǎn)風(fēng)風(fēng)速速）此 時(shí)sc2BHHHuabsm2ssc()2e2ezzyyqqCH BH u代代 入入 下下 式式 可可 得得sc02e()zybqHucc此 時(shí)sc2BHHHuabsm2ssc()2e2ezzyyqqCH BH u代代 入入 下下 式式 可可 得得sc02e()zybqHucc483.根據(jù)一定保證率計(jì)算煙囪高度根據(jù)一定保證率計(jì)算煙囪高度由地面最大濃度計(jì)算法由地面最大濃度計(jì)算法HS較矮，較矮， 當(dāng)當(dāng)u時(shí)，時(shí)， 地面濃度超標(biāo)；地面濃度超標(biāo)；由由地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算法地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算法HS較高，無(wú)論較高，無(wú)論u多大多大，地面濃度，地面濃度不

36、超標(biāo)，但煙囪造價(jià)高。不超標(biāo)，但煙囪造價(jià)高。在確定保證率后，在確定保證率后，、穩(wěn)定度取一定值后代入上述公式，可穩(wěn)定度取一定值后代入上述公式，可得某一保證率的氣象條件下的煙囪高度，較前面較合理。得某一保證率的氣象條件下的煙囪高度，較前面較合理。4.根據(jù)點(diǎn)源煙塵允許排放率設(shè)計(jì)根據(jù)點(diǎn)源煙塵允許排放率設(shè)計(jì)（P值法計(jì)算煙囪高度）值法計(jì)算煙囪高度）根據(jù)根據(jù)“指定大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法指定大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”GB/T13201-91中規(guī)定的點(diǎn)源煙塵允許排放率計(jì)算式中規(guī)定的點(diǎn)源煙塵允許排放率計(jì)算式：式中式中：Qe煙塵允許排放速率，煙塵允許排放速率，t/h； Pe煙塵排放控制系數(shù)，煙塵排放控制系數(shù)

37、，t/(hm2)； H有效源高，有效源高，m。 由此得煙囪高度為：由此得煙囪高度為： 6210HPQeeHPQHees61049 二二、煙囪設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題煙囪設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題 1.分析擬建廠地區(qū)可能產(chǎn)生的煙型及頻率，正確選用煙囪高度計(jì)算公分析擬建廠地區(qū)可能產(chǎn)生的煙型及頻率，正確選用煙囪高度計(jì)算公式。式。煙型不同產(chǎn)生的地面最大濃度不同，煙囪高度的計(jì)算公式不同，因此確定煙型不同產(chǎn)生的地面最大濃度不同，煙囪高度的計(jì)算公式不同，因此確定煙型很重要。常用兩種方法：煙型很重要。常用兩種方法：1）選用最不利的煙型相應(yīng)的煙囪高度計(jì)算公式；）選用最不利的煙型相應(yīng)的煙囪高度計(jì)算公式；2）選擇保證一定的地面最大濃

38、度出現(xiàn)頻率和持續(xù)時(shí)間的煙型及相應(yīng)的煙囪）選擇保證一定的地面最大濃度出現(xiàn)頻率和持續(xù)時(shí)間的煙型及相應(yīng)的煙囪高度計(jì)算公式。高度計(jì)算公式。波型波型: 發(fā)生在天氣晴朗，風(fēng)速不大，比較緩和的日子里，近距離造成短發(fā)生在天氣晴朗，風(fēng)速不大，比較緩和的日子里，近距離造成短時(shí)間的污染濃度比錐形高。近地層中，低矮煙囪發(fā)熱量小的污染源以此煙時(shí)間的污染濃度比錐形高。近地層中，低矮煙囪發(fā)熱量小的污染源以此煙型為例，并應(yīng)校核逆溫層情況。型為例，并應(yīng)校核逆溫層情況。錐型錐型:100m左右的煙囪多發(fā)生此煙型。此煙型發(fā)生在溫度層結(jié)近中性或左右的煙囪多發(fā)生此煙型。此煙型發(fā)生在溫度層結(jié)近中性或中等到大風(fēng)的情況，即發(fā)生在多云有風(fēng)的白天

39、或有風(fēng)的夜晚。中等到大風(fēng)的情況，即發(fā)生在多云有風(fēng)的白天或有風(fēng)的夜晚。 平展型和漫煙型平展型和漫煙型: 較大的發(fā)電廠以漫煙型為主，夜間多為平展型，日較大的發(fā)電廠以漫煙型為主，夜間多為平展型，日出后一段時(shí)間發(fā)生漫煙型。出后一段時(shí)間發(fā)生漫煙型。 封閉型封閉型: 大于大于200m的較高煙囪以此型為主。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)混合層厚度的較高煙囪以此型為主。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)混合層厚度在在7601065m間時(shí)，它造成的地面最大濃度可達(dá)錐形的三倍，間時(shí)，它造成的地面最大濃度可達(dá)錐形的三倍，Cmax可持可持續(xù)續(xù)24小時(shí)，常出現(xiàn)在早晨和中午。小時(shí)，常出現(xiàn)在早晨和中午。50地面最大濃度與地面最大濃度與B/H關(guān)系很大，在某一比值以

40、后，污染濃度主要關(guān)系很大，在某一比值以后，污染濃度主要取決于取決于B，煙囪高度只起次要作用。此時(shí)靠增加煙囪高度只起次要作用。此時(shí)靠增加Hs減少污染濃度減少污染濃度不經(jīng)濟(jì)?？傊?，目前不經(jīng)濟(jì)?？傊?，目前Hs計(jì)算以錐形模式為主，對(duì)超高型煙囪無(wú)計(jì)算以錐形模式為主，對(duì)超高型煙囪無(wú)成熟可靠的方法。成熟可靠的方法。2.抬升公式很多，用何公式應(yīng)按具體情況而定，一般選霍氏公式抬升公式很多，用何公式應(yīng)按具體情況而定，一般選霍氏公式3.公式中與氣象有關(guān)的參數(shù)取值有兩種方法：公式中與氣象有關(guān)的參數(shù)取值有兩種方法：取多年平均值；取某一保障頻率的值：如已知取多年平均值；取某一保障頻率的值：如已知3m/s的頻的頻率為率為8

41、0%，取，取3m/s可保證有可保證有80%不超標(biāo)，而地面平均最大濃度不超標(biāo)，而地面平均最大濃度可能比規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)更低?？赡鼙纫?guī)定標(biāo)準(zhǔn)更低。yz值在 0.51.0 間，即：當(dāng) Hs100m 時(shí)，5 .0yz；當(dāng) Hs100m 時(shí)，0 .16 .0yz。 上述計(jì)算公式實(shí)際上會(huì)遇到許多問(wèn)題，必須予以考慮，如上述模式僅適于錐形擴(kuò)散上述計(jì)算公式實(shí)際上會(huì)遇到許多問(wèn)題，必須予以考慮，如上述模式僅適于錐形擴(kuò)散，實(shí)際是變化的，要根據(jù)建廠地區(qū)的氣象條件等來(lái)取值。，實(shí)際是變化的，要根據(jù)建廠地區(qū)的氣象條件等來(lái)取值。51（4）其其它它考考慮慮 Hs為周圍建筑物的1.52.5倍（避免建筑物背風(fēng)面湍流影響） ； 煙氣出口速度V

42、s應(yīng)為2030m/s，并5.1uVs（避免下沉現(xiàn)象） ； 分散的煙囪不利于抬升，當(dāng)需要幾個(gè)煙囪時(shí)，盡量采用多筒集合式煙囪。 廠址選擇和煙囪設(shè)計(jì)是一復(fù)雜的綜合性很強(qiáng)的問(wèn)題，必須統(tǒng)觀多種因素， 才能得到較合理的方案。 （5）煙煙囪囪出出口口直直徑徑D的的計(jì)計(jì)算算 公式：svVQD4 其中：Qv煙氣排放量，m/s； Vs煙氣出口速度，m/s。 52 3-6 廠址選擇廠址選擇 一、選擇廠址所需的氣候資料一、選擇廠址所需的氣候資料 氣候資料是指氣象資料的常年統(tǒng)計(jì)形式。氣候資料是指氣象資料的常年統(tǒng)計(jì)形式。1、風(fēng)向和風(fēng)速氣候資料：、風(fēng)向和風(fēng)速氣候資料： 為了一目了然，常把風(fēng)資料畫成風(fēng)玫瑰圖。圖為了一目了然，

43、常把風(fēng)資料畫成風(fēng)玫瑰圖。圖a是是風(fēng)向玫瑰圖風(fēng)向玫瑰圖；圖；圖b風(fēng)速風(fēng)速玫瑰圖玫瑰圖是各個(gè)風(fēng)向的平均風(fēng)速絕對(duì)值。圖是各個(gè)風(fēng)向的平均風(fēng)速絕對(duì)值。圖c是是風(fēng)速和風(fēng)向頻率復(fù)合圖風(fēng)速和風(fēng)向頻率復(fù)合圖，該圖，該圖矢線長(zhǎng)度代表風(fēng)向頻率大小，矢線末端的風(fēng)速羽代表平均風(fēng)速，每一羽可表矢線長(zhǎng)度代表風(fēng)向頻率大小，矢線末端的風(fēng)速羽代表平均風(fēng)速，每一羽可表示示0.5或或1.0m/s。 。風(fēng)向（風(fēng)速）玫瑰圖：在風(fēng)向（風(fēng)速）玫瑰圖：在8個(gè)或個(gè)或16個(gè)方向上給出風(fēng)向（風(fēng)速）的相對(duì)頻率或個(gè)方向上給出風(fēng)向（風(fēng)速）的相對(duì)頻率或絕對(duì)值，用線段表示，連接各端點(diǎn)即成。絕對(duì)值，用線段表示，連接各端點(diǎn)即成。風(fēng)玫瑰圖可按多年（風(fēng)玫瑰圖可按多年

44、（5-10年或更長(zhǎng)）的平均值作；也可按某月或某季的多年年或更長(zhǎng)）的平均值作；也可按某月或某季的多年平均值作，山區(qū)地形復(fù)雜，風(fēng)向、風(fēng)速隨地形和高度而變，可做出不同地點(diǎn)平均值作，山區(qū)地形復(fù)雜，風(fēng)向、風(fēng)速隨地形和高度而變，可做出不同地點(diǎn)和高度的風(fēng)玫瑰圖。和高度的風(fēng)玫瑰圖。靜風(fēng)（風(fēng)速靜風(fēng)（風(fēng)速1.0m/s）或微風(fēng)（風(fēng)速為或微風(fēng)（風(fēng)速為12m/s）情況大氣通風(fēng)條件差，容情況大氣通風(fēng)條件差，容易引起高濃度污染，尤其是長(zhǎng)時(shí)間靜風(fēng)會(huì)使污染物大量積累，引起嚴(yán)重污染。易引起高濃度污染，尤其是長(zhǎng)時(shí)間靜風(fēng)會(huì)使污染物大量積累，引起嚴(yán)重污染。因此，在空氣污染分析中不僅應(yīng)統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)頻率，有條件還要統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)持續(xù)時(shí)因此，在空氣污

45、染分析中不僅應(yīng)統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)頻率，有條件還要統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)持續(xù)時(shí)間。間。 53圖a 風(fēng)向玫瑰圖 圖b 風(fēng)速玫瑰圖 NW N NE E S SE SW W S SE E SW W NW N NE 圖 c 風(fēng) 速 和 風(fēng) 向 頻 率 復(fù) 合 圖 542.大氣穩(wěn)定度的氣象資料大氣穩(wěn)定度的氣象資料 一般氣象臺(tái)沒(méi)有近地層大氣逆溫層結(jié)的詳細(xì)資料，但可據(jù)一般氣象臺(tái)沒(méi)有近地層大氣逆溫層結(jié)的詳細(xì)資料，但可據(jù)pasquill或我們廢氣排放制定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法。利用已知的氣或我們廢氣排放制定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法。利用已知的氣象資料進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)出月（年、季）各穩(wěn)定度頻率，作出必要象資料進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)出月（年、季）各穩(wěn)定度頻率，作出

46、必要的圖表。的圖表。3.混合層高度的確定混合層高度的確定 混合層高度是影響混合物鉛直擴(kuò)散的重要參數(shù)混合層高度是影響混合物鉛直擴(kuò)散的重要參數(shù)。由于溫度層結(jié)。由于溫度層結(jié)的晝夜變化，混合層高度也隨時(shí)間變化?；旌蠈痈叨瓤煽醋鳉鈮K的晝夜變化，混合層高度也隨時(shí)間變化。混合層高度可看作氣塊作干絕熱上升運(yùn)動(dòng)的上限高度。（即：干絕熱遞減率上限高度。作干絕熱上升運(yùn)動(dòng)的上限高度。（即：干絕熱遞減率上限高度?；旌蠈佑?，則污染物垂直擴(kuò)散的范圍越大。）具體指出污染物混合層愈高，則污染物垂直擴(kuò)散的范圍越大。）具體指出污染物在鉛直方向的擴(kuò)散范圍。受太陽(yáng)輻射的影響，午后混合層高度最在鉛直方向的擴(kuò)散范圍。受太陽(yáng)輻射的影響，午

47、后混合層高度最大，在溫度大，在溫度高度圖上，從上午最大地面溫度作干絕熱線，與早高度圖上，從上午最大地面溫度作干絕熱線，與早晨溫度探空曲線的交點(diǎn)高度為午后混合層高度，即最大混合層高晨溫度探空曲線的交點(diǎn)高度為午后混合層高度，即最大混合層高度。見(jiàn)下頁(yè)圖示。度。見(jiàn)下頁(yè)圖示。 大范圍內(nèi)的平均污染濃度，可以認(rèn)為與混合層高度和混合層內(nèi)大范圍內(nèi)的平均污染濃度，可以認(rèn)為與混合層高度和混合層內(nèi)的平均風(fēng)速的乘積成反比。通常定義的平均風(fēng)速的乘積成反比。通常定義D為為通風(fēng)系數(shù)通風(fēng)系數(shù)。D單位單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與平均風(fēng)向垂直的單位寬度混合層的空氣層時(shí)間內(nèi)通過(guò)與平均風(fēng)向垂直的單位寬度混合層的空氣層。通風(fēng)系。通風(fēng)系數(shù)越大，污染濃

48、度越小。數(shù)越大，污染濃度越小。55H T 早晨探空曲線 干絕熱過(guò)程線 日最高地溫 最大混合層高度 圖 確定最大混合層高度示意圖 56 二、長(zhǎng)期平均濃度的計(jì)算二、長(zhǎng)期平均濃度的計(jì)算在廠址選擇和環(huán)境評(píng)價(jià)中，人們更關(guān)心的長(zhǎng)期平均濃度的分在廠址選擇和環(huán)境評(píng)價(jià)中，人們更關(guān)心的長(zhǎng)期平均濃度的分布。下面討論長(zhǎng)期平均濃度的計(jì)算方法。布。下面討論長(zhǎng)期平均濃度的計(jì)算方法。氣象隨提供的風(fēng)向資料是按氣象隨提供的風(fēng)向資料是按16方位給出的，每個(gè)方位相當(dāng)于方位給出的，每個(gè)方位相當(dāng)于一個(gè)一個(gè)22.5的扇形。因此，可按每個(gè)扇形計(jì)算長(zhǎng)期平均濃度。的扇形。因此，可按每個(gè)扇形計(jì)算長(zhǎng)期平均濃度。推導(dǎo)時(shí)作以下假定：推導(dǎo)時(shí)作以下假定：（

49、1）同一扇形內(nèi)各角度的風(fēng)向頻率相同，即在同一扇形內(nèi)）同一扇形內(nèi)各角度的風(fēng)向頻率相同，即在同一扇形內(nèi)同一距離上，污染物濃度在同一距離上，污染物濃度在y方向是相等的。方向是相等的。（2）當(dāng)吹某一扇形風(fēng)時(shí)，全部污染物都落在這個(gè)扇形里。）當(dāng)吹某一扇形風(fēng)時(shí)，全部污染物都落在這個(gè)扇形里。 B O C Q 污染源 x 57如上圖所示，當(dāng)風(fēng)向?yàn)镺Q時(shí)，由假定（2）知BC弧上的總濃度為 dyCHyx, 0 , （側(cè)向積分濃度） 有假定，此時(shí)BC弧長(zhǎng)的平均濃度C為 2122222, 0 , 0 ,216216221616212222222222zZyyzHzHyyzyHzyHyxBCHyxeuxQeydexuQd

50、yeeuQxdyCxLdyCC xxLBC1621805 .22半徑弧度弧長(zhǎng) 58在 此 扇 形 外 ， 濃 度 為0。 如 果 某 個(gè) 方 位 的 風(fēng) 向 頻 率 在 考 慮 時(shí) 段 內(nèi) 為f%， 則 整 個(gè) 時(shí) 段 內(nèi) 該 風(fēng) 向 的 平 均 濃 度 為 ： 2222116201. 02zHzeuxfQC 由 于 我 們 假 定 同 一 扇 形 中 同 一 弧 線 上 的 地 面 濃 度 相 等 ， 而 不 同 扇 形 內(nèi) 的 風(fēng) 向 頻 率 又 不 相等 ， 這 就 導(dǎo) 致 了 扇 形 邊 界 上 濃 度 不 連 續(xù) 。 這 顯 然 是 不 合 理 ， 為 了 解 決 這 種 不 連 續(xù) 性 ， 簡(jiǎn)單 方 法 就 是 以 相 鄰 兩 扇 形 中 心 線 濃 度 為 基 準(zhǔn) 作 線 性 內(nèi) 插 ， 就 可 得 到 較 合 理 的 濃 度 分 布 ，也 就 對(duì) 假 定 作 了 修 訂 。 推 導(dǎo) 一 下 ： 某 地 面 濃 度 是 相 鄰 兩 扇 形 按 比 例 貢 獻(xiàn) 的 和 ， 即21CCC。 如 圖2-20所 示 ， a表 示 該點(diǎn) 所 在 扇 形 的 寬 度 ， y表 示 該 點(diǎn) 與 扇 形 中 心 線 的 橫 向 距 離 ， 線 性 比 例 項(xiàng) 可 用a-y/a表 示 。 5921CC 和分別為：ayaHuxfQCayaHuxfQ