大氣污染及污染擴(kuò)散模型建立

1、燼第一節(jié)大氣層和大氣污染的組成J第一節(jié)大氣層和大氣污染J第一節(jié)大氣層和大氣污染0010宇詢火笳極光人造地球衛(wèi)呈700極光im400300層90807060、一17(?50403020平流層900800逸600500200100對流低緯度地區(qū)的対流層頂-83C中間層27C無線電波無線電探空氣球高緯度地區(qū)的珠侵朗瑪郵對流層頂-53C大氣的巍血協(xié)第一節(jié)大氣層和大氣污染1%對流層（10km左右）：對流層的上界高度是隨緯度和季節(jié)而變化的,在熱帶平均為17-18km,溫帶平均為1O_12kmf高緯度和兩極地區(qū)為89km夏季對流層上界高度大于冬季的。集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象云、霧、

2、雨、雪等大氣現(xiàn)象都發(fā)生在這層。溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C強(qiáng)烈對流作用：一般是低緯度的對流運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，高緯度地區(qū)的對流運(yùn)動(dòng)較弱。由于對流運(yùn)動(dòng)的存在，使高低層之間發(fā)生空氣質(zhì)量交換及熱量交換，大氣趨于均勻。溫度和濕度的水平分布不均：氣象要素水平分布不均勻，特別是冷、暖氣團(tuán)的過渡帶，即所謂鋒區(qū)。在這里往往有復(fù)雜的天氣現(xiàn)象發(fā)生,如寒潮、梅雨、暴雨、大風(fēng)、冰雹等。2平流層（對流層頂5055km）同溫層一對流層頂3540km,氣溫-55C左右同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加集中了大部分臭氧沒有對流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長3、中間層（平流層頂85km）氣溫隨高度升高而迅速降低對流

3、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈4、暖層（中間層頂800km）氣溫隨高度升高而增高：在300km高度上,氣溫可達(dá)1000C以上。氣體分子高度電離-電離層:電離層具有反射無線電波的能力。因此它在無線電通訊上有重要意義。5、散逸層（暖層以上）氣溫很高,空氣稀薄空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸大氣壓力總是隨高度的升高而降低均質(zhì)大氣層-8085km以下,成分基本不變第節(jié)大氣層和大氣污染二大氣污染第節(jié)大氣層和大氣污染二大氣污染遢第一節(jié)大氣層和大氣污染二大氣污染大氣污染:是指由于人類活動(dòng)或自然過程使得某些物質(zhì)進(jìn)入大氣，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此危害了人體的舒適、健康和人們的福利，甚至危害了生態(tài)環(huán)境。大氣污染的分類：

4、局部地區(qū)污染、地區(qū)性污染、廣域性污染和全球性污染。2、夾龕蓉零藐篦翁爨【1】按污染源存在的形式分：固定污染源和移動(dòng)污染物；【2】按污染物排放的方式分：點(diǎn)源（高架源）、面源、線源和體源；3按污染物排放的時(shí)間分：連續(xù)源、間斷源和瞬間源；【4】按污染物產(chǎn)生的類型分：工業(yè)污染源、生活污染源、交通運(yùn)輸源和農(nóng)業(yè)污染源【5】按主要污染物分類統(tǒng)計(jì)分：燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)谝还?jié)大氣層和大氣污染三大氣污染物第一節(jié)大氣層和大氣污染三大氣污染物按存在方式分：氣溶膠狀態(tài)污染物（顆粒物）和氣態(tài)污染物；按污染物形成的方式分：次污染物和二次污染物二次污染物是指由一次污染物與大氣中已有組分或幾種一次污染物之間經(jīng)過一系列

5、化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物質(zhì)?！?】按化學(xué)成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、鹵代化合物、塵類顆粒物、有機(jī)化合物、放射性物質(zhì)和其它有毒物質(zhì)。第一節(jié)大氣層和大氣污染三.大氣污染物第一節(jié)大氣層和大氣污染三.大氣污染物液固態(tài)液固態(tài)1顆粒物的粒度、性質(zhì)和成因粒度0.0002（徽米（分子粒度（2）性質(zhì)0,11（細(xì)菌粒度、常稱朝塵）布氏運(yùn)動(dòng)聚合變大對環(huán)境影響重大10100粉塵粒度在重力下迅速沉降500肉眼辨出成因化學(xué)反應(yīng)或燃燒肘氣化物質(zhì)凝結(jié)而成機(jī)械研磨或侵恤作用而成液態(tài)煙：4)固態(tài)氣溶膠第一節(jié)大氣層和大氣污染三大氣污染物第一節(jié)大氣層和大氣污染三大氣污染物第一節(jié)大氣層和大氣

6、污染三大氣污染物氣體中液滴懸浮體的總稱,如水霧、酸霧、油霧。【2】幾種顆粒物的區(qū)分粉塵(dust)粒徑1200微米，主要機(jī)械作用或是土壤、巖石的風(fēng)化形成的，如粘土粉塵、煤粉等。煙(fume)粒徑0.01-1微米，主要由冶金過程熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，女口PbO煙、ZnO煙等。飛灰(flyash)燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散的較細(xì)的灰分。(d)黑煙(smoke)燃料燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠。(e)霧(fog)3幾個(gè)重要的指標(biāo)總懸浮顆粒物(TSP,TotaISuspendedParticulate):懸浮于空中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑小于等于100微米的顆粒物；可吸入顆粒物(PM10):懸浮

7、于空中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑小于輕于10微米的顆粒物；PM25:懸浮于空中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑小于等于2.5微米的顆粒物；降塵：顆粒粒徑大于10微米的顆粒物；飄塵：顆粒粒徑大于10微米的顆粒物。4危害遮擋陽光，使氣溫降低，或形成冷凝核心,使云霧和雨水增多,以致影響氣候;使可見度降低，交通不便,航空與汽車事故增加;可見度差，照明耗電增加,燃料消耗隨之增多，因此空氣污染也更嚴(yán)重.形成惡性循環(huán);燃煤時(shí)生成的SOx,再加上微粒的作用，對呼吸系統(tǒng)的危害特別大；用四乙基鉛作汽油的防爆劑時(shí)，排入空氣中的鉛有97%為直徑小于0.5微米的微粒，分布很廣，危害很大。性質(zhì)：無色、無味、無臭的氣體;有毒，能與氧氣爭奪血

8、液中的血色素，使血液攜帶氧氣能力大大降低，使人體缺氧而窒息數(shù)量：是城市大氣中數(shù)量最多的污染物（約占大氣污染物總量的1/3）o主要來源：汽車尾氣。主要污染物:NO、N02【2】性質(zhì)：棕黃色、有刺激性氣味（黃龍）；主要來源:燃料燃燒、汽車尾氣、部分生產(chǎn)或使用硝酸的工廠排放的尾氣；燃燒過程中NOx的產(chǎn)生情況:熱力（熱解）NOx、燃料（燃燒）NOx和瞬時(shí)NOx。危害：（a）毀壞神花，尼龍等織物；（b丿損窖植揚(yáng)使柑桔擁葉、發(fā)生萎黃病和痢產(chǎn)；（c）引起急性呼吸道病變。會導(dǎo)玫光化學(xué)煙霧。）第一節(jié)大氣層和大氣污染L1主要來源：自然源生物分解；（ch4）人為源不完全燃燒和有機(jī)物的揮發(fā)。2主要危害能生成有害的光化

9、學(xué)煙霧。)第一節(jié)大氣層和大氣污染靈疑氟慫會診$冬)1主要污染物:so2.so3性質(zhì)：有刺激性氣味；S02能與水反應(yīng)生產(chǎn)亞硫酸；SOs能與水反應(yīng)生成硫酸。主要來源:礦物燃料的燃燒；危害：faj對人體健康隹成危窖，還有促癌作用；(b)會形成硫酸煙霧，危窖更大；(SQ與顆耘物(主要是FeOJ的混合物，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成硫酸，如倫敦?zé)熿F事件。)對植物僉成傷窖，玻壞葉面結(jié)構(gòu);庸蝕材料。*第一節(jié)大氣層和大氣污染三大氣污染物*第一節(jié)大氣層和大氣污染三大氣污染物m產(chǎn)生：在陽光照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的藍(lán)色煙霧(有時(shí)帶些紫色或黃褐色)。、【讚鱉纖氧3、過氧乙酸硝酸

10、酯嘶)3危害:(a)刺激眼睛;CbJ夏氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽、倦等癥狀；(c)夏氧能損窖有機(jī)物質(zhì)；(d丿可能會引起喙喘病的增多，還會引起植物毀壞。L風(fēng)爾大氣霜梁物釦散和輸送的影響風(fēng)、湍流是決定污染物在大氣中稀釋擴(kuò)散的最直接最本質(zhì)的縣風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物擴(kuò)散速度越快，污染物濃風(fēng)對污染物的作用體現(xiàn)為風(fēng)向和風(fēng)速兩方面的影響。風(fēng)向影響污染物的水平遷移擴(kuò)散方向。風(fēng)速的大小決定了大氣擴(kuò)散稀釋作用的強(qiáng)弱。1TJ通常，污染物在大氣中的濃度與平均風(fēng)速成反比風(fēng)速增大竹咅，下風(fēng)向污染物將減少一半。風(fēng)速隨高度的分布：對數(shù)律；指數(shù)律。風(fēng)向頻率和污染系數(shù)為綜合考慮風(fēng)向、風(fēng)速對空氣污染物的輸送擴(kuò)散影響

11、，往往要用風(fēng)向頻率和污染系數(shù)。so.coTSP.做塵大氣中污染物濃度與風(fēng)速的關(guān)系轄一節(jié)大氣層和大氣污染四.影響大宅污染氣象要素轄一節(jié)大氣層和大氣污染四.影響大宅污染氣象要素各鵰豔震數(shù)耦r年或月）某風(fēng)向出現(xiàn)次數(shù)占式中,Cp某方向污染系數(shù)蠹于氣石木物擴(kuò)散影響某方向風(fēng)向頻率V該方向平均風(fēng)速它說明來自某方向的污染程度,與該方向風(fēng)向頻率成正比,與該方向平均風(fēng)速成反比?？梢杂?jì)算出各風(fēng)向的污染系數(shù)，并繪成玫瑰圖。將向大氣排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在污染系數(shù)最小的方位，或最大風(fēng)速風(fēng)向的下風(fēng)方向上。居住區(qū)在污染系數(shù)最大的方位。NNNNNNNN全部，靜鳳1284%全部，靜鳳1284%S-月，靜風(fēng)1316%S二月，

12、靜風(fēng)1546%NS八月，靜風(fēng)14.72%NS七月，靜鳳860%S四月，靜風(fēng)14.43%NS八月，靜鳳9.96%N五月，靜風(fēng)1211%NS九月，靜鳳9.72%NS十月，靜風(fēng)13.70%卜一月，靜鳳1055%S十二月，靜鳳1343%S清遠(yuǎn)市區(qū)風(fēng)頻玫瑰圖S圖彳列(%)NNNN全部，平均274m/s圖例（m/s）全部，平均274m/s圖例（m/s）一月,平均3.01m/sS二月，平均2.67m/sNS三月,平均246m/ss四月，平均2.64m/sNS五月，平均231m/sS六月,平均214m/sNS七月,平均250m/sS九月，平均3OSm/sS十月,平均2Sim/sSH月,平均3.21m/sS十二

13、月,平均356m/sS清遠(yuǎn)市區(qū)風(fēng)速玫瑰圖SNNNNNN全部，平均625圖例（）全部，平均625圖例（）S月，平均625NS二月，平均6.25NS三月，平均6.25NS四月，平均625S五月，平均6.25NS六月，平均6.25NSS九月，平均625S十月，平均6.25七月，平均625NSI月，平均625八月，平均625N清遠(yuǎn)市區(qū)污染系數(shù)玫瑰圖十二月，平均625城市氣候所波及的范圍四、影響大宅污染氣象要素四、影響大宅污染氣象要素四、影響大宅污染宅象要素主導(dǎo)風(fēng)向型：一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風(fēng)向，新疆-內(nèi)蒙(W),云貴(SW),青藏(W)可將排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，居

14、住區(qū)布置在主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)側(cè)II無主導(dǎo)風(fēng)向型：全年風(fēng)向不定，各方位風(fēng)向頻率相當(dāng)(H2HlAz-H3H離源距離污染源對污染物的影響很大，從污染源考慮污染物濃度主要有以下幾方面：11污染物指的化學(xué)組分及性質(zhì)，各組分間是否易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成二次污染物等；源的幾何形狀和排放方式；源強(qiáng)，即污染物的排放速率；【4】源的高度。在源強(qiáng)等條件相同的情況下，源高對地面污染物的影響見下圍所不。優(yōu)點(diǎn)：可直接測得數(shù)據(jù)，只要網(wǎng)點(diǎn)布置得當(dāng)，就可對整個(gè)濃度場進(jìn)行分析。缺點(diǎn)：人力、物力耗費(fèi)大，不經(jīng)濟(jì)。示蹤劑：要求靈敏度高，無毒，性能穩(wěn)定，檢驗(yàn)方法可靠。常用的有：熒光微粒、六氟化硫(sf6)xSO2等。第二節(jié)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型一.擴(kuò)散

15、模型建立基礎(chǔ)試驗(yàn)應(yīng)選擇各種氣象條件進(jìn)行；每種條件試驗(yàn)應(yīng)在5次以上，每次試驗(yàn)取樣時(shí)間不低于10min,照相圖象不少于5個(gè)相對；儀器安裝點(diǎn)離煙源距離以1000m左右為宜，并力求相機(jī)主光軸與煙云路徑垂直；當(dāng)煙氣輪廓不明顯時(shí)，應(yīng)于煙氣內(nèi)點(diǎn)放發(fā)煙劑以加深煙色；，在大氣處于極不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，不宜采用本方法。優(yōu)點(diǎn)：簡便、經(jīng)濟(jì)；第二節(jié)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型平衡球采用20號測風(fēng)氣球，充灌1:1.7的二氧化碳和氫氣混合氣體；對于氣球的漏氣性和平衡效果（因輻射、氣溫、氣壓變化對氣球凈舉力的影響）應(yīng)作預(yù)試驗(yàn)，即在施放前20min充氣平衡，施放時(shí)不合格不能使用；平衡球施放前，應(yīng)在地面無風(fēng)處平衡，并用系留球帶至預(yù)定高度處停留23

16、min后施放;宜采用基線測風(fēng)法觀測，基線長度可選擇在5001000m,讀數(shù)時(shí)間間隔不宜超過15s；作穩(wěn)定、中性和不穩(wěn)定三種主要類別的試驗(yàn)，每類不宜低于15次。優(yōu)點(diǎn)：精度高、適于大尺度坊散研究廠缺點(diǎn)：工徒量大，不經(jīng)濟(jì)，爹次觀察第。此外還有風(fēng)洞試驗(yàn)研究等。）第二節(jié)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型一、擴(kuò)散模型建立直礎(chǔ)irtii研究湍流場中物質(zhì)擴(kuò)散的理論體系有二種：梯度輸送理論；統(tǒng)計(jì)理論。梯度輸送理論研究方法：利用歐拉提出的方法，在充滿流體的空間固定多個(gè)點(diǎn)，量測各固定點(diǎn)上的各個(gè)參數(shù)的變化。理論基礎(chǔ)：質(zhì)量守恒定律，把擴(kuò)散類似分子擴(kuò)散，脈動(dòng)值用平均值代替。統(tǒng)計(jì)理論研究方法：拉格朗日方法，空間有一微團(tuán)，跟隨微團(tuán)流動(dòng)時(shí)各個(gè)流

17、動(dòng)點(diǎn)的規(guī)律。理論基礎(chǔ)：解決擴(kuò)散參數(shù)時(shí)用二元相關(guān)理論：方差、概率。第二節(jié)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型一、擴(kuò)散模型建立盤礎(chǔ)擴(kuò)散統(tǒng)計(jì)理論導(dǎo)出的正態(tài)分布假設(shè)下：在y、z軸上的分布為正態(tài)分布，即在y、z軸上分別有;在擴(kuò)散的各個(gè)空間，風(fēng)速是均勻穩(wěn)定的，即時(shí)時(shí)、處處風(fēng)速為常數(shù)，口二常數(shù)；污染物排放的源強(qiáng)Q是連續(xù)均勻的；在擴(kuò)散過程中污染物沒有沉降、化合和分解；地面對其起全反射作用，不發(fā)生吸收或吸附作用。二.無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式二.無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式坐標(biāo)系坐標(biāo)系取排放點(diǎn)（無界源、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)閄軸，y軸在水平面內(nèi)垂直于X軸，正方向在x軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面。二.無界空間連

18、續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式二.無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式Q=ucdvdzQ=ucdvdz由正態(tài)分布假定，得下風(fēng)向壬匚點(diǎn)的濃度分布c心z）wa）朋f用方差的表達(dá)式a2=yxJcdy由假定源強(qiáng)積分式（單位時(shí)間物質(zhì)守恒）二.無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式二.無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式同理得：b二一打上式中：U平均風(fēng)速(m/s)；Q,q源強(qiáng)是指污染物排放速率(g/s)。通常：(i)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)線源以單位時(shí)間單位長度的排放量表示；連續(xù)面源以單位時(shí)間單位面積的排放量表示。6一側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在y方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差(m);6z豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏

19、差6);未知量一濃度c、待定函數(shù)A(x)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)，故方程式可解。由查表或?qū)⑹郊墧?shù)展開可得:oo90宀5oO2e-aydy2Jasr2oyFdy代入式：宀奉yJ7T2ya12a;將、代入中，得:0Odydz=ooe-00/OO/OO/、Q=uA（x）eJ8J87yxb、.V2cr-a/2yaz2O2e入d乙8,V2cr,8=2A（A*）wcrvcr_=2曲（Qlqq、,其中：T石去再將、無界狀況下,yz代入式得下風(fēng)向任意位置的污染物濃度（g/n?）Z,22丫乙2b?乙7=exp2/vucyyCrzz三.高架點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型1三.高架點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型

20、1鏡像全反射像源法實(shí)源：像源：bX十Pl召+三筍）c(x,y,z,Hz)c(x,y，z,H+z)實(shí)源的貢獻(xiàn)c(x,y,z,H)二2tiu(tv(ty*像源的貢獻(xiàn)22心M心曲hxPI京+號實(shí)際濃度心*心六珂（-詈i+exp-詈：四.高架點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型四.高架點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型三.高架點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型地面濃度模式：取z=0代入上式，得c(x,y,0,H)二exp(-匕)exp(-)兀必rQz2込2(yz地面軸線濃度模式：再取尸0代入上式aH)c(x,0,0,H)=exp(-)地面源高斯模式(令氐0):c(x,y,z,0)=q兀u(tv(ty乙exp-(2bz2)相當(dāng)于無界源的2倍(鏡像垂直于地面，

21、源強(qiáng)加倍)地面最大濃度模式：考慮地面軸線濃度模式TT2c(x,0,0,77)=exp(-兀ucrQz2oz上式，兀增大，則卩增大，第一項(xiàng)減小，第二項(xiàng)增大，必然在某x處有最大值地面最大濃度模式(續(xù))：設(shè)%=const(實(shí)際中成立)dc&,O,O,H)_0_Hmax迥(E)由此求得c=凹任maxnuH2eay五.參數(shù)的求解q源強(qiáng)一計(jì)算或?qū)崪y廠平均風(fēng)速一多年的風(fēng)速資料H有效煙囪高度6、刀擴(kuò)散參數(shù)五.參數(shù)的求解煙流抬升高度的確定是計(jì)算有效源高的關(guān)鍵。熱煙流從煙囪出口噴出多大體經(jīng)過四個(gè)階段：煙流的噴出階段、浮升階段、瓦解階段和變平階段。產(chǎn)生煙流抬升的原因有兩個(gè)：一是煙囪出口處的煙流具有一定的初始動(dòng)量，二

22、是由于煙流溫度高于周圍空氣溫度而產(chǎn)生的凈浮力。影響這兩種作用的因素很多，歸結(jié)起來可分為排放因素和氣象因素兩類。排放因素有煙囪出口的煙流速度、煙氣溫度和煙囪出口內(nèi)徑O氣象因素有平均風(fēng)速、環(huán)境空氣溫度、風(fēng)速垂直切變、湍流強(qiáng)度及大氣穩(wěn)定度。五.參數(shù)的求解五.參數(shù)的求解浮升階段I瓦解階段I變平階段.I/、I噴出階段圖煙氣抬升與擴(kuò)散五.參數(shù)的求解Holland公式：適用于中性大氣條件（穩(wěn)定時(shí)減小，不穩(wěn)時(shí)增加10%20%）AH=(1.5+2.777D)=1(1.5vsD+9.6xW3(3h)uTsu式中叫一煙流出口速度，m/s；D煙囪出口內(nèi)徑，m；u煙囪出口的環(huán)境平均風(fēng)速，m/s；Ts煙氣出口溫度，K；T

23、a環(huán)境平均氣溫度，K；Qh煙囪的熱排放率，kW。汨olland公式比較保守特別在煙囪高熱釋放率比較強(qiáng)的情況下當(dāng)大氣處于不穩(wěn)定或穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，可在上式計(jì)算的基礎(chǔ)上分別增加或減少10%20%。五.參數(shù)的求解臾龕魏窸虞4-3穩(wěn)定鞠別劃分表五.參數(shù)的求解w=AfIn=Z。UZInKZ。Z禺地面的咼度；Z。一粗糙度（m）；M系數(shù);Z風(fēng)速儀的咼度“1Z咼度處的平均風(fēng)速（m/s）；m指數(shù);穩(wěn)定度：ABCDEF0.100.150.200.250.300.30圖4-4下風(fēng)距離和水平擴(kuò)散參數(shù)的關(guān)系圖4-5下風(fēng)甌離和鉛直擴(kuò)散參數(shù)的關(guān)系圖4-4下風(fēng)距離和水平擴(kuò)散參數(shù)的關(guān)系圖4-5下風(fēng)甌離和鉛直擴(kuò)散參數(shù)的關(guān)系五.參數(shù)的求

24、解4*釦魏素魏應(yīng)用較多的由是帕斯奎爾(PasquilI)和吉福特(Gifford)提出的擴(kuò)散參數(shù)估算方法，也稱為PG擴(kuò)散曲線。由圖可見，只要利用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)氣象觀測資料，查取帕斯奎爾大氣穩(wěn)定度等級，即可確定擴(kuò)散參數(shù)。擴(kuò)散參數(shù)/具有如下規(guī)律：/隨著離源距離增加而增大；不穩(wěn)定大氣狀態(tài)時(shí)的7值大于穩(wěn)定大氣狀態(tài)，因此大氣湍流運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)，/值愈大；以上兩種條件相同時(shí)，粗糙地面上的7值大于平坦地面。1()000/1000IIIIII1000()(O.i丨川聊I排W10100下風(fēng)距離x/km0.下風(fēng)距離x/km00g六.實(shí)例計(jì)算六.實(shí)例計(jì)算五.參數(shù)的求解瘋翁查豌穩(wěn)加度5A-B0.32x(l+0.0004x)1/2

25、0.24x(l+0.0001x)1/2C0.22x(l+0.0004x)1/20.20 xD0.16x(l+0.0004x)-1/20.14x(l+0.0003x)1/2E-F0.11x(l+0.0004x)1/20.08x(l+0.0015x)V2某火力發(fā)電廠的煙囪高度為50m,煙囪口直徑15m,煙氣出口速度為:5m/s,煙氣出口溫Jt600K,S02的排放率為270g/s,地面10m高的風(fēng)速為4.0m/s,太陽高度角60度，氣溫為37C,試計(jì)算下風(fēng)側(cè)地面x軸線500m處SO?的濃度為多少？最大濃度？最大濃度位于何處？解：(1)因?yàn)閡=4m/s且a60確定穩(wěn)定度為B計(jì)算平均風(fēng)il：u=4*(

26、50/10)015=5.09(m/s)H=Hs+AHTOC o 1-5 h zvDT-T12A/=4(l5+27D)=(1.5vyD+9.6x10-3)uTu二5*1.5/5.09*(l5+27*1.5*(600310)/600)二5l(m)H二50+5.1二55.1(m)計(jì)麗y,6z.查表得：5y=0.32x(l+0.0004x)1/2=0.32*500(1+0.0004*500)1/2=146.1(m)5z二0.24x(1+0.0001x)-1/2=0.24*500(1+0.0001*500)1/2=117.l(m)計(jì)禰濃度q(e2.71828)地面軸線濃度模式：再取尸0代入上式c(x,0

27、,0,H)=-=exp(-y)Tiucrycrz2crz270314*509*146l*117lEXP(-55.122*117.12=0.00088(g/m3)=0.88(mg/zn3)地面最大濃度模式（續(xù)）：設(shè)b%=const（實(shí)際中成立）dc（%,O,O,H）_0由此求得cmaxtiuHeay=38.965z=0.24x(1+0.000lx)1/2=38.96X=163.0(M)5y=0.32x(l+0.0004x)=0.32*163(1+0.0004*163)1/2=52.16(m)5z二0.24x(1+0.0001x)-1/2=0.24*163(1+0.0001*500)-1/2=38

28、.96(m)Cmax=0.003147(g/m3)=3.147(g/m3)地面源（H=0）高架源（HMO）無界（任一點(diǎn)）C（x,y,z）Oy2z2-exp(+2)12兀2cT262心+-(護(hù)yzyADMS-城市，是大氣擴(kuò)散模型系統(tǒng)(ADMS)系列中的最復(fù)雜的一個(gè)系統(tǒng)。它運(yùn)行于PC之上，模擬城市區(qū)域來自工業(yè)，民用和道路交通的污染源產(chǎn)生的污染物在大氣中的擴(kuò)散。ADMS-城市模型用點(diǎn)源，線源，面源，體源和網(wǎng)格源模型來模擬這些污染源。ADMS-城市可以作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)使用，也可以與一個(gè)地理信息系統(tǒng)聯(lián)合使用。ADMS-城市與Mapinfo以及ESRI的ArcView可以完全有機(jī)的連接。我們推薦將ADM

29、S-城市與這兩個(gè)地理信息系統(tǒng)中的任何一種一起使用。因?yàn)檫@樣可以使用數(shù)字地圖數(shù)據(jù)，CAD制圖和/或航片真實(shí)直觀地設(shè)置您的污染問題。在所使用的不同類型的地圖數(shù)據(jù)上，生成如等值平面圖的輸出和作報(bào)告用的硬拷貝圖形等。至于如何得到這些地圖數(shù)據(jù)，相應(yīng)的信息可以由ArcView和Mapinfo的供應(yīng)者提供。ADMS-城市與其它用于城市地區(qū)的大氣擴(kuò)散模型的一個(gè)顯著的區(qū)別是ADMS-城市應(yīng)用了現(xiàn)有的基于長度和邊界層高度描述邊界層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的最新物理知識o這使得隨高度的變化而變化的擴(kuò)散過程可以更真實(shí)地表現(xiàn)出來，所獲取的污染物的濃度的預(yù)測結(jié)果通常是更精確，更可信。家大氣質(zhì)應(yīng)用的多功能性例如預(yù)測結(jié)果可與EPAQS標(biāo)準(zhǔn)

30、作比較，應(yīng)用于英【量戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施,歐共體(EU)和世界衛(wèi)生組織(WHO)的標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則作比較;大氣質(zhì)量管理區(qū)域(AQMAs)的設(shè)計(jì);交通規(guī)劃，低排污區(qū)(LEZs)的選擇;環(huán)境影響評價(jià)；“如果怎樣?”的情行和對將來污染的預(yù)測。擴(kuò)散模型應(yīng)用了最新的基于邊界層高度和Monin-Obukhov長度的邊界層結(jié)構(gòu)參數(shù)的物理知識。Monin-Obukhov長度是一種由摩擦力速度和地表熱通量而定的長度尺度?！熬值馗咚剐湍Ｐ捅磺短自谝粋€(gè)軌跡模型中以便較大的地區(qū)(如大于50公里x50公里)也被此擴(kuò)散模型考慮了。污染源類型-可詳細(xì)地模擬3000個(gè)網(wǎng)格污染源,1500個(gè)道路污染源和1500個(gè)工業(yè)污染源(由點(diǎn)，線，面和

31、體污染源)能夠被同時(shí)模擬。由于可將較小的污染源集成為網(wǎng)格污染源，大數(shù)量的污染源在模型實(shí)際運(yùn)行中都可被考慮進(jìn)去。有非常大數(shù)量的污染源時(shí)，建議用戶將小的點(diǎn)源和道路源集成為網(wǎng)格源進(jìn)行運(yùn)算，有利于運(yùn)算速度，提高運(yùn)行效率。(4)(5)(6)(8)(9)內(nèi)嵌的街道窄谷模型；反應(yīng)模塊包括計(jì)算一氧化氮，二氧化氮和臭氧之間的反應(yīng)；流量計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的排污的計(jì)算使用一個(gè)污染排放因子的數(shù)據(jù)庫；與排污清單數(shù)據(jù)庫連接；交互式圖形用戶界面；商業(yè)化地理信息系統(tǒng)(例如ArcView和Mapinfo)軟件的有機(jī)接口；預(yù)處理器可自動(dòng)處理各種輸入數(shù)據(jù)如風(fēng)速，日期,時(shí)間和云蓋度，或風(fēng)速,(10)地表熱通量和邊界層高度計(jì)算邊界層參數(shù)。氣象數(shù)

32、據(jù)可以是原始數(shù)據(jù),小時(shí)值或經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)；(11)使用了在對流情況下的非高斯的垂直剖面，這可以容許考慮在大氣邊界層中湍流歪斜的性質(zhì)，解決因這種現(xiàn)象導(dǎo)致的近地表的高濃度現(xiàn)象。模型驗(yàn)證測試證明，采用這種方法的計(jì)算結(jié)果有更佳表現(xiàn)。第三節(jié)線源擴(kuò)散模型一.無限長線源擴(kuò)散模式在平坦地形上,一條平直的繁忙的公路可以看作一無限長線源。它在橫風(fēng)向產(chǎn)生的濃度是處處相等的。條線是由無限多個(gè)點(diǎn)組成的。一無限長線源可看成是由無限多個(gè)點(diǎn)源組成的。點(diǎn)源的源強(qiáng)可以用單位長線源源強(qiáng)表示。線源在某一空間點(diǎn)產(chǎn)生的濃度,相當(dāng)于所有點(diǎn)源（單位長度線源）在這空間點(diǎn)產(chǎn)生的濃度之和。它相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)源在這空間點(diǎn)產(chǎn)生濃度對/軸的積分。因此,把

33、點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模式對變量y積分，可獲得線源擴(kuò)散模式。i111111111C(xyOH)=_(B)y2H2翊-十+十)加QyS2by2q2.單位線元在地面任意一點(diǎn)的濃度為：y2H2de=71UCCTrmQi單位長度源強(qiáng)(g/sm)3.線源在地面任意一點(diǎn)的濃度為:2TT25葉匚念沁一（話+近呵+8V2Q,H2嚴(yán)C40*時(shí)呵（-護(hù)）Lexp（-2J.+ooy/+ooexp(-y)dy二V2crvexp(-oo2qtj8二V27TCFv+ooGOy2wry、Qtexp_c=7VVLCT、bV2z=exp77TVLCT2b一S)J2b；日2NJ-oOexpoOI2b；J42(F)4、當(dāng)風(fēng)向與線源不垂直時(shí)

34、，如果風(fēng)向和線源交角為0,線源下風(fēng)向的濃度模式為，c=近Qi4nuozSinq)exp-H2、丿第三節(jié)線源擴(kuò)散模型一.無限長線源擴(kuò)散模型第三節(jié)線源擴(kuò)散模型一.無限長線源擴(kuò)散模型在一個(gè)風(fēng)速為4m/s,陰天的高速公路上汽車的流量為8000輛/h,平均車速為64km/h,在此車速下每輛車平均排放HC化合物為002g/s,假設(shè)該高速公路為無限線源，汽車排氣管可忽略不計(jì)，試計(jì)算高速公路下風(fēng)側(cè)300m處HC化合物的濃度為多少？（假設(shè)風(fēng)向和高速公路相垂直）解：（1）因?yàn)閡二4m/s陰天確定穩(wěn)定度為D(2)5Z.查表得：5z=0.14x(l+0.0003x)4/2=0.14*300(1+0.0003*300)

35、1/2=40.22(m)（3）計(jì)祈源強(qiáng)=*每輛車平均排放率二總*0.02=0.0025（,/如第三節(jié)線源擴(kuò)散模型二.有限長線源擴(kuò)散模式第三節(jié)線源擴(kuò)散模型二.有限長線源擴(kuò)散模式“2“24、計(jì)算濃度:C=exp兀UCT、bV2z(日22b；_日2I2b；丿expC2，L2b；J4少*noo?s/=0.0000124(g/m3)j2*314*4*40.22當(dāng)估算有限長線源產(chǎn)生的環(huán)境濃度時(shí)，必須考慮有限長線源兩端引起的“邊緣效應(yīng)”0隨著接收點(diǎn)距線源距離的增加，邊緣效應(yīng)將在更大的橫風(fēng)距離上起作用。當(dāng)風(fēng)向垂直于有限長線源時(shí)，通過所關(guān)心的接收點(diǎn)作垂直于有限長線源的直線，該直線與有跟長線源的交點(diǎn)選作坐標(biāo)原點(diǎn)，

36、直線的下風(fēng)方向?yàn)閄軸。線源的范圍為從旳延伸到匕。有限線源擴(kuò)散模式為：V2&-H2c=zizexp(rA(y)O第三節(jié)線源擴(kuò)散模型二.有限長線源擴(kuò)散?？誒第三節(jié)線源擴(kuò)散模型二.有限長線源擴(kuò)散?？帐瘒?仇12Jexp(-0.5p2)dp刃冷2兀RR00.10.20.30.40.50.60.70.8（/?）00.03980.07930.11790.15540.19150.22570.25800.2881R0.91.01.61.92.02.42.83.03.5（/?）0.31590.34130.44520.47130.47720.49180.49740.49860.4997黑層mu頻遷竝鼻皐韭!賜曲躺

37、a在一個(gè)秋季下午17時(shí)，風(fēng)速為3m/s,條長150m成直線的燃燒源，污染物總排放量為：90g/s,試計(jì)算線源中心下風(fēng)側(cè)400m處及一端污染物的濃度為多少？(假設(shè)風(fēng)向和源相垂直)解：(1)因?yàn)閡=3m/sa30確定穩(wěn)定度為C(2)計(jì)W6y,6Z.查表得：Sy=0.22x(l+0.0004x)1/2=0.22*400(1+0.0004*400)-1/2=81.7(m)5z=0.20 x=0.20*400=80(m)(3)計(jì)算PP2P二y/6y=-75/81.7=-0.918P2=yl/5y=75/81.7=0.918(4)計(jì)祈源強(qiáng)Qi=90/150=0.6(g/sm)計(jì)算濃度A(y)=fJp/cx

38、p(一0.5p門2兀r0.918)dP=L.918/，cxp(_0.5p)clpy/27Tr0.9IS21=exp(-0.5p2)dp=2*0.3159J2兀yl7lUS_exp(-)*A(y)=zV2*0.6J3.14*3*80*2*0.3159=0.00126(/m3)（嚴(yán)服6?？?込駕謬（晉心等勺乙廣or“乙卜坷吩0=切（蟲0-）皿為=4（蟲0-曲一pj=（5S3KB-M+KS）S8-I=Z*I8/0Sl=3d0=Td3dTdS5M+l（9）申?duì)幍K上鄧解芳甜早二而謝礙鄧解鼻三曲第四節(jié)面源擴(kuò)散模型簡化為點(diǎn)源的面源模式面源化為等效點(diǎn)源第四節(jié)面源擴(kuò)散模型a=4.3cry0H22cr；(x+x0

39、)2r：(x+A：。)by。C(xyOH)=exp-(7tu(yy(x+x0)b_(x+x0)Oa“面源源強(qiáng)(mg/s)!1!一、面源化為等效晶!1!一、面源化為等效晶設(shè)某一城區(qū)以邊長1524m的正方形對SO?進(jìn)行編目，每一正方形區(qū)域的排放量為6g/s,當(dāng)風(fēng)速為25m/s的薄云夜間，試計(jì)算該區(qū)域下風(fēng)向相鄰正方形區(qū)中心點(diǎn)的濃度為多少？(假設(shè)該區(qū)域內(nèi)污染源高度可忽略不計(jì))解：(1)因?yàn)閡=2.5m/s確定穩(wěn)定度為F計(jì)算虧a431524=354.4(/71)計(jì)算X。5y0=O.llxo(l+O.OOO4xo)二354.4(m)xo=595O.l(m)x+x0=5950.1+1524=7474.1(m)6060第四節(jié)面源擴(kuò)散模型(4)計(jì)示示X+X。處的5y,乙查表得：5y=O.llx(1+0.0004x)1/2=0.11*7474.1(1+0.0004*7474.1)1/2=411.6(m)5z=0.08x(l+0.0015x)-1/2=0.08*7474.1(1+0.0015*7474.1)-,/2=171.l(m)H2C(xy0H)=exp-(W(x+x()o(x+x0)H2計(jì)算濃度ro)2cr；(x+x0)2er；(x+x0)咖、(x+乂。)b：(x+X。)6XP-