第03章大气扩散模式.ppt

第3章 大气扩散浓度估算模式主要内容：湍流扩散的基本理论高斯扩散模式污染物浓度估算特殊气象条件下的扩散模式烟囱高度设计厂址选择3.1湍流扩散的基本理论影响污染物在大气中扩散的要素n风：平流输送为主n湍流：扩散比分子扩散快105～106倍湍流扩散理论简介n主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系n研究湍流场中物质扩散的方法：w梯度输送理论w统计理论n泰勒应用统计理论n高斯模式3.2高斯扩散模式高斯扩散模式：n坐标系w右手坐标，x为风向，y为横风向，z为垂直向n四点假设 wa．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布wb．整个扩散空间中风速均匀稳定wc．源强是连续、均匀的wd．扩散过程中污染物是守恒的3.2高斯扩散模式高斯扩散模式的坐标系3.2高斯扩散模式无界空间连续点源扩散模式n由正态分布假定，得下风向任一点的浓度分布n方差的表达式n由假定d 源强积分式 （单位时间物料守恒） 3.2高斯扩散模式高架连续点源扩散模式n镜像全反射---->像源法w实源： w像源：3.2高斯扩散模式几种简单的实用模式n地面浓度：n地面轴线浓度：3.2高斯扩散模式几种简单的实用模式3.2高斯扩散模式几种简单的实用模式结论：地面最大浓度与烟囱的有效高度平方成反比 地面最大浓度的出现位置随烟囱增高而变远3.2高斯扩散模式颗粒物扩散模式n颗粒物扩散与气体扩散的不同：w沉降w地面沉积n粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算n大于15μm的颗粒物：倾斜烟流模式（地面浓度）3.2高斯扩散模式颗粒物扩散模式 地面反射系数地面反射系数3.3污染物浓度的估算估算中需要确定：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3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算n烟囱的任务：w保持通风w排烟气至高空，减轻地面污染n实践表明：高烟囱的污染总是低于低烟囱，采用高烟囱可以减轻地面污染。

3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算n烟气抬升：烟气流出出口后继续上升，烟气中心高度最终高于烟囱n烟气抬升的原因：w动力抬升：取决于初始速度w热力抬升：取决于烟气温度n抬升作用相当于使烟囱高度增加：H(烟囱的有效高度)=Hs(几何高度)+ΔH(抬升高度)ΔH=Hm(动力抬升高度)+Ht(热力抬升高度)计算中，认为烟气首先完成抬升，之后发生输送和扩散3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算公式n霍兰德（Holland）式：适适用用于于中中性性大大气气条条件件（（稳稳定定时时减减小小，，不不稳稳时增加时增加10％％～～20％）％）HollandHolland公公式式比比较较保保守守，，特特别别在在烟烟囱囱高高、、热释放率比较强的情况下偏差更大热释放率比较强的情况下偏差更大3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算公式n布里吉斯（Brigss）公式：适用不稳定及中性大气条件3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算公式n我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法”(GB/T13201-91)中的公式 3.3污染物浓度的估算扩散参数σy和σz的确定nσ y、σz的变化规律w随扩散距离的增大而增大w大气不稳定时σ大，稳定时σ小w粗糙地面上的σ大，平坦地面上的σ小n确定方法：P－G曲线法wP－G曲线：Pasquill常规气象资料估算稳定度；Gifford制成图表w伦敦气象局在P－G曲线的基础上制成了表格3.3污染物浓度的估算利用P-G曲线确定σy和σz：n方法要点：稳定度分级；根据相应稳定度和扩散距离x查图表确定σy和σz3.3污染物浓度的估算利用P-G曲线地面最大浓度估算：n根据 求出σz|x=xCmaxn根据大气稳定度和σz查P-G曲线得到xCmaxn根据大气稳定度和xCmax查P-G曲线得到σyn将σy 和σz代入地面最大浓度估算式（4-10）即得地面最大浓度值CmaxPS：前述模式均适用于整层大气都具有同一稳定度的扩散.3.3污染物浓度的估算国标方法确定σy和σz：n采用特纳尔改进的稳定度分类方法n扩散参数的表达式为（取样时间0.5h，按表4-8查算）n平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级n工业区和城市中心区，C提至B级，D、E、F向不稳定方向提一级n丘陵山区的农村或城市，同工业区n取样时间大于0.5h， 不变，3.4特殊气象条件下的扩散模式有上部逆温时的扩散：n相当于两镜面之间无穷次全反射n实源和无穷多个虚源贡献之和 nn为反射次数，在地面和逆面n实源在两个镜子里分别形成n个像3.4特殊气象条件下的扩散模式有上部逆温时的扩散：计算简化：计算简化：1 1. .当当x≤xx≤xD D（（尚未达到封闭阶段）尚未达到封闭阶段） 由 计算σz，查P-G曲线确定x xD D 按式4-9计算地面轴线浓度3.5烟囱高度的设计计算方法要求：w（1）达到稀释扩散的作用w（2）造价最低， 造价正比于H2w（3）地面浓度不超标n按地面最大浓度计算：3.5烟囱高度的设计计算方法n按地面绝对最大浓度计算：3.5烟囱高度的设计计算方法n按一定保证率的计算：w取上述两种情况之间一定保证率下的平均风速和扩散参数nP值法(国标GB/T 13201-91)3.5烟囱高度的设计烟囱设计中的几个问题n气象参数的取值：多年平均值或某一保证频率值n考虑上部逆温的影响n选用烟气抬升高度公式注意适用范围n考虑烟囱与建筑物的高度关系n增加排气量w多种因素，综合权衡3.6厂址选择气象资料n风向和风速：风玫瑰图n大气稳定度n混合层厚度的确定3.6厂址选择长期平均浓度的计算n计算公式：w（考虑风速、风向、大气稳定度的概率组合）n按风向方位计算的平均浓度w假定：同一扇形内下风下y方向浓度均匀分布；吹某一扇形的风时，污染物全部集中于此扇型中3.6厂址选择长期平均浓度的计算n按风向方位计算的平均浓度w假定：同一扇形内下风下y方向浓度均匀分布；吹某一扇形的风时，污染物全部集中于此扇型中3.6厂址选择厂址选择n本底浓度n风向风速w考虑风向，污染源应布置在风向频率最小的方位w考虑风向和风速，应布置在污染系数最小的方位w污染系数=风向频率/平均风速n温度层结的考虑n地形的考虑。