大气环境影响评价下.doc

第五章 大气环境影响评价（下） 第六节 大气环境影响预测教学任务：1 了解大气环境影响预测的目的、方法及主要内容；2 了解大气环境影响预测中的多源叠加的技术要求；3 掌握大气扩散基本模式的几种形式及应用条件；4 掌握扩散参数及烟流抬升高度的确定与地面最大浓度的计算。一、大气环境影响预测的目的与方法预测的主要目的是为评价提供可靠和定量的基础数据。具体有以下几点：（1） 了解建设项目建成以后对大气环境质量影响的程度和范围。（2） 比较各种建设方案对大气环境质量的影响；（3） 给出各类或各个污染源对任一点污染物浓度的贡献（污染分担率）。（4） 优化城市或区域的污染源布局以及对其实行总量控制。（5） 从景观生态与人文生态的敏感对象上，预测和评估其可能发生的风险影响及出现的频率与风险程度，寻求最佳预防对策方案。预测方法大体上可分为经验方法和数学方法两大类。经验方法主要是在统计、分析历史资料的基础上，结合未来的发展规划进行预测。数学方法主要是指利用数学模式进行计算或模拟。近20年来，由于计算机技术的飞速发展，数学方法应用的较为普遍。大气环境影响预测的数学方法主要是利用大气扩散模型。目前在我国大气环评中的主要大气扩散模型都以正态扩散模式（即Gauss模式）为基础。正态扩散模式成立的前提是假定污染物在空间的概率密度是正态分布，概率密度的标准差亦即扩散参数通常用“统计理论”方法或其他经验方法确定。二、大气环境影响的预测内容1一级评价项目预测的主要内容1.1一次(30min)和24小时取样时间的最大地面浓度和位置。1.2不利气条件下，评价区域内的浓度分布图及其出现的频率。不利气象条件系指熏烟状态以及对环境敏感区或关心点易造成严重污染的风向、风速、稳定度和混合层高度等条件也可称典型气象条件)。熏烟状态可按一次取样计算，其它典型气象条件可酌情按一次取样或按日均值计算。1.3评价区域季(期)、年长期平均浓度分布图。1.4可能发生的非正常排放条件下相应于1.11.3各项的浓度分布图。1.5一级评价项目在必要时还应预测施工期间的大气环境质量。2二、三级评价项目可只进行1.11.3所规定的预测内容。解析：大气环境影响的预测内容：小时平均和日平均最大地面浓度和位置；不利气象条件下，评价区域内的浓度分布图及其出现的频率；评价区域年长期平均浓度分布图。一级评价除预测上述内容外，还应预测可能发生的非正常条件下的上述预测内容和施工期间的大气环境质量预测内容。熏烟型气象条件出现在日出后，夜间产生的贴地逆温逐渐自下而上地消失，新的混合层开始增长，到前一天晚上烟羽的高度时，聚集的污染物通过混合层夹卷和湍流被完全混合至地面。在目前评价中选择不利气象条件经常采用的方法是从全年每小时和每日计算出的小时和日平均地面浓度中筛选出的最大落地浓度所对应的气象条件。对可能发生的非正常排放条件下只需模拟一小时的最大地面落地浓度和位置。三、大气环境影响预测中的多源叠加的技术要求1一级评价项目可按下述规定执行1.1计算该建设项目每期建成后各大气污染源的地面浓度，并在接受点上进行叠加。1.2对于改扩建项目，还应计算现有全部大气污染源的叠加地面浓度。1.3对于评价区的其它工业和民用污染源以及界外区的高大点源，应尽可能叠加其地面浓度。如果难以获得上述污染源的调查资料或其浓度监测值远小于大气质量标准时，也可将其监测数据作为背景值进行叠加(对于改扩建项目，背景值可用从评价区现状监测浓度中减去该项目现状计算浓度的方法估计)。2二、三级评价项目可主要执行1.1和1.2.。对于1.3可按以监测数据作为背景值对浓度进行叠加处理。(即执行建设项目每期建成后各大气污染源的地面浓度，并在接受点上进行叠加；对于改扩建项目，还应计算现有全部大气污染源的叠加地面浓度；对于评价区的其它工业和民用污染源以及界外区的高大点源，可将其监测数据作为背景值对浓度进行叠加处理。)在实际工作中常常的做法是：对于新建项目应该预测该项目的环境空气质量，并叠加环境现状背景值，预测项目完成后评价区域的环境空气质量；对于改扩建项目，应预测本期工程和改扩建全厂的环境空气质量，并用后者叠加现状背景值和减去改造后的削减量，预测项目完成后评价区域的环境空气质量；除此之外，还应考虑项目建成前后，评价区域内环境背景浓度的变化，即其他在建、拟建项目和区域内将要淘汰的项目引起的环境背景浓度的变化。四、大气扩散模型在大气环境影响平均的实际工作中，大气扩散计算通常以高斯大气扩散公式为主。高斯模式是一类简单实用的大气扩散模式。在均匀、定常的湍流大气中污染物浓度满足正态分布，由此可导出一系列高斯型扩散公式。实际大气不满足均匀、定常条件，因此一般的高斯扩散公式应用于下垫面均匀平坦、气流稳定的小尺度扩散问题更为有效。1点源扩散的高斯模式11坐标系高斯模式的坐标系为：以排放点(无界点源或地面源)或高架源排放点在地面的投影点为原点，平均风向为 x轴，y 轴在水平面内垂直于x 轴，y 轴的正向在 x 轴的左侧，z 轴垂直于水平面，向上为正方向。即为右手坐标系。在这种坐标系中，烟流中心或与 x 轴重合(无界点源)，或在 xoy，面的投影为 x 轴 (高架点源)。12高斯模式的四点假设高斯模式的四点假设为：(1)污染物在空间 yoz 平面中按高斯分布(正态分布)，在 x方向只考虑迁移，不考虑扩散；(2)在整个空间中风速是均匀、稳定的，风速大于lms；(3)源强是连续均匀的；(4)在扩散过程中污染物质量是守衡的。对后述的模式只要没有特殊指明，以上四点假设条件都是遵守的。图4-3 示高斯模式的坐标系和基本假设。图4-3 高斯模式的坐标系和基本假设图4-4高斯扩散模式示意图13连续点源的扩散连续点源一般指排放大量污染物的烟囱、放散管、通风口等。排放口安置在地面的称为地面点源，处于高空位置的称为高架点源。（1）无限空间连续点源的高斯模式图4-4所示为点源的高斯扩散模式示意图。有效源位于坐标原点o处，平均风向与x轴平行，并与x轴正向同向。假设点源在没有任何障碍物的自由空间扩散，不考虑下垫面的存在。大气中的扩散是具有y与z两个坐标方向的二维正态分布，当两坐标方向的随机变量独立时，分布密度为每个坐标方向的一维正态分布密度函数的乘积。由正态分布的假设(1)写出下风向任意点(x、y、z)污染物平均浓度分布的函数为:（4-3）由概率统计理论可以写出方差的表达式：（4-4）；由假设（4）可写出：（4-5） 上述四个方程，组成一个方程组，源强Q、平均风速u、标准差y、z为已知量，浓度C、待定函数A(x)、待定系数a 和 b为未知量。因此，方程组可求解。将式(4-3)依次代入式(4-4)的两式中，积分后得到：（4-6）；（4-7）将式(4-6)和式(4-7)代入式(4-3)中，得无界空间连续点源高斯模式：（4-8）式中y、z为污染物在y、z方向的标准差，为平均风速 ms，Q 源强。（4-8）式中，扩散系数y、z与大气稳定度和水平距离x有关，并随x的增大而增加。当y0，z0时，A（x）C（x，0,0），即A（x）为x轴上的浓度，也是垂直于x轴截面上污染物的最大浓度点Cmax。当x，y及z，则C0，表明污染物以在大气中得以完全扩散。（2）高架连续点源的高斯模式在点源的实际扩散中，污染物可能受到地面障碍物的阻挡，因此应当考虑地面对扩散的影响。处理的方法是，或者假定污染物在扩散过程中的质量不变，到达地面时不发生沉降或化学反应而全部反射；或者污染物在没有反射而被全部吸收，实际情况应在这两者之间。1）高架点源扩散模式。点源在地面上的投影点o作为坐标原点，有效源位于z轴上某点， zH。高架有效源的高度由两部分组成，即Hhh，其中h为排放口的有效高度，h是热烟流的浮升力和烟气以一定速度竖直离开排放口的冲力使烟流抬升的一个附加高度，如图45所示。图45地面全反射的高架连续点源扩散 当污染物到达地面后被全部反射时，可以按照全反射原理，用“像源法”来求解空间某点k的浓度。图45中k点的浓度显然比大空间点源扩散公式（48）计算值大，它是位于(0，0，H)的实源在k点扩散的浓度和反射回来的浓度的叠加。反射浓度可视为由一与实源对称的位于(0，0，H)的像源（假想源）扩散到k点的浓度。由图可见，k点在以实源为原点的坐标系中的垂直坐标为(z-H)，则实源在k点扩散的浓度为式（48）的坐标沿z轴向下平移距离H： （49）k点在以像源为原点的坐标系中的垂直坐标为(zH)，则像源在k点扩散的浓度为式（48）的坐标沿z轴向上平移距离H： （410）由此，实源Cs与像源Cx之和即为k点的实际污染物浓度：（411） 若污染物到达地面后被完全吸收，则Cx0，污染物浓度C（x，y，z，H）Cs，即式（49）。2）地面全部反射时的地面浓度。实际中，高架点源扩散问题中最关心的是地面浓度的分布状况，尤其是地面最大浓度值和它离源头的距离。在式（411）中，令z0，可得高架点源的地面浓度公式： （412） 上式中进一步令y0则可得到沿x轴线上的浓度分布： （413）图46高架点源地面浓度分布地面浓度分布如图46所示。y方向的浓度以x轴为对称轴按正态分布；沿x轴线上，在污染物排放源附近地面浓度接近于零，然后顺风向不断增大，在离源一定距离时的某处，地面轴线上的浓度达到最大值，以后又逐渐减小。 地面最大浓度值Cmax及其离源的距离xmax可以由式（413）求导并取极值得到。令，由于y、z均为x的未知函数，最简单的情况可假定y/z常数，则当 （414） 时，得地面浓度最大值 （415）由式（414）可以看出，有效源H越高， xmax处的z值越大，而zxmax，则Cmax出现的位置离污染源的距离越远。式（415）表明，地面上最大浓度Cmax与有效源高度的平方及平均风速成反比，增加H可以有效地防止污染物在地面某一局部区域的聚积。式（414）和式（415）是在估算大气污染时经常选用的计算公式。由于它们是在 y/z常数的假定下得到的，应用于小尺度湍流扩散更合适。除了极稳定或极不稳定的大气条件，通常可设y/z2估算最大地面浓度，其估算值与孤立高架点源(如电厂烟囱)附近的环境监测数据比较一致。通过理论或经验的方法可得zf（x）的具体表达式，代入（414）可求出最大浓度点离源的距离xmax，具体可查阅我国GB384091制定地方大气污染物排放标准的技术方法。（3）地面点源扩散对于地面点源，则有效源高度H0。当污染物到达地面后被全部反射时，可令式（49）中H0，即得出地面连续点源的高斯扩散公式: （416）其浓度是大空间连续点源扩散式（48）或地面无反射高架点源扩散式（49）在H0时的两倍，说明烟流的下半部分完全对称反射到上部分，使得浓度加倍。若取y与z等于零，则可得到沿x轴线上的浓度分布： （417）如果污染物到达地面后被完全吸收，其浓度即为地面无反射高架点源扩散式（49）在H0时的浓度，也即大空间连续点源扩散式（48）。高斯扩散模式的一般适用条件是：地面开阔平坦，性质均匀，下垫面以上大气湍流稳定；扩散处于同一大气温度层结中，扩散范围小于10km；扩散物质随空气一起运动，在扩散输送过程中不产生化学反应，地面也不吸收污染物而全反射；平均风向和风速平直稳定，且u12m/s。 高斯扩散模式适应大气湍流的性质，物理概念明确，估算污染浓度的结果基本上能与实验资料相吻合，且只需利用常规气象资料即可进行简单的数学运算，因此使用最为普遍。表47归纳总结了这些高斯模式的浓度扩散公式。表47 高斯模式的浓度扩散公式汇总地面源 （H=0）高架源 （H0 ）无界(任一点)C(x,y,z)（4-8）（4-9）半无界(任一点)C(x,y,z)（4-16）（4-11）地面点C(x,y,0)（4-12）地面轴线上点C(x,0,0)（4-17）（4-13）2扩散参数及烟流抬升高度的确定与地面最大浓度的计算高斯扩散公式的应用效果依赖于公式中的各个参数的准确程度，尤其是扩散参数y、z及烟流抬升高度h的估算。其中，平均风速u取多年观测的常规气象数据；源强q可以计算或测定，而y、z及h与气象条件和地面状况密切相关。21扩散参数y、z的估算扩散参数y、z是表示扩散范围及速率大小的特征量，也即正态分布函数的标准差。为了能较符合实际地确定这些扩散参数，许多研究工作致力于把浓度场和气象条件结合起来，提出了各种符合实验条件的扩散参数估计方法。其中应用较多的由是帕斯奎尔(Pasquill) 和吉福特(Gifford)提出的扩散参数估算方法，也称为PG扩散曲线，如图47和图48所示。由图可见，只要利用当地常规气象观测资料，查取帕斯奎尔大气稳定度等级，即可确定扩散参数。扩散参数具有如下规律：随着离源距离增加而增大；不稳定大气状态时的值大于稳定大气状态，因此大气湍流运动愈强，值愈大；以上两种条件相同时，粗糙地面上的值大于平坦地面。由于利用常规气象资料便能确定帕斯奎尔大气稳定度，因此PG扩散曲线简便实用。但是，PG扩散曲线是利用观测资料统计结合理论分析得到的，其应用具有一定的经验性和局限性。y是利用风向脉动资料和有限的扩散观测资料作出的推测估计，z是在近距离应用了地面源在中性层结时的竖直扩散理论结果，也参照一些扩散试验资料后的推算，而稳定和强不稳定两种情况的数据纯系推测结果。一般，PG扩散曲线较适用于近地源的小尺度扩散和开阔平坦的地形。实践表明，y的近似估计与实际状况比较符合，但要对地面粗糙度和取样时间进行修正；z的估计值与温度层结的关系很大，适用于近地源的lkm以内的扩散。因此，大气扩散参数的准确定量描述仍是深入研究的课题。估算地面最大浓度值Cmax及其离源的距离xmax时，可先按式（414）计算出z，并图4-8查取对应的x值，此值即为当时大气稳定度下的xmax。然后从图4-7查取与xmax对应的y值，代如式（415）即可求出Cmax值。用该方法计算，在E、F级稳定度下误差较大，在D、C级时误差较小。H越高，误差越小。图 47 P-G扩散曲线y 图 48 P-G扩散曲线z我国GB384091制定地方大气污染物排放标准的技术方法采用如下经验公式确定扩散参数y、z： （418） 式中，1、1、2及2称为扩散系数。这些系数由实验确定，在一个相当长的x距离内为常数，可从GB384091的表中查取。22烟流抬升高度h的计算烟流抬升高度是确定高架源的位置，准确判断大气污染扩散及估计地面污染浓度的重要参数之一。从烟囱里排出的烟气，通常会继续上升。上升的原因一是热力抬升，即当烟气温度高于周围空气温度时，密度比较小，浮升力的作用而使其上升；二是动力抬升，即离开烟囱的烟气本身具有的动量，促使烟气继续向上运动。在大气湍流和风的作用下，漂移一段距离后逐渐变为水平运动，因此有效源的高度高于烟囱实际高度。热烟流从烟囱中喷出直至变平是一个连续的逐渐缓变过程一般可分为四个阶段，如图4-9所示。首先是烟气依靠本身的初始动量垂直向上喷射的喷出阶段，该阶段的距离约为几至十几倍烟囱的直径；其次是由于烟气和周围空气之间温差而产生的密度差所形成的浮力而使烟流上升的浮升阶段，上升烟流与水平气流之间的速度差异而产生的小尺度湍涡使得两者混合后的温差不断减小，烟流上升趋势不断减缓，逐渐趋于水平方向；然后是在烟体不断膨胀过程中使得大气湍流作用明显加强，烟体结构瓦解，逐渐失去抬升作用的瓦解阶段；最后是在环境湍流作用下，烟流继续扩散膨胀并随风飘移的变平阶段。图49 烟流抬升过程 从烟流抬升及扩散发展的过程可以看出，显然，浮升力和初始动量是影响烟流抬升的主要因素，但使烟流抬升的发展又受到气象条件和地形状况的制约。主要表现为：浮升力取决于烟流与环境空气的密度差，即与两者的温差有关；而烟流初始动量取决于烟囱出口的烟流速度，即与烟囱出口的内径有关。一般来讲，增大烟流与周围空气的温差以及提高烟流速度，抬升高度增加。但如果烟流的初始速度过大，促进烟流与空气的混合，反而会减少浮力抬升高度，一般该速度大于出口处附近风速的两倍为宜。大气的湍流强度愈大，烟与周围空气混合就愈快，烟流的温度和初始动量降低得也愈快，则烟流抬升高度愈低。大气的湍流强度取决于温度层结，而温度层结的影响不是单一的，如不稳定温度层结由于湍流交换活跃能抑制烟流的抬升，但也能促进热力抬升，这取决于大气不稳定程度；平均风速越大，湍流越强，抬升高度越低；地面粗糙度大，使近地层大气湍流增强，不利于烟流抬升。221烟气的热释放率选用抬升公式时首先需要考虑烟气的排放因素，计算出烟气的热释放率。烟气的热释放率是指单位时间内向环境释放的热量，即：（4-19）这里 T 是烟气温度与环境温度的差值, QN 是烟气折合成标准状态时的体积流量（NM3/s）CP 是标准状态下的定压热容( =1.298 KJ/度.NM3)。当烟气以实际出口温度TsK 时的排烟流量Qv m3/s 表示时，热释放率的计算公式为： （4-20）这里 Pa大气压力，（KPa ）。222霍兰德 (Holland)公式由于影响烟流抬升的因素较多，使烟流抬升问题变得十分复杂。到目前为止，国内外已提出的烟流抬升公式有数十个之多，还没有一个公式考虑了上述所有这些因素。大多数烟流抬升公式是半经验的，是在各自有限的，观测资料基础上归纳出来的，所以具有局限性。在30多种计算公式中，应用较广适用于中性大气状况的霍兰德(Holland)公式如下：霍兰德采用了勒普由风洞实验得出的动力抬升公式，并增加了浮力抬升项，利用三个发电厂烟流上升轨迹的照片进行了校核，于1953年得出中性条件适用的公式：（4-21）； 或（4-22）式中： Qh烟气热释放率，KJ/s；Vs排气筒出口处, 平均烟流速度(m/s)；D排气筒出口处, 直径 (m)；Ts烟气出口温度（K）排气筒出口处平均风速(m/s)；无实测值时，用10m 处平均风速和风速廓线计算。考虑到大气稳定度的影响，霍兰德建议：对不稳定大气，按上式计算出的H再增大 10-20，对稳定大气，按上式计算出的H 减小1020。国内外学者都认为霍兰德公式保守，特别对高烟囱、强热源计算结果偏低。223我国烟气抬升高度的计算方法排放因素和气象因素都会影响烟气的抬升高度，我国在中华人民共和国环境保护行业标准（HJ/T 2.2-93）环境影响评价技术导则-大气环境中，按不同情况指定选用相应的抬升公式。（1）有风时，中性和不稳定条件，热释放率Qh 大于或等于2100KJ/s，且烟气温度与环境温度的差值T 大于或等于35K 时，H 采用下式计算：（4-23）式中： no烟气热状况及地表系数，见表4-8；n1烟气热释放率指数，见表4-8；n2排气筒高度指数，见表4-8；Qh烟气热释放率，KJ/s；Hs排气筒距地面几何高度，m，超过 240m时，取Hs =240m；排气筒出口处平均风速(m/s)；无实测值时，用10m 处平均风速和风速廓线计算。可以看出这一情况使用的是布里吉斯公式。表4-8 no、n1、n2 的选取Qh，KJ/s地表状况（平原）non1n2Qh21000 农村或城市远郊区1.4271/32/3城市及近郊区1.3031/32/32100Qh21000且T35K农村或城市远郊区0.3323/52/5城市及近郊区0.2923/52/5（2）有风时，中性和不稳定条件，当热释放率Qh 1700kJ/s,或者T35K 时，（4-24）式中：Vs排气筒出口处烟气排出速度，m/s；D排气筒出口直径，m；排气筒出口处平均风速(m/s)； 可以看出这一情况使用的是霍兰德公式。（3）有风时，中性和不稳定条件，当1700Qh2100(KJ/s)时，（4-25）（4-26）表4-9 不同排放、气象因素选用抬升公式情况一览表排放因素气象因素Qh kJ/sTK有风，中性和不稳定条件（1.5m/s）有风,稳定（1.5m/s）小风、静风（.5m/s2100 35布里吉斯模式17002100在霍兰德和布里吉斯间修正1700霍兰德模式35 （4）有风、稳定条件，按下式计算烟气抬升高度H(m)（4-27）式中是垂直方向气温梯度（K/m），0.0098（K/m）是干绝热直减率d 的取值。（5）静风和小风条件，(定义:小风1.5m/s0.5m/s；静风0.5m/s）按下式计算烟气抬升高度H(m)（4-28）式中符号同前，但取值不宜小于0.01K/m。按不同的排放、气象因素选用抬升公式情况汇总于表4-9。23地面的最大浓度高架源的污染源是在空中，我们时常关心的是污染物到达地面的浓度，而不是空中任一点的浓度。地面浓度是以 x 轴为对称的，x 轴上具有最大值，向两侧方向遂渐减小。因此，地面轴线浓度是我们所关心的。我们知道标准差y、z反映的是 y 和z 方向上的浓度分布，随距离 x 的增大，浓度分布趋于平均，即y、z 随 x 而增大。根据地面轴线浓度公式：（4-29）式中的两项：项随 x 而减小，项随 x 而增大；两项共同作用的结果，必然在某一距离 x 处出现浓度 C 的最大值。另一方面，地面最大污染物浓度出现的位置和数值，与高架污染源在空中的位置有关，空中的位置则是以有效源高表现。因此还要考虑气象因素。231给定风速条件下地面的最大浓度标准差y、z 通常可表示成下列幂函数形式（4-30）；式中1、2、1、2均为常数。将（4-30）代入（4-13），对x 求导，并令其等于零，便可取得地面最大污染物浓度的模式Cmax 和出现的位置 Xm。（4-31）（4-32）求出地面最大浓度出现的位置Xm（4-33）当12 时，则4-32，4-33化简成为下列常用形式：（4-34）（4-35）222危险风速和地面绝对最大浓度以上高架连续点源的地面最大浓度计算式是在风速不变的情况下导出的。实际中，风速是变化的。风速对地面最大浓度具有双重影响。由4-31来看，风速增大时地面最大浓度应该减小。但另一方面，有效源高 H 中隐含着，风速增大时烟流抬升高度减小的影响，这使得地面最大浓度反而增大。可以设想，在某一风速下定会出现地面最大浓度的极大值，并称其为地面绝对最大浓度。将抬升公式写成以下形式（4-36）B 为抬升公式中除风速以外的一切量。将（4-36）代入（4-34），对 求导，并令其等于零，便有，则有当 时，Cmax是所有地面最大浓度中的极大值：（4-37）地面最大浓度随风速的变化呈单峰形。在每一个风速下都有一个地面最大浓度，而由式(4-37)确定的Cabsm，则是所有地面最大浓度中的极大者，即所谓地面绝对最大浓度。出现绝对最大浓度的风速称为危险风速。在危险风速下，烟流抬升高度和烟囱几何高度相等，有效烟囱高度为烟囱几何高度的两倍。3点源特殊扩散模式31熏烟型扩散模式在夜间，当存在辐射逆温时，高架连续点源排放的烟流排入稳定的逆温层中，形成平展型扩散。这种烟流在铅直方向为漫扩散，在源高度上形成一条狭长的高浓度区。日出以后，太阳辐射逐渐增加，地面逐渐变暖，辐射逆温从地面开始破坏，逐渐向上发展。当辐射逆温破坏到烟流下边缘稍高一些时，在热力湍流的作用下，烟流中的污染物便发生了强烈的向下混合作用，增大了地面的污染物浓度, 这个过程称为熏烟(漫烟)过程。熏烟过程可一直进行到烟流上边缘处的逆温破坏为止。这一过程多发生在早晨8：0010：00，因地而异。熏烟过程持续时间在半小时左右。假设烟流原来是排入稳定层结的大气中。当贴地逆温从下而上消失，逐渐形成混合层（高度为hf），这时的y向扩散参数yf 应比稳定层结条件下的y要大。在高度hf 以下污染物浓度的铅直分布是均匀的。这一浓度值cf (mg/m3)可按下式计算：（4-38）式中：（4-39）式中的积分因子(p)表示烟流向下混合部分的源强占总源强的份额。如果逆温破坏到烟囱的有效源高上，可以认为烟流的一半向下混合，而另一半仍留在上面稳定的大气中。这时地面污染物浓度为：（4-40）若逆温破坏高度hf 恰好等于烟流的上边缘高度时，烟流全部使地面熏烟浓度达到极大值，可按下式计算（4-41）这时混合层高度hf = H+z(m)。为了估算熏烟时的 y 向扩散参数yf， Bierly 和 Hewson 提出一近似计算式，假定烟流边缘15 向外向下扩张。如图4-10所示。于是熏烟扩散时地面上的横向扩散参数yf为：（4-42）图410烟流边缘15扩张的熏烟估算示意图32小风和静风时的点源扩散模式上述各种扩散模式适用于有风条件下，即风速大于 1.5m/s 的条件。小风（1.5m/su100.5m/s），和静风（u100.5 m/s）条件下上述各节的各种模式不再适用。在小风（1.5m/su100.5m/s）和静风（u100.5 m/s)条件下，顺风向 ( x轴方向)扩散不能忽略,必须考虑三个方向的湍流扩散作用。在高斯扩散模式中，则必须将x 考虑在内。此时以排气筒地面位置为原点,平均风向为 x 轴，地面任一点（x，y）的浓度CL(mg/m3)按下式计算：（4-43）式中和G按下式计算：（4-44）（4-45）（4-46）（4-47）(s)可根据 S 由数学手册查得,0102分别是横向和铅直向扩散参数的回归系数(y=z=01T,2=02T ),T 为扩散时间(s)。4非点源扩散模式41连续线源的扩散 当污染物沿一水平方向连续排放时，可将其视为一线源，如汽车行驶在平坦开阔的公路上。线源在横风向排放的污染物浓度相等，这样，可将点源扩散的高斯模式对变量y积分，即可获得线源的高斯扩散模式。但由于线源排放路径相对固定，具有方向性，若取平均风向为x轴，则线源与平均风向未必同向。所以线源的情况较复杂，应当考虑线源与风向夹角以及线源的长度等问题。 如果风向和线源的夹角45，无限长连续线源下风向地面浓度分布为： （4-48）当45时，以上模式不能应用。如果风向和线源的夹角垂直，即90，可得： （4-49） 对于有限长的线源，线源末端引起的“边缘效应”将对污染物的浓度分布有很大影响。随着污染物接受点距线源的距离增加，“边源效应”将在横风向距离的更远处起作用。因此在估算有限长污染源形成的浓度分布时，“边源效应”不能忽视。对于横风向的有限长线源，应以污染物接受点的平均风向为x轴。若线源的范围是从y1到y2，且y1y2，则有限长线源地面浓度分布为： （4-50）式中，s1y1/y，s2y2/y，积分值可从正态概率表中查出。42连续面源的扩散当众多的污染源在一地区内排放时，如城市中家庭炉灶的排放，可将它们作为面源来处理。因为这些污染源排放量很小但数量很大，若依点源来处理，将是非常繁杂的计算工作。图411 虚拟点源模型常用的面源扩散模式为虚拟点源法，即将城市按污染源的分布和高低不同划分为若干个正方形，每一正方形视为一个面源单元，边长一般在0.510km之间选取。这种方法假设：有一距离为x0的虚拟点源位于面源单元形心的上风处，如图411所示，它在面源单元中心线处产生的烟流宽度为2y04.3y0，等于面源单元宽度B；面源单元向下风向扩散的浓度可用虚拟点源在下风向造成的同样的浓度所代替。根据污染物在面源范围内的分布状况，可分为以下两种虚拟点源扩散模式： 第一种扩散模式假定污染物排放量集中在各面源单元的形心上。由假设可得： （4-51） 由确定的大气稳定度级别和上式求出的，应用PG曲线图可查取xo。再由(x0x)分布查出y和z，则面源下风向任一处的地面浓度由下式确定： （4-52）上式即为点源扩散的高斯模式，式中H取面源的平均高度，m。如果排放源相对较高，而且高度相差较大，也可假定z方向上有一虚拟点源，由源的最初垂直分布的标准差确定，再由求出，由求出z，由(x0x) 求出y，最后代入式（4-52）求出地面浓度。 第二种扩散模式假定污染物浓度均匀分布在面源的y方向，且扩散后的污染物全都均匀分布在长为(x0x)8的弧上，如图4-11所示。因此，利用式（4-51）求y后，由稳定度级别应用PG曲线图查出x0，再由(x0x) 查出z，则面源下风向任一点的地面浓度由下式确定： （4-53）5长期平均模式51对于孤立排放源，以排气筒地面位置为原点，任一风向方位i距排气筒下风方X处的季(期)或年长期平均浓度(X)i(mg/3)建议按下式计算：(4-54)式中为有风时风向方位、稳定度、风速联合频率，为对应于该联合频率在下风方X点的浓度值，可按下式计算：(4-55)F的确定方法同前，为风向方位数，一般取16；k、j分别为稳定度和风速段的序号，其加和总数取决于所划分的稳定度和风速段数目，j的总数不宜少于3(稳定、中性、不稳定)；如不单独考虑静风频率时，k的总数也不应少3。fLijk为静风或小同时，不同风方位和稳定度的出现频率(下标k只含有静风和小风两个风速段)。的计算方法同cL。如果He较大(200m)且得自常规地面气象资料的fLijk不太大(20时，fLijk可以不单独统计，此时，公式的右侧括号内只包括前一项。52如果评价区的排气筒数目多于一个，则评价区坐标系内任一接受点(X，Y)的季(期)或年长期平均浓度为(4-56)式中和分别是在接受点上风方2/n方位角内对应于fijk和fLijk联合频率的第r个源对接收点的浓度贡献。的分式形式分别和个同(参阅5.1)，但应注意坐标变换，将坐标转换到以接收点为原点i风方位为正X轴的新坐标系后，再应用或公式。计算时，对其作贡献的源可适当地增加(通过增大方位角)。第七节 大气环境影响评价教学任务：1熟悉评价大气环境质量影响的基本原则；2熟悉大气环境影响评价的评价内容；3掌握常用的大气环境保护对策或措施。一、大气环境质量影响的基本原则(1)评价区各环境功能区是否满足相应的空气质量标准的要求，区域环境空气质量是否有容量；(2)建设