第9章 大气扩散浓度估算模式.ppt

第九章大气污染物扩散模式 主要内容 1 湍流扩散的基本理论2 高斯扩散模式3 污染物浓度的估算方法4 特殊气象条件下的扩散模式5 城市及山区的扩散模式6 烟囱高度设计 第一节湍流扩散的基本理论 1 扩散的要素风 平流输送为主 风大则湍流大湍流 扩散比分子扩散快105 106倍2 湍流的基本概念湍流 大气的无规则运动风速的脉动风向的摆动3 起因与两种形式热力 温度垂直分布不均 不稳定 机械 垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度 一 湍流概念简介 二 湍流扩散理论 主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系湍流统计理论泰勒 图4 1 正态分布萨顿实用模式高斯模式 图4 1由湍流引起的扩散 第二节高斯扩散模式 1 坐标系右手坐标 y为横风向 z为垂直向2 四点假设a 污染物浓度在y z风向上分布为正态分布b 全部高度风速均匀稳定c 源强是连续均匀稳定的d 扩散中污染物是守恒的 不考虑转化 一 高斯模式的有关假定 C x z y 表示空间某点 x y z 时段平均浓度 g m3 y z即y向和z向的扩散参数 即y向和z向的标准差 mQ为源强 g su为平均风速 m s 二 无界条件下连续点源扩散模式 三 高架连续点源扩散模式 C C实 C虚 三 高架连续点源扩散模式 1 地面浓度模式2 地面轴线浓度模式3 地面最大浓度 地面轴线最大浓度 模式 三 高架连续点源扩散模式 四 地面连续点源扩散模式 五 颗粒物扩散模式 粒径小于15 m的颗粒物可按气体扩散计算大于15 m的颗粒物 倾斜烟流模式 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 第三节污染物浓度的估算 一 烟气抬升高度的计算 初始动量 速度 内径烟温度 浮力平均风速 大气稳定度 烟气抬升 1 中国国家标准中规定的公式 一 烟气抬升高度的计算 2 Holland公式 一 烟气抬升高度的计算 适用于中性大气条件 稳定时减小 不稳时增加10 20 Holland公式比较保守 特别在烟囱高 热释放率比较强的情况下 3 Briggs公式 适用不稳定及中性大气条件 一 烟气抬升高度的计算 例题一 某城市火电厂的烟囱高100m 出口内径5m 出口烟气流速12 7m s 温度140 流量250m3 s 烟囱出口处的平均风速4m s 大气温度20 当地气压978 4hPa 试确定烟气抬升高度及有效源高 二 扩散参数的确定 1 P G扩散曲线法帕斯奎尔 Pasquill 推荐利用常规气象资料吉福德 Giggord 制作成图表太阳辐射 云量 云状和日照 距地面10m高处风速 u10 与图对应的表 可直接查表获得扩散参数 表4 4 二 扩散参数的确定 1 P G扩散曲线法适用性 扩散曲线是根据近地面源的扩散实验监测数据绘出的 因此不适用于求取100m以上的高架源的扩散系数 扩散曲线是以平坦草地上的实验监测数据整理绘制出来的 该法仅适用于求取平坦开阔下垫面上 近地面源为小尺度扩散的扩散系数 不适合于城市和山区 利用P G法估算污染物浓度 二 扩散参数的确定 2 中国国家标准规定的方法P G法 太阳辐射 云量 云状和日照 距地面10m高处平均风速 u10 P T法 太阳高度角 云高 云量中国国家标准法太阳高度角 云量太阳辐射等级 距地面10m高处平均风速 u10 二 扩散参数的确定 2 中国国家标准规定的方法平原地区和城市远郊区 D E F向不稳定方向提半级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丘陵山区的农村或城市 同工业区取样时间大于0 5h 不变 例题三 在例4 1的条件下 当烟气排出的SO2速率为150g s时 试计算阴天的白天SO2的最大着地浓度及其出现的距离 第四节特殊大气扩散模式 一 熏烟型大气扩散模式 熏烟过程 在夜间发生辐射逆温时 清晨太阳升起后 逆温从地面开始破坏 当破坏到烟流下边缘以上时 便发生了强烈的向下混合作用 使地面污染物浓度增大的过程 一 熏烟型大气扩散模式 第四节特殊大气扩散模式 第四节特殊大气扩散模式 1 城市高架点源大气扩散模式2 城市线源扩散模式 1 无限长线源的大气扩散模式 2 有限长线源的大气扩散模式 二 城市大气扩散模式 为什么要设计烟囱 1 是降低污染物落地浓度的有效方式之一 2 锅炉大气污染物排放标准的要求 表4 1 燃煤 燃油 燃轻柴油 煤油除外 锅炉房烟囱最低允许高度 第五节烟囱高度的设计 第五节烟囱高度的设计 一 烟囱高度计算1 按最大地面浓度计算烟囱高度 第五节烟囱高度的设计 一 烟囱高度计算2 按绝对地面最大浓度计算烟囱高度 第五节烟囱高度的设计 一 烟囱高度计算3 按P值计算烟囱高度国标GB T13201 91 我国各地区总量控制系数A 低源分担率a 点源控制系数P值 二 烟囱设计中的几个问题 上述计算公式按锥形高斯模式导出 在逆温较强的地区 需要用封闭型或熏烟型模式校核烟气抬升高度的选取优先采用国家标准中的推荐公式烟流下洗 下沉现象 第五节厂址选择 在明确气象 气候特征对大气污染扩散影响的前提下充分利用大气对污染物的扩散稀释能力 自净能力 环境承载力 从而防止大气污染 一 厂址选择中所需要的气