大气扩散浓度估算模式

1、第四章大气扩散浓度估算模式4.1污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H,污染源到峭壁的距离为L,峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风 时，这一模式又变成何种形式？解：吹南风时以风向为 x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有2 2 2Qy(z - H)(z H )2 U yJz? (x, y,z, H )exp(r)exp2 exp2y现存在峭壁，可考虑 匸为实源与虚源在所关心点贡献之和。实源exp(2y2 )exp2；y2(Z H )2 exp2二22二虚源Q-exp(2L -y)2exp(Z - H )22二2

2、 2-exp_YL因此2 u；y cexp(2占2(Z - H)exp2 二2(z H ) +O 2J2- zexp2 二 MJ y 二2(2L -y)exp2=y2(Z H )exp-, 2()Qy2exp(-)exp2<Jy2(2L - y)2exp262(Z H )exp2二, 2(Z H )22 二 z1#刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。4.2某发电厂烟囱高度 120m，内径5m，排放速度13.5m/s,烟气温度为418K。大气温度288K， 大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x<=10Hs）、国家标准GB/T13201 91中的公

3、式计算烟气抬升高度。解：霍兰德公式VsDU(1.52.7Ts TTsD)_13.5 54(1.52.7418 -2884185) = 96.16m。#布里格斯公式2.7Ts -Ta9.6 102.7741828813.552 =29521 kW 21000 kW9.610418#且 x<=10Hs。此时 .：H =0.362Q；/3x2/3u f =0.36229521 1/34 = x2/3 = 2.80x2/3。#按国家标准 GB/T13201 91中公式计算，因 QH>=2100kW , Ts Ta>=130K>35K。ni n _ 1 /32 / 31.H 二

4、noQh H s u = 1 .303295211204244.93m(发电厂位于城市近郊，取n=1.303 , n1=1/3,忑=2/3)4.3某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时2#的气象条件下， 正下风方向500m处的二y = 35 .3m,匚z = 18 .1 m，试求正下风方向 500m处SO2的地面浓度。解：由大气污染控制工程P88( 4 9)得exp(: U；y 二22)80exp(2；z 二 6 35.3 18.12602 18.123)=0.0273 mg / m4.4 解:阴天稳定度等级为D级，利用 大气污染控制工程P95

5、表4 4查得x=500m时#Cy =35.3m,；z =18.1m。将数据代入式 4 8 得2 28050603"(500 ,50,0,60)exp(2)exp()=0.010 mg/m 。二 635.3 18.1235.32 18.14.4在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO2的地面浓度和地面最大浓度。解：阴天稳定度等级为D级，利用 大气污染控制工程P95表4 4查得x=500m时-y =35.3m,;z =18.1m。将数据代入式 4 8 得2 2,8050603：(500,50,0,60)exp(7) exp(7 0.010 mg

6、 / m 。兀汉6 沢35.3汉18.12汉 35.32 汉18.14.5某一工业锅炉烟囱高 30m，直径0.6m，烟气出口速度为 20m/s,烟气温度为 405K，大 气温度为293K，烟囱出口处风速 4m/s, SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下 SO2 的地面最大浓度和出现的位置。解：由霍兰德公式求得VsDu(1.52.7Ts -TaTsD)(1.52.744050.6) = 5.84 m#3有效高度为 H 二Hs"H =305.84 = 35.84 m。#由大气污染控制工程 P89 ( 4- 10)、(4- 11)H35.841，z25.34 m。乜2V2取稳定

7、度为D级，由表4 4查得与之相应的 x=745.6m。425.3430.231/ m 。50 .110 此时二y =50.1m。代入上式爲ax- 一兀 x 4 x 35 .84 e4.6地面源正下风方向一点上，测得3分钟平均浓度为 3.4 X 10 3g/m3，试估计该点两小时的平均浓度是多少？假设大气稳定度为B级。解：由大气污染控制工程P98 ( 4 31)q20.3二y2 - y1 ()=.y1 ()3.02；y1 (当 1h_.2 ：100h , q=0.3)匚0.052心3QHR 3.4X10 一3exp( 2)-1.1210 g /m二 u；_-y2；z2；z 3.023.024.7

8、 条燃烧着的农业荒地可看作有限长线源，其长为150m，据估计有机物的总排放量为90g/s。当时风速为3m/s,风向垂直于该线源。试确定线源中心的下风距离400m处，风吹34: 00。试问正对该线源的一个端到15分钟时有机物的浓度。假设当时是晴朗的秋天下午 点的下风浓度是多少？解：2 22 qh p21p有限长线源 P(x,0,0, H) =exp(- ) |exp(-)dP。、2jiucTz2a p 、；2兀2首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4: 00,太阳高度角3035。左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s时，稳定度等级为 C,则400m处y = 43

9、 .3 m , 二 26.5m。其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。因为测量时间小于0.5h,所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离x二ut= 3 3 60 = 540 m 400 m ,说明已经到达受体点。2 22 QHp2 1p有限长线源 P(x,0,0,H)=exp(-):exp( )dPU2jrucrz20 P1 J 2兀2距离线源下风向 4m 处，P1= 75/43.3= 1.732 , P2=75/43.3=1.732 ;90、Q Lg /( m s) = 0.6g /( m s)。代入上式得15020.6?7321P23“(400 ,0,0,0) ：

10、exp( )dp =5.52mg/m丁2兀 乂3 疋 26.5'丄732 U2兀2端点下风向P1=0 , P2=150/43.3=3.46，代入上式得522x0.63461P3(400,0,0,0) =exp( )dp =3.0mg/m326.504.8某市在环境质量评价中，划分面源单元为1000m x 1000m，其中一个单元的 SO2排放量为10g/s，当时的风速为3m/s，风向为南风。平均有效源高为15m。试用虚拟点源的面源扩散模式计算这一单元北面的邻近单元中心处SO2的地面浓度。解：设大气稳定度为 C级，匚y0 =!££乞 =232 .56 m,；二0二 =

11、 6.98 m。4.32.15当x=1.0km，二y =99.1m,；z = 61 .4m。由大气污染控制工程P106( 4 49)?(x, y,0, H )JTU(<Ty + 0)(6 +60)1exp 22 (匚 y ；yo)2】(二 z 匚 zo )10exp-3(99.1 - 232 .56 )(61 .4 - 6.98)15 2曰=4.57 “°(61 .4 - 6.98)4.9某烧结厂烧结机的 SO2的排放量为180g/s，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度为 360m，地面平均风速为 3m/s，混和层内的平均风速为3.5m/s。烟囱有效高度为 200m。试计算正

12、下风方向 2km和6km处SO2的地面浓度。解：D H 360 200设大气稳疋度为 C级。汀z74 .42 m = xD = 1226 .5 m2.152.15当x=2km时，xD<x<2xD,按x= xD和x=2x D时浓度值内插计算。x= xd时，二y =118 .26m,;z =74.42 m，代入大气污染控制工程P88 (4 9)得_ 2 2QH1802003：-!exp( -)exp(歹)=0050 mg/m兀 u<Tycrz2crz 兀 X3.5X118 .26 x 74.422 74.42x= 2xd 时，二 y =221 .41 m,二=139 .10m，代

13、入 P101( 4 36)得22exp( 2)2<yy1802-3.5 360221 .413二 0.257 mg / m通过内插求解z0.257 0.05030.05(2000 -1226 .5) = 0.181 mg / m1226 .5当 x=6km>2x d 时，二 y =474 m ,180 2二 3.5 360 4743=0.120 mg / m计算结果表明，在 Xd<=x<=2x d范围内，浓度随距离增大而升高64.10某硫酸厂尾气烟囱高50m, SO2排放量为100g/s。夜间和上午地面风速为3m/s，夜间云量为3/10。当烟流全部发生熏烟现象时，确定下

14、风方向12km处SO2的地面浓度。50433 .25 m ,8由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4 4得x=12km处，二y = 4277 m,；z = 87 .4 m。h f = H 2；z = 50287 .4 = 224 .8m昇(12000 ,0,0,50)431.36510 - g / m 。、2 二 3 224 .8433.2534.11某污染源SO2排放量为80g/s,烟气流量为265m /s,烟气温度为418K，大气温度为293K。这一地区的SO2本底浓度为3、w0.05mg/m ,设 cr z/cry =0.5 ,u10 = 3m /s , m=0.25 ,试按环7#境空气

15、质量标准的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。解：按大气污染控制工程P91 ( 4 23)AT418 2934Q H =0.35 PaQv0.35 10132652.810 10 kW 2100 kWTs418由P80(3 23)Zu = U!0 ()Z10H s 0.25=3()10=1 .687 H0.25s按城市及近郊区条件，参考表4 2，取n=1.303 , w=1/3 , n2=2/3，代入P91 (4 22)得-H =n oQjHs'u =1 / 32 / 3丄 1.30328100 H s1 / 41.687 H s5 /12= 23.48Hs 。环境空气质量标准的二级标

16、准限值为0.06mg/m3 (年均)，代入P109 (4 62)Hs -2Q- ：H二eu(°_3.280100.50.253.1422.7181.687 (H s 旧)(0.06 -0.05)10解得 H s *H =H s 23 .48 H J/12 - 357 .4m于是Hs>=162m。实际烟囱高度可取为170m。0 25烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5 倍,即uv>=1.5 X 1.687 X 170 . =9.14m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在2030m/s。取uv=20m/s，则有D兰J4 =对A"65 =4.1m，实际直径可取为 4.0m。Y nuv'兀汉20 4.12试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度之比值等于1.38。解：高架连续点源出现浓度最