各种条件下扩散计算

1、4.6 各种条件下扩散计算高斯烟流扩散公式水平风速不太小均匀平坦下垫面整个气层同一类稳定度不同条件下高斯扩散公式的修改边界层的发展具有明显的日变化特点：（高压区、小风、无云条件）边界层结构的日变化1 封闭型扩散计算边界层存在高架逆温层边界层中的夹卷层该层湍流交换弱，界面交换只是分子扩散和重力破碎-垂直扩散受抑制观测表明：逆温层底上下的污染物浓度通常可相差510倍，污染物实际上被限制在地面和逆温层底之间的混合层内，这时的扩散称为封闭型扩散通常发生在晴天，高压控制区域封闭型扩散使地面污染物浓度明显增加尤其对于高架源两个反射面采用像源法，污染物在地面和逆温层底之间多次反射累加。采用像源法，污染物在地

2、面和逆温层底之间多次反射累加。类似（3.3），可得空间任意位置的空气污染物浓度(3.215)若求地面浓度，则有：(3.217)(3.216)若求地面轴线浓度，则有实际计算，常分三阶段简化处理（1）近距离（X2XD时,有 (3.219)3) 在离源距离Xd和2Xd之间2 熏烟型扩散 在晴夜，地面辐射冷却形成自地面向上的逆温层，其上部仍为递减状态。日出后，地面受太阳照射增温，夜间形成的辐射逆温层自下而上逐渐消散破坏，变成不稳定层结。这一温度垂直分布状况的转变会形成一种特殊的空气污染物分布形式熏烟型扩散。 这是因为，一旦逆温层自下而上消散至一定向度，原先积聚在稳定层结气层中的空气污染物，一方面因上方

3、有未消散殆尽的逆温层而使向上扩散仍受抑；另一方面却会受热力湍流交换支配而垂直向下混合到地，形成熏烟形式的散布，在一定范围明显增大地面浓度。一般发生在早上，持续时间10-20分钟范围小，浓度高熏烟型扩散特点：1：夜间以地面为底，整层处逆温状态2：日出后，逆温层由地面向上被破坏；3：破坏消散达烟流上缘时，上方仍为逆温 层，下部则已由逆温变成递减的不稳定状 态。封闭与熏烟的比较(1)熏烟型扩散过程的烟流原先处于稳定层结气层 内，然后，污染物由积聚到熏蒸到地； 封闭型扩散过程的烟流原先处于不稳定层结气层内，污染物无积累，对地面浓度影响略轻。(2)熏烟型扩散过程持续时间很短暂， 封闭型扩散过程往往会持续

4、相当长的时间。(3)熏烟型扩散过程造成的地面污染物高浓度落地点范围窄小但离源距离变化很大，受逆温强度、地面加热率、平均风速和有效源高等而定； 封闭型扩散过程造成的范围较大，影响相对稳定。定义参考量(3.221)可计算地面浓度的扩散公式表征可能向下混合的成数 的确定？(3.226)Pooler(1965)(3.227)3 微风扩散计算风速小于1m/s（微风，准静风）时采用微风逆温条件下扩散重要特点：1：垂直扩散和水平扩散存在明显差异，不宜用同样稳定度分类判别。2：微风时风向不稳定，伴有气流偏转，造成较大水平散布。假定污染物在一定风向扇区内（RA）横向均匀分布，垂直向为正态分布。Z向浓度分布为(3

5、.232)代入连续方程，有(3.233)有(3.234)得(3.235)地面浓度(3.236)4 准静风烟团扩散微风静风条件下需考虑：1:X向扩散2:扩散参数随时间变化，且水平扩散变大3:风场随时间变化。需采用烟团积分模式计算烟团扩散的释放时间和采样时间比源到采样点的运行时间短，烟流模式长。基本出发点：空间某点的污染物浓度由源不断释放的烟团的扩散贡献叠加。有：(3.239)地面浓度(3.240)T=t-t 表示烟团（ t ）时刻释放到达计算时刻t运行的时间。 推导过程如下：无界无风瞬时点源的解(3.241)物理含义：1：假设3个方向都呈正态分布2：坐标以烟团中心为原点3： 为烟团质量无界有风时

6、，X被（X-ut）代替有界有风时，则有：(3.242)连续源浓度可看成无数个依次释放的源贡献之和(3.244)5 长期平均浓度计算高斯模式计算是准定常条件下的，假定风向风速，稳定度不随时间变化，适用于短时间。长时间研究须考虑此变化。假定计算时段内源的排放率部不变，只要获得气象变量的频率函数，便可给出长期平均浓度计算公式，并估算长期浓度。风向 16方位，相当于22.5扇形区域假定长时间内，同一扇形内每个角度具有相同风频。即Y向浓度是相等的。吹某一方位风时，浓度集中于这一扇形。如图3.49计算x距离处，弧线A,B上任意点的浓度(3.248)整理可得：扇区以外浓度为0，若取n个方位划分扇区，只需将16改为n即可。如求年平均浓度，风频为f%。q长期=0.01f*q扇区(3.249)利用（3.249）求出的平均浓度在