大气大气污染浓度估算模式

大气大气污染浓度估算模式第一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第一节湍流扩散的基本理论扩散的要素风：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第二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五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1.梯度输送理论类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比2.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

3.相似理论第三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第二节高斯扩散模式高斯模式的有关假定坐标系右手坐标，y为横风向，z为垂直向四点假设

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）

第四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五高斯扩散模式高斯扩散模式的坐标系第五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五无界空间连续点源扩散模式由正态分布假定，得下风向任一点的浓度分布方差的表达式由假定d源强积分式（单位时间物料守恒）

第六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五高斯烟流的形态第七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五高斯烟流的浓度分布高斯烟流中心线上的浓度分布第八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五高架连续点源扩散模式镜像全反射---->像源法实源：像源：第九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五高架连续点源扩散模式第十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五高架连续点源扩散模式

第十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五颗粒物扩散模式粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算大于15μm的颗粒物：倾斜烟流模式地面反射系数第十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第三节污染物浓度的估算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1.烟气抬升高度的计算

初始动量：速度、内径烟温度－>浮力烟气抬升产生原因第十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五1.烟气抬升高度的计算抬升高度计算式

（1）

Holland公式：

Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下适用于中性大气层结条件，非中性层结时需作修正：不稳定时ΔH增加10～20%；稳定时ΔH减小10～20%。第十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五1.烟气抬升高度的计算抬升高度计算式（续）（2）Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件

第十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五1.烟气抬升高度的计算抬升高度计算式（续）（3）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

（环评导则HJ/T2.2-93）

第十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2/53/50.292城区及近郊区2/53/50.332农村或城市远郊区2/31/31.303城区及近郊区2/31/31.427农村或城市远郊区地表状况（平原）表4-2系数的值第十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、扩散参数的确定P－G曲线法P－G曲线Pasquill常规气象资料估算Gifford制成图表第十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、扩散参数的确定－P－G曲线法P－G曲线的应用①根据常规资料确定稳定度级别稳定度级别：A为强不稳定、D为中性、F为稳定。第十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、扩散参数的确定－P－G曲线法P－G曲线的应用②利用扩散曲线确定和（取样时间10min）第二十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、扩散参数的确定－P－G曲线法P－G曲线的应用③浓度估算地面最大浓度估算第二十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、扩散参数的确定－中国国家标准规定的方法（一）稳定度分类方法改进的P－T法

太阳高度角

（式4-29，地理纬度，倾角）

辐射等级稳定度云量（加地面风速）

第二十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、扩散参数的确定－中国国家标准规定的方法（二）扩散参数的选取扩散参数的表达式为（取样时间0.5h，按表4-8查算）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(三)污染物浓度与取样时间的关系：大于0.5h，不变，则第二十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第二十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第四节特殊气象条件下的扩散模式主要指气象条件与高斯模式不一样（温度层结构均一，实际中难以实现）

1、封闭型扩散模式相当于两镜面之间无穷次全反射实源和无穷多个虚源贡献之和

n为反射次数，在地面和逆面实源在两个镜子里分别形成n个像第二十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五1、封闭型扩散模式计算简化：第二十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、熏烟型扩散模式假设：

D

换成hf（垂向均匀分布）；q只包括进入混合层部分，

则仍可用上面公式

第二十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2、熏烟型扩散模式第二十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第五节城市及山区扩散模式城市大气扩散模式1.线源扩散模式第二十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第五节城市及山区扩散模式2.面源扩散模式大气排放规范里规定条件：烟囱高40m；单个排放量<0.04t/h第三十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第五节城市及山区扩散模式2.面源扩散模式（续）简化为点源的面源扩散模式（续）形心上风向距x0处有一虚拟点源，其烟流在形心处宽度正好与正方形宽度相等

烟流宽度：中心线到浓度为中心处距离的两倍

（正态分布：）

确定、之后即可按点源计算面源浓度第三十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第五节城市及山区扩散模式2.面源扩散模式（续）窄烟流模式某点的污染物浓度主要取决于上风向面单元的源强，上风向两侧单元对其影响很小某点的污染物浓度主要由它所在的面单元的源强决定第三十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第五节城市及山区扩散模式山区流场由于受到复杂地形的热力和动力因子影响，流场均匀和定常的假定难以成立对风向稳定、研究尺度不大、地形较为开阔及起伏不大的地区，浓度基本上遵循正态分布规律，只是扩散参数比平原地区大很多ERT模式高斯模式，只对有效源高进行修正NOAA和EPA模式NOAA－以高斯模式为基础，对有效源高进行修正EPA－与NOAA相似，只是对所有稳定度级别都进行了地形高度修正第三十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第六节区域大气环境质量模型区域大气环境质量取决于区域污染物排放总量区域大气污染源分布区域大气污染源源高区域大气扩散能力区域污染物排放总量＜区域大气环境容量区域大气环境容量：指某区域自然环境空气对某种大气污染物的容许承受量或负荷量。其取决:区域面积、其在横风向上的宽度、混合层高度、风速第三十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五一、箱式大气环境质量模式基本假设：在估算大气污染物浓度时，把所研究的区域看成是“箱底”，箱子的高度就是该区域的混合层高度，而污染物在箱子内处处相等。根据整个箱子大气污染物的输入、输出，大气污染物的质量守恒方程：当k=0，排放稳定时上式的解为：第三十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五当时间t→∞，大气污染物浓度随时间的变化趋于稳定。此时的大气污染物浓度称为平衡浓度，上式（4-66）可写为：如果衰减不能忽略，则（4-65）式的解为：这时箱体内的平衡浓度为：适用于估算城市或较大区域较长时间的大气污染物平均浓度。第三十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五二、多源大气环境质量模式区域内大气中某一点的污染物浓度等于背景浓度与各污染源对该点浓度的贡献值之和：可根据污染源和气象条件选用相应计算模式。计算时注意坐标变换。第三十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五三、《制定地方大气污染排放标准的技术方法》中

排放总量的计算方法1.总量控制区内气态污染物排放总量限值的计算方法按如下公式计算其中：源高＜30m年排放总量：源高≥30m排放总量：其中：第三十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五2.二氧化硫排放标准制定方法（1）SO2排放率＞14kg/h，烟囱≥30m时：按式（4-71）~式（4-74）计算。按取（GB3095-1996）中相应的日平均浓度值作为实施值，取相应等级年均值作为目标值。（2）SO2

点源排放量限值按式（4-77）~式（4-80）计算。（3）采暖期SO2排放总量限值：按下式计算。（4）低架源SO2排放总量限值：按下式计算。第三十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五3.烟尘排放标准制定方法点源烟尘允许排放率计算式如下：式中：——烟尘允排放率，t/h；

——烟尘排放控制系数，t/(h.m2),按所在行政区及功能区查表4-10H——排气筒有效高度，m。第四十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五第七节烟囱高度的设计一、烟囱高度的计算要求：（1）达到稀释扩散的作用（2）造价最低，

造价正比于H2（3）地面浓度不超标

（一）按地面最大浓度计算

bCCC-=0max0C－标准浓度bC－本底浓度0C－标准浓度bC－本底浓度第四十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五烟囱高度的计算（二）按地面绝对最大浓度计算第四十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五烟囱高度的计算（三）按一定保证率的计算法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（