大气扩散模式

大气扩散模式第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.1湍流扩散的基本理论影响污染物在大气中扩散的要素风：平流输送为主湍流：扩散比分子扩散快105～106倍湍流扩散理论简介主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系研究湍流场中物质扩散的方法：梯度输送理论统计理论泰勒应用统计理论高斯模式第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式高斯扩散模式：坐标系右手坐标，x为风向，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．整个扩散空间中风速均匀稳定c．源强是连续、均匀的d．扩散过程中污染物是守恒的第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式高斯扩散模式的坐标系第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式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）

第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式高架连续点源扩散模式镜像全反射---->像源法实源：像源：第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式几种简单的实用模式地面浓度：地面轴线浓度：第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式几种简单的实用模式第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式几种简单的实用模式结论：地面最大浓度与烟囱的有效高度平方成反比地面最大浓度的出现位置随烟囱增高而变远第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式颗粒物扩散模式颗粒物扩散与气体扩散的不同：沉降地面沉积粒径小于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（地面浓度）第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.2高斯扩散模式颗粒物扩散模式地面反射系数第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算估算中需要确定：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

、扩散参数第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算烟囱的任务：保持通风排烟气至高空，减轻地面污染实践表明：高烟囱的污染总是低于低烟囱，采用高烟囱可以减轻地面污染。第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算烟气抬升：烟气流出出口后继续上升，烟气中心高度最终高于烟囱烟气抬升的原因：动力抬升：取决于初始速度热力抬升：取决于烟气温度抬升作用相当于使烟囱高度增加：H(烟囱的有效高度)=Hs(几何高度)+ΔH(抬升高度)ΔH=Hm(动力抬升高度)+Ht(热力抬升高度)计算中，认为烟气首先完成抬升，之后发生输送和扩散第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算公式霍兰德（Holland）式：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偏差更大第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算公式布里吉斯（Brigss）公式：适用不稳定及中性大气条件第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算烟气抬升高度的计算公式我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法”(GB/T13201-91)中的公式第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算扩散参数σy和σz的确定σy、σz的变化规律随扩散距离的增大而增大大气不稳定时σ大，稳定时σ小粗糙地面上的σ大，平坦地面上的σ小确定方法：P－G曲线法P－G曲线：Pasquill常规气象资料估算稳定度；Gifford制成图表伦敦气象局在P－G曲线的基础上制成了表格第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算利用P-G曲线确定σy和σz：方法要点：稳定度分级；根据相应稳定度和扩散距离x查图表确定σy和σz第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算利用P-G曲线地面最大浓度估算：根据求出σz|x=xCmax根据大气稳定度和σz查P-G曲线得到xCmax根据大气稳定度和xCmax查P-G曲线得到σy将σy

和σz代入地面最大浓度估算式（4-10）即得地面最大浓度值CmaxPS：前述模式均适用于整层大气都具有同一稳定度的扩散.第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.3污染物浓度的估算国标方法确定σy和σz：采用特纳尔改进的稳定度分类方法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，同工业区取样时间大于0.5h，不变，第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4特殊气象条件下的扩散模式有上部逆温时的扩散：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个像第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.4特殊气象条件下的扩散模式有上部逆温时的扩散：计算简化：1.当x≤xD（尚未达到封闭阶段）由计算σz，查P-G曲线确定xD

按式4-9计算地面轴线浓度第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.5烟囱高度的设计计算方法要求：（1）达到稀释扩散的作用（2）造价最低，

造价正比于H2（3）地面浓度不超标按地面最大浓度计算：第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.5烟囱高度的设计计算方法按地面绝对最大浓度计算：第二十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.5烟囱高度的设计计算方法按一定保证率的计算：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P值法(国标GB/T13201-91)第二十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.5烟囱高度的设计烟囱设计中的几个问题气象参数的取值：多年平均值或某一保证频率值考虑上部逆温的影响选用烟气抬升高度公式注意适用范围考虑烟囱与建筑物的高度关系增加排气量多种因素，综合权衡第二十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.6厂址选择气象资料风向和风速：风玫瑰图大气稳定度混合层厚度的确定第二十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.6厂址选择长期平均浓度的计算计算公式：（考虑风速、风向、大气稳定度的概率组合）按风向方位计算的平均浓度假定：同一扇形内下风下y方向浓度均匀分布；吹某一扇形的风时，污染物全部集中于此扇型中第二十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五3.6厂址选择长期平均浓度的计算按风向方位计算的平均浓度假定：同一扇形内下风下y方向浓度