环境系统分析教程之箱式大气质量模型(ppt 43张)
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大气环境质量评价与预测模型PPT(共52页)
I广1 3C SS S2 O 2 OC S漂 漂尘 尘 C C S S2 2 O OC C 漂 漂尘 尘
式中： C——表示实测浓度；
S——表示相应的环境质量标准。
3.1 大气环境质量现状评价
（3）沈阳大气质量指数
I沈阳 1.12105 4 Nhomakorabeai1
C Sii 0.40
沈阳大气质量指数评价参数
参数
SO2
I1 2 (I1 I2) 4.0 2 S 0 .43 1 1.3 3 C 0 .576
式中：S——SO2实测日均浓度，10-6g/g；
C——实测日均烟雾系数，COH单位/305m； a1、b1、a2、b2——确定指数尺度的常数。
格林建议的SO2和烟雾系数日均浓度标准
污染物
希望水平
警戒水平
极限水平
SO2（×10-6，体积比）
3 大气环境质量评价
主要内容：
1 大气环境质量现状评价 2 大气环境影响预测模型 3 大气环境影响评价
3.1 大气环境质量现状评价
3.1.1 大气污染监测评价
（1）大气环境质量现状评价的程序
大气环境质量现状评价的程序
调查准备阶段
污染监测阶段
评价分析阶段
成果应用阶段
3.1 大气环境质量现状评价
（2）大气污染监测评价 评价因子的选择
≤0.25
≤0.05
≤0.15
≤0.25
25
20
15
≤0.02
≤0.05
≤0.10
≤2
≤4
≤6
≤0.05
≤0.1
≤0.20
分级评分法分级标准
100～95
第一级 （理想级）
94～75
环境质量评价的数学模型PPT教学课件
二级
三级
四级
五级
表3-7 大气环境中污染物浓度(mg/Nm3)和单因子评分
一级
二级
三级
四级
五级
污染因子 总悬浮微粒 飘尘 SO2 NOx CO
20(分) ≤0.15 ≤0.5 ≤0.05 ≤0.05 ≤4.0
16
12
8
4
0.3
0.5
1.0
>10
0.15
0.25
0.50
> 0.50
0.15
0.25
0.50
>0.50
0.10
0.15
0.30
>0.30
4.0
6.0
12.0
>12.0
模糊综合评价法
1．环境质量评价的不确定性分析
2．模糊集合理论简介 在模糊评价法中，最基本和使用最多的是隶属度与
隶属函数。隶属度表示元素 u 属于模糊集合 U 的 程度；也就是对模糊集合的判断是用元素对此集合 的从属程度大小来表达的。这就使集合界线模糊不 清无关紧要了，它并不会影响我们对元素属于集合 的判断，隶属度的概念是普通集合论和模糊集合论 的关键区别。隶属度函数的取值可以是区间 [0,1] 之中的任何数，若隶属度值接近于1时，表示隶属 程度高；反之，若隶属度值接近于 0时，表示隶属 程度低。 模糊集用 U, V, W 作为一特定集合的标记, 设 U 的元素为
环境质量的分级聚类模型
环境质量分级聚类模型也称为功能评价模型，它按照一定的聚类 方法，将计算出的综合指数与环境质量实际状况相对比，实行环 境质量的表征数值的综合归类，以确定其等级。
表3-6 积分值法的环境质量分级积分值M≥96
96＞M≥76 76＞M≥60 60＞M≥40 40＞M
大气环境质量标准体系16页PPT
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
大气环境质量Biblioteka 准体系26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
环境质量评价与系统分析数学模型概述PPT教学课件
2. 上海港的经济腹地是 中国的经济发达地区，上 海港通过长江干支流和铁 路、公路同全国各地相连； 3. 从上海的区位可以看 出，建设港口时要考虑其 航行、停泊、筑港等自然 条件，以及腹地，城市等 社会经济条件。
读上海港位置图，回答： 1．图中河流的干流名称叫 ，自南向
北注入 （或 ） 。
2．图中
表2-7 十二胺降解实验数据
解： 在趋势线命令中分别选择模型结构形式为线性和指数 模型，拟合结果如图2-8所示。指数模型又分别指定和不指 定是否必须通过初始浓度2.3 mg/L。注意在图2-7中有个选 项页，如果需要在图中显示出模型的表达式、R2 ，或者 需要限制趋势线必须通过初始浓度标记的函数点，均在选 项页进行操作。
小结
前言:
类型：港口,车站,航空港 影响因素：经济,社会,技术,自然
港
概念：具有一定面积的水域和陆域，供船舶出
口 的
入和停泊、货物和旅客集散的场所
建
自然条件：航行,停泊,筑港
设
区位选择：
经济和社会条件:腹地,城市
上 海 港
（1）是 ____上的港，兼作____港，主要港区沿_____分布。 （2）_____是中国经济_____地区，包括
环境质量评价与系统分析
2. 数学模型概述
2.1 数学模型的定义和分类 2.2 数学模型的建立
2.2.1 建立数学模型的过程 2.2.2 对模型的基本要求 2.2.3 数学模型的验证和误差分析
2.3 Excel 在建立数学模型的应用
2.3.1 污水处理的线性回归分析 2.3.2 结构分析和曲线拟合 2.3.3 用Excel进行参数估计
2.3.3 用Excel进行参数估计
用Copy计算式结合多元线性回归进行复杂 模型参数估值
读上海港位置图，回答： 1．图中河流的干流名称叫 ，自南向
北注入 （或 ） 。
2．图中
表2-7 十二胺降解实验数据
解： 在趋势线命令中分别选择模型结构形式为线性和指数 模型，拟合结果如图2-8所示。指数模型又分别指定和不指 定是否必须通过初始浓度2.3 mg/L。注意在图2-7中有个选 项页，如果需要在图中显示出模型的表达式、R2 ，或者 需要限制趋势线必须通过初始浓度标记的函数点，均在选 项页进行操作。
小结
前言:
类型：港口,车站,航空港 影响因素：经济,社会,技术,自然
港
概念：具有一定面积的水域和陆域，供船舶出
口 的
入和停泊、货物和旅客集散的场所
建
自然条件：航行,停泊,筑港
设
区位选择：
经济和社会条件:腹地,城市
上 海 港
（1）是 ____上的港，兼作____港，主要港区沿_____分布。 （2）_____是中国经济_____地区，包括
环境质量评价与系统分析
2. 数学模型概述
2.1 数学模型的定义和分类 2.2 数学模型的建立
2.2.1 建立数学模型的过程 2.2.2 对模型的基本要求 2.2.3 数学模型的验证和误差分析
2.3 Excel 在建立数学模型的应用
2.3.1 污水处理的线性回归分析 2.3.2 结构分析和曲线拟合 2.3.3 用Excel进行参数估计
2.3.3 用Excel进行参数估计
用Copy计算式结合多元线性回归进行复杂 模型参数估值
06第6章：大气质量模型
1. 单箱模型 单箱模型是计算一个区域或城市的大 气质量的最简单的模型。这个模型假定 所研究的区域或城市为一个箱子所笼罩， 这个箱子的平面尺寸就是所研究的区域 或城市的平面，箱子的高度是由地面计 算的混合层高度。
图1-箱式模型
根据整个箱子的输入、输出，可以写出 质量平衡方程：
dC lbh ubh (C 0 C ) lbQ KClbh dt
箱式大气质量模型
有很多模型用来预测和模拟大气质量， 其中最简单的是箱式大气质量模型。 箱式大气质量模型的基本假设是：在模 拟大气的污染物浓度时，可以把所研究 的空间范围看成是一个尺寸固定的“箱 子”，这个箱子的高度就是从地面计算 的混合层高度，而污染物浓度在箱子内 处处相等。 箱式大气质量模型可以分为单箱模型和 多箱模型。
Ql C C0 (1 e uh
ut l
Hale Waihona Puke )（ 2）当式（2）中的t很大时，箱内的污染 物浓度C随时间的变化趋于稳定状态，这 时的污染物浓度称为平衡浓度Cp，由式 （2）可得：
Ql C p C0 uh
（ 3）
如果污染物在箱内的衰减速度常数 K≠0，式（1）的解为：
Q h C0 K C C0 u/l K u 1 exp( ( K ) t ) l
对于子箱1-4 ：
A 和 D 均为已知，则： 1 CA D
（10）
由于第一列4个子箱的输出就是第2列4个子 箱的输入，如果Δl和Δh是常数，对第二列来说， D A的值和式（8）中相等，只是 有所变化，这时：
Q5 l a1C1 a2C2 D a3C3 a4C4
（ 8）
环境系统分析PPT第4讲
对城市结构变化、人口增长、污染物 增长、能源结构改变和经济发展等造成环 境质量变化进行预测。
8 南昌航空工业学院环境系统分析课件
C、污染物治理和给水、排水、水资源利用等 方面应用 如：城市污水处理流程优化、污染治理最佳 运行控制、给排水管网系统的优化、多目标 水资源开发等。
9 南昌航空工业学院环境系统分析课件
模型检验：检验与实际情况的吻合程度。
原因：①建模时作过一些假定。②原始 数据误差可能使参数估计产生误差。
灵敏度分析：模型参数变动时造成的影响。 首先变动一个参数，其余参数保持不变， 然后检查目标函数的变化程度，若变化不 大，说明目标函数对这个参数不敏感，对 这个参数的估计可不要求很准确，若特别 不敏感，说明这个参数在该模型中是多余 的，可剔除。
稳定的，不具有唯一性。 b．按随时间变化规律分： 稳态模型：系统内物质量不随时间而变 动态模型：系统内的物持量随时间而变。
12 南昌航空工业学院环境系统分析课件
c. 按空间维数分： 一维模型，仅一个方向上有梯度。 二维模型，二个方向上有梯度。 三维模型，三个方向上有梯度。
d．按物质的输移特性分： 平流模型，可忽略扩散项时。 扩散模型，可忽略平流项时。 平流扩散模型，两项均不可忽略时。
环境系统分析
第4讲
主讲: 李明俊 教授 2006.5.8
2005-8-3
1
第二章 环境问题的模型化
一、模型与模拟 1、模型
对真实系统的描述且是一种抽象。 形象模型（放大、缩小）
模型
抽象模型（符号、图表）
2 南昌航空工业学院环境系统分析课件
模拟模型（如电路
系统模拟力学系统等）
抽象模型（符号、图表）
行为的主要部分清楚，其他部分不清楚，是 “白箱”与“黑箱”理论相结合的一种方法。
8 南昌航空工业学院环境系统分析课件
C、污染物治理和给水、排水、水资源利用等 方面应用 如：城市污水处理流程优化、污染治理最佳 运行控制、给排水管网系统的优化、多目标 水资源开发等。
9 南昌航空工业学院环境系统分析课件
模型检验：检验与实际情况的吻合程度。
原因：①建模时作过一些假定。②原始 数据误差可能使参数估计产生误差。
灵敏度分析：模型参数变动时造成的影响。 首先变动一个参数，其余参数保持不变， 然后检查目标函数的变化程度，若变化不 大，说明目标函数对这个参数不敏感，对 这个参数的估计可不要求很准确，若特别 不敏感，说明这个参数在该模型中是多余 的，可剔除。
稳定的，不具有唯一性。 b．按随时间变化规律分： 稳态模型：系统内物质量不随时间而变 动态模型：系统内的物持量随时间而变。
12 南昌航空工业学院环境系统分析课件
c. 按空间维数分： 一维模型，仅一个方向上有梯度。 二维模型，二个方向上有梯度。 三维模型，三个方向上有梯度。
d．按物质的输移特性分： 平流模型，可忽略扩散项时。 扩散模型，可忽略平流项时。 平流扩散模型，两项均不可忽略时。
环境系统分析
第4讲
主讲: 李明俊 教授 2006.5.8
2005-8-3
1
第二章 环境问题的模型化
一、模型与模拟 1、模型
对真实系统的描述且是一种抽象。 形象模型（放大、缩小）
模型
抽象模型（符号、图表）
2 南昌航空工业学院环境系统分析课件
模拟模型（如电路
系统模拟力学系统等）
抽象模型（符号、图表）
行为的主要部分清楚，其他部分不清楚，是 “白箱”与“黑箱”理论相结合的一种方法。
环境系统分析教程之箱式大气质量模型
数据来源：实时监测、历史数据、卫星遥感等 数据处理：大数据分析、机器学习、深度学习等 模型优化：根据大数据进行模型参数调整和优化 应用领域：环境监测、气象预报、城市规划等
PART SIX
假设大气层是静止的，但实 际上大气层是流动的
假设大气层是均匀的，但实 际上大气层是不均匀的
假设大气层是均质的，但实 际上大气层是不均质的
,a click to unlimited possibilities
汇报RT TWO
箱式模型是一种大气质量模型，用于模拟大气污染物的传输、扩散和转化过程。
箱式模型将大气划分为若干个箱体，每个箱体代表一个区域，区域内的大气污染 物浓度和传输过程可以通过模型进行模拟。
箱式模型的基本原理是利用质量守恒定律和扩散方程，通过求解这些方程得到大 气污染物的浓度分布和传输过程。
箱式模型可以应用于大气环境质量评价、污染源解析、污染控制等方面。
单箱模型：只有一个箱体，适用于简单大气环境 双箱模型：有两个箱体，适用于复杂大气环境 多箱模型：有多个箱体，适用于更复杂的大气环境 混合模型：结合单箱、双箱或多箱模型，适用于特定大气环境
参数的调整：根据 模型运行结果调整 参数，提高模型精 度
参数的优化：采用 优化算法对参数进 行优化，提高模型 性能
参数的验证：通过 实验验证参数优化 的效果，确保模型 的准确性和可靠性
箱式大气质量模型与其他大气质量模型的比较和结合 箱式大气质量模型与其他环境模型的结合，如气候模型、水文模型等 箱式大气质量模型与其他领域模型的结合，如交通模型、经济模型等 箱式大气质量模型与其他技术手段的结合，如遥感技术、大数据技术等
假设大气层是线性的，但实 际上大气层是非线性的
模型需要大量 的气象数据， 但实际数据获
环境系统分析教程之箱式大气质量模型
可以分为单箱模型和多箱模型
一、单箱模型
1. 基本假设：
箱子的平面尺寸就是所研究的区域或城市
的平面，箱子的高度是由地面计算的混合
层高度推量h流u。c通0
l Q
h uc b
一、单箱模型
2. 基本模型
推流通 量uc0
l Q
h uc b
d dC tlb hub0 h (C C )lb Q kClb
C为箱内的污染物浓度；l为箱的长度；b为箱的宽度；h为箱的 高度；C0为初始条件污染物的本底浓度；k为污染物的衰减速 度常数；Q为污染源的源强；u为平均风速；t为时间坐标
一、单箱模型
3. 模型的解
若K=0，则控制方程为 lbdhdC tub(Ch0C)lbQ
以上控制方程的初始条件为：t=0时，C=C0；
其解析解为：
CC0
Q[l1eult uh
]
当t=∞时，
CP
C0
Ql uh
若K≠0，则其解析解为：
C
C0
Qh C0K[1e(ul K)t u K
]
l
当t=∞时，
CP
第六章 大气质量模型
第三节 箱式大气质量模型
箱式大气质量模型
基本假设：在模拟大气的污染物时可以把研究的空间 范围看成是一个尺寸固定的“箱子”，高度就是从地 面计算的混合层高度，而污染物浓度在箱子内处处相 等。
混合层是由于温度层结不连续产生上下层间的湍流不连续而形成。下层空 气湍流强，上层空气湍流弱，这就造成不连续面以下能够发生强烈的湍流 混合，使得位温、水汽等要素随高度分布均匀。由于混合层是湍流受热对 流控制的近地面层以上的大气边界层，所以它也常被称为自由对流层。
3. 无边界无风的瞬时点源模型
一、单箱模型
1. 基本假设：
箱子的平面尺寸就是所研究的区域或城市
的平面，箱子的高度是由地面计算的混合
层高度推量h流u。c通0
l Q
h uc b
一、单箱模型
2. 基本模型
推流通 量uc0
l Q
h uc b
d dC tlb hub0 h (C C )lb Q kClb
C为箱内的污染物浓度；l为箱的长度；b为箱的宽度；h为箱的 高度；C0为初始条件污染物的本底浓度；k为污染物的衰减速 度常数；Q为污染源的源强；u为平均风速；t为时间坐标
一、单箱模型
3. 模型的解
若K=0，则控制方程为 lbdhdC tub(Ch0C)lbQ
以上控制方程的初始条件为：t=0时，C=C0；
其解析解为：
CC0
Q[l1eult uh
]
当t=∞时，
CP
C0
Ql uh
若K≠0，则其解析解为：
C
C0
Qh C0K[1e(ul K)t u K
]
l
当t=∞时，
CP
第六章 大气质量模型
第三节 箱式大气质量模型
箱式大气质量模型
基本假设：在模拟大气的污染物时可以把研究的空间 范围看成是一个尺寸固定的“箱子”，高度就是从地 面计算的混合层高度，而污染物浓度在箱子内处处相 等。
混合层是由于温度层结不连续产生上下层间的湍流不连续而形成。下层空 气湍流强，上层空气湍流弱，这就造成不连续面以下能够发生强烈的湍流 混合，使得位温、水汽等要素随高度分布均匀。由于混合层是湍流受热对 流控制的近地面层以上的大气边界层，所以它也常被称为自由对流层。
3. 无边界无风的瞬时点源模型
箱式大气环境质量模型
如果大气污染物的衰减不能忽略，这时的 平衡浓度pb为： p平=pb+[(Ql-pbk)/(u/l+k)]
Байду номын сангаас
(dp/dt)lbh=ubh(pb-p)+lbQ-kplbh
如果大气污染物的衰减可以忽略，即K=0， 则上式子解得 当时间t很长时，箱体内的大气污染物浓 度p随时间的变化趋势稳定，这时的大气 污染物浓度称为平衡浓度p平，上式子有：
p平=pb+Ql/uh p=pb+(Ql/uh)[1-e-(ut/l)]
根据整个箱子大气污染物的输入量和输出量，可以写出 大气污染物的质量守恒方程： 式子中：l为箱子的长度,m b为箱子的宽度,m h为箱子的高度,m pb为上风向空气中污染物的背景浓度，mg/m3 mg/m p为箱体内的污染物浓度，mg/m3 Q为箱体内单位面积污染源强，mg/(m2..s) k为箱体内的大气污染物衰减速率常数，s-1 u为箱体内的平均风速，m/s t为时间，s
箱式大气环境质量模型
• 箱式大气环境容量模型在城 市环境规划中起着重要作用， 它用来计算某个地区大气环 境中污染物的量，为城市环 境规划提供科学数据。
箱式大气环境质量模型原理
• 箱式大气环境质量模型的基本假设是： 在估算大气污染物浓度时，把所研究 的区域看成是“箱子”的底，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。 • 箱式大气环境质量模型分为单箱式模 型和多箱式模型，下面介绍单箱式模 型。
第六章大气环境质量评价ppt文档
第六章大气环境质量评价
第六章大气环境质量评价ppt课 件
主要内容
第一节 大气环境概述 第二节 大气环境质量现状评价 第三节 大气环境影响评价
第一节 大气环境概述
一、基础知识
1、大气的组成
悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称
干洁空气 气溶胶
水 汽
干 洁
污染物质
固体
空
杂质
气
O2
N2
其它
低层大气的组成 干洁空气的组成
评价的性质和要求以及评价等级决定，一 般包括：地面气象资料、高空气象资料、 调查的时间跨度、气象资料的统计分析。
2、大气平均场参数和湍流扩散参数的调查
地面观测参数：地面大气温度、湿度、气 压、总云和低云量、距地面10米高的风 速、风向、山谷风、海陆风、城市环流 等的频率和空间范围。
低空观测参数：距离地面15米以下风向、 风速随高度的变化关系，并按大气稳定 度分类。
准备阶段
正式工作阶段
调查、预测和评价
编制报告书阶段
常用大气环境标准介绍
(1)《环境影响评价技术导则――大气环境》（HJ/T2.2-93） (2)《环境空气质量标准》（GB3095-2012）
规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度 限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定，适用于全国范围的环境空气质 量评价 (3)《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
规定了33种大气污染物排放限值 ，其指标体系为最高允许排放浓度、最高允 许排放速率和无组织排放监控浓度限值。 (4) 《恶臭污染物排放标准》（GB14544-93） (5) 《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996） (6) 《锅炉大气污染物排放标准》 （GB13271-2001）
第六章大气环境质量评价ppt课 件
主要内容
第一节 大气环境概述 第二节 大气环境质量现状评价 第三节 大气环境影响评价
第一节 大气环境概述
一、基础知识
1、大气的组成
悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称
干洁空气 气溶胶
水 汽
干 洁
污染物质
固体
空
杂质
气
O2
N2
其它
低层大气的组成 干洁空气的组成
评价的性质和要求以及评价等级决定，一 般包括：地面气象资料、高空气象资料、 调查的时间跨度、气象资料的统计分析。
2、大气平均场参数和湍流扩散参数的调查
地面观测参数：地面大气温度、湿度、气 压、总云和低云量、距地面10米高的风 速、风向、山谷风、海陆风、城市环流 等的频率和空间范围。
低空观测参数：距离地面15米以下风向、 风速随高度的变化关系，并按大气稳定 度分类。
准备阶段
正式工作阶段
调查、预测和评价
编制报告书阶段
常用大气环境标准介绍
(1)《环境影响评价技术导则――大气环境》（HJ/T2.2-93） (2)《环境空气质量标准》（GB3095-2012）
规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度 限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定，适用于全国范围的环境空气质 量评价 (3)《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
规定了33种大气污染物排放限值 ，其指标体系为最高允许排放浓度、最高允 许排放速率和无组织排放监控浓度限值。 (4) 《恶臭污染物排放标准》（GB14544-93） (5) 《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996） (6) 《锅炉大气污染物排放标准》 （GB13271-2001）
环境质量评价数学模型PPT课件
•第23页/共115页
第二节 环境质量的分级聚类模型
• 环境质量分级聚类模型也称为功能评价模型，它按照一定的 聚类方法，将计算出的综合指数与环境质量实际状况相对比， 实行环境质量的表征数值的综合归类，以确定其等级。
积分值 环境质量等级
积分值法的环境质量分级
M≥96
96＞M≥76 76＞M≥60
一级
0.3
•第10页/共115页
• 解： I水＝0.138<0.2，则该水域清洁。
水质指标
实测值Ci （mg/L） 标准值Si （mg/L）
权重Wi
总砷
挥发酚
总氰化 物
铬（6 价）
总汞
0.025 0.005 0.1 0.01 0.0001
0.05 0.005 0.2
0.2
0.2 0.1
0.05 0.0001
第一节 指数评价模型
• 环境质量指数就是这样一个有代表性的数，是质 量好坏的表征，既可以表示单因子的，也可以表 示多因子的环境质量状况
•第1页/共115页
一、单因子指数
1、基本表达式： Ii＝Ci / Si
• 式中： Ii为评价指数；C i为第i种评价因子在环 境中的观测值；Si为第i种评价因子的评价标准。
或
I＝（ Ii，max × Ii，平均）1/2
•第7页/共115页
实例
例1：内梅罗污染指数
• 选用的水质指标：温度、颜色、透明度、pH值、大肠杆 菌数、总溶解固体、SS、TN、碱度、氯、铁、锰、硫酸 盐和DO。
• 把水的用途分为三类：人类直接接触使用的；间接接触 使用的；不接触使用的。
• 根据不同的用途设定不同的水质标准，计算水质分指数：
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度常数；Q为污染源的源强；u为平均风速；t为时间坐标
一、单箱模型
3. 模型的解
dC ubh ( C C ) lbQ 若K=0，则控制方程为 lbh 0 dt
以上控制方程的初始条件为：t=0时，C=C0；
其解析解为：
Ql C C [ 1 e 0 uh
u t l
]
Ql 当t=∞时， CP C 0 uh
若K≠0，则其解析解为：
Q C u 0K ( K)t h l C C [ 1 e ] 0 u K l
当t=∞时， C P
Q C0 K C0 h u K l
思考
已知某工业基地位于一山谷地区，计算的混合高度h=120m，该地区长
45km，宽5km，上风向的风速为2m/s，SO2的本地浓度为0。该基地建 成后的计划燃煤量为7000t/d，煤的含硫量为3%，SO2转化率为85%，
2 2 2 C C C C C u E E E x x 2 y 2 2 t x x y z z
各种高架点源模型的基础
一、无边界的点源模型
1. 瞬时单烟团正态扩散模型
瞬时释放的单烟团正态扩散模型是一切正态扩散模型的基础。 假设点源位于坐标原点，释放时间为t=0，在无边界的大气环 境中，瞬间排出的一个烟团将沿三维方向扩散。基于上述基 本运动方程及对应假设条件，得空间任一点、任一时刻的污 染物浓度：
1. 瞬时单烟团正态扩散模型
令三个坐标方向上的污染物分布的标准差为：
2 2 2 σ 2E t ， σ 2E t ， σ 2E t x x y y z z
2 2 2 (y u t) M (x u t) (z u t) y x z C(x, y, z, t) exp 2 2 2 3 σ 2 σ 2 σ 8 π σ σ σ x y z 2 x y z
环境系统分析教程
第13讲
Computer Science | Software Engineering & Information System
第六章
大气质量模型
第三节 箱式大气质量模型
箱式大气质量模型
基本假设：在模拟大气的污染物时可以把研究的空间
范围看成是一个尺寸固定的“箱子”，高度就是从地 面计算的混合层高度，而污染物浓度在箱子内处处相 等。
2. 无边界有风的点源模型
设风向平行于x轴，忽略y方向和z方向上的流动，即
uy=uz=0，则在空间任一点、任一时刻的污染物浓度可 以用下式计算。
2 2 2 (x u t) y z x C(x, y, z, t) exp 2 2 2 3 σ 2 σ 2 σ 8 π σ σ σ x y z 2 x y z
试用单箱模型估计该地区的SO2浓度。
二、多箱模型
在纵向和垂直向把单箱分为多箱，以考虑纵向
和垂直向大气污染物的不均匀分布，但横向还
是作为一个箱体，不考虑横向浓度的不均匀分
布。
多箱模型可以反映区域或城市大气质量的空间
差异，其精度要比单箱模型好，是模拟大气质
量的有效工具。
第六章
大气质量模型
第四节 点源扩散模型
混合层是由于温度层结不连续产生上下层间的湍流不连续而形成。下层空
气湍流强，上层空气湍流弱，这就造成不连续面以下能够发生强烈的湍流
混合，使得位温、水汽等要素随高度分布均匀。由于混合层是湍流受热对 流控制的近地面层以上的大气边界层，所以它也常被称为自由对流层。
可以分为单箱模型和多箱模型
一、单箱模型
1. 基本假设：
M
2 2 2 (y u t) 1 (x u t) (z u t) y x z C(x, y, z, t) 3 exp 4t E E E 2 x y z 8( t) E E E xyz
M为t=0时刻，由原点（0,0,0）瞬间排放量，即污染物的源强
连续稳定点源，∂C/ ∂t=0，在有风（ux≥1.5m/s） 时，可以忽略扩散作用。
2 2 1 Q y z C(x, y, z, t) exp 2 2 2 ππ σ σ σ σ x y z y z 2
Q为在原点（0,0,0）连续稳定排放的污染源源强，即 单位时间排放的污染物量
箱子的平面尺寸就是所研究的区域或城市的平面，
箱子的高度是由地面计算的混合层高度h。
推流通 量uc0
Q h l b
uc
一、单箱模型
2. 基本模型
推流通 量uc0
Q h uc
l
b
dC lbh ubh(C C) lbQ kCl 0 dt
C为箱内的污染物浓度；l为箱的长度；b为箱的宽度；h为箱的 高度；C0为初始条件污染物的本底浓度；k为污染物的衰减速
大气污染物在大气中的运动，一般呈三维运动，
其基本运动方程为：
C C C C C C C u u u (E ) (E ) (E k x y z x y z ) t x y z x x y y z z
忽略污染物扩散过程中自身的衰减，即k=0，同时忽略y方
M
3. 无边界无风的瞬时点源模型
在无风的条件下，ux=0
2 2 2 x y z C(x, y, z, t) exp 2 2 2 3 2 σ 2 σ 2 σ 8 π σ σ σ y z x x y z
M
4. 无边界连续点源模型
向和z方向上的流动，即uy=uz=o，上式可以简化为：
C C C C C u (E ) (E ) (E ) x x y z t x x x y y z z
假定大气流场是均匀的，Ex,Ey和Ez都是常数，
C为湍流时平均浓度：