大气污染物扩散模式.pptx

高斯扩散模式
高斯扩散模式的坐标系
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
c ( x , y , z ) A ( x ) e a y 2 e b z 2
方差的表达式
y 2 c d y
z2cdz
2 0
y
2 z
0
0c d y
0 cdz
由假定d 源强积分式
（单位时间物料守恒）
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
湍流扩散理论
大气扩散的基本问题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：高斯在大量实测数据的基础上，应用湍流统计理
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
当QH 21000kW时 x 10Hs x 10Hs
H=0.362QH1/3
x2/3
1
u
H=1.55QH1/3
H 2/3 s
1
u
当 QH21000kW 时
x3x*
H=0.362QH1/3x1/3u1
x3x*
H=0.332QH3/5Hs2/5
第四章 大气污染物扩散模式
教学内容: 1.湍流扩散的基本理论 2.高斯扩散模式 3.污染物浓度的估算方法 4.特殊气象条件下的扩散模式 5.城市及山区的扩散模式 6.烟囱高度设计和厂址选择 重 点: 高斯扩散模式，污染物浓度的估算，烟囱高度的设计 教学目标: 通过本节的内容的学习，使学生达到如下要求：（1）掌握高斯 扩散模式理论（2）学会污染物浓度的估算（3）掌握烟囱高度的设计（4） 熟悉厂址选择的程序
论得到了正态分布假设下的扩散模式，即高斯模式，也是目 前应用较广的模式
第二节 高斯扩散模式
高斯模式的有关假定 坐标系 原点为高架点源排放点在地面的投影点，x轴正方向为平均风向，y为横 风 向，在水平面上垂直于x轴，z轴垂直于水平面xoy，向上为正向。 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）
高斯烟流的浓度分布
高斯烟流中心线上的浓度分布
高架连续点源扩散模式
镜像全反射---->像源法
实源：
c ( x , y , z , H z )
像源：
c ( x , y , z , H z )
实 源 的 贡 献
c(x,y,z,H)2πuqyzexp[(2y2y2(z2H y2)2)]
像 源 的 贡 献
x*=0.33QH3/5Hs3/5u6/5
烟气抬升高度的计算
（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
( 1 ) 当 Q H 2 1 0 0 k W 和 (Ts Ta ) 3 5 K 时
v t d 1 p 2 8 p g
地面反射系数
第三节 污染物浓度的估算
q 源强 计算或实测
u 平均风速 多年的风速资料
H 有效烟囱高度
y 、 z 扩散参数
1.烟气抬升高度的计算 有 效 源 高
H H s H
H s ― ― 烟 囱 几 何 高 度 H― ― 抬 升 高 度 烟气抬升
初始动量： 速度、内径 烟温度 －>浮力
πu y z
2
2 z
上 式 ， x增 大 ， 则 y 、 z增 大 ， 第 一 项 减 小 ， 第 二 项增大，必然在某x 处有最大值
高架连续点源扩散模式
地面最大浓度模式（续）：
设
y
z
const （
实
际
中
成
立
）
dc(x,0,0,H ) 0
d z
由此求得
c m ax
2q π u H 2e
z y
烟气抬升高度的计算
抬升高度计算式
（1） Holland公式：适用于中性大气条件（稳定时 减小，不稳时增加10％～20％）
H v s u D ( 1 . 5 2 . 7 T s T s T a D ) u 1 ( 1 . 5 v s D 9 . 6 1 0 3 Q H ) ➢Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下
H
| z x x c m a x
2
地面源高斯模式（令H＝0）：
c(x,
y,z,0)
q
πuyz
exp[(2y2y2
2z2z2
)]
相当于无界源的2倍（镜像垂直于地面，源强加倍）
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
c(x,y,0 ,H )2 (1 π u a y )q ze x p ( 2 y2 y 2)e x p [ (H 2 v tx z 2/u )2]
c(x,y,z,H ) q ex p [ (y2(zH )2)]
2 π uy z
2y 2 2z 2
实 际 浓 度
c ( x ,y ,z ,H ) 2 π u q yze x p ( 2 y 2 y 2 ) { e x p [ ( z 2 H y 2 ) 2 ] e x p [ ( z 2 H z 2 ) 2 ] }
q u c d y d z
c 未 知 数 ： 浓 度 ， 待 定 函 数 A ( x ) ， 待 定 系 数 a ,b （ 2 1 2 ）
积 分 ， 可 以 解 出 四 个 未 知 数 ： 得 到 高 斯 模 式
c ( x , y , z ) 2 π u q y z e x p [ ( 2 y 2 y 2 2 z 2 z 2 ) ]
高架连续点源扩散模式
地 面 浓 度 模 式 ： 取 z＝ 0代 入 上 式 ， 得
c(x, y,0,H
)
q π u y
z
exp(
y 2
2
2 y
)
e
x
p
(
H 2
2
2 z
)
地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式
c(x,0,0,H) q
πBiblioteka Baiduyz
exp(2H 2z2)
地面最大浓度模式：
考虑地面轴线浓度模式
c(x,0,0, H ) q exp( H 2 )