大气污染物的浓度预测模式 PPT
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（2）连续面源扩散模式： （P114）
积分法 虚点源法（后退点源）
4．特殊情况下大气污染物预测模式
(1)小风和静风的点源扩散模式 (2)颗粒物扩散模式 (3)熏烟扩散模式
(1)小风和静风的点源扩散模式
以排气筒地面位置为原点，平均风向为X轴，地面任一点（x, y）
小于24小时取样时间的浓度cL(mg/m3)建议按下式计算：
• 卫生防护距离 • 大气环境保护对策
6.1 大气环境容量
定义：在给定的区域内，达到环境保护目标而允许排放的大气
污染物总量。大气环境容量的确定，对于大气污染防治，制定大 气环境规划以及促进区域经济健康持续发展是十分重要的。
有关因素：
⑴涉及的区域范围与下垫面复杂程度 ⑵空气环境功能区划及空气环境质量保护目标 ⑶区域内污染源及其污染物排放强度的时空分布 ⑷区域大气扩散、稀释能力 ⑸特定污染物在大气中的转化、沉淀、清除机理
推导得到地面浓度模式：
C (x,y,0)u Q yzexp(2 y 2y 2)exp(2 H ez 2 2) 掌握
地面轴线浓度扩散模式
地面浓度以X轴为对称，X轴上具有最大值，向两侧（Y 方向）逐渐减小。因此，地面轴线浓度是我们所关心的。
当y=0，z＝0时，由
C ( x ,y ,z ) 2 u Q yze x p ( 2 y 2 y 2 ) { e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) }
数
据
稳定度等级 A B
B~C C
C~D D
D~E E F
α2
1.12154 1.52360 2.10881 0.964435 1.09356 0.941015 1.00770
0.917595
0.838628 0.756410 0.815575 0.826212 0.632023 0.555360 0.776864 0.572347 0.499149 0.788370 0.565188 0.414743 0.784400 0.525969 0.322659
1 )2
H 2 e
2 e2
2
2
• 高斯扩散模式中σy、σz的确定P117
（1）有风情况下扩散参数σy和σz的确定(u10≥1.5m/s)
采样时间＝0.5h时，扩散参数σy和σz通常可表示成下列幂 函数形式：
y 1x1
z 2x2
式中：α1——横向扩散参数回归指数； α2——铅直扩散参数回归指数； γ1——横向扩散参数回归系数； γ2——铅直扩散参数回归系数； x—— 距排气筒下风向水平距离，m；
下风距离,m
0~300 300~500
>500 0~500 >500 0~500 >500
0~2000 2000~10000
>10000 1~1000 1000~10000 >10000 1~2000 2000~10000 >10000 1~1000 1000~10000 >10000 1~1000 1000~10000 >10000
0.5≤τ<1
0.2
• 高斯扩散模式中σy、σz的确定(P118)
（2）小风（1.5m/s＞u10≥0.5m/s）和静风（u10<0.5m/s）时
扩散参数σy和σz通常可表示成下列函数形式：
σy=γ01T，σz=γ02T
T：烟团运行时间；
γ01、γ02：小风和静风时0.5h取样时间的扩散参数的系数； 查表求γ01、γ02
推导得到地面轴线浓度模式：
C(x,0,0) Q exp(He2)
uyz
2z2
掌握
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
地面最大浓度模式
σy和σz 是距离x的函数，随x的增大而增大，通 常可表示成下列幂函数形式：
y 1x1
z 2x2
式中γ1、γ2、α1、α2均为常数。
Q u y z
垂（
向取
扩样
散时
参间
0.5
数
幂小
函 数 表
时 ）
达
式
数
据
说明: P117
平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法是： A、B、C级稳定度直接由表查算，D、E、F级稳定度则需向 不稳定方向提半级后由表查算。 工业区或城区中的点源扩散参数选取方法是：A、B级不提 级，C级提到B级，D、E、F级向不稳定方向提一级，再按 表查算。 丘陵山区的农村或城市扩散参数选取方法同工业区。
γ2
0.0799904 0.00854771 0.000211545
0.127190 0.0570251 0.114682 0.0757182
0.106803
0.126152 0.235667 0.136659 0.104634 0.400167 0.810763 0.111771 0.528992 1.03810 0.0927529 0.433384 1.73241 0.0620765 0.370015 2.40691
△H2——按式（5-16）计算；
③当Qh≤1700kJ/s或者△T<35K时，
△H=2（1.5VsD+0.01Qh）/u
（5-18）
（2）有风时稳定条件下△H的计算
HQ h1/3(d d T za0.0098)1/3u1/3 (5-19)
式中：dTa/dZ——排气筒几何高度以上的大气温度梯度，K/m；
(2)颗粒物扩散模式（倾斜烟羽扩散模式）
适用于颗粒物粒径＞15μm的污染物。
cp2(1 uy)Qz exp[2Y2y2(Vgu2xz2He)2]
Vg
d 2 g 18 u
式中： α为尘粒子的地面反射系数； Vg为尘粒子的沉降速度。 d、ρ分别为尘粒子的直径和密度； g为重力加速度，μ为空气动力粘性系数。
1.2 高斯模式的四点假设
（1）污染物在空间中呈正态分布（高斯分布）； （2）在整个空间中风速是均匀的、稳定的； （3）源强是连续均匀的； （4）在扩散过程中污染物质量是守恒的。
对后述的模式只要没有特殊指明，以上四点假设 条件都是遵守的。
1.3 连续点源高斯模式(P111)
当有风时（u10≥1.5m/s）
1.1 坐标系
原点： 排放点（无界点源或地面源）或高架排放点在地面的 投影; X轴：与平均风向一致; Y轴：在水平面内垂直于X轴，
Y轴的正向在X轴的左侧， Z轴：垂直于水平面，向上为正向，
即为右手坐标系。 在这种坐标系中，烟流中心或与X轴重合（无界点源）， 或在XOY面的投影为X轴（高架点源）。下面介绍的模式都 是在这种坐标系中导出的。
大气环境影响评价
• 大气环境影响评价概述 • 大气污染源调查与评价 • 污染气象参数调查 • 大气环境质量状况调查 • 大气污染物的浓度预测模式 • 大气环境污染控制管理
5. 大气污染物的浓度预测模式
• 点源扩散的高斯模式 • 点源扩散高斯模式中参数的选取 • 非点源大气污染物扩散预测 • 特殊情况下大气污染物预测模式
• 高斯扩散模式中σy、σz的确定
小风（1.5m/s>u10≥0.5m/s）和静风（u10<0.5m/s）扩散参数的系数γ01、γ02
稳定度
A B C D E F
γ01
u10<0.5m/s
1.5m/s>u10 ≥0.5m/s
0.93
0.76
0.76
0.56
0.55
0.35
0.47
0.27
0.44
0.24
稳定度等级 A B
B~C C
C~D D
D~E E F
α1
0.901074 0.850934 0.914370 0.865014 0.919325 0.875086 0.924279 0.885157 0.926849 0.886940 0.929418 0.888723 0.925118 0.896864 0.920818 0.896864 0.929418 0.888723
cL(x,y)2
2Q
3/2 02
G
2
φ(s)可根据s由数学手册查到； γ01为横向扩散系数回归系数；
2
γ02为铅直扩散参数回归系数；
2 (X2Y2 021He2) T为扩散时间（s）。
02
Ge2 U 0 2 21{1
2
s2
se2
(s) }
(s) 1
s t2
e 2dt
2
S UX
01
随x增大而减小，e x p (
He 2
2
2 z
)
随x的增大而增大
两项共同作用的结果，必然在某一距离x处出现浓度c的最大值!
地面最大浓度模式(P112)
Cmax
2Q
euHe2P1
掌握
xmax (He)12 (1
( 1 )
) 1 22
2
2
掌握
(1 )
P1 (1
2 2 12
1(11 ) (11 ) 1(11 )
wk.baidu.comγ1
0.425809 0.602052 0.281846 0.396353 0.229500 0.314238 0.177154 0.232123 0.143940 0.189396 0.110726 0.146669 0.0985631 0.124308 0.0864001 0.101947 0.0553634 0.0733348
如果取样时间大于0.5h，则铅直方向扩散参数不变，横
向扩散参数及稀释系数满足下式：
y2
y1
(2 1
)q
σyτ2——对应取样时间为τ2时的横向扩散系数，m；
σyτ1——取样时间为0.5小时计算得到的横向扩散系数，m；
q——时间稀释指数，由下表确定。
时间稀释指数q
适用时间范围，h
Qq
1≤τ<100
0.3
C(x, y,z) Q exp( y2 )
2uyz
2y2
掌握
{exp(z
He)2
2z2
)
exp(z
He)2
2z2
)}
由这一模式可求出下风向任一点的污染物浓度。
地面浓度扩散模式
我们时常关心的是地面浓度而不是任一点的浓度。
当z＝0时，由
C ( x ,y ,z ) 2 u Q yze x p ( 2 y 2 y 2 ) { e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) }
①当烟气热释放率Qh大于或等于2100kJ/s，且烟气温度与环 境温度的差值△T大于或等于35K时，△H采用下式计算：
Hn0Qh n1Hn2u1
Qh
0.35PaQv
T Tt
△T=Tt-Ta
(5-16)
式中：n0——烟气热状况及地表状况系数； n1——烟气热释放率指数； n2——排气筒高度指数； *Qh——烟气热释放率，kJ/s； H——排气筒距地面几何高度，m，超过240m取H=240m； Pa——大气压力，hPa； *Qv——实际排烟率，m3/s； △T——烟气出口温度与环境温度差，K； Tt——烟气出口温度，K； Ta——环境大气温度，K； *u——排气筒出口处平均风速，m/s。
(3)熏烟扩散模式
cf 2U Q hfy 2fexp 2Y 2 (y 2)f(P)
P(hf He)/z
hf Hhf
y fy H/8
Xf A ( h2 f 2H hf) hf HPz
A44.186exp[ 0a.9c9p(U d)3.22]103
dZ)
6. 大气环境污染控制管理
• 大气环境容量
（3）静风和小风条件下△H的计算
H5.50Q h1/4(d d T za0.0098)3/8
(5-20)
3. 非点源大气污染物扩散预测
（1）连续线源扩散模式 ： （P113）
在高斯模式中，连续线源等于连续点源在线源长度上的 积分。直线型线源等简单情形，可求出连续线源浓度的解 析公式（线源与风向垂直、平行、成一定角度）。
②当1700kJ/s<Q h<2100kJ/s时，
HH 1(H 2H 1)Q h4 107000 (5-17)
H 1 2 ( 1 V s D 5 0 .0 Q h 1 ) /u 0 .0( Q 4 h 1 87 ) /u 0
式中：Vs——排气筒出口处烟气排出速度，m/s；
D——排气筒出口直径，m；
下风距离,m
0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000
横（
向取
扩样
散时
参间
数为
0.5
幂
函 数 表
小 时 ）
达
式
0.44
0.24
γ02
u10<0.5m/s
1.5m/s>u10 ≥0.5m/s
1.57
1.57
0.47
0.47
0.21
0.21
0.12
0.12
0.07
0.07
0.05
0.05
• *有效源高的计算
有效源高H等于烟囱实体高度Hs与烟流抬升高度△H之和：
He=Hs+△H
（1）有风时，中性和不稳定条件下，△H按下述方法计算。
积分法 虚点源法（后退点源）
4．特殊情况下大气污染物预测模式
(1)小风和静风的点源扩散模式 (2)颗粒物扩散模式 (3)熏烟扩散模式
(1)小风和静风的点源扩散模式
以排气筒地面位置为原点，平均风向为X轴，地面任一点（x, y）
小于24小时取样时间的浓度cL(mg/m3)建议按下式计算：
• 卫生防护距离 • 大气环境保护对策
6.1 大气环境容量
定义：在给定的区域内，达到环境保护目标而允许排放的大气
污染物总量。大气环境容量的确定，对于大气污染防治，制定大 气环境规划以及促进区域经济健康持续发展是十分重要的。
有关因素：
⑴涉及的区域范围与下垫面复杂程度 ⑵空气环境功能区划及空气环境质量保护目标 ⑶区域内污染源及其污染物排放强度的时空分布 ⑷区域大气扩散、稀释能力 ⑸特定污染物在大气中的转化、沉淀、清除机理
推导得到地面浓度模式：
C (x,y,0)u Q yzexp(2 y 2y 2)exp(2 H ez 2 2) 掌握
地面轴线浓度扩散模式
地面浓度以X轴为对称，X轴上具有最大值，向两侧（Y 方向）逐渐减小。因此，地面轴线浓度是我们所关心的。
当y=0，z＝0时，由
C ( x ,y ,z ) 2 u Q yze x p ( 2 y 2 y 2 ) { e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) }
数
据
稳定度等级 A B
B~C C
C~D D
D~E E F
α2
1.12154 1.52360 2.10881 0.964435 1.09356 0.941015 1.00770
0.917595
0.838628 0.756410 0.815575 0.826212 0.632023 0.555360 0.776864 0.572347 0.499149 0.788370 0.565188 0.414743 0.784400 0.525969 0.322659
1 )2
H 2 e
2 e2
2
2
• 高斯扩散模式中σy、σz的确定P117
（1）有风情况下扩散参数σy和σz的确定(u10≥1.5m/s)
采样时间＝0.5h时，扩散参数σy和σz通常可表示成下列幂 函数形式：
y 1x1
z 2x2
式中：α1——横向扩散参数回归指数； α2——铅直扩散参数回归指数； γ1——横向扩散参数回归系数； γ2——铅直扩散参数回归系数； x—— 距排气筒下风向水平距离，m；
下风距离,m
0~300 300~500
>500 0~500 >500 0~500 >500
0~2000 2000~10000
>10000 1~1000 1000~10000 >10000 1~2000 2000~10000 >10000 1~1000 1000~10000 >10000 1~1000 1000~10000 >10000
0.5≤τ<1
0.2
• 高斯扩散模式中σy、σz的确定(P118)
（2）小风（1.5m/s＞u10≥0.5m/s）和静风（u10<0.5m/s）时
扩散参数σy和σz通常可表示成下列函数形式：
σy=γ01T，σz=γ02T
T：烟团运行时间；
γ01、γ02：小风和静风时0.5h取样时间的扩散参数的系数； 查表求γ01、γ02
推导得到地面轴线浓度模式：
C(x,0,0) Q exp(He2)
uyz
2z2
掌握
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
地面最大浓度模式
σy和σz 是距离x的函数，随x的增大而增大，通 常可表示成下列幂函数形式：
y 1x1
z 2x2
式中γ1、γ2、α1、α2均为常数。
Q u y z
垂（
向取
扩样
散时
参间
0.5
数
幂小
函 数 表
时 ）
达
式
数
据
说明: P117
平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法是： A、B、C级稳定度直接由表查算，D、E、F级稳定度则需向 不稳定方向提半级后由表查算。 工业区或城区中的点源扩散参数选取方法是：A、B级不提 级，C级提到B级，D、E、F级向不稳定方向提一级，再按 表查算。 丘陵山区的农村或城市扩散参数选取方法同工业区。
γ2
0.0799904 0.00854771 0.000211545
0.127190 0.0570251 0.114682 0.0757182
0.106803
0.126152 0.235667 0.136659 0.104634 0.400167 0.810763 0.111771 0.528992 1.03810 0.0927529 0.433384 1.73241 0.0620765 0.370015 2.40691
△H2——按式（5-16）计算；
③当Qh≤1700kJ/s或者△T<35K时，
△H=2（1.5VsD+0.01Qh）/u
（5-18）
（2）有风时稳定条件下△H的计算
HQ h1/3(d d T za0.0098)1/3u1/3 (5-19)
式中：dTa/dZ——排气筒几何高度以上的大气温度梯度，K/m；
(2)颗粒物扩散模式（倾斜烟羽扩散模式）
适用于颗粒物粒径＞15μm的污染物。
cp2(1 uy)Qz exp[2Y2y2(Vgu2xz2He)2]
Vg
d 2 g 18 u
式中： α为尘粒子的地面反射系数； Vg为尘粒子的沉降速度。 d、ρ分别为尘粒子的直径和密度； g为重力加速度，μ为空气动力粘性系数。
1.2 高斯模式的四点假设
（1）污染物在空间中呈正态分布（高斯分布）； （2）在整个空间中风速是均匀的、稳定的； （3）源强是连续均匀的； （4）在扩散过程中污染物质量是守恒的。
对后述的模式只要没有特殊指明，以上四点假设 条件都是遵守的。
1.3 连续点源高斯模式(P111)
当有风时（u10≥1.5m/s）
1.1 坐标系
原点： 排放点（无界点源或地面源）或高架排放点在地面的 投影; X轴：与平均风向一致; Y轴：在水平面内垂直于X轴，
Y轴的正向在X轴的左侧， Z轴：垂直于水平面，向上为正向，
即为右手坐标系。 在这种坐标系中，烟流中心或与X轴重合（无界点源）， 或在XOY面的投影为X轴（高架点源）。下面介绍的模式都 是在这种坐标系中导出的。
大气环境影响评价
• 大气环境影响评价概述 • 大气污染源调查与评价 • 污染气象参数调查 • 大气环境质量状况调查 • 大气污染物的浓度预测模式 • 大气环境污染控制管理
5. 大气污染物的浓度预测模式
• 点源扩散的高斯模式 • 点源扩散高斯模式中参数的选取 • 非点源大气污染物扩散预测 • 特殊情况下大气污染物预测模式
• 高斯扩散模式中σy、σz的确定
小风（1.5m/s>u10≥0.5m/s）和静风（u10<0.5m/s）扩散参数的系数γ01、γ02
稳定度
A B C D E F
γ01
u10<0.5m/s
1.5m/s>u10 ≥0.5m/s
0.93
0.76
0.76
0.56
0.55
0.35
0.47
0.27
0.44
0.24
稳定度等级 A B
B~C C
C~D D
D~E E F
α1
0.901074 0.850934 0.914370 0.865014 0.919325 0.875086 0.924279 0.885157 0.926849 0.886940 0.929418 0.888723 0.925118 0.896864 0.920818 0.896864 0.929418 0.888723
cL(x,y)2
2Q
3/2 02
G
2
φ(s)可根据s由数学手册查到； γ01为横向扩散系数回归系数；
2
γ02为铅直扩散参数回归系数；
2 (X2Y2 021He2) T为扩散时间（s）。
02
Ge2 U 0 2 21{1
2
s2
se2
(s) }
(s) 1
s t2
e 2dt
2
S UX
01
随x增大而减小，e x p (
He 2
2
2 z
)
随x的增大而增大
两项共同作用的结果，必然在某一距离x处出现浓度c的最大值!
地面最大浓度模式(P112)
Cmax
2Q
euHe2P1
掌握
xmax (He)12 (1
( 1 )
) 1 22
2
2
掌握
(1 )
P1 (1
2 2 12
1(11 ) (11 ) 1(11 )
wk.baidu.comγ1
0.425809 0.602052 0.281846 0.396353 0.229500 0.314238 0.177154 0.232123 0.143940 0.189396 0.110726 0.146669 0.0985631 0.124308 0.0864001 0.101947 0.0553634 0.0733348
如果取样时间大于0.5h，则铅直方向扩散参数不变，横
向扩散参数及稀释系数满足下式：
y2
y1
(2 1
)q
σyτ2——对应取样时间为τ2时的横向扩散系数，m；
σyτ1——取样时间为0.5小时计算得到的横向扩散系数，m；
q——时间稀释指数，由下表确定。
时间稀释指数q
适用时间范围，h
1≤τ<100
0.3
C(x, y,z) Q exp( y2 )
2uyz
2y2
掌握
{exp(z
He)2
2z2
)
exp(z
He)2
2z2
)}
由这一模式可求出下风向任一点的污染物浓度。
地面浓度扩散模式
我们时常关心的是地面浓度而不是任一点的浓度。
当z＝0时，由
C ( x ,y ,z ) 2 u Q yze x p ( 2 y 2 y 2 ) { e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) e x p ( z 2 H z 2 e ) 2 ) }
①当烟气热释放率Qh大于或等于2100kJ/s，且烟气温度与环 境温度的差值△T大于或等于35K时，△H采用下式计算：
Hn0Qh n1Hn2u1
Qh
0.35PaQv
T Tt
△T=Tt-Ta
(5-16)
式中：n0——烟气热状况及地表状况系数； n1——烟气热释放率指数； n2——排气筒高度指数； *Qh——烟气热释放率，kJ/s； H——排气筒距地面几何高度，m，超过240m取H=240m； Pa——大气压力，hPa； *Qv——实际排烟率，m3/s； △T——烟气出口温度与环境温度差，K； Tt——烟气出口温度，K； Ta——环境大气温度，K； *u——排气筒出口处平均风速，m/s。
(3)熏烟扩散模式
cf 2U Q hfy 2fexp 2Y 2 (y 2)f(P)
P(hf He)/z
hf Hhf
y fy H/8
Xf A ( h2 f 2H hf) hf HPz
A44.186exp[ 0a.9c9p(U d)3.22]103
dZ)
6. 大气环境污染控制管理
• 大气环境容量
（3）静风和小风条件下△H的计算
H5.50Q h1/4(d d T za0.0098)3/8
(5-20)
3. 非点源大气污染物扩散预测
（1）连续线源扩散模式 ： （P113）
在高斯模式中，连续线源等于连续点源在线源长度上的 积分。直线型线源等简单情形，可求出连续线源浓度的解 析公式（线源与风向垂直、平行、成一定角度）。
②当1700kJ/s<Q h<2100kJ/s时，
HH 1(H 2H 1)Q h4 107000 (5-17)
H 1 2 ( 1 V s D 5 0 .0 Q h 1 ) /u 0 .0( Q 4 h 1 87 ) /u 0
式中：Vs——排气筒出口处烟气排出速度，m/s；
D——排气筒出口直径，m；
下风距离,m
0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000 0~1000 >1000
横（
向取
扩样
散时
参间
数为
0.5
幂
函 数 表
小 时 ）
达
式
0.44
0.24
γ02
u10<0.5m/s
1.5m/s>u10 ≥0.5m/s
1.57
1.57
0.47
0.47
0.21
0.21
0.12
0.12
0.07
0.07
0.05
0.05
• *有效源高的计算
有效源高H等于烟囱实体高度Hs与烟流抬升高度△H之和：
He=Hs+△H
（1）有风时，中性和不稳定条件下，△H按下述方法计算。