4大气污染浓度估算模式PPT课件
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➢泰勒－统计学方法，正态分布 ➢萨顿实用模式 ➢高斯模式
相似理论
由湍流引起的扩散:
粒子浓度分布以x 轴为对称轴，并符合正态分布。
y
平均风
微粒 x
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，x为平均风向，z为垂直方向
四点假设 a．污染物浓度在y、z上分布为正态分布
b．全部空间中风速均匀稳定 c．源强是连续均匀稳定的 d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化和沉降）
高架连续点源扩散模式
地 (1面 )地浓 面度 浓模 度式 模： 式取 ：z＝ 0代 入 上 式 ， 得
c(x,y,0,H)πuqyzexp(2y 2y 2)exp(2H 2z2)
地 (2面 )地轴 面线 轴浓 线度 浓模 度模式 式： ：再 取 y=0代 入 上 式
c(x,0,0,H)πuqyzexp(2H 2z2)
高架连续点源扩散模式
（3）地面最大浓度模式：
地 面 由轴 地线 面浓 轴度 线浓模 度式 模： 式再 ：取 y=0代 入 上 式
c(x,0,0,H)πuqyzexp(2H 2z2)
地面最大浓度模式（续）：
设 y z const （实际中成立）
dc(x,0,0,H) 0
dz
由此求得
cmax
2q πuH2e
烟气抬升 ？
初始动量： 速度、内径 烟温度 －>浮力
计算方法：
第三节
Holland公式 Briggs公式 中国国家标准中规定的公式
中国
当QH≥21000kw或2100 ≤ QH＜21000kW
当 Q H且(Ts2-T1a0)≥03k5kW时和：( T s T a ) 3 5 K 时
H
q ucdydz
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
无界空间连续点源扩散模式
c(x,y,z)2πu qyzexp[(2y 2y 22z2z2)]
c —— 任一点处的污染物浓度，g/m3 u —— 平均风速, m/s q —— 源强，g/s σy ，Байду номын сангаасx —— 污染物在 x 、y方向的标准差
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） 像源： c（x，y，z+H）
高架连续点源
实实 源源 的的 贡 贡献 献
c(x,y,z,H )2 π u qyzex p ( 2 y2 y 2){ ex p [ (z2 H y 2)2] ex p [ (z2 H z 2)2]}
H? σy? σz?
高斯扩散模式的坐标系
1.烟气抬升高度的计算
有效有 源效 高源 ：高 H H s H
HS--H ---s烟― 囱― 几烟 何囱 高几 度何 ；高 △度 H---- --H 烟气― 抬― 升抬 高升 度高 度
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:
主要阐述湍流与烟流传播及物质浓度衰减的关系
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，用分子扩散方程描述。
湍流统计理论
H
t x u
ut t
0
x
倾斜烟云模式:
在预测上述颗粒时，假设沉积和无沉积有相同的分
布形式，但在整个烟云离开源以后，便以重力终端
速度下降(ut),此时，只要将高斯模式中有效源高H
用
来置换即可得到倾斜烟云模式。
H ut x u
C x,y,z,H 2u Q yzex p 2y 2y 2 ex p zH 2 z2uu tx 2 ex p zH 2z2uu tx 2
高斯扩散模式的坐标系
高斯烟流的浓度分布
高斯烟流中心线上的浓度分布
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)eay2ebz2
方差的表达式
y 2cdy
2 y
0
0 cdy
z2cdz
2 z
0
0 cdz
由假定d 源强积分式
（单位时间物料守恒）
z y
H
| 2 z xxcmax
地面连续点源扩散模式
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）
倾斜烟云模式:
C x,y,z,H 2u Q yzex p 2y 2y 2 ex p zH 2 z2uu tx 2 ex p zH 2z2uu tx 2
c(x,y,z,H )2πu qyzex p [ (2 y 2y 2(z2 H y 2)2)]
像像 源源 的的 贡贡 献献
c(x,y,z,H ) q
2 π uy
zex p [ (2 y2 y 2(z2 H z 2)2)]
实际浓度
实 际 浓 度
c(x,y,z,H )2 π u qyzex p ( 2 y2 y 2){ ex p [ (z2 H y 2)2] ex p [ (z2 H z 2)2]}
n 0Q H n1 H
n2 s
1
u
Q H = 0 .3 5
PaQ V
T Ts
T Ta Ts
当 1700kW Q H 2100kW 时
当H 17=00kHW1 ＜ Q( H＜H 22100kWH时1 )：Q
第四章 大气污染物扩散模式
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 7.厂址的选择
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
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 )(1 a )qe x p (y2)e x p [ (H v tx/u )2]
2 π uy z
2y 2
2z 2
vt
d p2 pg 18
第三节 污染物浓度的估算
实 际 浓 度
相似理论
由湍流引起的扩散:
粒子浓度分布以x 轴为对称轴，并符合正态分布。
y
平均风
微粒 x
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，x为平均风向，z为垂直方向
四点假设 a．污染物浓度在y、z上分布为正态分布
b．全部空间中风速均匀稳定 c．源强是连续均匀稳定的 d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化和沉降）
高架连续点源扩散模式
地 (1面 )地浓 面度 浓模 度式 模： 式取 ：z＝ 0代 入 上 式 ， 得
c(x,y,0,H)πuqyzexp(2y 2y 2)exp(2H 2z2)
地 (2面 )地轴 面线 轴浓 线度 浓模 度模式 式： ：再 取 y=0代 入 上 式
c(x,0,0,H)πuqyzexp(2H 2z2)
高架连续点源扩散模式
（3）地面最大浓度模式：
地 面 由轴 地线 面浓 轴度 线浓模 度式 模： 式再 ：取 y=0代 入 上 式
c(x,0,0,H)πuqyzexp(2H 2z2)
地面最大浓度模式（续）：
设 y z const （实际中成立）
dc(x,0,0,H) 0
dz
由此求得
cmax
2q πuH2e
烟气抬升 ？
初始动量： 速度、内径 烟温度 －>浮力
计算方法：
第三节
Holland公式 Briggs公式 中国国家标准中规定的公式
中国
当QH≥21000kw或2100 ≤ QH＜21000kW
当 Q H且(Ts2-T1a0)≥03k5kW时和：( T s T a ) 3 5 K 时
H
q ucdydz
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
无界空间连续点源扩散模式
c(x,y,z)2πu qyzexp[(2y 2y 22z2z2)]
c —— 任一点处的污染物浓度，g/m3 u —— 平均风速, m/s q —— 源强，g/s σy ，Байду номын сангаасx —— 污染物在 x 、y方向的标准差
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） 像源： c（x，y，z+H）
高架连续点源
实实 源源 的的 贡 贡献 献
c(x,y,z,H )2 π u qyzex p ( 2 y2 y 2){ ex p [ (z2 H y 2)2] ex p [ (z2 H z 2)2]}
H? σy? σz?
高斯扩散模式的坐标系
1.烟气抬升高度的计算
有效有 源效 高源 ：高 H H s H
HS--H ---s烟― 囱― 几烟 何囱 高几 度何 ；高 △度 H---- --H 烟气― 抬― 升抬 高升 度高 度
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:
主要阐述湍流与烟流传播及物质浓度衰减的关系
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，用分子扩散方程描述。
湍流统计理论
H
t x u
ut t
0
x
倾斜烟云模式:
在预测上述颗粒时，假设沉积和无沉积有相同的分
布形式，但在整个烟云离开源以后，便以重力终端
速度下降(ut),此时，只要将高斯模式中有效源高H
用
来置换即可得到倾斜烟云模式。
H ut x u
C x,y,z,H 2u Q yzex p 2y 2y 2 ex p zH 2 z2uu tx 2 ex p zH 2z2uu tx 2
高斯扩散模式的坐标系
高斯烟流的浓度分布
高斯烟流中心线上的浓度分布
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)eay2ebz2
方差的表达式
y 2cdy
2 y
0
0 cdy
z2cdz
2 z
0
0 cdz
由假定d 源强积分式
（单位时间物料守恒）
z y
H
| 2 z xxcmax
地面连续点源扩散模式
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）
倾斜烟云模式:
C x,y,z,H 2u Q yzex p 2y 2y 2 ex p zH 2 z2uu tx 2 ex p zH 2z2uu tx 2
c(x,y,z,H )2πu qyzex p [ (2 y 2y 2(z2 H y 2)2)]
像像 源源 的的 贡贡 献献
c(x,y,z,H ) q
2 π uy
zex p [ (2 y2 y 2(z2 H z 2)2)]
实际浓度
实 际 浓 度
c(x,y,z,H )2 π u qyzex p ( 2 y2 y 2){ ex p [ (z2 H y 2)2] ex p [ (z2 H z 2)2]}
n 0Q H n1 H
n2 s
1
u
Q H = 0 .3 5
PaQ V
T Ts
T Ta Ts
当 1700kW Q H 2100kW 时
当H 17=00kHW1 ＜ Q( H＜H 22100kWH时1 )：Q
第四章 大气污染物扩散模式
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 7.厂址的选择
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
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 )(1 a )qe x p (y2)e x p [ (H v tx/u )2]
2 π uy z
2y 2
2z 2
vt
d p2 pg 18
第三节 污染物浓度的估算
实 际 浓 度