第04章大气污染浓度估算模式资料

c( x,
y, 0,
H
)
(1 a)q
2πu y z
exp(
y2
2
2 y
) exp[
(H
vt x
2
2 z
/
u)2
]
vt
d
2 p
p
g
18
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 Hs H
C x, y, z
Q
2 u y z
exp
y2
2
2 y
z2
2
2 z
……………………⑧
高斯烟流的形态
c( x,
y, z)
q
2πu
y z
exp[(
y2
2
2 y
z2
2
2 z
)]
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)
3.相似理论
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，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．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
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
u
δy—侧向扩散参数，污染物在y方向分布的标准偏差，是距离y 的函数，m；
δz—竖向扩散参数，污染物在z方向分布的标准偏差，是距离z 的函数，m； 未知量—浓度c、待定函数A(x)、待定系数a、b； 式①、②、③、④组成一方程组，四个方程式有四个未知数， 故方程式可解。
∵ 由查表或将式级数展开可得：
像源： c(x, y, z, H z)
实源的贡献
c( x,
y, z, H )
q
2πu y z
exp[(
y2
2
2 y
(z H )2
2
2 y
)]
像源的贡献
q
y2 (z H )2
c( x,
y, z, H )
2πu
y z
exp[(
2
2 y
2
2 z
)]
实际浓度
c( x,
y,
z,
H
)
q 2πu
y
z
由此求得
cmax
2q z πuH 2e y
H
| 2 z xxcmax
地面源高斯模式（令H＝0）：
c( x,
y, z,0)
q
πu y z
exp[(
y2
2
2 y
z2
2
2 z
)]
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
1 2
2
）
积分，可以解出四个未知数：得到高斯模式
c( x,
y, z)
q
2πu
y z
exp[(
y2
2
2 y
z2
2
2 z
)]
上式中： ū — 平均风速； Q—源强是指污染物排放速率。与空气中污染物质的浓度成正 比，它是研究空气污染问题的基础数据。通常： （ⅰ）瞬时点源的源强以一次释放的总量表示； （ⅱ）连续点源以单位时间的释放量表示； （ⅲ）连续线源以单位时间单位长度的排放量表示； （ⅳ）连续面源以单位时间单位面积的排放量表示。
Hs ――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
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
vs D u
(1.5
2.7 Ts Ta Ts
D)
1 u
(1.5vs D
9.6 103QH )
➢Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下
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
exp(
y2
2
2 y
){exp[
(z H
2
2 y
)2
]
exp[
(z H
2
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
πu y
z
exp(
y2
2
2 y
) exp(
H2
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
πu y z
2
2 z
Hale Waihona Puke Baidu
uA
x
e dy e dz
y2
2
2 y
z2
2
2 z
A x u e
y 2
y
2
d
y
2
y
e
z 2
z
2
d
z
2
z
y
2 z
2
2 Axu y z 2Axu z y
其中： Ax Q
2 y z u
……………………………⑦
再将⑤、⑥、⑦代入①式得
无界状况下，下风向任意位置的污染物浓度（g/m3）
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
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
exp(
H2
2
2 z
)
地面最大浓度模式：
考虑地面轴线浓度模式
c(x,0,0, H )
q
πu y z
exp(
H2
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 …………(1)
由统计理论给出方差的表达式
2 y
y2cdy
0
…(2)
0 cdy
2 z
z2cdz
0
……..(3)
0 cdz
由假定d 源强积分式
（单位时间物料守恒） q
ucdydz …….(4)
未知数：浓度c，待定函数A(x)，待定系数a,b（
e ay 2 dy 0
e ay 2 dy
0
2a
y 2 e ay 2 dy 0
3
4a 2
3
代入②式：
2 y
4a 2
1 2a
2a
，a
1
2
2 y
……………⑤；
同理得： b
1
2
2 z
……………⑥
将①、⑤、⑥代入④中，得：
Q
uA
x
e e dydz
y2
2
2 y
z2