大气污染课后答案解析4章

四章 大气扩散浓度估算模式

4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H ，污染源到峭壁的距离为L ，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？ 解：

吹南风时以风向为x 轴，y 轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有

]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(2),,,(22

2222'

z z y z

y H z H z y u Q H z y x σσσσσπρ+-+---=

现存在峭壁，可考虑ρ为实源与虚源在所关心点贡献之和。

实源]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(22

2

22221z z y z y H z H z y u Q σσσσσπρ+-+---= 虚源]}2)(exp[]2)(]{exp[2)2(exp[222

222

22z z y z y H z H z y L u Q σσσσσπρ+-+----= 因此]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(22

2

2222z z y z

y H z H z y u Q σσσσσπρ+-+---=+ ]}2)(exp[]2)(]{exp[2)2(exp[22

2

2222z

z y z y H z H z y L u Q σσσσσπ+-+---- =]}2)(exp[]2)(]}{exp[2)2(exp[)2{exp(22

2

222222z z y y z

y H z H z y L y u Q σσσσσσπ+-+----+- 刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2 某发电厂烟囱高度120m ，内径5m ，排放速度13.5m/s ，烟气温度为418K 。大气温度288K ，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s 。试用霍兰德、布里格斯（x<=10H s ）、国家标准GB/T13201－91中的公式计算烟气抬升高度。 解：

霍兰德公式

m D T T T u

D v H s a s s 16.96)5418

288

4187.25.1(455.13)7

.25.1(=⨯-⨯+⨯=-+=

∆。 布里格斯公式

kW kW D v T T T Q s s a s H 210002952155.1341828841810

6.9

7.2106.97.22

3

23>=⨯⨯-⨯⨯=-⨯⨯=

--且x<=10Hs 。此时 3/23/213/11

3

/23/180.2429521362.0362.0x x u

x Q H H =⨯⨯==∆--。

按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因Q H >=2100kW ，Ts －Ta>=130K>35K 。

m u

H Q n H n s n H 93.244412029521303.113/23/11

021

=⨯⨯⨯==∆--

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n 1=1/3，n 2=2/3）

4.3 某污染源排出SO 2量为80g/s ，有效源高为60m ，烟囱出口处平均风速为6m/s 。在当时的气象条件下，正下风方向500m 处的m m z y 1.18,3.35==σσ，试求正下风方向500m 处SO 2的地面浓度。 解：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

3

2

222/0273.0)1.18260exp(1.183.35680)2exp(m mg H u Q

z z

y =⨯-⨯⨯⨯=-=πσσσπρ

4.4解：

阴天稳定度等级为D 级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m 时

m m z y 1.18,3.35==σσ。将数据代入式4－8得

32

2

22/010.0)1

.18260ex p()3.35250ex p(1.183.35680)60,0,50,500(m mg =⨯-⨯-⨯⨯⨯=πρ。

4.4 在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m 、y=50m 处SO 2的地面浓度和地面最大浓度。 解：

阴天稳定度等级为D 级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m 时

m m z y 1.18,3.35==σσ。将数据代入式4－8得

3

2

222/010.0)1

.18260ex p()3.35250ex p(1.183.35680)60,0,50,500(m mg =⨯-⨯-⨯⨯⨯=πρ。

4.5 某一工业锅炉烟囱高30m ，直径0.6m ，烟气出口速度为20m/s ，烟气温度为405K ，大气温度为293K ，烟囱出口处风速4m/s ，SO 2排放量为10mg/s 。试计算中性大气条件下SO 2的地面最大浓度和出现的位置。 解：

由霍兰德公式求得

m D T T T u

D v H s a s s 84.5)6.0405

293

4057.25.1(46.020)7

.25.1(=⨯-⨯+⨯=-+=

∆，烟囱有效高度为m H H H s 84.3584.530=+=∆+=。

由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）

y

z

e H u Q σσπρ2

max 2=

时，m H z 34.25284.352===σ。 取稳定度为D 级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m 。 此时m y 1.50=σ。代入上式3

2

max /231.01.5034.2584.354102m g e

μπρ=⨯⨯⨯⨯=

。

4.6 地面源正下风方向一点上，测得3分钟平均浓度为3.4×10－3g/m 3

，试估计该点两小时的平均浓度是多少？假设大气稳定度为B 级。 解：

由《大气污染控制工程》P98 （4－31）

13

.01121202.3)05

.02()(

y y q y y σσττσσ===（当h h 10012<≤τ，q=0.3） 333

1222/1012.102.3104.302.3)2exp(m g H u Q

z z

y --⨯=⨯==-=ρσσσπρ

4.7 一条燃烧着的农业荒地可看作有限长线源，其长为150m ，据估计有机物的总排放量为

90g/s 。当时风速为3m/s ，风向垂直于该线源。试确定线源中心的下风距离400m 处，风吹3到15分钟时有机物的浓度。假设当时是晴朗的秋天下午4：00。试问正对该线源的一个端点的下风浓度是多少？ 解：

有限长线源dP P H u Q H x P P z z L

)2exp(21)2exp(22),0,0,(2

2221--=

⎰πσσπρ。

首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4：00，太阳高度角30～

35。

左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s 时，稳定度等级为C ，则400m 处

m m z y 5.26,3.43==σσ。

其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。因为测量时间小于0.5h ，所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离

3360540400x ut m m ==⨯⨯=>，说明已经到达受体点。

有限长线源dP P H u Q H x P P z z L

)2exp(21)2exp(22),0,0,(2

2221--=

⎰πσσπρ

距离线源下风向4m 处，P 1=－75/43.3=－1.732，P 2=75/43.3=1.732；

)/(6.0)/(150

90

s m g s m g Q L ⋅=⋅=

。代入上式得 3732.1732

.12

/52.5)2ex p(21

5

.26326.02)0,0,0,400(m mg dp P =-⨯⨯⨯⨯=

⎰

-ππρ。

端点下风向P 1=0，P 2=150/43.3=3.46，代入上式得