线源面源扩散模式

2、某年4月15日，北京时间14点，上 海（31°10´N, 121°26´E），总云量为10， 低云量为0，工业区一污染源，有效源高10 0米， 源强10g/s, 平均风速为3m/s，求下 风向700m出的地面浓度。
第四节、 点源特殊扩散模式

4.1 封闭型扩散模式
h
γ<0 γ>0 H Hs XD 图5-7 高架连续点封闭型扩散模式
Cf Q 2 uh f
yf
exp[(
y2 2
2 yf
)]( p)
p (h f H ) / z
( p )
p
1 2

exp(0.5 p 2 )dp
表示烟流向下混合部分的源强占总源强的份额
第四节、特殊气象条件下的扩散模式 二、薰烟型扩散模式 如果逆温破坏到烟囱的有效源高上，可以认为烟流的一半向下混 合，而另一半仍留在上面稳定的大气中。 这时地面污染物浓度为：
H2 exp[( 2 )] 2 z u y z Q
计算扩散参数（表3.11)，Q=7.6kg/h=7600000mg/3600s=2111mg/s
计算结果：0.0108mg/m3
2) x=5000m处，2XD>x>XD 采用内插值法： 分别计算X=XD=3625m处和X=2XD=7250m处的质 量浓度。
第七章 理想条件下空气 污染物散布的模式处理
第三节、 连续线源、面源和体源扩散计算公式
一、城市大气扩散模式 1、线源扩散模式 （1）无限长线源扩散模式 在平坦地形上，一条平直的繁忙的公路可以看作一无限长线源。 它在横风向产生的浓度是处处相等的。一条线是由无限多个点组 成的。一无限长线源可看成是由无限多个点源组成的。点源的源 强可以用单位长线源源强表示。线源在某一空间点产生的浓度， 相当于所有点源(单位长度线源)在这空间点产生的浓度之和。它 相当于一个点源在这空间点产生浓度对y 轴的积分。因此，把点 源扩散的高斯模式对变量 y 积分，可获得线源扩散模式。
一级标准：日平均：4mg/m3 小时平均：10mg/m3
C

把浓度相当于烟流中 心线浓度的 1／10 处到烟流中心线的距 离称为烟流半宽度(在y 方向)或烟流半高度(在 z 方向)。烟流宽度和 高度的定义及烟流按 正态分布的规律，可 以推导出扩散参数与 烟流宽度及烟流高度 的关系。
C0 C0/10
q（3625，0，0，42.6)=9.22×10-4 q（7250，0，0，42.6)=2.90×10-4 q（5000，0，0，42.6)=6.84×10-4
4.2 熏烟型扩散模式


在夜间，当存在辐射逆温时，高架连续点源排放 的烟流排入稳定的逆温层中，形成平展型扩散。 这种烟流在铅直方向为漫扩散，在源高度上形成 一条狭长的高浓度区。 日出以后，太阳辐射逐渐增加，地面逐渐变暖， 辐射逆温从地面开始破坏，逐渐向上发展。当辐 射逆温破坏到烟流下边缘稍高一些时，在热力湍 流的作用下，烟流中的污染物便发生了强烈的向 下混合作用，增大了地面的污染物浓度, 这个过 程称为熏烟(漫烟)过程。
熏烟型扩散的特点 夜间以地面为底整层处逆温状态 日出后，逆温层由地面向上破坏 破坏消散达烟流上缘时，上方仍为逆温层， 下部则已由逆温变成不稳定状态，烟流混 合向地面形成短时间的熏烟现象

薰烟型与封闭型扩散的区别 1）薰烟型扩散过程的烟流原先处于稳定层结气层 内，然后，污染物由积聚到熏蒸到底；而封闭型 扩散过程的烟流原先处于不稳定层结气层内，污 染物并无积聚，对地面浓度影响略轻； 2）薰烟型扩散过程持续时间很短；而封闭型扩散 过程往往持续相当长的时间； 3）熏烟扩散过程造成的地面污染物高浓度落地点 范围窄小但离源距离变化很大，视逆温强度、地 面加热率、平均风速、有效源高等而定；封闭型 扩散过程造成的范围较大，影响相对稳定。
H 2 y 2 dy exp C exp 2 2 2 2 u y z z y Ql H2 exp 2 2 u z z 2Ql
H=0
Ux
Ux=sin φ U
φ U Uy
H2 C exp 2 2 u z z y1 式中：p1 ；p 2 2Ql
y
y
p2 1 p1 2 exp 0.5 p 2dp y2

例∶在阴天情况下，风向与公路垂直，平 均风速为4m/s，最大交通量为8000辆/h， 车辆平均速度为64km/h，每辆车排放的C O量为0.02g/s，试求距公路下风向300米 处的CO浓度。（汽车排气口离地0.4m）

例：某市划分面源单元为1000m*1000m， 其中一个单元的SO2排放量为10g/s，当时 的风速为3m/s，风向为南风。平均有效源 高为15m，使用虚拟点源的面源扩散模式 计算这一单元北面临近单元中心处的SO2的 地面浓度（稳定度等级为B）。
解：1、虚拟点源的位置
=1000/4.3=232.56m 面源中心到虚拟点源的距离： Xy0 =1586.6 2、计算受体点的扩散参数 3、计算受体点的浓度
解：1）计算XD hH 2.15 =(1000-42.6)/2.15 =445(m) 由B类稳定度查表3.11 a=1.09356，r=0.057025 XD=(445/0.057025)1/1.09356 = 3625(m)
z
2) x=1000m处，x<XD
q(1000,0,0,42.6)=
（2) 有限长线源扩散模式 当估算有限长线源产生的环境浓度时，必须考虑有限长线源两端 引起的“边缘效应”。随着接收点距线源距离的增加，边缘效应 将在更大的横风距离上起作用。当风向垂直于有限长线源时，通 过所关心的接收点作垂直于有限长线源的直线，该直线与有跟长 线源的交点选作坐标原点，直线的下风方向为x轴。线源的范围 为从y1延伸到y2。有限线源扩散模式为：
0 0
2）可以定初始扩散幅为
y பைடு நூலகம்
0
a 4 .3
，带入。
2 1 1 H A2 QA y q A x, y,0; H A exp exp 2 a 2 ( y a ) 2 2 z u ( y ) z 4.3 4.3
C
k
Q 2 u y z
y2 exp[ ( )] 2 2 y
( z H 2nh) 2 ( z H 2nh) 2 exp exp 2 2 2 z 2 z nk

把浓度相当于烟流中 C 心线浓度的1／10处， C0 二点间的距离称为烟 流宽度(在y 方向)或烟 流高度(在z 方向)。把 C0/10 C0/10 浓度相当于烟流中心 线浓度的 1／10 处 2y0 到烟流中心线的距离 图5-8 烟流宽度示意图 称为烟流半宽度(在y方 向)或烟流半高度(在z y0 2.15 y；z0 2.15 z 方向)。烟流宽度和高 度的定义及烟流按正 hH z 态分布的规律，可以 2.15 推导出扩散参数与烟 流宽度及烟流高度的 关系。
封闭型扩散模式简化 1、x<XD , 可按一般扩散模式估算 2、x≥2XD （垂直方向均匀分布的距离 ）
Q y2 C exp[( 2 )] 2 y 2 uh y
3、2XD≥ x≥XD 的距离上，污染物取x=XD，和 x=2XD 两点浓 度的对数内插值计算。
例：某工厂位于40°N、120°E的某市。该厂 烟囱排放二氧化硫的速率为7.6kg/h，烟囱 的有效源高为42.6m，地面风速为2.8m/s， 1000m以上存在明显的逆温层，求此时下 风向轴线上距离1000m、5000m、8000m 处的污染物浓度（稳定度为B类）。

三种薰烟扩散型式
逆温破坏形成混合层的薰烟型扩散 城市热岛效应生成城市混合层的薰烟扩散
水陆交界地区岸上热力内边界层薰烟扩散
z
t
逆温破坏形成混合层的薰烟型扩散 假设烟流原来是排入稳定层结的大气中。当贴地逆温从下而 上消失，逐渐形成混合层（高度为hf），这时的y向扩散参数σ yf 应比稳定层结条件下的σ y要大。在高度hf 以下污染物浓度的铅 直分布是均匀的。这一浓度值cf (mg/m3)可按下式计算
1 y 2 1 Q q F ( x, y,0 : H ) exp ( ) 2 2 yF 2 yF u z i
q F ( x,0,0 : H ) 1 Q 0.4Q 2 2 yF u H yF u H
若逆温破坏高度hf 恰好等于烟流的上边缘高度时，烟流全部使 地面熏烟浓度达到极大值，可按下式计算
第五节、 小风和静风时的点源扩 散模式


上述各种扩散模式适用于有风条件下，即风速大 于 1.5m/s 的条件。 小风（1.5m/s＞u10≥0.5m/s），和静风（u10＜ 0.5 m/s）条件下上述各节的各种模式不再适用。 在小风（1.5m/s＞u10≥0.5m/s）和静风（u10＜ 0.5 m/s)条件下，顺风向 ( x轴方向)扩散不能忽 略,必须考虑三个方向的湍流扩散作用。在高斯 扩散模式中，则必须将σx 考虑在内。
解：把公路作为一无限长线源，源强为 QL=8000辆/小时× 2 × 10-2g/s÷ 64000m/s =2.5 × 10-3g/(m· s) 稳定度：阴天---日射等级为0（表3.6) 风速为4m/s 稳定度为D等级（表3.7) X=300m处，纵向的扩散参数为12.1m（表3.8)
C(300,0,0,H=0.4）=4.12× 10-5g/m3
0
y
a 4 .3
W
O’
3、体源扩散公式 体源：污染物自低矮烟道或房屋的排气系统 排放，常会受到附近建筑物的空气动力学 效应的影响，或者在一些工厂的无组织排 放和泄露排放情形里，可采用体源扩散型 式处理。
y 0.15x 0.89 , z 0.4x 0.63
作业：1、一个边长为500m的近地面源，h= 5m，源强为0.1mg/m2 s, 求证下风向2km 出的地面浓度。U=3m/s, y 0.15x 0.89 , z 0.4x 0.63
1 y 2 q F ( x, y,0 : H ) exp ( ) 2 yF 2 yF u z i Q
例：某电厂烟囱有效高度为150m，二氧化硫 排放量为151g/s。夜间和上午地面风速为4 m/s，夜间云量为3/8。若清晨烟流全部发 生熏烟现象，确定下风向16km处的地面轴 线浓度。 解：稳定度： hf
C0/10
2y0 图5-8 烟流宽度示意图
y0 2.15 y；z0 2.15 z
hH z 2.15
2、面源扩散模式 面源：城市中小工厂、生活锅炉、居民炉 灶等数量众多、分布面广、排放高度低的 污染源，可以作为面源处理。
q A 0,0,0; H A



0
1 y2 1 H A2 exp dxdy exp 2 u y z 2y 2 z QA
1 1 H A2 QA y2 q A x, y,0; H A exp exp 2 2 u ( y y0 ) z 2 ( y y0 ) 2 z
1）先定出 y , z ，然后计算出自面源中心（等效点 源位置）向上风向推移的虚点源的位置