大气污染物扩散模式.

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
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
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
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
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
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
y2cdy

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） q
2.湍流统计理论
泰勒－>正态分布 萨顿实用模式 高斯模式
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）
实源： c(x, y, z, H z)
像源： c(x, y, z, H z)
实源的贡献
c(x, y, z, H ) q exp[( y2 (z H )2 )]
2πu y z
2
2 y
2
2 y
像源的贡献
c( x,
y, z, H )

q
2πu
y z
exp[
1700)
(3)当 QH 1700kW 或 T 35K时
H = 2 (1 .5vs D 0 .0 1Q H ) u
(4)当10m 高 处 的 年 平 均 风 速 小 于 或 等 于 1.5m /s时

H
= 5 .5 Q
1/4 H
(
d Ta dz
0.0098) 3/8
ucdydz

c( x,
y,
z)

q
2πu
y z
exp[(
y2
2
2 y

z2
2
2 z
)]
高斯烟流的形态
c(x, y, z) q exp[( y2 z2 )]
2πu y z
2
2 y
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
(
y2
2
2 y

(
z
H
2
2 z
)
2
)]
实际浓度
c( x,
y,
z,
H
)

q 2πu
y
z
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

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
c( x,
y, 0,
H
)

(1 a)q
2πu y z
exp(
y2
2
2 y
) exp[
(H
vt x
2
湍流的基本概念
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
李艳广
大气污染物扩散模式
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naturally扩散快105～106倍
H =0.362QH1/3 x1/3 u1
x 3x *
H
=0.332QH
3/5

H
2/5 s
x*=0.33QH
3/5

H
3/5 s

u
6
/
5
烟气抬升高度的计算
抬升高度计算式 （续）
（3）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方 法”(GB/T13201-91)中的公式
(1)当 Q H 2100kW 和 (Ts Ta ) 35K 时
H

n 0Q H n1

H
n2 s
1
u
Q H =0.35
Pa Q V
T Ts
T Ta Ts
(2)当1700kW QH 2100kW 时
H
=H
1

(H
2

H 1)
QH
1700 400
H 1=
2 (1 .5vs D
u
0 .0 1Q H )

0.048(Q H u
exp(
y2
2
2 y
) exp(
H2
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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
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
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
当QH 21000kW时 x 10Hs x 10Hs
H =0.362QH1/3 x2/3 u1 H =1.55QH1/3 H s2/3 u1
当QH 21000kW时
x 3x *