第四章 大气扩散浓度估算模式优秀PPT.ppt

第四章 大气扩散浓度估算模式1第一页，本课件共有102页第一节 湍流扩散的基本理论u一、湍流概念简介 大气的无规则运动称为大气湍流。大气的无规则运动称为大气湍流。按照湍流形成的原因，可将湍流分为两种形式：按照湍流形成的原因，可将湍流分为两种形式：u热力湍流热力湍流：由垂直方向温度垂直分布不均匀引起：由垂直方向温度垂直分布不均匀引起u机械湍流机械湍流：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第二页，本课件共有102页u一、湍流概念简介湍流与扩散的关系湍流与扩散的关系在主风方向上风的平流输送作用是主要的。在主风方向上风的平流输送作用是主要的。风风速速越越大大，湍湍流流越越强强，污污染染物物的的扩扩散散速速度度越越快快，污污染染物物的的浓浓度度就就越越低低。风风和和湍湍流流是是决决定定污污染染物物在在大大气气中扩散稀释的最直接最本质的因素。中扩散稀释的最直接最本质的因素。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第三页，本课件共有102页二、湍流扩散理论简介二、湍流扩散理论简介u1.梯度输送理论u梯度输送理论是通过与菲克（梯度输送理论是通过与菲克（A.FickA.Fick）扩散理论的类）扩散理论的类比建立起来的。菲克认为分子扩散的规律与傅立叶提出比建立起来的。菲克认为分子扩散的规律与傅立叶提出的固体中的热传导的规律类似，皆可用相同的数学方程的固体中的热传导的规律类似，皆可用相同的数学方程式描述。式描述。u湍流梯度输送理论进一步假定，由大气湍流引起的某物湍流梯度输送理论进一步假定，由大气湍流引起的某物质的扩散，类似于分子扩散，并可用同样的分子扩散方程描质的扩散，类似于分子扩散，并可用同样的分子扩散方程描述。然而由于边界条件往往很复杂，不能求出严格的分析解，述。然而由于边界条件往往很复杂，不能求出严格的分析解，只能在特定的条件下求出近似解，再根据实际情况修正。只能在特定的条件下求出近似解，再根据实际情况修正。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四页，本课件共有102页二、湍流扩散理论简介二、湍流扩散理论简介2.湍流统计理论：泰勒泰勒(G(GI ITayler)Tayler)首先应用统计学方法研究湍流扩散问首先应用统计学方法研究湍流扩散问题，并于题，并于19211921年提出了著名的泰勒公式。年提出了著名的泰勒公式。从污染源释放出的粒子，在风沿着从污染源释放出的粒子，在风沿着x x方向吹的湍流大气中方向吹的湍流大气中扩散的情况。假定大气湍流场是均匀、稳定的。从原点释放出扩散的情况。假定大气湍流场是均匀、稳定的。从原点释放出的一个粒子的位置用的一个粒子的位置用y y表示，则表示，则y y随时间而变化，但其平均值随时间而变化，但其平均值为零。如果从原点放出很多粒子，则在为零。如果从原点放出很多粒子，则在x x轴上粒子的浓度轴上粒子的浓度最高，浓度分布以最高，浓度分布以x x轴为对称轴，并符合正态分布。轴为对称轴，并符合正态分布。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第五页，本课件共有102页图图4-1由湍流引起的扩散由湍流引起的扩散 第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第六页，本课件共有102页萨顿（萨顿（O.G.Sutton)首先应用泰勒公式，提出首先应用泰勒公式，提出了解决污染物在大气中扩散的实用模式。高斯了解决污染物在大气中扩散的实用模式。高斯（Gaussian）在分析大量实测资料的基础上，应用）在分析大量实测资料的基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设条件下的扩散模湍流统计理论得到了正态分布假设条件下的扩散模式。式。高斯模式是目前应用较广的模式。高斯模式是目前应用较广的模式。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第七页，本课件共有102页 一、高斯模式的有关假定 1 1、坐标系、坐标系 原原点点为为排排放放点点或或高高架架源源排排放放点点在在地地面面的的投投影影，x x轴轴为为平平均均风风向向，y y轴轴在在水水平平面面上上垂垂直直于于x x轴轴，正正向向在在x x轴轴的的左左侧侧，z z轴轴垂垂直直于于水水平平面面oxyoxy，向向上上方方向向为为正正。在在这这种种坐坐标标系系中中，烟流中心线或与烟流中心线或与x x轴重合，或在轴重合，或在xoyxoy面的投影为面的投影为x x轴。轴。第二节第二节 高斯扩散模式高斯扩散模式第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第八页，本课件共有102页 高斯扩散模式坐标系高斯扩散模式坐标系u高斯扩散模式的坐标系第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第九页，本课件共有102页 2 2、高斯模式的有关假定高斯模式的有关假定u四点假设四点假设 ua a污染物浓度在污染物浓度在y y、z z 轴上分布为正态分布轴上分布为正态分布ub b全部高度风速均匀稳定全部高度风速均匀稳定uc c源强是连续均匀稳定的源强是连续均匀稳定的ud d扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十页，本课件共有102页二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式由正态分布的假设可得污染物平均浓度的分布函数：由正态分布的假设可得污染物平均浓度的分布函数：由概率统计理论可得方差的表达式：由概率统计理论可得方差的表达式：由污染物的质量守恒可得：由污染物的质量守恒可得：（4-14-1）（4-24-2）（4-34-3）第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十一页，本课件共有102页上式中：上式中：平均风速；平均风速；Q Q源强是指污染物排放速率。源强是指污染物排放速率。y y侧侧向向扩扩散散参参数数，污污染染物物在在 y y 方方向向分分布布的的标标准准偏偏差差，是距离是距离y y的函数，的函数，m m；z z竖竖向向扩扩散散参参数数，污污染染物物在在 z z 方方向向分分布布的的标标准准偏偏差差，是距离是距离z z的函数，的函数，m m；未知量未知量浓度浓度c c、待定函数待定函数A(x)A(x)、待定系数待定系数a a、b b；式式、组组成成一一方方程程组组，四四个个方方程程式式有有四四个未知数，故方程式可解。个未知数，故方程式可解。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十二页，本课件共有102页二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十三页，本课件共有102页二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式实际的污染物排放源大多位于地面或接近地面的大气实际的污染物排放源大多位于地面或接近地面的大气边界层内。污染物在大气中的扩散过程必然会受到地面的边界层内。污染物在大气中的扩散过程必然会受到地面的影响，这种大气扩散称为有界大气扩散。在建立有界大气影响，这种大气扩散称为有界大气扩散。在建立有界大气扩散模式时，必须考虑地面的影响。扩散模式时，必须考虑地面的影响。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十四页，本课件共有102页 三、高架连续点源扩散的高斯模式三、高架连续点源扩散的高斯模式高架连续点源的扩散问题，必须考虑地面对扩高架连续点源的扩散问题，必须考虑地面对扩散的影响。根据散的影响。根据假设，可以认为地面像镜面一样，对假设，可以认为地面像镜面一样，对污染物可以起全反射作用污染物可以起全反射作用。可以把。可以把P P点的污染物浓度点的污染物浓度看成是两部分贡献之和：一部分是不存在地面时看成是两部分贡献之和：一部分是不存在地面时P P点所点所具有的污染物浓度；另一部分是由于地面反射作用所增具有的污染物浓度；另一部分是由于地面反射作用所增加的污染物浓度。加的污染物浓度。15第十五页，本课件共有102页 三、高架连续点源扩散的高斯模式三、高架连续点源扩散的高斯模式第十六页，本课件共有102页三、高架连续点源扩散模式三、高架连续点源扩散模式n 实源的贡献实源的贡献n 像源的贡献像源的贡献n 实际浓度实际浓度第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十七页，本课件共有102页（1 1）地面浓度模式：取）地面浓度模式：取 z0 0代入上式，得代入上式，得（2 2）地面轴线浓度模式：再取）地面轴线浓度模式：再取 y=0=0代入上式代入上式第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十八页，本课件共有102页（3 3）地面最大浓度模式：）地面最大浓度模式：由此求得：由此求得：假设假设y /z 不随距离不随距离 x 变化。变化。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第十九页，本课件共有102页2 2、地面连续点源、地面连续点源地面源高斯模式（令地面源高斯模式（令H H0 0）：）：第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第二十页，本课件共有102页 对对于于排排放放源源排排放放的的小小于于15m15m的的颗颗粒粒物物，可可以以不不考考虑虑颗颗粒粒物物的的沉沉降降作作用用。对对于于粒粒径径大大于于15m15m的的颗颗粒粒物物，其其重重力力沉沉降降作作用用将将使使浓浓度度分分布布有有所所改改变变，应应以以倾倾斜斜烟烟流流模模式计算地面浓度。式计算地面浓度。五、颗粒物扩散模式五、颗粒物扩散模式第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第二十一页，本课件共有102页五、颗粒物扩散模式五、颗粒物扩散模式 地面反射系数地面反射系数第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式i12345粒径范围/m01415303147487576100平均粒径/m722386085反射系数1.00.80.50.30第二十二页，本课件共有102页一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排出后，可以上升具有一定速度的热烟气从烟囱出口排出后，可以上升至很高的高度，其值等于烟囱的几何高度与烟气抬升高至很高的高度，其值等于烟囱的几何高度与烟气抬升高度之和：度之和：He=Hs+H（1）影响烟气抬升高度的因素影响烟气抬升高度的因素：a：烟气本身的热力性质；：烟气本身的热力性质；b：烟气的动力性质；：烟气的动力性质；c：气象条件；：气象条件；d：近地层下垫面状况。：近地层下垫面状况。第三节第三节 污染物浓度的估算污染物浓度的估算第二十三页，本课件共有102页 一、烟气抬升高度计算式一、烟气抬升高度计算式一、烟气抬升高度计算式一、烟气抬升高度计算式 Holland Holland公式公式：适用于：适用于中性大气条件中性大气条件（稳定时减小（稳定时减小10102020，不稳时增加，不稳时增加10102020）Holland Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率强公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率强的情况下，偏差更大。的情况下，偏差更大。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第二十四页，本课件共有102页一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算u2.Briggs2.Briggs公式：用因次分析方法导出。结果与实际值公式：用因次分析方法导出。结果与实际值比较接近，适用与不稳定及中性大气条件比较接近，适用与不稳定及中性大气条件 第二十五页，本课件共有102页一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算3.3.我我国国“制制订订地地方方大大气气污污染染物物排排放放标标准准的的技技术术方方法法”(GB/T13201-91)(GB/T13201-91)中的公式中的公式 第二十六页，本课件共有102页一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算3.3.我我 国国“制制 订订 地地 方方 大大 气气 污污 染染 物物 排排 放放 标标 准准 的的 技技 术术 方方 法法”(GB/T13201-91)(GB/T13201-91)中的公式中的公式 第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第二十七页，本课件共有102页 例例4-14-1 某城市火电厂的烟囱高某城市火电厂的烟囱高100 m100 m，出口内径，出口内径 5 m5 m。出口烟气流速。出口烟气流速 12.7 m/s12.7 m/s，温度，温度140 140 ，流量，流量 250 m250 m3 3/s/s。烟囱出口处的平均风速。烟囱出口处的平均风速 4 m/s4 m/s，大气温度，大气温度 20 20，当地气压，当地气压 978.4 hPa978.4 hPa。试确定烟气抬升高度。试确定烟气抬升高度及有效源高。及有效源高。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第二十八页，本课件共有102页二二.扩散参数的确定扩散参数的确定应用大气扩散模式估算污染物浓度，在有效应用大气扩散模式估算污染物浓度，在有效源高确定后，还必须确定扩散参数源高确定后，还必须确定扩散参数y、z z 。扩。扩散参数可以现场测定，也可以用风洞模拟实验确散参数可以现场测定，也可以用风洞模拟实验确定，还可以根据实测和实验数据归纳整理出来的定，还可以根据实测和实验数据归纳整理出来的经验公式或图表来估算。经验公式或图表来估算。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式29第二十九页，本课件共有102页二二.扩散参数的确定扩散参数的确定1、P-G扩散曲线法（1 1）P-GP-G扩散曲线法的要点扩散曲线法的要点帕斯奎尔（帕斯奎尔（PasquillPasquill）推荐了一种仅需常规气象观）推荐了一种仅需常规气象观测资料就可估算测资料就可估算y y、z z 的方法。吉福德（的方法。吉福德（GiffordGifford）进一步将其制作成应用更方便的图表，因此该方法又进一步将其制作成应用更方便的图表，因此该方法又称称P-GP-G曲线法。曲线法。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第三十页，本课件共有102页二二.扩散参数的确定扩散参数的确定1、P-G扩散曲线法（1 1）P-GP-G扩散曲线法的要点扩散曲线法的要点首先根据太阳辐射情况（云量、云状和日照）以及首先根据太阳辐射情况（云量、云状和日照）以及距地面距地面10 m 10 m 高处的风速将大气的稀释扩散能力划分为高处的风速将大气的稀释扩散能力划分为A A、B B、C C、D D、E E、F F六个稳定度级别，然后根据大量扩散实六个稳定度级别，然后根据大量扩散实验的数据以及理论上的考虑，用曲线来表示每一个稳定验的数据以及理论上的考虑，用曲线来表示每一个稳定度级别的度级别的y y、z z 随下风距离随下风距离x的变化，再利用扩散的变化，再利用扩散模式计算污染物浓度。模式计算污染物浓度。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式31第三十一页，本课件共有102页（2 2）帕斯奎尔扩散曲线法的应用）帕斯奎尔扩散曲线法的应用）帕斯奎尔扩散曲线法的应用）帕斯奎尔扩散曲线法的应用根据常规资料确定稳定度级别根据常规资料确定稳定度级别根据常规资料确定稳定度级别根据常规资料确定稳定度级别稳定度级别中，稳定度级别中，稳定度级别中，稳定度级别中，A A A A为极不稳定，为极不稳定，为极不稳定，为极不稳定，B B B B 为不稳定，为不稳定，为不稳定，为不稳定，C C C C为弱不稳为弱不稳为弱不稳为弱不稳定，为中性，为弱稳定、为稳定。定，为中性，为弱稳定、为稳定。定，为中性，为弱稳定、为稳定。定，为中性，为弱稳定、为稳定。第三十二页，本课件共有102页1 1、帕斯奎尔扩散曲线法的应用、帕斯奎尔扩散曲线法的应用利用扩散曲线确定利用扩散曲线确定 和和33第三十三页，本课件共有102页1 1 1 1、帕斯奎尔扩散曲线法的应用、帕斯奎尔扩散曲线法的应用利用扩散曲线确定利用扩散曲线确定 和和第三十四页，本课件共有102页 例例4-24-2 某石油精炼厂自平均有效源高某石油精炼厂自平均有效源高60 60 m m 的烟囱排放的的烟囱排放的SOSO2 2量为量为 80 g/80 g/s s，有效源高处，有效源高处的平均风速为的平均风速为 6 m/6 m/s s，试估算冬季阴天正下，试估算冬季阴天正下风向距离烟囱风向距离烟囱500 m 500 m 处地面上的处地面上的SOSO2 2浓度。浓度。35第三十五页，本课件共有102页2 2、国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则我国环境影响评价技术导则环境影响评价技术导则大气环境大气环境（HJ/T 2.2-93HJ/T 2.2-93）中规定了大气污染物环境方法。）中规定了大气污染物环境方法。（1 1）大气稳定度的分级方法）大气稳定度的分级方法大气扩散稳定度的确定采用修订的帕斯奎尔稳大气扩散稳定度的确定采用修订的帕斯奎尔稳定度分级法。先按太阳高度角和云量确定太阳辐定度分级法。先按太阳高度角和云量确定太阳辐射等级，再由辐射等级和地面风速确定稳定度级射等级，再由辐射等级和地面风速确定稳定度级别。别。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式36第三十六页，本课件共有102页2 2、国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则(1)大气稳定度的分类方法 第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式h h0 0太阳高度角太阳高度角 当地的地理纬度当地的地理纬度当地的地理经度当地的地理经度太阳倾角太阳倾角t t进行观测时的北京时间进行观测时的北京时间 第三十七页，本课件共有102页u稳定度分类方法u改进的改进的P PT T法法 2 2 2 2、国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则第三十八页，本课件共有102页2 2、国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则（2）扩散参数的选取 GB/T 13201-91GB/T 13201-91规定，取样时间在规定，取样时间在3030分钟，扩散参数分钟，扩散参数可按下列原则取用：可按下列原则取用：平原地区和城市远郊区，平原地区和城市远郊区，D D、E E、F F级向不稳定方向提半级向不稳定方向提半级。级。工业区和城市中心区，工业区和城市中心区，C C提至提至B B级，级，D D、E E、F F向不稳定向不稳定方向提一级。方向提一级。丘陵山区的农村或城市，同工业区。丘陵山区的农村或城市，同工业区。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第三十九页，本课件共有102页 （2）扩散参数的选取uGB/T 13201-91GB/T 13201-91中规定，取样时间为中规定，取样时间为 0.50.5小时，扩散小时，扩散参数按以下幂函数表达式计算：参数按以下幂函数表达式计算：2 2 2 2、国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十页，本课件共有102页2 2、国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则国家标准规定的扩散参数取用原则（3）污染物浓度与取样时间的关系u当取样时间大于当取样时间大于 0.5 0.5小时，垂直方向的扩散小时，垂直方向的扩散参数参数z z 不变，横向扩散参数按下式计算：不变，横向扩散参数按下式计算：第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式或或y 的回归指数的回归指数1不变，回归系数不变，回归系数1满足下式：满足下式：41第四十一页，本课件共有102页1.扩散参数的确定PG曲线法uPG曲线的应用u地面最大浓度估算地面最大浓度估算(4-10)(4-10)第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十二页，本课件共有102页 例例4-34-3 某城市火电厂的烟囱高某城市火电厂的烟囱高100 m100 m，出口内径，出口内径 5 m5 m。出口烟气流速。出口烟气流速 12.7 m/s12.7 m/s，温度温度 140 140，流量，流量 250 m250 m3 3/s/s。烟囱出口处的平均风速。烟囱出口处的平均风速 4 m/s4 m/s，大气温度，大气温度 20 20，当地气压，当地气压 978.4 hPa978.4 hPa。烟气排出的。烟气排出的SOSO2 2 速率为速率为 150 150 g/sg/s，时，试计算阴天的白天，时，试计算阴天的白天SOSO2 2 的最大地面浓度及其出的最大地面浓度及其出现的距离。现的距离。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十三页，本课件共有102页 例例4-4 4-4 某工厂位于城市远郊区，锅炉烟囱高度某工厂位于城市远郊区，锅炉烟囱高度为为 85 m 85 m，烟气流量为，烟气流量为 244800 m 244800 m3 3/h/h，SO SO2 2 排放率为排放率为 50 50 g/sg/s。烟囱出口高度处的平均风速。烟囱出口高度处的平均风速 4.0 m/s 4.0 m/s，当地气压力为，当地气压力为 813 hPa813 hPa，环境气温为，环境气温为 20 20。试计算。试计算7 7月月1515日晴天日晴天1212时的地时的地面轴线浓度分布情况。计算范围从距离烟囱面轴线浓度分布情况。计算范围从距离烟囱 500 m 500 m 起，间起，间隔隔 500 m 500 m，计算到下风向，计算到下风向4000 m 4000 m 止（当地纬度止（当地纬度=24243030，经度，经度=102=1022020）。）。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十四页，本课件共有102页第四节第四节 特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式 一、封闭型扩散模式 有上部逆温的扩散也称有上部逆温的扩散也称“封闭型封闭型”扩散。扩散。若将扩散到逆温层中的污染物忽略不计，把逆温层若将扩散到逆温层中的污染物忽略不计，把逆温层底看成是和地面一样能起全反射作用的镜面。这样，污底看成是和地面一样能起全反射作用的镜面。这样，污染物就在地面和逆温层底两个镜面的全反射作用下进行染物就在地面和逆温层底两个镜面的全反射作用下进行扩散，其浓度分布可用像源法处理。扩散，其浓度分布可用像源法处理。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十五页，本课件共有102页第四节第四节 特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式 一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式 污染源在两镜面上形成的污染源在两镜面上形成的像不止一个，而是无穷多个像不止一个，而是无穷多个像对。污染物的浓度可看成像对。污染物的浓度可看成是实源和无穷多对像源贡献是实源和无穷多对像源贡献之和。地面轴线上的污染物之和。地面轴线上的污染物浓度可表示为：浓度可表示为：第四十六页，本课件共有102页 一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式（1）当）当x xD时：时：xD为烟流垂直扩散高度刚好到达逆温层底时的水为烟流垂直扩散高度刚好到达逆温层底时的水平距离。在平距离。在 xxD时，烟流扩散尚未受到上部逆温层时，烟流扩散尚未受到上部逆温层的影响，其浓度仍可按一般扩散模式估算。其中：的影响，其浓度仍可按一般扩散模式估算。其中：按上式求出按上式求出z 后，确定该值对应的下风距离后，确定该值对应的下风距离x，此，此 x 值即为值即为 xD D。最后计算出污染物浓度。最后计算出污染物浓度。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十七页，本课件共有102页 一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式（2）当）当x 2xD时：时：当当 x 2 xD时，烟流经过两界面的多次反射，达到某一距时，烟流经过两界面的多次反射，达到某一距离离 x 后，在垂直方向的浓度分布将渐趋均匀。一般认为，后，在垂直方向的浓度分布将渐趋均匀。一般认为，x 2 xD 时，垂直方向污染物的浓度可达均匀，但时，垂直方向污染物的浓度可达均匀，但 y 方向的浓度方向的浓度分布仍为正态分布，且仍符合扩散的连续性条件，浓度计算分布仍为正态分布，且仍符合扩散的连续性条件，浓度计算式为：式为：第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十八页，本课件共有102页 一、封闭型扩散模式一、封闭型扩散模式（3）当）当2 xD x xD时：时：污染物浓度在的变化较为复杂。可取污染物浓度在的变化较为复杂。可取x=xD 和和 x=2xD 两点浓度的内插值。两点浓度的内插值。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第四十九页，本课件共有102页 例例4-54-5 某电厂烟囱有效高度为某电厂烟囱有效高度为150 m150 m，SOSO2 2 的排的排放量为放量为 151 g/s151 g/s。在夏季晴朗的下午，地面风速为。在夏季晴朗的下午，地面风速为 4 4 m/sm/s。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在1.5 km 1.5 km 以内。试估算正下风向以内。试估算正下风向 3 km 3 km 和和 11 km 11 km 处的处的SOSO2 2 浓度。浓度。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第五十页，本课件共有102页二、熏烟型扩散模式二、熏烟型扩散模式二、熏烟型扩散模式二、熏烟型扩散模式当夜间发生辐射逆温，清晨太阳升起后，逆温从地当夜间发生辐射逆温，清晨太阳升起后，逆温从地面开始向上破坏。当逆温破坏到烟流下边缘以上高度时，面开始向上破坏。当逆温破坏到烟流下边缘以上高度时，便发生了强烈的向下混合过程，使地面的污染物浓度增便发生了强烈的向下混合过程，使地面的污染物浓度增大。这个过程称为熏烟（或漫烟）过程。大。这个过程称为熏烟（或漫烟）过程。估算熏烟条件下污染物的地面浓度，需考虑烟流与估算熏烟条件下污染物的地面浓度，需考虑烟流与逆温层底的相对位置。逆温层底的相对位置。第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第五十一页，本课件共有102页二、熏烟型扩散模式二、熏烟型扩散模式hf第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第五十二页，本课件共有102页二二.熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式假设烟流是排入稳定层内的假设烟流是排入稳定层内的（1）当逆温层消失到高度当逆温层消失到高度 hf f 时，时，在高度在高度 hf f 以下，浓度以下，浓度的垂直分布是均匀的，可按下式估算污染物浓度：的垂直分布是均匀的，可按下式估算污染物浓度：第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第五十三页，本课件共有102页二二.熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式 （2 2）逆温层消失到烟囱的有效高度处，即）逆温层消失到烟囱的有效高度处，即 hf=H 时时，可认为烟流的一半向下混合，另一半仍留在上面的稳定大可认为烟流的一半向下混合，另一半仍留在上面的稳定大气中。污染物浓度可按下式进行估算：气中。污染物浓度可按下式进行估算：第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第四节第四节 特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式第五十四页，本课件共有102页 （3 3）逆温层消失到烟流上边缘，即）逆温层消失到烟流上边缘，即 h hf f=H H+2+2z z 时，时，可以认为烟流全部向下混合，地面熏烟浓度将达到极大值：可以认为烟流全部向下混合，地面熏烟浓度将达到极大值：二二.熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式熏烟型扩散模式（4 4）逆温消失到逆温消失到 H+2+2z 时，熏烟过程不复存在。时，熏烟过程不复存在。第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第四节第四节 特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式第五十五页，本课件共有102页 例例4-64-6 某电厂烟囱有效高度为某电厂烟囱有效高度为150 m150 m，SOSO2 2 的的排放量为排放量为 151 g/s151 g/s。夜间和上午地面风速为。夜间和上午地面风速为 4 m/s4 m/s，夜，夜间云量间云量 3/103/10。若清晨烟流全部发生熏烟现象，试确。若清晨烟流全部发生熏烟现象，试确定下风向定下风向 16 km 16 km 处的地面轴线浓度。处的地面轴线浓度。第五十六页，本课件共有102页第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式一一.城市大气扩散模式城市大气扩散模式1.1.线源扩散模式线源扩散模式在较长街道或公路上行驶的车辆密度，足以在道路两在较长街道或公路上行驶的车辆密度，足以在道路两侧形成连续稳定浓度场的线源，称为无限长线源。侧形成连续稳定浓度场的线源，称为无限长线源。在街道上行驶的车辆密度，只能在街道两侧形成在街道上行驶的车辆密度，只能在街道两侧形成断续断续稳稳定浓度场的线源，称为有限长线源。定浓度场的线源，称为有限长线源。第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第五十七页，本课件共有102页1.1.线源扩散模式线源扩散模式（1 1）无限长线源扩散模式）无限长线源扩散模式 当风向与线源相垂直时当风向与线源相垂直时当风向和线源不垂直时当风向和线源不垂直时（交角（交角 45o）第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第五十八页，本课件共有102页1.1.线源扩散模式线源扩散模式 （1 1）有限长线源扩散模式）有限长线源扩散模式 在估算有限长线源造成的污染物浓度时，必须考虑在估算有限长线源造成的污染物浓度时，必须考虑线源末端引起的线源末端引起的“边缘效应边缘效应”。对于横风有限长线源，取。对于横风有限长线源，取通过所关心的接受点的平均风向为通过所关心的接受点的平均风向为x轴。线源的范围从轴。线源的范围从y1 1延伸延伸到到y2 2，且，且y1 1y2。有限长线源的扩散模式：。有限长线源的扩散模式：上式中上式中p p1 1=y=y1 1/y y，p p2 2=y=y2 2/y y。第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第五十九页，本课件共有102页 数量众多、分布面广、排放高度低的污染源，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。可以作为面源处理。箱模式箱模式：假定污染物浓度在混合层内均匀分布：假定污染物浓度在混合层内均匀分布2.2.面源扩散模式面源扩散模式污染物浓度在混合层内是均匀的污染物浓度在混合层内是均匀的污染物浓度在混合层内不均匀污染物浓度在混合层内不均匀第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第六十页，本课件共有102页2.2.面源扩散模式面源扩散模式u 简化为点源的面源扩散模式简化为点源的面源扩散模式 将城市中众多的低矮污染源依一定方式划分为若干将城市中众多的低矮污染源依一定方式划分为若干小方格，每个方格内的源强为小方格内所有源强的和除小方格，每个方格内的源强为小方格内所有源强的和除以方格的面积。以方格的面积。第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第六十一页，本课件共有102页2.2.面源扩散模式面源扩散模式 简化为点源的面源扩散模式简化为点源的面源扩散模式 假设面源单元与上风向某一虚拟点源造成的污染等效。当虚拟假设面源单元与上风向某一虚拟点源造成的污染等效。当虚拟点源的烟流扩散到面源单元中心时，其烟流的宽度等于面源单元的点源的烟流扩散到面源单元中心时，其烟流的宽度等于面源单元的宽度，其厚度等于面源单元的高度。相当于在点源公式中增加了一宽度，其厚度等于面源单元的高度。相当于在点源公式中增加了一个初始扩散参数。地面浓度计算公式：个初始扩散参数。地面浓度计算公式：第六十二页，本课件共有102页 窄烟流模式窄烟流模式某点的污染物浓度主要取决于上风向面单元的源强，上某点的污染物浓度主要取决于上风向面单元的源强，上风向两侧单元对其影响很小风向两侧单元对其影响很小某点的污染物浓度主要由它所在的面单元的源强某点的污染物浓度主要由它所在的面单元的源强决定决定2.2.面源扩散模式面源扩散模式第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第六十三页，本课件共有102页对风向稳定、研究尺度不大、地形相对较为开对风向稳定、研究尺度不大、地形相对较为开阔及起伏不很大的地区，相当多的实验数据基本上阔及起伏不很大的地区，相当多的实验数据基本上还是遵循正态分布规律。在这样的地区，仍可使用还是遵循正态分布规律。在这样的地区，仍可使用平原地区的高斯扩散模式。但扩散参数应取平原地区的高斯扩散模式。但扩散参数应取向不稳向不稳定方向提级定方向提级后的扩散参数。后的扩散参数。二二.山区扩散模式山区扩散模式第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第六十四页，本课件共有102页1.1.封闭山谷中的扩散模式封闭山谷中的扩散模式在狭长山谷中，由于峡谷两壁的多次反射，可在狭长山谷中，由于峡谷两壁的多次反射，可以认为在距离污染源一段距离后，污染物在横向近以认为在距离污染源一段距离后，污染物在横向近似为均匀分布，但在垂直方向上仍为正态分布。似为均匀分布，但在垂直方向上仍为正态分布。二二.山区扩散模式山区扩散模式第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第六十五页，本课件共有102页1.1.封闭山谷中的扩散模式封闭山谷中的扩散模式扩散模式：扩散模式：地面浓度模式：地面浓度模式：高架源模式高架源模式第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第六十六页，本课件共有102页1.1.封闭山谷中的扩散模式封闭山谷中的扩散模式在烟流开始扩散的一段距离内，污染物在横向的扩在烟流开始扩散的一段距离内，污染物在横向的扩散尚未达到均匀，这时应考虑横向扩散的影响。当达到散尚未达到均匀，这时应考虑横向扩散的影响。当达到一定距离后，可以认为污染物在横向的扩散达到了均匀一定距离后，可以认为污染物在横向的扩散达到了均匀分布。这个距离与谷宽分布。这个距离与谷宽 W W 有关，其关系为：有关，其关系为：根据大气稳定度和根据大气稳定度和y y 值，可确定相应的值，可确定相应的 x 值。此距离值。此距离可认为是扩散开始受峡谷两侧壁影响的距离。可认为是扩散开始受峡谷两侧壁影响的距离。第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第六十七页，本课件共有102页2.NOAA 2.NOAA 和和 EPA EPA 模式模式美国国家海洋和大气局（美国国家海洋和大气局（NOAANOAA）分析了高架点源烟流受）分析了高架点源烟流受到起伏地形的影响后，提出了以高斯模式为基础的计算模式，到起伏地形的影响后，提出了以高斯模式为基础的计算模式，仅对有效源高作了修正。仅对有效源高作了修正。美国国家环保局（美国国家环保局（EPAEPA）提出的模式，在稳定度分类、）提出的模式，在稳定度分类、扩散参数选取和浓度计算公式方面与扩散参数选取和浓度计算公式方面与NOAANOAA相同，不同之处相同，不同之处是是对所有稳定度级别都作了地形高度修正对所有稳定度级别都作了地形高度修正。3.ERT 3.ERT 模式模式环境技术研究有限公司（环境技术研究有限公司（ERTERT）提出的模式，仍然利用）提出的模式，仍然利用高斯模式，只对有效源高作了修正。高斯模式，只对有效源高作了修正。第第四四章章 大大气气扩扩散散浓浓度度估估算算模模式式第五节第五节 城市及山区扩散模式城市及山区扩散模式第六十八页，本课件共有102页一一个个区区域域的的大大气气环环境境质质量量主主要要取取决决于于该该区区域域大大气气污污染染物物的