2022年大气污染控制学 (9).doc

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1、第四章 大气扩散浓度估算方式4.1 湍流扩散的根本理论目的要求：理解湍流的概念及分类；重点：湍流的分类；授课方式：讲授一、湍流概念1、概念大气的无规则运动称为大气湍流。风速的脉动（或涨落）和风向的摆动确实是湍流作用的结果；2、分类（1）按照湍流构成缘故可分为两种湍流：热力湍流：由于垂直方向温度分布不均匀引起的，其强度主要取决于大气稳定度；机械湍流：由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的，其强度主要取决于风速梯度和地面粗糙度；风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直截了当最本质的要素，风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物的浓度就越低；其他一切气象要素都是通过风和湍流的作用来妨碍

2、扩散稀释的；二、湍流扩散理论大气扩散的根本咨询题，是研究湍流与烟流传播和物质浓度衰减的关系咨询题。目前处理这类咨询题有三种广泛应用的理论：梯度输送理论、湍流统计理论和类似理论；1、梯度输送理论梯度输送理论是通过菲克扩散理论的类比建立起来的。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绘；【扩散的概念：当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度等）存在时，由于物质的热运动而导致质点的定向迁移过程；扩散是一种传质过程；扩散的本质是质点的热运动；菲克第一定律：在扩散过程中，单位时间通过单位横截面积的质点数目J正比于扩散质点的浓度梯度；】2、湍流统计

3、理论泰勒应用统计学方法研究湍流扩散咨询题，提出了著名的泰勒公式。图4-1，从污染源排放出的粒子在风沿着x方向吹的湍流大气中扩散的情况；假定大气湍流场是均匀、定常的，从原点放出的一个粒子的位置用y表示，则y随时间而变化，但其平均值为零。假如从原点放出非常多粒子，则在x轴上粒子的浓度最高，浓度分布以x轴为对称轴，并符合正态分布。萨顿应用泰勒公式提出理处理污染物在大气中扩散的有用方式。高斯应用湍流统计理论得到了正态分布假设下的扩散方式，即通常所说的高斯方式。高斯方式是目前应用较广的方式。4.2 高斯扩散方式目的要求：理解无界空间连续点源扩散方式及地面连续点源扩散方式；理解并掌握高斯方式的有关假定，高

4、架连续点源扩散方式及相关计算公式；重点：高架连续点源扩散方式及相关计算公式；难点：镜像法推导高架连续点源高斯方式；授课方式：讲授一、高斯方式的有关假定1、坐标系高斯方式的坐标系如图4-2所示，其原点为排放点（无界点源或地面源）或高架源排放点在地面的投影点，x轴正向为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xoy，向上为正向，即为右手坐标系。在这种坐标系中，烟流中心线或与x轴重合，或在xoy面的投影为x轴。2、四点假设大量的实验和理论研究证明，特别是关于连续点源的平均烟流，其浓度分布是符合正态分布的。因而做如下假设：（1） 污染物浓度在y、z轴上的分布符合高斯分布（

5、正态分布）；（2） 在全部空间中风速是均匀的、稳定的；（3） 源强是连续均匀的；（4） 在扩散过程中污染物质的质量是守恒的；二、无界空间连续点源扩散方式由假设（1）能够写出下风向任一点（x，y，z）的污染物平均浓度的分布函数： （4-1）由概率统计理论能够写出方差的表达式： （4-2）由假设（4）能够写出源强的积分式： （4-3）式中：污染物在y、z方向分布的标准差，m； 任一点处污染物的浓度，g/m3； 平均风速，m/s； Q源强，g/s；由上面四个方程组成的方程组，其中能够测量或计算的已经知道量有源强Q、平均风速、标准差，未知量有浓度、待定函数A（x）、待定系数a、b。因而方程组能够求解。

6、将式（4-1）代入式（4-2）中，积分后得 （4-4）将式（4-1）和（4-4）代入式（4-3），积分后得 （4-5）再将式（4-4）和（4-5）代入式（4-1）中，便得到无界空间连续点源扩散的高斯方式： （4-6）三、高架连续点源扩散方式高架连续点源的扩散咨询题，必须考虑地面对扩散的妨碍。按全反射原理，用“像源法”来处理这一咨询题。如图4-3所示，能够把P点的污染物浓度看成两部分的奉献之和：一部分是不存在地面时P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加的污染物浓度。这相当于不存在地面时由位置在（0，0，H）的实源和在（0，0，-H）的像源在P点所造成的污染物浓度之和（H为有效源

7、高）。实源的奉献：P点在以实源为原点的坐标系中的垂直坐标（距烟流中心线的垂直间隔）为（z-H）。当不考虑地面妨碍时，它在P点所造成的污染物浓度按（4-6）计算，即为： 像源的奉献：P点在以像源为原点的坐标系中的垂直坐标（距烟流中心线的垂直间隔）为（z+H）。当不考虑地面妨碍时，它在P点所造成的污染物浓度按（4-6）计算，即为：P点的实际污染物浓度应为实源和像源奉献之和，即 （4-7）式（4-7）即为高架连续点源在正态分布假设下的高斯扩散方式。由此方式能够求出下风向任一点的污染物浓度。1、地面浓度方式：由式（4-7）在z=0时得到地面浓度： （4-8）2、地面轴线浓度方式：轴线x上具有最大浓度值

8、，向两侧（y方向）逐步减小。 （4-9）3、地面最大浓度（即地面轴线最大浓度）方式：地面最大浓度及其出现间隔的计算公式： （4-10） （4-11）四、地面连续点源扩散方式地面连续点源扩散方式可由高架连续点源方式（4-7）令其有效源高H=0而得到，即 （4-12）比拟（4-6）和（4-12）可发觉，地面连续点源造成的污染物浓度恰好是无界空间连续点源所造成的浓度的两倍。五、颗粒物扩散方式关于排气筒排放的粒径小于15微米的颗粒物，其地面浓度可按前述的气体扩散方式计算。关于大于15微米的颗粒物，由于具有明显的重力沉降作用，将使浓度分布有所改变，能够按倾斜烟流方式计算地面浓度： （4-13）式中：颗粒

9、的地面反射系数，按表4-1查取； 颗粒的重力沉降速度，m/s； dp颗粒直径，m； 颗粒密度，kg/m3； 空气粘度，； g重力加速度，m/s2；4.3 污染物浓度的估算目的要求：掌握烟气抬升高度的计算方法，理解扩散参数确实定，从而进展污染物浓度的估算；重点：烟气抬升高度的计算方法；难点：利用各种扩散方式进展污染物浓度的估算；授课方式：讲授一、烟气抬升高度的计算连续点源的排放大部分是采纳烟囱排放的。具有一定速度的热烟气从烟囱出口排出后，能够上升到非常高的高度。这相当于增加了烟囱的几何高度。因而，烟囱的有效高度H应为烟囱的几何高度Hs与烟气抬升高度H之和，即 H=Hs+H （4-15）产生烟气抬

10、升有两方面的缘故：一是烟囱出口烟气具有一定的初始动量；二是由于烟温高于四周气温而产生一定的浮力。初始动量的大小决定于烟气出口流速和烟囱出口内径，而浮力大小则主要决定于烟气与四周大气之间的温差。下面介绍几种常用的烟气抬升高度计算公式：1、霍兰德（Holland）公式 （4-16）式中：vs烟气出口流速，m/s； D烟囱出口内径，m； 烟囱出口处的平均风速，m/s； Ts烟囱出口处的烟气温度，K； Ta环境大气温度，K； QH烟气的热释放率，kW；式（4-16）适用于中性大气条件。2、布里格斯（Briggs）公式用因次分析方法导出的用实测材料推算的常数项。计算值与实测值比拟接近，应用较广。下面给出

11、适用于不稳定和中性大气条件下的计算公式：当时： x10Hs （4-18）当时： （4-19） （4-20） （4-21）3、中国国家标准中规定的公式我国的制定地点大气污染物排放标准的技术方法（GB/T 13201-91）中对烟气抬升高度计算公式作了相关规定，（1）当QH21000kW和T35K时： （4-22） （4-23） （4-24）式中：、系数，查表4-2选取； 大气压力，hPa，取临近气象站年平均值； Qv实际排烟量，m3/s；（2）17000kWQH21000kW时： （4-25） （4-26）H2是按（4-22）计算的抬升高度。（3）QH17000kW或T35K时 （4-27）（4

12、）当10m高处的年平均风速小于或等于1.5m/s时： （4-28） 式中：为排放源高度以上气温直减率，K/m，取值不得小于0.01 K/m。例4-1，掌握烟气抬升高度及有效源高的计算；二、扩散参数确实定应用大气扩散方式估算的污染物浓度，在有效源高确定后，还必须处理扩散参数和确实定咨询题。扩散参数能够现场测定，也能够风洞模仿实验确定，还能够依照实测和实验数据归纳整理出来的经历公式或图表来估算。1、P-G扩散曲线法（Pasquill-Gifford）（1）P-G扩散曲线法的要点：仅需常规气象观测材料就能够估算和的方法，作成图表的方式。这种方法首先依照太阳辐射情况（云量、云状和日照）和间隔地面10m

13、高处的风速将大气的扩散稀释才能分为A-F六个稳定度级别。然后依照大量扩散实验数据和理论上的考虑，用曲线来表示每一个稳定度级别的和随下风间隔的变化；（2）P-G扩散曲线法的应用1）依照常规气象材料确定稳定度级别。标准如表4-3所示，主要依照太阳辐射情况和间隔地面10m高处的风速。2）利用扩散曲线确定和。图4-4和图4-5简称P-G曲线图，在按表4-3确定了某地某时属于何种稳定度级别后，便能够使用这两张图查处相应的和值；3）浓度估算当确定了和之后，扩散方程中其他参数也相应确定下来，利用前述的一系列扩散方式，就能够估算出各种情况下的浓度值。例4-2 应用P-G曲线法计算地面轴线浓度。2、中国国家标准

14、规定的方法（1）稳定度的分类方法 中国国家标准方法（GB/T 13201-91），先计算太阳高度角（式4-29），然后按太阳高度角和云量确定太阳辐射等级（表4-5），最后按辐射等级和地面风速确定稳定度级别（表4-6）；（2）扩散参数的选取P-G曲线是帕斯奎尔依照地面源的实验结果等总结出来的，1km以外的曲线是外推的结果。此外，它也未考虑地面粗糙度对扩散的妨碍，由于不适用于城市和山区，关于开阔的乡村地区较为可靠；我国在标准GB/T 13201-91中规定，取样时间为0.5h，扩散参数按幂函数表达式，查算（表4-8），并规定了各种情况（地形、排放源、取样时间等）扩散参数的选取方法；例4-3，4-4

15、 利用中国国家标准规定的方法确定大气稳定度，进展扩散参数的选取，从而进展浓度估算。4.4 特别气象条件下的扩散方式目的要求：理解封闭型及熏烟型扩散方式；重点难点：授课方式：讲授、自学一、封闭型扩散方式前面介绍的扩散方式，仅适用于整层大气都具有同一稳定度的扩散，即污染物扩散所涉及的垂直范围都处于同一温度层结之中。实际中常常是低层为不稳定大气，上部逆温的情况。它使污染物的垂直扩散收到限制，只能在地面与逆温层之间进展。因而，有上部逆温的扩散也称“封闭型”扩散。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的镜面。如此，污染物就在地面和逆温层底这两个镜面的全反射作用下进展扩散，

16、其浓度分布可用像源法处理。这时，污染源在上构成的像不止一个，而是无穷多个像对（图4-6）。图4-6 有上部逆温的扩散示意图污染物的浓度可看成是实源和无穷多对像源奉献之和，因而地面轴线上的污染物浓度可表示成为： （4-32）式中：D逆温层底高度，及混合层高度，m； n烟流在两界面之间的反射次数。一般情况下n取3-4即可。实际中应用式（4-32）计算过于繁琐，一般多采纳一种简化的方法，如图4-6所示，可把浓度估算按下风间隔x的不同分成三种情况来处理。（1）当xxD，xD为烟流上界刚好到达逆温层底时的交点与源的水平间隔。实际使用中，能够用烟流的宽度（2y0）和高度（2z0）表示水平和垂直扩散范围。此

17、处2y0是指沿y轴浓度下降到中心轴线浓度1/10处两点的间隔；2z0同样能够定义出来。假设污染物扩散为正态分布，则2y0、2z0、之间存在2y0=4.3、2z0=4.3，因而在xD间隔上，令烟流中心线到逆温层底的间隔为z0，显然z0=D-H，则有（xD）=（D-H）/2.15；按此式求出后，由有关图表查出与对应的下风间隔x，此x即为xD。xxD的情况下，烟流扩散还未遭到逆温层底部的妨碍，其浓度分布仍可用一般高斯方式（式4-9）计算；（2）xxD时，上下界面对烟流屡次反射，到达某一间隔x后，在混合层内污染物垂直方向的浓度分布将逐步趋于均匀，不再因垂直方向的扩散而稀释，但横向（y向）浓度分布仍为正

18、态分布，仍符合扩散的连续性条件，故有 （4-34） （4-35）对上式求解可得， （4-36）（3）当xDx2xD时，污染物浓度在前两种情况的中间变化，情况较复杂，这时可取x=xD和x=2xD两点浓度的内插值。例4-5 封闭型扩散方式污染物浓度的计算；二、熏烟型扩散方式 晚上，下垫面辐射冷却构成辐射逆温。日出之后，地面受太阳照射升温，使逆温自下而上逐步衰退，转变成中性或不稳定层结。夜间，高架源烟流在稳定的层结中渐渐扩散，并在源高度上构成一条狭长的高浓度区。当日出后逆温层消失到达烟流下界时，逆温层消失高度用hf表示。由于下部热力湍流交换作用，污染物迅速向下扩散，如今上部仍为逆温，扩散只能向下进展

19、，致使地面出现高浓度。此过程随着逆温自下而上逐步衰退而接着开展，当逆温衰退到烟流上界时到达高潮。这个过程称为熏烟(或漫烟)过程。整个过程通常仅持续数十分钟，此后烟流便完全处在不稳定气层中，扩散向各个方向自由开展，熏烟造成的地面高浓度区消失，熏烟过程便告完毕。熏烟过程多发生在早晨8一10时，因地区和季节不同，持续时间一般为0.52h。熏烟扩散方式有以下几种： （1）当逆温刚消失到烟流顶高（Lf）时，hf=H+2，能够认为烟流受上部逆温的阻挠而全部向下混合，地面熏烟浓度会到达极大值。故 （4-41）地面轴线浓度为： （4-42）式中是熏烟条件下y向扩散参数，单位m。可用下式估算（2）当逆温层衰退到

20、高度hf，且HhfLf，这时，只有hf以下的烟气向下扩散，源强Q只包括在hf以下的部分，如今有 （4-37）式中P=（hf-H）/（3）当逆温衰退到有效源高H时，即hf=H，P=0，上式积分项等于1/2，表示有一半烟气向下混合，另一半仍留在上部的稳定气层中。因而，地面熏烟浓度和地面轴线熏烟浓度为 （4-39） （4-40）（4）当逆温消失到H+2以上时，烟流全部处于不稳定大气中，熏烟过程已不复存在。例4-6 熏烟型扩散方式污染物浓度的计算；4.5 城市及山区的扩散方式目的要求：理解城市及山区的扩散方式重点难点：授课方式：讲授、自学一、城市大气扩散方式1、线源扩散方式（1）无限长线源扩散方式当风

21、向与线源垂直时，连续排放的无限长线源在横风向产生的浓度是处处相等的，因而把电源扩散的高斯方式对变量y进展积分，可获得无限长线源扩散方式： （4-43） （4-44）式中：QL单位线源的源强，g/（s m），其余符号同前；当风向与线源不垂直时，假设风向与线源交角大于45度，线源下风向的浓度方式为： （4-45）在交角小于45度时，不能应用这一方式。（2）有限长源方式在估算有限长线源造成的污染物的浓度时，必须考虑线源末端引起的“边缘效应”。随着接受点距线源间隔的增加，“边缘效应”将在更大的横风间隔上起作用。关于横风有限长线源，取通过所关怀的接受点的平均风向为轴。线源的范围为从y1延伸到y2，且y1

22、y2，则有限长线源扩散方式为 （4-46）式中：，该式的积分值能从正态概率表中查出；例4-6 无限长线源扩散方式的应用；2、面源扩散方式（1）箱方式 箱方式假设污染物浓度在混合层内是均匀的。设城市平均面源源强为Q（等于城市中污染物总排放量除以城市的面积），城市上空混合层高度为D，则距城市上风向边缘间隔为x处的浓度为： （4-47）（2）简化为点源的面源方式计算时，假设面源单元与上风向某一虚拟点源所造成的污染等效，当这个虚拟点源的烟流扩散到面源单元的中心时，其烟流的宽度正好等于面源单元的宽度，其厚度正好等于面源单元的高度，如下图。这相当于在点源公式中增加了一个初始扩散参数，以模仿面源单元中许多分

23、散点源的扩散，其地面浓度可用下式计算： （4-49）其中 W为面源单元的宽度，m；为面源单元的平均高度，m；（3）窄烟流方式计算点M所在面单元和上风向各面单元在该店造成的浓度方式；简化的窄烟流方式： （4-54） （4-55）式中：Q0计算点所在面单元的源强，g/（m2s）； x计算点到上风向城市边缘的间隔，m。二、山区扩散方式1、封闭山谷中的扩散方式由于壁的屡次反射作用，能够认为在间隔污染源一段间隔之后，污染物在横向近似为均匀分布，在垂直方向仍为正态分布（无上部逆温），因而有下面的浓度表达式： （4-56） W为山谷的宽度，m。解此方程组得 （4-57）关于地面浓度，z=0，得 （4-58）

24、假设为高架源，则为 （4-59）2、NOAA和EPA方式美国国家海洋和大气局（NOAA）分析了高架点源烟流受崎岖地形的妨碍后，提出了以高斯方式为根底的计算方式，仅对有效源高做了修正，修正方法如下：（1）稳定度的划分仍用P-T法，仅适当修正了级别；（2）在中性和不稳定时，假设烟流中心线与地面一直平行，随地形崎岖而崎岖，有效源高不修正，地面轴线浓度仍用高斯方式（4-9）估算；（3）稳定时，假定烟流中心线保持水平，地面轴线浓度用下式估算： （4-61）式中：hT计算点相关于烟囱地面的高度，m。3、ERT方式仍用高斯方式，只对有效源高做了修正，即当HhT时，用（H-hT/2）作为有效源高；当HhT时，

25、用H/2作为有效源高；4.6 烟囱高度的设计及厂址选择目的要求：理解烟囱高度的计算，理解厂址选择中所需气象材料；重点难点：授课方式：讲授、自学一、烟囱高度的设计1、烟囱高度的计算烟囱本身并不能减少排入大气的污染物数量，但它能使污染物从部分地区转移到非常大的范围内扩散，利用大气的自净才能使地面污染物浓度操纵在人们能够接受的范围内。在工业密度不大的国家和地区，它是直截了当排放废气的常用方法。在某些情况下，烟囱还可能是操纵大气污染最适用和经济的方法。烟囱越高，烟气上升力越强，燃料燃烧也较好，污染物能够在离地面较高的大气中扩散，再加上高空风速大，稀释才能强，可使大气污染程度减轻。但超过一定高度以后再增

26、加高度，对地面浓度的降低收效非常小，而烟囱造价却随高度增加而急剧增大，故烟囱并非愈高愈好。国外已使用300m以上的超高烟囱。在超高烟囱排气的情况下，烟气将上升到较为稳定的高空，几乎不受逆温层妨碍，对烟气扩散、降低落地浓度十分有利。因而，当前高烟囱排放仍是减轻地面污染的一项重要措施如何选择适当的烟囱高度是工业建立中必须考虑的咨询题。因而，确定烟囱高度，既要满足大气污染物的扩散稀释要求，又要考虑节约投资。最终目的是保证地面浓度不超过环境空气质量标准（GB3095-1996）规定的浓度限值。下面介绍几种主要的计算烟囱高度的方法。（1）依照地面污染物最大浓度计算法设计该法以地面最大浓度不超过环境空气质

27、量标准规定的浓度限值为依照，保证（，分别为国家标准规定的浓度限值和环境本底浓度）；则由（4-10）得到烟囱高度的计算式： （4-62）式中为一常数，一般取0.5-1。（2）依照地面污染物绝对最大浓度公式设计前面介绍过的地面污染物最大浓度高斯方式是在风速一定的情况下推导出的。实际上风速是变化的。风速对烟气拾升高度和扩散稀释作用是相反的，因而最大着地浓度随风速的变化不是单调的。会在某一风速下出现地面最大浓度的极大值，即绝对最大浓度，以表示。出现绝对最大浓度时的风速称为危险风速，以表示；地面绝对最大浓度公式： （4-64）其中危险风速（推导）按保证，则可导出 （4-65）（3）依照一定保证率计算烟囱

28、高度依照地面最大浓度计算得到的烟囱高度一般较矮。当风速小于平均风速时，地面浓度就会超标。假设依照地面绝对最大浓度设计，得到的烟囱较高，不管风速大小如何，地面浓度均不会超标，但烟囱造价高昂，因而在确定保证率后，对上述公式中的和稳定度取一定值，再代入公式求算，即可得某一保证率的气象条件下的烟囱高度。本法比前面两法可能更合理些。（4）依照点源烟尘同意排放率设计（P值法）依照“制定大气污染物排放标准的技术方法”GB/T13201-91中规定的点源烟尘同意排放率计算式（式中Qe烟尘同意排放速率，单位：t/h；Pe烟尘排放操纵系数，单位：t/（h m2）；H有效源高），将其进展变换后即可求得烟囱高度： （

29、4-67）2、烟囱高度设计中应留意的咨询题（1）上述烟囱高度计算公式皆是在烟流扩散范围内温度层结是一样的条件下，按锥形烟流高斯方式导出的。在上部逆温出现频率较高的地区，按上述公式计算后，还应按封闭型扩散方式校核。在辐射逆温较强的地区，应该用熏烟型扩散方式校核；（2）烟气抬升高度对烟囱高度的计算结果妨碍非常大，因而应选用抬升公式应用条件与设计条件相近的抬升公式。否则，可能产生较大的误差。在一般情况下，应优先采纳国家标准中推荐的公式；（3）为防止烟囱排出的烟流受附近建筑物的妨碍产生下洗或下沉现象，要求烟囱高度不得低于邻近建筑物或障碍物高度的2倍。（4）烟囱出口的烟气流速会妨碍到烟囱高度的设计。首先

30、，出口流速不能太低。当烟气流速与风速相当时，烟气易发生下洗，降低它的有效高度。通常要求 (烟气流速) (平均风速)1.5，即烟气流速应大于烟囱高度平均风速的1.5倍；其次还应考虑烟气流速对四周空气拾升的妨碍，烟囱出口的烟气流速不宜过低，一般取20一30m/s，排烟温度值宜在100以上。应指出的是，提高流速应能增加动力拾升作用才行，但是像火电厂，热力抬升作用大于动力抬升作用，由于流速过高反而会因强烈的挟裹作用，而在烟气出口的背面产生负压区，使一部分空气被卷进烟气中，降低抬升高度。在此种情况下一味强调提高流速是不可取的。为防止此现象发生，有的烟囱在出口处安设帽沿状水平圆板，圆板向外延伸的尺寸至少等

31、于烟囱出口直径。为提高喷出速度，也可将烟囱口设计成文丘里喷嘴构造，但要留意阻力增加不致太大。此外，应作综合分析，分析在保证满足地面浓度标准的前提下，多高的烟囱配合多大的姻气流速(即烟囱直径)在技术上与经济上最有利。（5）采取分散烟囱排放对烟气抬升不利。从减少地面污染的观点来看，也是不合理的。应尽量采纳单座烟囱排放，即采纳集合式(多管)烟囱，以便提高抬升高度。集合式烟囱在国外普遍采纳。它是将几个(一般是24个)排放设备集中到一个烟囱中排放，此法可提高烟气温度和加大烟气出口速度。据材料介绍，它的烟气温度可达130，烟速达3050m/s，这种高温高速的烟流将呈环状向上空传递，起到了良好的扩散效果，从

32、而使矮烟囱起到了高烟囱的作用。二、厂址选择厂址选择是综合性课题，既要考虑政治、经济和技术要素，为了保护环境，还必须考虑气象要素，防止建厂后造成空气污染。从防止大气污染角度考虑厂址，一方面应理解当地的空气污染情况，同时还应依照当地的气候材料和地形条件，综合分析大气对污染物的扩散稀释才能，选择污染背景浓度小、扩散稀释才能大的地点建厂。污染物背景浓度，是由当地已有污染源和远地输送来的污染物造成的。选厂址时首先应搜集或观测这方面的数据。假设背景浓度超过同意标准，那么该地不应再建工厂。背景浓度虽未超过标推，但加上拟建工厂的污染物奉献值，浓度将超标时，而且短期内又无法处理考，也不宜建厂。1、厂址选择中所需

33、气候材料（1）风向和风速的气候材料风玫瑰图（把风向、风速的材料按每小时值整理出日、月（季）、年的风向、风速分布频率，并作成表格或图；）图4-10代表一种风向频率、风速复合玫瑰图，矢线的长度代表风向频率的大小，矢线末端的风速羽代表平均风速；在大气污染分析工作中，常常把静风（间隔地面10m高处平均风速0.5m/s）和小风（0.5m/s1.5m/s）的情况进展单独分析。由于这时大气的通风条件非常差，容易引起高浓度的大气污染。因而，不但应统计静风出现的频率，而且还应统计静风持续的时间，并绘出静风持续时间的频率图。（2）大气稳定度的气候材料（3）混合层高度确实定2、厂址选择（1）本底浓度（2）风向、风速

34、 选择厂址时要考虑工厂与环境(四周的居民区等)的相对位置和关系，应将居民区、作物区等设在受污染时间短、污染浓度低的区间，因而在确定工厂和居住区的相对位置时，要考虑风向、风速情况。首先依照风向频率图来考虑：a、关于居民区、作物区等污染受体而言，排放源应布置在最小频率风向的上侧，如此受污染的时间最少。b、排放量大或废气毒性大的工厂应尽量设在最小频率风向的最上侧。c、应尽量减少各工厂的重复污染，不宜把它们安排在最大频率风向的轴线上。d、排放源应尽可能设在农作物生长期间的主导风向下侧，因如今农作物的抗害才能最弱。从风向考虑规划，只能做到使居民区接受污染的时间最少，还不能保证受污染程度最轻。比方某一风向

35、出现的频率尽管较小，但时常伴随着不利的扩散稀释条件，使污染源下风区的空气污染浓度非常高，假设将污染源设在此风向上侧就不一定是最正确方案。如今还应考虑风速对浓度的妨碍。污染系数（风向频率/平均风速）综合考虑了风向与风速的作用。某方位的风向频率小、风速大，该方位的污染系数就小，其下风向的空气污染就轻。因而，相关于污染受体而言，污染源应安置在污染系数最小方位的上侧。这种方法还没有考虑风速对烟气抬升的妨碍。大风对抬升不利，地面浓度反而可能增高。多数烟源由于高度不大，因而危险风速较小。超过该数值后，风速越大，地面浓度越小，仍然可依照污染系数来设计规划。但是对抬升高度非常大的发电厂、冶炼厂等不一定适用。由

36、于这些工厂烟源都较高，危险风速非常大，在危险风速以下，风速越大，地面浓度反而增高。因而如今不能简单地利用污染系数来可能风速的妨碍。而应依照烟源参数和气象材料详细计算和分析。（3）大气温度层结由于一般污染物多在距地面几百米范围内进展扩散，因而，离地面几百米以内的大气温度层结对污染物的扩散稀释过程有重要妨碍。选择厂址时必须予以留意。对污染物扩散最不利的是近地层辐射逆平和上部逆温，因而应搜集有关逆温层厚度、高度、强度、出现频率和持续时间等材料，特别要留意逆温伴随静风或和风的情况及它们出现的频率和持续时间。高架源和近地面源受逆温的妨碍不一样。高度在300m以下的逆温层对地面源妨碍最大，往往在近间隔内造

37、成非常高的污染物浓度。对高架源的妨碍就不一样了：当存在逆温时，铅直湍流微弱，扩散缓慢，源附近的地面最大浓度反而比无逆温时低，而远间隔处的浓度会比无逆温时高，高浓度的范围也大，逆温散失时还可能出现短时间的漫烟型污染。由于我国大多数中小型工厂的烟源都不高，在近地层逆温频率大、持续时间长的地区，总的来说小宣建这类工厂。特别是一些工厂常常在近地面高度随意排放污染物，逆温时地面风速往往较小，扩散稀释速率缓慢，因而使厂区内及工厂附近出现非常高的污染浓度。但是假设高架源出口高于逆温层顶，则污染物难以向下扩散，出现向上的爬升型扩散，对扩散最有利。即便烟流处在逆温层内，除短时间发生漫烟以外，几千米以内不会出现高

38、浓度；在远间隔处，由于烟源非常高，烟流在扩散过程中发生水平弯曲和缓慢偏转，使水平散布增大，因而地面浓度会降低。故低层逆温对超高源并不是最不利的气象条件。上部逆温的妨碍相反，它对低矮排放源的扩散妨碍不大，但对超高源的扩散却起着重要妨碍。上部逆温，使进一步增加烟囱高度达不到明显降低地面浓度的效果。上部逆温材料主要包括逆温层底高度和各高度逆温出现的频率。这些材料在烟囱设计中非常有用途。（4）地形水陆交界、山区、大城市等地，由于部分地区地形地物的妨碍会改变局地气象条件，构成独特的大气扩散规律，出现一些特别的空气污染过程。在选择厂址时应该尽量防止这些特使的污染情况。只要能将污染物带出局地地形的妨碍范围，

39、山区上空的扩散稀释条件甚至比平原地区好得多；相反，假如烟气排不出去，在短间隔内被导向地面或作用在高耸地形上，就会在小范围内引起高浓度。下面将选择厂址时应考虑的地形要素作些归纳。a、假设山谷非常深，且其走向与盛行风交角在45一135度间，谷内风速经常非常小，不利于污染物扩散，假设有效源高不能超过经常出现静风及和风的高度，则不宜建厂。b、有效源高不可能超过下坡风厚度和背风坡湍流区时，烟流会被气流下压导向地面，或因强烈的铅直混合扩散到地面，从而引起地面高浓度。这类地点不宜建厂。c、谷地四周山坡上有居民区及农田，而有效源高又不可能超过山高时，烟气将直截了当吹向坡地，造成高浓度。在这种谷地中不宜建厂。d、四周有高地形围绕的山谷凹地中，经常出现强而厚的逆温层的地点不宜建厂。e、烟流虽能过山，但仍可能在背风面构成污染时，不能将居民点布置在背风面污染区中。f、在海陆风较稳定的大型水域沿岸或与山地交界的靠山地段不利于污染物的输送与稀释，这类地区不宜建厂。必须建厂时，应考虑使厂区和生活区的陈列与水岸平行，以减少海陆风对生活区造成的污染。地形对大气污染的妨碍十分复杂，通常，在地形复杂的地点选厂时，应进展专门的气象观测和现场扩散试验，或进展风洞模仿试验，才能对当地的扩散条件作出较精确的评价，确定必要的对策或防护间隔。作业：P115：2、3、4、9本章小结：