大气中污染物的扩散课件.pptx

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1、大气大气中污染物的扩散中污染物的扩散主要气象要素对大气污染的影响主要污染源扩散模式1.大气边界层的温度场2.大气水平运动和湍流3.影响大气污染的地理因素4.影响大气污染的其它因素5.大气中污染物扩散模式6.扩散参数的确定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1.大气边界层的温度场气温垂直递减原因：对流层中气体接受地面热量不同；对流层中水汽和固体杂质分布不均，对地面热辐射接受不同。1。气温的垂直递减率：d干绝热递减率：干空气块或为饱和的湿空气块在绝热条件下每升高单位高度（100m）所造成的温度下降数值。T

2、i：干空气块的温度，不同于周围空气的温度。大气绝热过程：式中：T1，T2状态1，2的空气温度（K）；P1，P2状态1，2的空气压力（Pa）；R_空气的气体常数J/(kg.K)；Cp_空气的定压比热J/(kg.K)；K绝热指数多数大气过程可视为绝热过程，气温变化由外界压力变化引起。当空气块绝热上升：气体对外作功，消耗内能，温度下降；绝热下降时：外界对其作功，气体内能增加，温度上升。一小的干空气块，设在z处Vi,Pi,Ti,周围空气V,P,T上升至z+dz处Vi dVi,Pi+dPi,Ti+d Ti，周围空气V+dV P+dP,T+dT假定空气气压满足准静力条件：pi=p,pi+dpi=p+dp

3、dp=-g.dz Ti=TCp_ 干空气定压比热1004J(kg.K)干绝热递减率温度层结：气温随高度的分布1:正常分布层结0；2：中性层结=d；3：等温层结=0；4：逆温0温度t(0C)高度Z(m)12342。大气稳定度（垂向）当一空气块受外力作用后产生上升（下降）运动后，去除外力，1。稳定大气：气块减速并有返回原来高度的趋势，此大气为称为稳定大气。2。非稳定大气：气块加速上升或下降，此大气为称为非稳定大气。3。中性大气：气块被推到哪里就停在那里或作等速运动，此大气为称为非稳定大气。大气稳定度判定方法设一空气块，状态参数为Pi,Ti，i,周围空气为P,T,。利用准静力条件及理想气体状态方程：

4、如为绝热运动，在z处，气块温度Ti=Ti0-d.z，周围大气T=T0-.z假设T0=Ti0判定依据：-d3。逆温0，-d0,多见于晴朗的白天锥型：-d0平展型：-d0,上部-d像源法实源：像源：高架连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式 地面源扩散模式扩散模式颗粒物扩散模式粒径小于15m的颗粒物可按气体扩散计算大于15m的颗粒物：倾斜烟流模式 地面反射系数污染物浓度的估算q 源强 计算或实测 平均风速 多年的风速资料 H 有效烟囱高度 、扩散参数1.烟气抬升高度的计算 初始动量：速度、内径烟气抬升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

5、加1020）QH烟气热释放率Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下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 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 扩散参数的确定PG曲线法PG曲线Pasquill常规气象资料估算Gifford制成图表扩散参数的确定PG曲线法PG曲线的应用根据常规资料确定稳定度级别扩散参数的确定PG曲线法PG曲线的应用利用扩散曲线确定 和扩散参数的确定PG曲线法PG曲线的应用地面最大浓度

6、估算扩散参数的确定中国国家标准规定的方法扩散参数的选取扩散参数的表达式为（取样时间0.5h，按表216查算）平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级工业区和城市中心区，C提至B级，D、E、F向不稳定方向提一级丘陵山区的农村或城市，同工业区取样时间大于0.5h，纵向不变，y向变特殊气象条件下的扩散模式主要指气象条件与高斯模式不一样（温度层结构均一，实际中难以实现）封闭型扩散模式相当于两镜面之间无穷次全反射实源和无穷多个虚源贡献之和 n为反射次数，在地面和逆面实源在两个镜子里分别形成n个像城市及山区扩散模式城市大气扩散模式1.线源扩散模式城市大气扩散模式2.面源扩散模式大气排放规范里规定

7、条件：烟囱高40m；单个排放量0.04t/h常用城市空气质量模式箱模式单箱模式多箱模式如目前用于我国城市空气污染指数预报的CAPPS模式城市多源模式如EPA推荐的ISC模式（Industrial Source Complex Model）光化学模式如EPA推荐的UAMV（Urban Airshed Model）模式线源模式如CALINE模式，用于计算公路的污染物排放山区扩散模式山区流场由于受到复杂地形的热力和动力因子影响，流场均匀和定常的假定难以成立对风向稳定、研究尺度不大、地形较为开阔及起伏不大的地区，浓度基本上遵循正态分布规律，只是扩散参数比平原地区大很多 ERT模式高斯模式，只对有效源高进行修正 NOAA和EPA模式NOAA以高斯模式为基础，对有效源高进行修正EPA与NOAA相似，只是对所有稳定度级别都进行了地形高度修正烟囱高度的设计烟囱高度的计算要求：（1）达到稀释扩散的作用（2）造价最低，造价正比于H2（3）地面浓度不超标 按地面最大浓度计算 烟囱高度的计算按一定保证率的计算法取一定保证率下的平均风速和扩散参数P值法国标GB/T 13201-91烟囱设计中的几个问题上述计算公式按锥形高斯模式导出，在逆温较强的地区，需要用封闭型等模式校核烟气抬升高度的选取优先采用国家标准中的推荐公式烟流下洗、下沉现象