1、第四章 大氣污染物擴散模式高斯擴散模式、污染物濃度的估算方法、特殊氣象條件下的擴散模式、煙囪高度設計、廠址選擇1第一節 湍流擴散的基本理論湍流大氣的無規則運動熱力湍流：溫度垂直分布不均勻（大氣穩定度）機械湍流：風速垂直分布不均勻及地面粗糙度擴散的要素風：平流輸送為主，風大則湍流大湍流：擴散比分子擴散快105106倍2湍流擴散理論梯度輸送理論、湍流統計理論1.梯度輸送理論研究方法：利用歐拉提出的方法，在充滿流體的空間固定多個點，測量各固定點上的各個參數的變化。理論基礎：質量守恒定律，把擴散類似分子擴散，脈動值用平均值代替。3湍流擴散理論2.湍流統計理論研究方法：拉格朗日方法，空間有一微團，跟隨微

2、團流動時各個流動點的規律。理論基礎：解決擴散參數時用二元相關理論：方差、概率。泰勒圖4-1，正態分布薩頓實用模式高斯模式 4第二節 高斯擴散模式一、高斯擴散模式 5一、高斯擴散模式高斯模式的有關假定四點假設 1污染物濃度在y、z風向上都是正態分布2整個擴散空間內，風速均勻不變3源強是連續、均勻的4擴散中污染物的質量是守恒的6二、無界空間連續點源擴散模式由正態分布的假定（1）可以寫出下風向任一點（x,y,z）的污染物平均濃度的分布函數： （4-1）由概率統計理論可以寫出方差的表達式： （4-2）由假定（4）可以寫出源強的積分式： （4-3）7二、無界空間連續點源擴散模式將式（4-1）代入式（4-

3、2），積分后得 (4-4)將式（4-1）和（4-4）代入式（4-3），積分后得 (4-5)再將式（4-4）和（4-5）代入式（4-1）中，便得到無界空間連點源擴散的高斯模式：8三、高架連續點源擴散模式鏡像全反射-像源法9鏡像全反射-像源法實源： 像源：10三、高架連續點源擴散模式鏡像全反射-像源法11三、高架連續點源擴散模式 、 - 污染物在y、z方向分布的標準差，m；- 任一點處污染物的濃度，g/m3； - 平均風速，m/s；H - 有效源高，mQ - 源強，g/s12四、地面最大濃度模式13四、地面最大濃度模式考慮地面軸線濃度模式:隨X增大,前一項減小,后一項增大,必然某一X處出現最大值.

4、地面最大濃度模式：14四、地面連續點源擴散模式由高架連續點源模式，令其有效源高H=0而得，即: 15五、顆粒物擴散模式粒徑小于15m的顆粒物可按氣體擴散計算大于15m的顆粒物：傾斜煙流模式a顆粒的地面反射系數vt顆粒的沉降速度16例題4-1、習題4-3利用高斯模式計算地面軸線濃度。17第三節 污染物濃度的估算q 源強 計算或實測 平均風速 多年的風速資料 H 有效煙囪高度？ 、 擴散參數？18一、煙氣抬升高度的計算初始動量： 速度、內徑煙溫度 浮力煙氣抬升19一、煙氣抬升高度的計算抬升高度計算式 （1） Holland公式：適用于中性大氣條件（穩定時減小，不穩時增加1020） Holland公

5、式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強的情況下誤差比較大 。20一、煙氣抬升高度的計算（2）Briggs公式：適用不穩定及中性大氣條件 21一、煙氣抬升高度的計算（3）我國“制訂地方大氣污染物排放標準的技術法” 22例題4-1計算煙氣抬升高度23二、擴散參數的確定PG曲線法Pasquill常規氣象資料估算、Gifford制成圖表241.PG曲線法的應用PG曲線根據常規資料確定穩定度級別251.PG曲線法的應用利用擴散曲線確定 和261.PG曲線法的應用地面最大濃度估算HzXyCmax 式4-11 圖4-5 圖4-4 式4-1027例題4-3計算地面最大濃度.282.中國國家標準規定的方法（）

6、穩定度分類方法太陽高度角 （式4-29） 輻射等級 穩定度 云量地面風速 292.中國國家標準規定的方法（）擴散參數的選取擴散參數的表達式為（取樣時間0.5h，按表4-8查算）平原地區和城市遠郊區，D、E、F向不穩定方向提半級工業區和城市中心區，C、D、E、F向不穩定方向提一級丘陵山區的農村或城市，同工業區取樣時間大于0.5h， 不變，例：在C級大氣穩定條件下,求高架點源下風向800米處的擴散參數.30第四節 特殊氣象條件下的擴散模式主要指氣象條件與高斯模式不一樣（溫度層結構均一，實際中難以實現） 封閉型擴散模式31封閉型擴散模式計算簡化：32例4-5封閉型擴散模式的計算33熏煙型擴散模式假設

7、： D 換成hf（垂向均勻分布）；q只包括進入混合層部分， 則仍可用上面公式 34熏煙型擴散模式hf = H 35例4-6熏煙型擴散模式的計算36#第五節 城市及山區擴散模式城市大氣擴散模式1.線源擴散模式37城市大氣擴散模式2.面源擴散模式大氣排放規范里規定條件：煙囪高40m；單個排放量0.04t/h38城市大氣擴散模式簡化為點源的面源擴散模式（續）形心上風向距x0處有一虛擬點源，其煙流在形心處寬度正好與正方形寬度相等 煙流寬度：中心線到濃度為中心處距離的兩倍 （正態分布： ） 確定 、 之后即可按點源計算面源濃度39山區擴散模式山區流場由于受到復雜地形的熱力和動力因子影響，流場均勻和定常的

8、假定難以成立對風向穩定、研究尺度不大、地形較為開闊及起伏不大的地區，濃度基本上遵循正態分布規律，只是擴散參數比平原地區大很多40山區擴散模式 NOAA和EPA模式NOAA以高斯模式為基礎，對有效源高進行修正EPA與NOAA相似，只是對所有穩定度級別都進行了地形高度修正 ERT模式高斯模式，只對有效源高進行修正41第六節 煙囪高度的設計一、煙囪高度的計算要求：（1）達到稀釋擴散的作用（2）造價最低， 造價正比于H2（3）地面濃度不超標 42一、煙囪高度的計算1、按地面最大濃度計算43一、煙囪高度的計算2、按地面絕對最大濃度計算maxCu出現極大值44一、煙囪高度的計算3、按一定保證率的計算法取上

9、述兩種情況之間一定保證率下的平均風速和擴散參數4、P值法（國標GB/T 13201-91）按點源排放控制系數計算煙囪高度45二、煙囪設計中的幾個問題工礦企業點源排氣筒高度不得低于它所從屬建筑物高度的2倍，并且不得直接污染鄰近建筑物。排放大氣污染物的排氣筒，其高度不得低于15m.避免煙流下洗、下沉現象。（教材120頁公式）為了獲得較高的煙氣抬升高度，排氣筒出口煙氣速度宜為20-30m/s,排煙溫度也不宜過低。排氣筒高度應比主廠房最高點高出3m以上。分散的煙囪不利于產生抬升高度，應盡量采用多管集合煙囪。46第七節 廠址選擇所需要的氣象資料長期平均濃度的估算廠址選擇 47一、所需要的氣象資料4849二、長期平均濃度的估算 1.長期平均濃度的計算公式 2.按風向方位計算平均濃度50三、廠址選擇本底濃度風向、風速溫度層結地形污染系數=理想的建廠位置-？51復習題1. 高斯擴散模式立足于哪種湍流擴散理論？2. 煙囪的有效高度？煙氣抬升的主要原因是什么？3. Pasquill根據哪幾個氣象參數劃分穩定度等級?其適用性如何?4. 煙氣抬升高