1、第四章 大氣污染物擴散模式1.湍流擴散的基本理論2.高斯擴散模式3.污染物濃度的估算方法4.特殊氣象條件下的擴散模式5.城市及山區的擴散模式6.煙囪高度設計1第一節 湍流擴散的基本理論擴散的要素風：平流輸送為主，風大則湍流大湍流：擴散比分子擴散快105106倍湍流的基本概念 湍流大氣的無規則運動 風速的脈動風向的擺動起因與兩種形式 熱力：溫度垂直分布不均（不穩定）機械：垂直方向風速分布不均勻及地面粗糙度2湍流擴散理論主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質濃度衰減的關系1.梯度輸送理論類比于分子擴散，污染物的擴散速率與負濃度梯度成正比2.湍流統計理論泰勒圖4-1，正態分布薩頓實用模式高斯模式 3.相

2、似理論 3第二節 高斯擴散模式高斯模式的有關假定坐標系 右手坐標，y為橫風向，z為垂直向四點假設 a污染物濃度在y、z風向上分布為正態分布b全部高度風速均勻穩定c源強是連續均勻穩定的d擴散中污染物是守恒的（不考慮轉化） 4高斯擴散模式高斯擴散模式的坐標系5無界空間連續點源擴散模式由正態分布假定，得下風向任一點的濃度分布方差的表達式由假定d 源強積分式 （單位時間物料守恒） 6高斯煙流的形態7高斯煙流的濃度分布高斯煙流中心線上的濃度分布8高架連續點源擴散模式鏡像全反射-像源法實源： 像源：9高架連續點源擴散模式10高架連續點源擴散模式11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1

3、5m的顆粒物：傾斜煙流模式 地面反射系數12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1.煙氣抬升高度的計算 初始動量： 速度、內徑煙溫度 浮力煙氣抬升產生原因131.煙氣抬升高度的計算抬升高度計算式 （1） Holland公式： Holland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強的情況下適用于中性大氣層結條件，非中性層結時需作修正： 不穩定時H增加1020%； 穩定時H減小1020%。141.煙氣抬升高度的計算抬升高度計算式（續）（2）Briggs公式：適用不穩定及中性大氣條件 151.煙氣抬升高度的計算抬升高度計算式 （續）

4、（3）我國“制訂地方大氣污染物排放標準的技術方法”(GB/T13201-91)中的公式 （環評導則HJ/T2.2-93） 162/53/50.292城區及近郊區2/53/50.332農村或城市遠郊區2/31/31.303城區及近郊區2/31/31.427農村或城市遠郊區地表狀況（平原）表4-2 系數 的值172、擴散參數的確定PG曲線法PG曲線Pasquill常規氣象資料估算Gifford制成圖表182、擴散參數的確定PG曲線法PG曲線的應用 根據常規資料確定穩定度級別穩定度級別：A為強不穩定、D為中性、F為穩定。192、擴散參數的確定PG曲線法PG曲線的應用 利用擴散曲線確定 和 （取樣時間

5、10min）202、擴散參數的確定PG曲線法PG曲線的應用 濃度估算地面最大濃度估算212、擴散參數的確定中國國家標準規定的方法（一）穩定度分類方法改進的PT法 太陽高度角 （式4-29，地理緯度，傾角） 輻射等級 穩定度 云量（加地面風速） 222、擴散參數的確定中國國家標準規定的方法（二）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提至B級，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(三)污染物濃度與取樣時間的關系：大于0.5h， 不變， 則2324第四節 特殊氣象條件下的擴散

6、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） 1、封閉型擴散模式相當于兩鏡面之間無窮次全反射實源和無窮多個虛源貢獻之和 n為反射次數，在地面和逆面實源在兩個鏡子里分別形成n個像251、封閉型擴散模式計算簡化：262、熏煙型擴散模式假設： 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 272、熏煙型擴散模式28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29第五節 城市及山區擴散模式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/h30第五節 城市及山區擴散模式2.面源擴散模式（續）簡化為點源的面源擴散

7、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31第五節 城市及山區擴散模式2.面源擴散模式（續）窄煙流模式某點的污染物濃度主要取決于上風向面單元的源強，上風向兩側單元對其影響很小某點的污染物濃度主要由它所在的面單元的源強決定32第五節 城市及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 ERT模式高斯模式，只對

8、有效源高進行修正 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33第六節 區域大氣環境質量模型區域大氣環境質量取決于區域污染物排放總量區域大氣污染源分布區域大氣污染源源高區域大氣擴散能力區域污染物排放總量 區域大氣環境容量區域大氣環境容量：指某區域自然環境空氣對某種大氣 污染物的容許承受量或負荷量。其取決:區域面積、其在橫風向上的寬度、混合層高度、風速34一、箱式大氣環境質量模式基本假設：在估算大氣污染物濃度時，把所研究的區域看成是“箱底”，箱子的高度就是該區域的混合層高度，而污染物在箱子內處處相等。根據整個箱子

9、大氣污染物的輸入、輸出，大氣污染物的質量守恒方程：當k=0，排放穩定時上式的解為：35當時間t，大氣污染物濃度隨時間的變化趨于穩定。此時的大氣污染物濃度稱為平衡濃度 ，上式（4-66）可寫為：如果衰減不能忽略，則（4-65）式的解為：這時箱體內的平衡濃度 為：適用于估算城市或較大區域較長時間的大氣污染物平均濃度。36二、多源大氣環境質量模式區域內大氣中某一點的污染物濃度等于背景濃度 與各污染源對該點濃度的貢獻值之和：可根據污染源和氣象條件選用相應計算模式。計算時注意坐標變換。37三、制定地方大氣污染排放標準的技術方法中 排放總量的計算方法1. 總量控制區內氣態污染物排放總量限值的計算方法按如下

10、公式計算其中：源高30m年排放總量：源高30m排放總量：其中：382. 二氧化硫排放標準制定方法（1） SO2排放率14kg/h，煙囪30m時： 按式（4-71）式（4-74）計算。 按取（GB3095-1996）中相應的日平均濃度值作為實施值，取相應等級年均值作為目標值。 （2） SO2 點源排放量限值 按式（4-77）式（4-80）計算。（3）采暖期 SO2 排放總量限值：按下式計算。（4）低架源 SO2 排放總量限值：按下式計算。393. 煙塵排放標準制定方法點源煙塵允許排放率計算式如下：式中： 煙塵允排放率，t/h； 煙塵排放控制系數，t/(h.m2),按所在行政區及功能 區查表4-10 H排氣筒有效高度，m。40第七節 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 （一）按地面最大濃度計算 bCCC-=0max0C標準濃度bC本底濃度0C標準濃度bC本底濃度41煙囪高度的計算（二）按地面絕對最大濃度計算42煙囪高度的計算（三）按一定保證率的計算法取上述兩種情況之間一定保證率下的平均風速和擴散參數（四）P值法國