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1、1,大气污染物扩散模式,高斯扩散模式、污染物浓度的估算方法、特殊气象条件下的扩散模式、烟囱高度设计、厂址选择,2,第一节 湍流扩散的基本理论,湍流大气的无规则运动热力湍流：温度垂直分布不均匀（大气稳定度）机械湍流：风速垂直分布不均匀及地面粗糙度扩散的要素风：平流输送为主，风大则湍流大湍流：扩散比分子扩散快105106倍,3,湍流扩散理论,梯度输送理论、湍流统计理论1.梯度输送理论研究方法：利用欧拉提出的方法，在充满流体的空间固定多个点，测量各固定点上的各个参数的变化。理论基础：质量守恒定律，把扩散类似分子扩散，脉动值用平均值代替。,4,湍流扩散理论,2.湍流统计理论研究方法：拉格朗日方法，空间
2、有一微团，跟随微团流动时各个流动点的规律。理论基础：解决扩散参数时用二元相关理论：方差、概率。泰勒图4-1，正态分布萨顿实用模式高斯模式,5,第二节 高斯扩散模式,一、高斯扩散模式,6,一、高斯扩散模式,高斯模式的有关假定四点假设 1污染物浓度在y、z风向上都是正态分布2整个扩散空间内，风速均匀不变3源强是连续、均匀的4扩散中污染物的质量是守恒的,7,二、无界空间连续点源扩散模式,由正态分布的假定（1）可以写出下风向任一点（x,y,z）的污染物平均浓度的分布函数：（4-1）由概率统计理论可以写出方差的表达式：（4-2）由假定（4）可以写出源强的积分式：（4-3）,8,二、无界空间连续点源扩散模
3、式,将式（4-1）代入式（4-2），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，便得到无界空间连点源扩散的高斯模式：,9,三、高架连续点源扩散模式,镜像全反射-像源法,10,镜像全反射-像源法,实源：像源：,11,三、高架连续点源扩散模式,镜像全反射-像源法,12,三、高架连续点源扩散模式,、-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；H-有效源高，mQ-源强，g/s,13,四、地面最大浓度模式,14,四、地面最大浓度模式,考虑地面轴线浓度模式:随X增大,前一项减
4、小,后一项增大,必然某一X处出现最大值.,地面最大浓度模式：,15,四、地面连续点源扩散模式,由高架连续点源模式，令其有效源高H=0而得，即:,16,五、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,a颗粒的地面反射系数,vt颗粒的沉降速度,17,例题4-1、习题4-3,利用高斯模式计算地面轴线浓度。,18,第三节 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？,19,一、烟气抬升高度的计算,20,一、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，不稳时增加
5、1020）,Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下误差比较大。,21,一、烟气抬升高度的计算,（2）Briggs公式：适用不稳定及中性大气条件,22,一、烟气抬升高度的计算,（3）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术法”,23,例题4-1,计算烟气抬升高度,24,二、扩散参数的确定,PG曲线法Pasquill常规气象资料估算、Gifford制成图表,25,1.PG曲线法的应用,PG曲线根据常规资料确定稳定度级别,26,1.PG曲线法的应用,利用扩散曲线确定 和,27,1.PG曲线法的应用,地面最大浓度估算,HzXyCmax 式4-11 图4-5 图4-4 式4-10
6、,28,例题4-3,计算地面最大浓度.,29,2.中国国家标准规定的方法,（）稳定度分类方法,30,2.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4-8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、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，不变，,例：在C级大气稳定条件下,求高架点源下风向800米处的扩散参数.,31,第四节 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,32,封闭型扩散模式,计算简化：,33,例4-5,封
7、闭型扩散模式的计算,34,熏烟型扩散模式,假设：D 换成hf（垂向均匀分布）；q只包括进入混合层部分，则仍可用上面公式,35,熏烟型扩散模式,hf=H,36,例4-6,熏烟型扩散模式的计算,37,#第五节 城市及山区扩散模式,城市大气扩散模式1.线源扩散模式,38,城市大气扩散模式,2.面源扩散模式大气排放规范里规定条件：烟囱高40m；单个排放量0.04t/h,39,城市大气扩散模式,简化为点源的面源扩散模式（续）形心上风向距x0处有一虚拟点源，其烟流在形心处宽度正好与正方形宽度相等 烟流宽度：中心线到浓度为中心处距离的两倍（正态分布：）确定、之后即可按点源计算面源浓度,40,山区扩散模式,山
8、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,41,山区扩散模式,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,ERT模式高斯模式，只对有效源高进行修正,42,第六节 烟囱高度的设计,一、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,43,一、烟囱高度的计算,1、按地面最大浓度计算,44,一、烟囱高度的计算,2、按地面绝对最大
9、浓度计算,出现极大值,45,一、烟囱高度的计算,3、按一定保证率的计算法取上述两种情况之间一定保证率下的平均风速和扩散参数4、P值法（国标GB/T 13201-91）按点源排放控制系数计算烟囱高度,46,二、烟囱设计中的几个问题,工矿企业点源排气筒高度不得低于它所从属建筑物高度的2倍，并且不得直接污染邻近建筑物。排放大气污染物的排气筒，其高度不得低于15m.避免烟流下洗、下沉现象。（教材120页公式）为了获得较高的烟气抬升高度，排气筒出口烟气速度宜为20-30m/s,排烟温度也不宜过低。排气筒高度应比主厂房最高点高出3m以上。分散的烟囱不利于产生抬升高度，应尽量采用多管集合烟囱。,47,第七节
10、 厂址选择,所需要的气象资料长期平均浓度的估算厂址选择,48,一、所需要的气象资料,49,50,二、长期平均浓度的估算,1.长期平均浓度的计算公式 2.按风向方位计算平均浓度,51,三、厂址选择,本底浓度风向、风速温度层结地形,污染系数=,理想的建厂位置-？,52,复习题,1.高斯扩散模式立足于哪种湍流扩散理论？2.烟囱的有效高度？烟气抬升的主要原因是什么？3.Pasquill根据哪几个气象参数划分稳定度等级?其适用性如何?4.烟气抬升高度的计算方法有哪几种？适用范围如何？烟囱高度设计应考虑哪些方面的因素？5.掌握扩散参数的选取方法。6.掌握高架连续点源扩散模式；掌握计算地面浓度;地面轴线浓度;地面最大浓度及出现的位置。7.烟囱高度设计共有几个方法？8.理想的建厂位置是什么？作业 4.5（用霍兰德公式计算烟囱高度）;4.10,
