1、第三章第三章 大气扩散估算大气扩散估算 3.3 模式计算参数 一、稳定度分类 二、大气扩散参数 三、风速 的计算 四、源强 的计算 五、烟气有效高度H的计算 2222222)(exp2)(exp)2exp(2),(zzyzyHzHzyuQHzyxq；uQzy大气扩散能力反射项下风向地面浓度 根据常规气象资料来确定大气扩散参数 的过程 根据常规气象资料确定大气扩散参数根据常规气象资料确定大气扩散参数，首先是根据Pasquill-Turner方法确定大气稳定度，然后由下风距离及研究地区特点（乡村平坦地形、还是城市），分别利用Pasquill-Gifford曲线图或Briggs城市扩散参数公式来确定
2、大气扩散参数：1. 根据研究地区的地理纬度、时间地理纬度、时间确定太阳高度角太阳高度角，2. 由太阳高度角太阳高度角结合地面观测云况云况（总云量/低云量）确定太阳辐射等级太阳辐射等级，3. 由太阳辐射等级太阳辐射等级和地面观测的风速风速大小来确定大气稳定度类别大气稳定度类别。如为城市， 则需向不稳定方向提级（根据城市规模，提一级或半级，因城市地区的湍流比乡村的要大，因热力湍流和机械湍流都大）。4. 根据研究地区是乡村乡村平坦地形，还是城市还是城市，确定采用那种扩散参数关系扩散参数关系：如为乡村平坦地形，则利用Pasquill-Gifford曲线图；如为城市地区，则采用Briggs城市扩散参数公
3、式。5. 根据确定的大气稳定度类别和扩散参数关系大气稳定度类别和扩散参数关系，得到大气扩散参数计算公式大气扩散参数计算公式。6. 根据下风距离和大气扩散参数计算公式下风距离和大气扩散参数计算公式，经计算得到大气扩散参数大气扩散参数。zy 风速 的计算（地面10米风速外推到烟囱高度时的风速，利用幂指数率，超过200m用200m算），适用于平坦地区，在沿海，山区可能不适用，不同时间，如早晚的上下层结不一致米米200,)10200(200,)10(1010smsmshuuhhuuu稳定度ABCD E F城市0.100.150.200.250.30乡村0.070.070.100.150.25m值选择
4、燃煤生成SO2的排放量为： QSO2=2*0.8*B*S=1.6BS（kg/h） B为耗煤量kg/h，S为煤的含硫量%，范围 0.3-5%。 燃油生成SO2的排放量为： QSO2=2BS（kg/h） -全部燃烧 燃天然气 ，可忽略 源强Q 的估算 烟气有效高度HhhHs 有效高度H为烟囱几何高度hs与烟气抬升高度h之和。 有风弯曲烟流模型，抬升大致经历4个阶段:喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段，最后达到烟流抬升高度h的终极抬升阶段。垂直烟流，有喷出和浮升阶段垂直烟流，有喷出和浮升阶段 中性大气弯曲烟气抬升中性大气弯曲烟气抬升Briggs2/3路径方程路径方程 中性条件下，动量抬升与抬升时
5、间中性条件下，动量抬升与抬升时间1/3成正比，成正比， 浮力抬升与抬升时间浮力抬升与抬升时间2/3成正比成正比.一般一般- 用国标推荐公式用国标推荐公式GB/T13201-91 制定地方大气污染物排放标准的技术方法制定地方大气污染物排放标准的技术方法 我国标准推荐形式 在我国由国家环保局和国家技术监督局联合发布的国家标准制定地方大气污染物排放标准的技术方法GB/T13201-91，给出了抬升高度计算公式。该方案是以该方案是以三分之二次律为基础三分之二次律为基础，按我国专门的烟流抬升观测试验资料为依据，给出有关系数，结合国情给出计算公式和处理方法 I.当 千焦耳/秒，且烟气温度与环境气温的差值
6、其中： 2100HQ时K35asTTT1021uhQnhnsnH;35. 0sVHTTQpQp为气压，取邻近气象站的年平均值，hPa；Qv为实际排烟率，米3/秒；KT35千焦耳/秒地表状况（平原地区）n0n1n2QH21000农村或城市远郊区1.4271/32/3城区及近郊区1.3031/32/3农村或城市远郊区0.3323/52/5城区近郊区0.2923/52/5210002100HQn0为烟气热状况及地表状况系数； n1为烟气热释放率指数； n2为烟囱高度指数；u用幂次律换算到烟囱口m值选择米米200,)10200(200,)10(1010smsmshuuhhuu稳定度ABCD E F城市
7、0.100.150.200.250.30乡村0.070.070.100.150.25 为源出口处(烟囱口高度处)平均风速，米/秒 。 uII. 当 千焦耳/秒时 式中 w0为烟气出口速度，米/秒， D为烟囱出口内径，米 。4001700)(121HQHHHhuQQDwHHH)1700(048. 0)01. 05 . 1 (20121001700HQ较小的类取表中计算按HQnH,2III. 当 千焦耳/秒或 时 IV. 对地面年平均风速 的地方 为排放源高度以上环境温度垂直变化率， 取值不小于0.01K/米。 1700HQKT35uQDwh/ )01. 05 . 1 (2H0sm/5 . 183
8、41H)0098. 0(50. 5dzdTQhadzdTa 第三章 大气扩散估算3.1 大气扩散型与污染浓度分布 3.2 连续烟流高斯扩散模式3.3 模式计算参数 3.4 其它非扩散过程 干湿沉积和化学转化影响 3.5 特殊气象条件下的扩散计算 高斯模式 2222222)(exp2)(exp)2exp(2),(zzyzyHzHzyuQHzyxq；假定污染物是被动粒子运动与周围气块完全相同。假定污染物在大气中是保守的不因任何物理、化学过程而发生转化，也不被清除。不符合实际情况 非扩散过程对大气污染物散布的作用：1. 烟气抬升，增加烟源有效高度。2. 干沉积、湿沉积和化学变化形成的迁移转化，影响污
9、染物在大范围内的收支平衡，改变污染物浓度分布，形成二次污染并造成对地面水和土壤的污染。3. 下垫面强迫自然气流发生变形造成污染物输送扩散规律的变化。大气污染物清除的基本机制：（1）干沉积由地面的土壤、水、植物、建筑物等通过污染物质的重力沉降、碰撞与捕获、吸收与吸附、光合作用或其它生物、化学、物理过程实现；（2）湿沉积由云、雾和降水（雨，雪等形式）等通过污染物质被吸收进入水滴或随水滴被清除。（3）化学转化-由一种物质转换成另一种物质，它只是对原生污染物的清除，同时却又滋生新的次生污染物。 3.4其它非扩散过程的影响 干湿沉积和化学转化、放射性衰变一、沉积原因 重力沉积、碰撞作用 干沉积 湍流扩散
10、、布朗运动 沉积机理 静电吸附、吸收 湿沉积：降水冲刷二、干沉积的模式化（干沉积下垫面清除）（1）大粒子的重力沉降大气中各种处于气溶胶状态的粒子污染物有一定的尺度分布，对于粒径大于10微米的大粒子在大气中运动时会产生重力沉降。沉降速度比垂直湍流脉动速度小得多，可以不考虑重力沉降作用的影响。一般认为，粒径大于20微米的粒子就有明显的重力沉降速度，而对于粒径2060微米范围的粒子，粘滞性不大的情况下，可采用斯托克斯公式计算它们的末速度，其大小与粒子的密度有关。 粒子（10m）下沉速度,stocks公式表示：式中r为粒子半径，为空气密度，为粒子的密度，为空气动力粘滞系数（1.810-4克/厘米秒）g
11、为重力加速度。grgrVag2292)(92a粒子沉降的影响：使烟云倾斜倾斜烟云模式粒子扩散仍用高斯型扩散公式，由于有重力沉降，将重力沉降的位移迭加到烟流轴线上去，于是烟流呈向下倾斜。 地面，轴线下移Vgt或H- Vgt z-H=z-(H- Vgt)=z-H+ Vgt x= t 上式称为u22222exp)2exp(2zgyzyuxVHzyuQq22222)(exp)2exp(2),(zyzyHzyuQHzyxq；Vs与与Vg不同教科书的不同用法不同教科书的不同用法 地面有部分反射，则得到重力沉积的部分反射部分反射模式：用Vt综合表示重力沉降 2222222)(exp2)(exp)2exp(2
12、ztztyzyuxVHzuxVHzyuQq大、中粒子Vt=Vg小粒子 Vt=0反射率0 1干沉积通量Wd:Vd为沉积速度（deposition velocity）一般取Vd=Vg(大颗粒重力沉降的末速度)沉积速度Vd与以下诸因素有关：1）被清除的粒子种类或物质；2）表征近地面层状态的特性的气象参数；3）地面本身的性质。);,(tzyxqVWdd干沉积速度的测量 气体和颗粒物的vd的试验测量值范围很宽。干沉积速度的测量有三种途径，多种方法。第一类，实验室测量方法。 1）置器测量法。 2）风洞测量法。第二类，野外测量方法。 1）自然表面沉积法。 2）烟流衰减测量法。第三类，微气象学测量方法。 1）
13、梯度测量法。 2）通量测量法。 三、湿沉积三、湿沉积降水清除降水清除大气中的雨、雪等降水形式和其它水汽凝结物，如云雾霜等都能对空气污染物，包括气体和粒子起到清除作用，称为降水清除或湿沉积。通常，把由降水造成的污染物清除过程称为雨洗（或雪洗），这种过程将空气污染带到地面。按照降水清除过程发生所在高度分成云下清洗（washout）和云中清洗（rainout）。湿沉积过程与所涉及术语 四、化学转换和空气污染物的滞留与迁移排放进入大气层的烟流中各种化学物质和大气成分混合输运，在适当的气象条件下，如辐射、温度、湿度和降水等，会发生化学反应以致变性或生成二次污染物，经过在大气层中一定时间的滞留而后迁移。涉
14、及到十分广泛的大气化学、降水化学、放射性化学以及地球化学和生物化学的研究领域。1）燃煤和工业排放SO2和NOx氧化生成硫酸盐、硝酸盐和臭氧等二次污染物；2）汽车废气和其它工业源排放HC化合物和NOx在太阳辐射作用下生成光化学烟雾；3）放射性污染物质的衰变与迁移；4）粒子和气体污染物在干湿清除过程中的化学反应和各种途径的迁移。烟囱排放烟流的物理过程和相应发生化学过程五、综合湿沉积和化学转化五、综合湿沉积和化学转化 湿沉积和化学转化的影响很复杂，属于大气化学的研究范畴。湿沉积、化学转化、衰变等，等当于清除使浓度随时间衰减： 为半衰期TTtqtqq)693. 0exp()exp(00六、总结六、总结
15、 综合重力沉降、下垫面湿沉降、化学反应、放射性衰变等的影响，正态公式可写为： 上式可全面认识污染物在大气中的迁移、扩散和转化过全面认识污染物在大气中的迁移、扩散和转化过程程2222222)-(exp2)(exp)693. 0exp()2exp(2ztztyzyuxVHzuxVHzuTxyuQq大气扩散 第三章 大气扩散估算考虑地面全反射的高斯模式扩散公式1、大气扩散五种基本型 -环链型（稳定，晴天中午）、锥型（中性，阴天多云，大风）、扇型（晴天的晚上）、屋脊型（日落）、漫烟型（上面稳定，下面不稳定，日出）。2、高斯模式 -假定污染物浓度分布为正态分布的扩散模式。3、大气扩散能力 -指 4、烟团
16、模式 -瞬时点源的高斯模式。5、烟流模式 -连续点源的高斯模式。2222222)(exp2)(exp)2exp(2),(zzyzyHzHzyuQHzyxq；zyu6、常用大气扩散模式 -高架连续点源地面浓度公式及其导出公式（y=0，z=0） 。 地面轴线浓度（y=0，z=0）、横向积分浓度、最大地面浓度及出现距离7、高斯模式计算参数 -源强Q、平均风速U、有效源高H、扩散参数y和z。8、Pasquill-Turner稳定度分类方法 -根据地面常规气象观测资料，利用风速、云量和太阳高度角进行稳定度分类的方法。9、大气扩散参数的综合经验规律 -通常指适用平原地区的Pasquill-Gifford曲
17、线图 及适用于城市地区的Briggs扩散参数。10、影响大气扩散的非湍流过程 -主要包括烟气抬升、干沉积、湿沉降、化学转化、 放射性衰变等。11、烟气抬升过程 -分喷出、浮升、瓦解、变平四个阶段。12、烟气抬升的影响因子： -烟气的初始动量和浮力、大气层结和湍流状况。13、Briggs烟气抬升理论： -中性层结下，动量抬升与抬升时间1/3次幂成正比， 浮力抬升与抬升时间2/3次幂成正比。14、倾斜烟云模式 -考虑粒子重力沉降影响的干沉积模式。15、综合正态公式 综合重力沉降、下垫面湿沉降、化学反应、放射性衰变等影响的正态公式： 2222222)(exp2)(exp)693. 0exp()2exp(2ztztyzyuxVHzuxVHzuTxyuQq
