大学精品课件：第三章 大气污染及污染扩散模型建立(v1.5).ppt

1、氮（78。084）氧（20。946）氩（0。934）二 氧 化 碳（0。0333）主 要 成 分次 要 成 分干 燥 清 洁 空 气水 蒸 气（0.01 4）杂 质（自 然 过 程、人 类 活 动）大 气第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 氮、氧、氩主要组分氦、氖、氪、氙、氡次要组分恒定组分二氧化碳水蒸汽可变组分不定组分大气第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 1 1、对流层（对流层（10km10km左右）：左右）：对流层的上界高度是随纬度和季节而变化的，在热带平均为对流层的上界高度是随纬度和季节而变化的，在热带平均为171

2、8km1718km，温，温带平均为带平均为1010一一12km12km，高纬度和两极地区为，高纬度和两极地区为89km89km夏季对流层上界高度大于夏季对流层上界高度大于冬季的。冬季的。集中了大气质量的集中了大气质量的3/43/4和全部的水蒸气，主要天气现象云、雾、雨、雪和全部的水蒸气，主要天气现象云、雾、雨、雪等大气现象都发生在这层。等大气现象都发生在这层。温度随高度的增加而降低，每升高温度随高度的增加而降低，每升高100m100m平均降温平均降温0.650.650 0C C强烈对流作用：一般是低纬度的对流运动较强，高纬度地区的对流运强烈对流作用：一般是低纬度的对流运动较强，高纬度地区的对流

3、运动较弱。由于对流运动的存在，使高低层之间发生空气质量交换及热动较弱。由于对流运动的存在，使高低层之间发生空气质量交换及热量交换，大气趋于均匀。量交换，大气趋于均匀。温度和湿度的水平分布不温度和湿度的水平分布不均：气象要素水平分布不均匀，特别是冷、气象要素水平分布不均匀，特别是冷、暖气团的过渡带，即所谓锋区。在这里往往有复杂的天气现象发生，暖气团的过渡带，即所谓锋区。在这里往往有复杂的天气现象发生，如寒潮、梅雨、暴雨、大风、冰雹等。如寒潮、梅雨、暴雨、大风、冰雹等。第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 2、平流层（对流层顶5055km）同温层对流层顶35 40km，气温-550C左右

4、同温层以上，气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长3、中间层（平流层顶85km）气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 4、暖层（中间层顶800km）气温随高度升高而增高：在300km高度上，气温可达1000以上。气体分子高度电离电离层：电离层具有反射无线电波的能力。因此它在无线电通讯上有重要意义。5、散逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层8085km以下，成分基本不变第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 大气污染:是指由于人类活动或自然过程使

5、得某些物质进入大气，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。大气污染的分类：局部地区污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染。大气污染大气污染第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【1 1】按污染源存在的形式分：固定污染源和移动污染物；【2 2】按污染物排放的方式分：点源（高架源）、面源、线源和体源；【3 3】按污染物排放的时间分：连续源、间断源和瞬间源；【4 4】按污染物产生的类型分：工业污染源、生活污染源、交通运输源和农业污染源【5 5】按主要污染物分类统计分：燃料燃烧、工业生产和交通运输大气污染大气污染第一节第一节 大气

6、层和大气污染大气层和大气污染 大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【6 6】按存在方式分：气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物；【7 7】按污染物形成的方式分：一次污染物和二次污染物二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。【8 8】按化学成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤代化合物、尘类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。【1】颗粒物的粒度、性质和成因大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【2 2】几种颗粒物的区分（a）粉尘

7、（dust）粒径1200微米，主要机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。（b）烟（fume）粒径0.011微米，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。（c）飞灰（fly ash）燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。（d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶。（e）雾（fog）气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【3】几个重要的指标（a）总悬浮颗粒物（TSP，Total Suspended Particulate）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于

8、100微米的颗粒物；（b）可吸入颗粒物（PM10）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于10微米的颗粒物；（c）PM2.5：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于2.5微米的颗粒物；（d）降尘：颗粒粒径大于10微米的颗粒物；（e）飘尘：颗粒粒径大于10微米的颗粒物。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【4 4】危害遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候；使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重形成恶性循环；燃煤时生成的SOx，再加上微粒的作用，对呼吸系统的危害特别大

9、；用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅有97为直径小于0.5微米的微 粒，分布很广，危害很大。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 性质：无色、无味、无臭的气体；有毒，能与氧气争夺血液中的血色素，使血液携带氧气能力大大降低，使人体缺氧而窒息。数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量的1/3）。主要来源：汽车尾气。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【1】主要污染物：NO、NO2【2】性质：棕黄色、有刺激性气味（黄龙）；【3】主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、部分生产或使用硝酸的工厂排放的尾气；【4】燃烧过程中NOx的

10、产生情况：热力（热解）NOx、燃料（燃烧）NOx和瞬时NOx。【5】危害：（a）毁坏棉花，尼龙等织物；（b）损害植物使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；（c）引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【1】主要来源：自然源生物分解；（CH4）人为源不完全燃烧和有机物的挥发。【2】主要危害能生成有害的光化学烟雾。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【1】主要污染物：SO2、SO3【2】性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；SO3能与水反应生成硫酸。【3】主要来源：矿物燃料的燃烧；【4】危害：（a）

11、对人体健康造成危害，还有促癌作用；（b）会形成硫酸烟雾，危害更大；（SOx与颗粒物（主要是FeO）的混合物，经过化学反应生成硫酸，如伦敦烟雾事件。）（c）对植物造成伤害，破坏叶面结构；（d）腐蚀材料。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 【1】产生：在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。【2】主要成分：臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮类、醛类等。【3】危害:（a）刺激眼睛；（b）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状；（c）臭氧能损害有机物质；（d）可能会引起哮喘

12、病的增多，还会引起植物毁坏。大气污染物大气污染物第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 四、四、影响大气污染气象要素影响大气污染气象要素第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 风、湍流风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接最本质的是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接最本质的因素。风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓因素。风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓度越低。度越低。风对污染物的作用体现为风对污染物的作用体现为风向风向和和风速风速两方面的影响。两方面的影响。风向影响污染物的水平迁移扩散方向。风向影响污染物的水平迁移扩散方向。风速的大小决定了大气

13、扩散稀释作用的强弱。风速的大小决定了大气扩散稀释作用的强弱。通常，污染物在大气中的浓度与平均风速成反比，风速增大通常，污染物在大气中的浓度与平均风速成反比，风速增大1 1倍，下风向污染物将减少一半。倍，下风向污染物将减少一半。风速随高度的分布：对数律；指数律。风速随高度的分布：对数律；指数律。风向频率和污染系数风向频率和污染系数 为综合考虑风向、风速对空气污染物的输送扩散影响，往为综合考虑风向、风速对空气污染物的输送扩散影响，往往要用往要用风向频率风向频率和和污染系数污染系数。大气中污染物浓度与风速的关系大气中污染物浓度与风速的关系 风向频率风向频率是指一定时间内（年或月），某风向出现次数是指

14、一定时间内（年或月），某风向出现次数占各风向出现总次数的百分率。占各风向出现总次数的百分率。污染系数污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。程度。CP越大，某下风向污染越严重。越大，某下风向污染越严重。式中式中,CP某方向污染系数某方向污染系数 f某方向风向频率某方向风向频率 v该方向平均风速该方向平均风速 它说明来自某方向的污染程度它说明来自某方向的污染程度,与该方向风向频率成正比与该方向风向频率成正比,与该方向平均风速成反比。可以计算出各风向的污染系与该方向平均风速成反比。可以计算出各风向的污染系数数,并绘成玫瑰图。将向大气排放有害

15、物质的工业企业并绘成玫瑰图。将向大气排放有害物质的工业企业布置在污染系数最小的方位布置在污染系数最小的方位,或最大风速风向的下风方或最大风速风向的下风方向上。居住区在污染系数最大的方位。向上。居住区在污染系数最大的方位。vfCP四、四、影响大气污染气象要素影响大气污染气象要素第一节第一节 大气层和大气污染大气层和大气污染 一月,静风13.16%NNEESESSWWNW二月,静风15.46%NNEESESSWWNW三月,静风18.55%NNEESESSWWNW四月,静风14.43%NNEESESSWWNW五月,静风12.11%NNEESESSWWNW六月,静风14.72%NNEESESSWWNW

16、七月,静风8.60%NNEESESSWWNW八月,静风9.96%NNEESESSWWNW九月,静风9.72%NNEESESSWWNW十月,静风13.70%NNEESESSWWNW十一月,静风10.55%NNEESESSWWNW十二月,静风13.43%NNEESESSWWNW全部,静风12.84%NNEESESSWWNW图例(%)NESW10.020.030.040.0清远市区风频玫瑰图清远市区风频玫瑰图一月,平均3.01m/sNNEESESSWWNW二月,平均2.67m/sNNEESESSWWNW三月,平均2.46m/sNNEESESSWWNW四月,平均2.64m/sNNEESESSWWNW五

17、月,平均2.31m/sNNEESESSWWNW六月,平均2.14m/sNNEESESSWWNW七月,平均2.50m/sNNEESESSWWNW八月,平均2.44m/sNNEESESSWWNW九月,平均3.08m/sNNEESESSWWNW十月,平均2.81m/sNNEESESSWWNW十一月,平均3.21m/sNNEESESSWWNW十二月,平均3.56m/sNNEESESSWWNW全部,平均2.74m/sNNEESESSWWNW图例(m/s)NESW2.04.0清远市区风速玫瑰图清远市区风速玫瑰图一月,平均6.25NNEESESSWWNW二月,平均6.25NNEESESSWWNW三月,平均6

18、.25NNEESESSWWNW四月,平均6.25NNEESESSWWNW五月,平均6.25NNEESESSWWNW六月,平均6.25NNEESESSWWNW七月,平均6.25NNEESESSWWNW八月,平均6.25NNEESESSWWNW九月,平均6.25NNEESESSWWNW十月,平均6.25NNEESESSWWNW十一月,平均6.25NNEESESSWWNW十二月,平均6.25NNEESESSWWNW全部,平均6.25NNEESESSWWNW图例()NESW10.020.030.0清远市区污染系数玫瑰图清远市区污染系数玫瑰图城市气候所波及的范围城市气候所波及的范围主导风向型主导风向型:

19、一年中不管什么季节都有相同的盛一年中不管什么季节都有相同的盛行风向行风向,新疆新疆-内蒙内蒙(W),W),云贵云贵(SW),SW),青藏青藏(W)W)可将排放有害物质的工业企业布置在常年主导可将排放有害物质的工业企业布置在常年主导风向的下风侧风向的下风侧,居住区布置在主导风向上风侧居住区布置在主导风向上风侧无主导风向型无主导风向型:全年风向不定全年风向不定,各方位风向频率各方位风向频率相当相当(10%),(d d:每隔每隔100100m m高度气温降低很快高度气温降低很快,空气层空气层处于不稳定状态处于不稳定状态(不稳定层结不稳定层结)H2H1 H有效源高 一、扩散模型建立基础一、扩散模型建立

20、基础 第二节第二节 点源高斯扩散模型点源高斯扩散模型 优点：可直接测得数据，只要网点布置得当，就可对整个浓度场进行分析。缺点：人力、物力耗费大，不经济。示踪剂：要求灵敏度高，无毒，性能稳定，检验方法可靠。常用的有：荧光微粒、六氟化硫（SF6）、SO2等。一、扩散模型建立基础一、扩散模型建立基础 第二节第二节 点源高斯扩散模型点源高斯扩散模型 试验应选择各种气象条件进行；试验应选择各种气象条件进行；每种条件试验应在每种条件试验应在5 5次以上，每次试验取样时间不低于次以上，每次试验取样时间不低于10min10min，照相图象，照相图象 不少于不少于5 5个相对；个相对；仪器安装点离烟源距离以仪器

21、安装点离烟源距离以1000m1000m左右为宜，并力求相左右为宜，并力求相机主光轴与烟云路机主光轴与烟云路 径垂直；径垂直；当烟气轮廓不明显时，应于烟气内点放发烟剂以加深当烟气轮廓不明显时，应于烟气内点放发烟剂以加深烟色；烟色；在大气处于极不稳定状态时，不宜采用本方法。在大气处于极不稳定状态时，不宜采用本方法。优点：简便、经济；优点：简便、经济；缺点：精度差，研究范围小。缺点：精度差，研究范围小。常在研究烟羽抬升高度时应用。常在研究烟羽抬升高度时应用。一、扩散模型建立基础一、扩散模型建立基础 第二节第二节 点源高斯扩散模型点源高斯扩散模型 平衡球采用平衡球采用2020号测风气球，充灌号测风气球

22、，充灌1 11.71.7的二氧化碳的二氧化碳和氢气混合气体；和氢气混合气体；对于气球的漏气性和平衡效果对于气球的漏气性和平衡效果(因辐射、气温、气压因辐射、气温、气压变化对气球净举力的变化对气球净举力的 影响影响)应作预试验，即在施放前应作预试验，即在施放前20min20min充气平衡，施放时不合格不能使用；充气平衡，施放时不合格不能使用；平衡球施放前，应在地面无风处平衡，并用系留球带平衡球施放前，应在地面无风处平衡，并用系留球带至预定高度处停留至预定高度处停留 2 23min3min后施放；后施放；宜采用基线测风法观测，基线长度可选择在宜采用基线测风法观测，基线长度可选择在500500100

23、0m1000m，读数时间间，读数时间间 隔不宜超过隔不宜超过15s15s；作稳定、中性和不稳定三种主要类别的试验，每类不作稳定、中性和不稳定三种主要类别的试验，每类不宜低于宜低于1515次。次。优点：精度高、适于大尺度扩散研究；优点：精度高、适于大尺度扩散研究；缺点：工作量大，不经济，多次观察等。缺点：工作量大，不经济，多次观察等。此外还有风洞试验研究等。此外还有风洞试验研究等。一、扩散模型建立基础一、扩散模型建立基础 第二节第二节 点源高斯扩散模型点源高斯扩散模型 研究湍流场中物质扩散的理论体系有二种：梯度输送理论；统计理论。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

24、个点，量测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。统计理论研究方法：拉格朗日方法，空间有一微团，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。一、扩散模型建立基础一、扩散模型建立基础 第二节第二节 点源高斯扩散模型点源高斯扩散模型 扩散统计理论导出的正态分布假设下：在y、z轴上的分布为正态分布，即在y、z轴上分别有；在扩散的各个空间，风速是均匀稳定的，即时时、处处风速 为常数，=常数；污染物排放的源强Q是连续均匀的；在扩散过程中污染物没有沉降、化合和分解；地面对其起全反射作用，不发生吸收或吸附作用。20a

25、yecc20bzecc一、扩散模型建立基础一、扩散模型建立基础 第二节第二节 点源高斯扩散模型点源高斯扩散模型 二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式坐标系 坐标系取排放点（无界源、地面源或高架源排放点）在地面的投影点为原点，主风向为x轴，y轴在水平面内垂直于x轴，正方向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面。由正态分布假定 ，得下风向任一点的浓度分布 方差的表达式 .由假定 源强积分式 （单位时间物质守恒）.22(,)()eeaybzc x y zA x2200ddyy c yc y2200ddzz c zc z二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式上式中：上式中

26、：平均风速（m/s）；Q,q源强是指污染物排放速率（g/s）。通常：（）瞬时点源的源强以一次释放的总量表示；（）连续点源以单位时间的释放量表示；（）连续线源以单位时间单位长度的排放量表示；（）连续面源以单位时间单位面积的排放量表示。y侧向扩散参数，污染物在y方向分布的标准偏差(m)；z竖向扩散参数，污染物在z方向分布的标准偏差(m)；未知量浓度c、待定函数A(x)、待定系数a、b；式、组成一方程组，四个方程式有四个未知数，故方程式可解。二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式 由查表或将式级数展开可得：02320042222adyeyadyedyeayayay 代入式：aaay

27、2124232，221ya；同理得：221zb 二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式将 、代 入 中，得：yzzyzyzzyyzyzyuxAuxAzdeydeuxAdzedyexAudydzeexAuQzyzyzy2222222222222222222222 其 中：uQxAzy2 再 将 、代 入 式 得 无 界 状 况 下，下 风 向 任 意 位 置 的 污 染 物 浓 度（g/m3）2222,22exp2zyzyzyxzyuQC 二、无界空间连续点源扩散模式二、无界空间连续点源扩散模式HHsHslPC(x,y,z)像源像源H三、高架点源高斯扩散模型三、高架点源高斯扩散

28、模型镜像全反射-像源法实源：像源：(,)c x y z Hz(,)c x y z Hz2222()(,)exp()222yyyzqyzHc x y z Hu 实源的贡献实源的贡献2222()(,)exp()222yyyzqyzHc x y z Hu 实源的贡献实源的贡献2222()(,)exp()222yzyzqyzHc x y z Hu 像源的贡献像源的贡献2222()(,)exp()222yzyzqyzHc x y z Hu 像源的贡献像源的贡献222222()()(,)exp()expexp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu 实际浓度实际浓度222222()()(,)ex

29、p()expexp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu 实际浓度实际浓度三、高架点源高斯扩散模型三、高架点源高斯扩散模型.(A)(A)2222(,0,)exp()exp()22yzyzqyHc x yHu 地面浓度模式：取地面浓度模式：取z z0 0代入上式，得代入上式，得2222(,0,)exp()exp()22yzyzqyHc x yHu 地面浓度模式：取地面浓度模式：取z z0 0代入上式，得代入上式，得22(,0,0,)exp()2zyzqHc xHu 地面轴线浓度模式：再取地面轴线浓度模式：再取y y=0=0代入上式代入上式22(,0,0,)exp()2zyzqHc x

30、Hu 地面轴线浓度模式：再取地面轴线浓度模式：再取y y=0=0代入上式代入上式2222(,0)exp()22yzyzqyzc x y zu 地面源高斯模式（令地面源高斯模式（令H H0 0）：）：相当于无界源的相当于无界源的2 2倍（镜像垂直于地面，源强加倍）倍（镜像垂直于地面，源强加倍）2222(,0)exp()22yzyzqyzc x y zu 地面源高斯模式（令地面源高斯模式（令H H0 0）：）：相当于无界源的相当于无界源的2 2倍（镜像垂直于地面，源强加倍）倍（镜像垂直于地面，源强加倍）三、高架点源高斯扩散模型三、高架点源高斯扩散模型.(B)(B).(C)(C).(D)(D)yzc

31、onstd(,0,0,)0dzc xHmax22zyqcuH emax|2czx xH地面最大浓度模式（续）：地面最大浓度模式（续）：设设（实际中成立）（实际中成立）由此求得由此求得yzconstd(,0,0,)0dzc xHmax22zyqcuH emax|2czx xH地面最大浓度模式（续）：地面最大浓度模式（续）：设设（实际中成立）（实际中成立）由此求得由此求得22(,0,0,)exp()2zyzqHc xHu yz上上式式，x增增大大，则则、增增大大，第第一一项项减减小小，第第二二项项增增大大，必必然然在在某某x 处处有有最最大大值值地地面面最最大大浓浓度度模模式式：考考虑虑地地面面轴

32、轴线线浓浓度度模模式式22(,0,0,)exp()2zyzqHc xHu yz上上式式，x增增大大，则则、增增大大，第第一一项项减减小小，第第二二项项增增大大，必必然然在在某某x 处处有有最最大大值值yz上上式式，x增增大大，则则、增增大大，第第一一项项减减小小，第第二二项项增增大大，必必然然在在某某x 处处有有最最大大值值地地面面最最大大浓浓度度模模式式：考考虑虑地地面面轴轴线线浓浓度度模模式式四、高架点源高斯扩散模型四、高架点源高斯扩散模型.(E)(E)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uyz五、参数的求解五、参数的求解烟流抬升高度的确定是计算有效

33、源高的关键。热烟流从烟囱出口喷出多大体经过四个阶段：烟流的喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。产生烟流抬升的原因有两个:一是烟囱出口处的烟流具有一定的初始动量，二是由于烟流温度高于周围空气温度而产生的净浮力。影响这两种作用的因素很多，归结起来可分为排放因素和气象因素两类。排放因素有烟囱出口的烟流速度、烟气温度和烟囱出口内径。气象因素有平均风速、环境空气温度、风速垂直切变、湍流强度及大气稳定度。五、参数的求解五、参数的求解 浮升阶段 瓦解阶段 变平阶段 喷出阶段 Hs H 图 烟气抬升与扩散 五、参数的求解五、参数的求解 Holland公式：适用于中性大气条件（稳定时减小，不稳时增加1020

34、）HollandHolland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下当大气处于不稳定或稳定状态时，可在上式计算的基础上分当大气处于不稳定或稳定状态时，可在上式计算的基础上分别增加或减少别增加或减少110220。3ssaHs1(1.52.7)(1.59.6 10)sv DTTHDv DQTuu式中 vS烟流出口速度，m/s；D烟囱出口内径，m；u烟囱出口的环境平均风速，m/s；Ts烟气出口温度，K；Ta环境平均气温度，K；Qh烟囱的热排放率，kW。五、参数的求解五、参数的求解五、参数的求解五、参数的求解对 数 律：Z 离 地 面 的

35、高 度；Z0 粗 糙 度（m）；M 系 数；指 数 律：Z1 风 速 仪 的 高 度；1u Z1高 度 处 的 平 均 风 速（m/s）；m 指 数；00_lnlnZZKUZZMumZZuu11稳定度稳定度:A:A m m 0.110 0.15 15 0.220 0.25 25 0.330 0.330五、参数的求解五、参数的求解五、参数的求解五、参数的求解应用较多的由是帕斯奎尔(Pasquill)和吉福特(Gifford)提出的扩散参数估算方法，也称为PG扩散曲线。由图可见，只要利用当地常规气象观测资料，查取帕斯奎尔大气稳定度等级，即可确定扩散参数。扩散参数具有如下规律：随着离源距离增加而增大

36、；不稳定大气状态时的值大于稳定大气状态，因此大气湍流运动愈强，值愈大；以上两种条件相同时，粗糙地面上的值大于平坦地面。稳定度A-BCDE-Fyz五、参数的求解五、参数的求解0.32x(132x(1+0.0004x)4x)-11/220.24x(124x(1+0.0001x)1x)-11/220.22x(122x(1+0.0004x)4x)-11/220.220 x x0.16x(116x(1+0.0004x)4x)-11/220.14x(114x(1+0.0003x)3x)-11/220.11x(111x(1+0.0004x)4x)-11/220.08x(18x(1+0.0015x)15x)-

37、11/22六、实例计算六、实例计算 某火力发电厂的烟囱高度为某火力发电厂的烟囱高度为50m,50m,烟囱口直径烟囱口直径1.5m,1.5m,烟气出口速度烟气出口速度为为:5m/s,:5m/s,烟气出口温度烟气出口温度600K,SO600K,SO2 2的排放率为的排放率为270g/s,270g/s,地面地面10m10m高的高的风速为风速为4.0m/s,4.0m/s,太阳高度角太阳高度角6060度度,气温为气温为37C,37C,试计算下风侧地面试计算下风侧地面x x轴线轴线500m500m处处SOSO2 2的浓度为多少？最大浓度？最大浓度位于何处？的浓度为多少？最大浓度？最大浓度位于何处？解：（1

38、）因为u=4m/s 且60 确定稳定度为B (2)计算平均风速:u=4*(50/10)0.15=5.09(m/s)（3）H=Hs+H =5*1.5/5.09*(1.5+2.7*1.5*(600-310)/600)=5.1(m)H=50+5.1=55.1(m)3ssaHs1(1.52.7)(1.59.6 10)sv DTTHDv DQTuu（4）计祘y,z.查表得：y =0.32x(1+0.0004x)-1/2=0.32*500(1+0.0004*500)-1/2=146.1(m)z =0.24x(1+0.0001x)-1/2 =0.24*500(1+0.0001*500)-1/2=117.1(

39、m)（5）计祘浓度q(e2.71828)22(,0,0,)exp()2zyzqHc xHu 地面轴线浓度模式：再取地面轴线浓度模式：再取y y=0=0代入上式代入上式22(,0,0,)exp()2zyzqHc xHu 地面轴线浓度模式：再取地面轴线浓度模式：再取y y=0=0代入上式代入上式)/(88.0)/(00088.0)1.117*21.55(1.117*1.146*09.5*14.32703322mmgmgEXP六、实例计算六、实例计算yzconstd(,0,0,)0dzc xHmax22zyqcuH emax|2czx xH地面最大浓度模式（续）：地面最大浓度模式（续）：设设（实际中

40、成立）（实际中成立）由此求得由此求得yzconstd(,0,0,)0dzc xHmax22zyqcuH emax|2czx xH地面最大浓度模式（续）：地面最大浓度模式（续）：设设（实际中成立）（实际中成立）由此求得由此求得=38.96z =0.24x(1+0.0001x)-1/2=38.96 X=163.0(M)y =0.32x(1+0.0004x)-1/2=0.32*163(1+0.0004*163)-1/2=52.16(m)z =0.24x(1+0.0001x)-1/2 =0.24*163(1+0.0001*500)-1/2=38.96(m)Cmax=0.003147(g/m3)=3.1

41、47(g/m3)六、实例计算六、实例计算高斯模式的浓度扩散公式汇总地面源（H=0）高架源（H0）)22(exp22222zyzyzyuQ)2)(2(exp22222zyzyHzyuQ)22(exp2222zyzyzyuQ2)(exp2)()exp2(exp2222222zzyzyHzHzyuQC)2(exp22yzyyuQ)22(exp2222zyzyHyuQzyuQ)2(exp22zzyHuQ地面轴地面轴线上点线上点C(x,0,0)地面点地面点C(x,y,0)半无界半无界(任一点任一点)C(x,y,z)无界无界(任一点任一点)C(x,y,z)七、大气扩散模型系统七、大气扩散模型系统(ADMS

42、)(ADMS)简介简介 由剑桥环境研究公司发展的由剑桥环境研究公司发展的ADMS ADMS 大气模型系列能广范应用于计算气体污染物大气模型系列能广范应用于计算气体污染物和颗粒状污染物。每一个模型的用户界面经过精心设计以适用于不同程度的应用。和颗粒状污染物。每一个模型的用户界面经过精心设计以适用于不同程度的应用。所有的模型都经过了广泛严密的论证。所有的所有的模型都经过了广泛严密的论证。所有的ADMS ADMS 模型都具有中文版。模型都具有中文版。ADMS-ADMS-城市城市,是大气扩散模型系统是大气扩散模型系统(ADMS)(ADMS)系列中的最复杂的一个系统。它运系列中的最复杂的一个系统。它运行

43、于行于PC PC 之上之上,模拟城市区域来自工业模拟城市区域来自工业,民用和道路交通的污染源产生的污染物在民用和道路交通的污染源产生的污染物在大气中的扩散。大气中的扩散。ADMS-ADMS-城市模型用点源城市模型用点源,线源线源,面源面源,体源和网格源模型来模拟体源和网格源模型来模拟这些污染源。这些污染源。ADMS-ADMS-城市可以作为一个独立的系统使用城市可以作为一个独立的系统使用,也可以与一个地理信息系统联合也可以与一个地理信息系统联合使用。使用。ADMS-ADMS-城市与城市与MapInfoMapInfo以及以及ESRIESRI的的ArcViewArcView可以完全有机的连接。可以完

44、全有机的连接。我们推荐我们推荐将将ADMS-ADMS-城市与这两个地理信息系统中的任何一种一起使用。城市与这两个地理信息系统中的任何一种一起使用。因为这样可以使用因为这样可以使用数字地图数据数字地图数据,CAD,CAD制图和制图和/或航片真实直观地设置您的污染问题。在所使用的不或航片真实直观地设置您的污染问题。在所使用的不同类型的地图数据上，生成如等值平面图的输出和作报告用的硬拷贝图形等。至同类型的地图数据上，生成如等值平面图的输出和作报告用的硬拷贝图形等。至于如何得到这些地图数据于如何得到这些地图数据,相应的信息可以由相应的信息可以由ArcViewArcView 和和MapInfoMapIn

45、fo的供应者提供。的供应者提供。ADMS-ADMS-城市与其它用于城市地区的大气扩散模型的一个显著的区别是城市与其它用于城市地区的大气扩散模型的一个显著的区别是ADMS-ADMS-城城市应用了现有的基于长度和边界层高度描述边界层结构的参数的最新物理知识。市应用了现有的基于长度和边界层高度描述边界层结构的参数的最新物理知识。这使得随高度的变化而变化的扩散过程可以更真实地表现出来，所获取的污染物这使得随高度的变化而变化的扩散过程可以更真实地表现出来，所获取的污染物的浓度的预测结果通常是更精确的浓度的预测结果通常是更精确,更可信。更可信。（1 1）应用的多功能性例如预测结果可与）应用的多功能性例如预

46、测结果可与EPAQSEPAQS标准作比较标准作比较,应用于英国国家大气质应用于英国国家大气质量战略目标的实施量战略目标的实施,欧共体欧共体(EU)(EU)和世界卫生组织和世界卫生组织(WHO)(WHO)的标准和导则作比较的标准和导则作比较;大气质大气质量管理区域量管理区域(AQMAsAQMAs)的设计的设计;交通规划交通规划,低排污区低排污区(LEZsLEZs)的选择的选择;环境影响评价环境影响评价;“;“如如果怎样果怎样?”?”的情行和对将来污染的预测。的情行和对将来污染的预测。（2 2）扩散模型应用了最新的基于边界层高度和扩散模型应用了最新的基于边界层高度和Monin-ObukhovMon

47、in-Obukhov长度的边界层结构长度的边界层结构参数的物理知识。参数的物理知识。Monin-ObukhovMonin-Obukhov长度是一种由摩擦力速度和地表热通量而定的长长度是一种由摩擦力速度和地表热通量而定的长度尺度。度尺度。局地局地高斯型模型被嵌套在一个轨迹模型中以便较大的地区高斯型模型被嵌套在一个轨迹模型中以便较大的地区(如大于如大于5050公里公里x50 x50公里公里)也被此扩散模型考虑了。也被此扩散模型考虑了。（3 3）污染源类型污染源类型-可详细地模拟可详细地模拟30003000个网格污染源个网格污染源,1500,1500个道路污染源和个道路污染源和15001500个个工

48、业污染源工业污染源(由点由点,线线,面和体污染源面和体污染源)能够被同时模拟。由于可将较小的污染源集能够被同时模拟。由于可将较小的污染源集成为网格污染源成为网格污染源,大数量的污染源在模型实际运行中都可被考虑进去。有非常大数大数量的污染源在模型实际运行中都可被考虑进去。有非常大数量的污染源时量的污染源时,建议用户将小的点源和道路源集成为网格源进行运算建议用户将小的点源和道路源集成为网格源进行运算,有利于运算有利于运算速度速度,提高运行效率。提高运行效率。七、大气扩散模型系统七、大气扩散模型系统(ADMS)(ADMS)简介简介（4 4）内嵌的街道窄谷模型；内嵌的街道窄谷模型；（5 5）反应模块包

49、括计算一氧化氮反应模块包括计算一氧化氮,二氧化氮和臭氧之间的反应；二氧化氮和臭氧之间的反应；（6 6）流量计数数据的排污的计算使用一个污染排放因子的数据库；）流量计数数据的排污的计算使用一个污染排放因子的数据库；（7 7）与排污清单数据库连接；与排污清单数据库连接；（8 8）交互式图形用户界面；交互式图形用户界面；（9 9）商业化地理信息系统商业化地理信息系统(例如例如ArcViewArcView和和MapInfo)MapInfo)软件的有机接口；软件的有机接口；（1010）预处理器可自动处理各种输入数据如风速预处理器可自动处理各种输入数据如风速,日期日期,时间和云盖度时间和云盖度,或风速或风

50、速,地表热通量和边界层高度计算边界层参数。气象数据可以是原始数据地表热通量和边界层高度计算边界层参数。气象数据可以是原始数据,小时值小时值或经统计分析的数据；或经统计分析的数据；（1111）使用了在对流情况下的非高斯的垂直剖面，这可以容许考虑在大气边使用了在对流情况下的非高斯的垂直剖面，这可以容许考虑在大气边界层中湍流歪斜的性质界层中湍流歪斜的性质,解决因这种现象导致的近地表的高浓度现象。模型验解决因这种现象导致的近地表的高浓度现象。模型验证测试证明证测试证明,采用这种方法的计算结果有更佳表现。采用这种方法的计算结果有更佳表现。七、大气扩散模型系统七、大气扩散模型系统(ADMS)(ADMS)简