l2n2接线_l21l20l22接线

大气污染控制工程_第四章_大气污染浓度估算模式 　　1、1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模式高斯扩散模式3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择n风：风： 平流输送为主，风大则湍流大平流输送为主，风大则湍流大n湍流：扩散比分子扩散快湍流：扩散比分子扩散快10105 6倍倍 湍流湍流大气的无规则运动大气的无规则运动 w风速的脉动风速的脉动w风向的摆动风向的摆动 n热力：温度垂直分布不均（不稳定）热力：温度垂直分布不均（不稳定）n机械：垂直方 　　2、向风速分布不均匀及地面粗糙度机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度 主要阐述湍流与主要阐述湍流与烟流传播及物质浓度衰减烟流传播及物质浓度衰减的关系的关系类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比，用分子扩散方程描述。梯度成正比，用分子扩散方程描述。泰勒统计学方法，正态分布泰勒统计学方法，正态分布萨顿实用模式萨顿实用模式高斯模式高斯模式 粒子浓度分布以粒子浓度分布以x x 轴为对称轴，并符合正态分布。轴为对称轴，并符合正态分布。由湍流引起的扩散由湍流引起的扩散:xy微粒微粒平均风平均风1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模 　　3、式高斯扩散模式3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择n坐标系坐标系 右手坐标，右手坐标，x x为平均风向，为平均风向，z z为垂直方向为垂直方向n四点假设四点假设 a污染物浓度在污染物浓度在y y、z z上分布为正态分布上分布为正态分布b b全部空间中风速均匀稳定全部空间中风速均匀稳定c c源强是连续均匀稳定的源强是连续均匀稳定的d d扩散中污染物是守恒的（不考虑转化和沉降）扩散中污染物是守恒的（不考虑转化和沉降） 一、高 　　4、斯模式的有关假定一、高斯模式的有关假定 w 高斯扩散模式的坐标系高斯扩散模式的坐标系2222( , , )exp ()222yzyzqyzc x y zu c 任一点处的污染物浓度，任一点处的污染物浓度，g/m3u 平均风速平均风速, m/sq 源强，源强，g/s y ，x 污染物在污染物在 x 、y方向的标准差方向的标准差 二、无界空间二、无界空间连续点源扩散模式连续点源扩散模式 镜像全反射镜像全反射-像源法像源法n实源： n像源：( , ,)q x y Hz( , ,)q x y Hz 二、有界情形二、有界情形连续点源扩散模式连续点源扩散模式 22221()( , ,)exp22yzyzQ 　　5、yzHqx y zu 实；H()()( , ,)exp() expexp2222yzzyzQyzHzHq x y zu ；H总贡献：22221()( , ,)exp22yzyzQyzHqx y zu 像；H源强源强平均风速平均风速扩散参数扩散参数有效源高有效源高令 z=0，可得高架源的地面浓度2222( , ,0)exp()exp()22yzyzQyHq x yu ；H令令y=0,z=0 y=0,z=0 可得高架源地面轴线浓度可得高架源地面轴线浓度22( ,0,0)exp()2zyzQHq xu ；H 三、高架三、高架点源点源地面地面扩散模式扩散模式 四、高架四、高架点源点源地面轴 　　6、线地面轴线扩散模式扩散模式 取H0，2222( , ,)exp()exp()22yzyzQyzq x y zu ；0有界情形是无界情形地面浓度两倍有界情形是无界情形地面浓度两倍 五、地面五、地面点源点源扩散模式扩散模式 六、地面六、地面最大浓度的估算最大浓度的估算 六、地面六、地面最大浓度的估算最大浓度的估算 2mzx xH22zmysigusofteuH若稳定度不变，增加了若稳定度不变，增加了H H，则会在更远处出现，则会在更远处出现最大浓度及扩散参数。最大浓度及扩散参数。 六、地面六、地面最大浓度的估算最大浓度的估算 粒径小于粒径小于15m的颗粒物可按气体扩散计算的颗粒物可按气体扩散计算大于大于15m 　　7、的颗粒物：倾斜烟流模式的颗粒物：倾斜烟流模式2222(1)(/ )( , ,0,)exp()exp222tyzyza qyHv x uc x yHu 2pp18tdgv 六、颗粒物六、颗粒物扩散模式扩散模式 1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模式高斯扩散模式3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择l q 源强：源强： 计算或实测计算或实测 l 平均风速平均风速 ： 多年的风速资料多年的风速资料 lH 　　8、?ly? z?()()( , , ,)exp()exp exp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu n实实际际浓浓度度()()( , , ,)exp()exp exp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu n实实际际浓浓度度u连续点源的排放模型垂直烟流（无风）垂直烟流（无风）水平烟流（有风）水平烟流（有风） 一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算 烟气排出烟气排出准垂直形式准垂直形式弯曲并扩大弯曲并扩大瓦解变平瓦解变平 终极抬升高度终极抬升高度 一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算 初始动量：初始动量： 速度、内径速度、内径烟温度 　　9、烟温度 浮力浮力sHHHsHH烟烟囱囱几几何何高高度度抬抬升升高高度度有有效效源源高高sHHHsHH烟烟囱囱几几何何高高度度抬抬升升高高度度有有效效源源高高 一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算 lHolland公式公式lBriggs公式公式l中国国家标准中规定的公式中国国家标准中规定的公式 计算方法：计算方法： 一、烟气抬升高度的计算一、烟气抬升高度的计算 适用于中性大气条件（稳定时减小，不稳时增加1020） 计算结果明显低估计算结果明显低估2 23 3倍倍 dTTTuDvhsass7 . 25 . 1 （1） Holland公式（公式（1953）适用不稳定及中性大气条件 H1 1/ 　　10、32/3sH1 1/32/3sH21000kW 10 =0.362 10 =1.55当时sQxHHQxuxHHQHuH1 1/31/3H3/52/5Hs6 / 5 3/53/5Hs21000kW 3* =0.362 3* =0.332 *=0.33当时QxxHQxuxxHQHxQHuQ QH H: :热释放率，单位时间，单位质量烟气升高热释放率，单位时间，单位质量烟气升高T T度所释度所释放的热量，单位放的热量，单位cal/scal/s。烟流抬升高度与烟囱高度有关，烟囱高情况下烟流抬升高度与烟囱高度有关，烟囱高情况下计算保守，相反情况计算不安全计算保守，相反情况计算不安全 2、Briggs公式 　　11、公式12Hsa1 nn0HsHaVasHH121sH12100kW()35K =0.35 1700kW2100kW1700 =() 4002(1.50.01)0.04 =sQTTHn QHuTQP QTTTTsigusoftHHHHv DQHu (1)当和时(2)当时HHsH1 / 43 / 8aH8(1700)1700kW35K2(1.50.01) = 10m1.5m/s d =5.5(0.0098)dQuQTv DQHuTHQz(3)当或时(4)当高 处 的 年 平 均 风 速 小 于 或 等 于时 3、国家标准（、国家标准（GB/T13201-91） 某城市火电厂的烟囱高某城市火电厂的烟囱高100m 　　12、，出口内径，出口内径5m。出口烟气。出口烟气流速流速12.7m/s，温度，温度140，流量，流量250m3/s。烟囱出口处的。烟囱出口处的平均风速平均风速4 m/s，大气温度，大气温度20，当地气压，当地气压978.4hPa，试，试确定烟气抬升高度及有效源高。确定烟气抬升高度及有效源高。 例题例题某排放源年烧煤某排放源年烧煤1515万吨，该煤含硫量为万吨，该煤含硫量为3%3%，燃烧，燃烧效率为效率为80%80%，年生产，年生产天。烟囱高度为天。烟囱高度为30m30m烟囱出烟囱出口内径为口内径为1.0m1.0m烟气出口速度为烟气出口速度为5m/s,5m/s,出口烟气温度出口烟气温度为 　　13、为。已知当地年平均风速为。已知当地年平均风速为3m/s,3m/s,年平均年平均温度为温度为2222，试求源强，试求源强Q Q，烟流抬升高度，烟流抬升高度hh（注：风速幂指数为（注：风速幂指数为0.200.20，抬升公式为，抬升公式为 其中其中 =1.29kg/m3, =1.004KJ/(kgk) =1.29kg/m3, =1.004KJ/(kgk) ）uQdwhh/ )04. 05 . 1 (20),()2(20asphTTdwcQpcl H?l y? z?()()( , , ,)exp()exp exp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu n实实际际浓浓 　　14、度度()()( , , ,)exp()exp exp2222yyzyzqyzHzHc x y z Hu n实实际际浓浓度度PG曲线曲线 Pasquill常规气象资料估算常规气象资料估算 Gifford制成图表制成图表大气分成大气分成A-F共六个稳定度等级共六个稳定度等级( (云、日照、风速云、日照、风速)x y曲线（曲线（6条）分别对应条）分别对应6个稳定度等级个稳定度等级 二、扩散参数的确定二、扩散参数的确定w PG曲线的应用：曲线的应用：太阳高度角太阳高度角云量云量Turner(1961)引入太阳高度角判定日射强弱的定量办法，确定稳定度级别。日射等级日射等级风速风速稳定度稳定度 　　15、水平扩散参数水平扩散参数垂直扩散参数垂直扩散参数yzPG曲线的应用n地面最大浓度估算HzxmaxcxyxmaxCw由由和和w由由曲线（图曲线（图反查出反查出w由由曲线（图曲线（图w由式（由式（求出求出HzxmaxcxyxmaxCw由由和和w由由曲线（图曲线（图4-54-5）w由由曲线（图曲线（图4-44-4）查）查w由式（由式（yz2mzx xH4-10)（1 1）不稳定类：）不稳定类：A A、B B、C C；（2 2）中性类：）中性类：D D（3 3）稳定类：）稳定类：E E、F F A B C D E F强不稳定强不稳定 不稳定不稳定 弱不稳定弱不稳定 中性中性 较稳定较稳定 稳定稳定 大 　　16、气稳定度的分类大气稳定度的分类1.1.国家标准中的修改应用（国家标准中的修改应用（GB/T13201-91GB/T13201-91）修正太阳高度角的计算方法修正太阳高度角的计算方法适应我国大量地面观测无云高观测的情况适应我国大量地面观测无云高观测的情况 扩散曲线法的完善扩散曲线法的完善0arcsinsin sincos cos cos(15300)ht 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提至B级，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 大气稳定度的选取大气稳定度的选取扩散参数的选取扩散参数的选取n扩散参数的表达式为（取样时间扩散参数的 　　17、表达式为（取样时间0.5h，按表，按表4-8查算）查算）n平原地区和城市远郊区，平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级向不稳定方向提半级n工业区和城市中心区，工业区和城市中心区，C提至提至B级，级，D、E、F向不稳定方向向不稳定方向提一级提一级n丘陵山区的农村或城市，同工业区丘陵山区的农村或城市，同工业区n取样时间大于取样时间大于0.5h， 不变，不变，1221,aayzxx2121()qyyzw 某城市火电厂的烟囱排放烟流的有效高度为某城市火电厂的烟囱排放烟流的有效高度为304.9m, ，烟气排放速率为烟气排放速率为150g/s，烟囱出口处烟囱出口处的平均风速的平均风速4m/s， 　　18、 试计算阴天白天的试计算阴天白天的SO2的最的最大落地浓度及出现的距离。大落地浓度及出现的距离。例题例题例例4-2 某石油精炼厂自平均有效源高某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的处排放的SO2量为量为80g/s，有效源高处的平均风速为，有效源高处的平均风速为 6m/s，试估算冬季阴天正，试估算冬季阴天正下风向距离烟囱下风向距离烟囱500m处地面上的处地面上的SO2浓度。浓度。解：在阴天条件下，大气稳定度为解：在阴天条件下，大气稳定度为D级，由表级，由表4-4查得，在查得，在x=500m处，处， =35.3m， =18.1m。代入式（。代入式（4-9）得：）得：yz22253(500,0,0 　　19、,60)exp()exp() 3.14635.318.12 18.12.7310/zyzQHcugm 例例4-3 在例在例4-1的条件下，当烟气排出的的条件下，当烟气排出的SO2速率为速率为150g/s时，试计时，试计算阴天的白天算阴天的白天SO2的最大着地浓度及其出现的距离。的最大着地浓度及其出现的距离。解解：（：（1）确定大气稳定度：根据题设，阴天的白天为）确定大气稳定度：根据题设，阴天的白天为D级。根据扩散参级。根据扩散参数的选取方法，城区中的点源，数的选取方法，城区中的点源，D级向不稳定方向提一级，则应为级向不稳定方向提一级，则应为C级。级。（2）计算最大着地浓度：由例）计 　　20、算最大着地浓度：由例4-1计算结果，有效源高计算结果，有效源高H=304.9m，由，由式（式（4-11）求得出现最大着地浓度时的垂直扩散参数：）求得出现最大着地浓度时的垂直扩散参数：查表查表4-4或按表或按表4-8中的幂函数计算，在中的幂函数计算，在C级稳定度，级稳定度， =215.6m时，时，由式由式4-10求得最大着地浓度：求得最大着地浓度：max304.9215.63582zx xHmzmax3998,358yxmm53max225.6910/yzQgmuH e3.2 某石油精炼厂自平均有效源高某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的处排放的SO2质质量为量为80g/s，有效源高处的平均 　　21、风速为，有效源高处的平均风速为6m/s，试估算，试估算冬季阴天正下风方向距烟囱冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的处地面上的SO2浓度。浓度。解：根据题设条件，由表解：根据题设条件，由表4-3查得稳定度级别为查得稳定度级别为D，由，由表表4-4查得查得 y=35.3m z z=18.1m C（x,0,0,H）= = =2.7310-5g/m3 =2.7310-2mg/m3222expZzyHuq221 .18260exp1 .183 .35614. 3803.3 据估计，某燃烧着的垃圾堆以据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的速率排放氮氧化物。的速率排放氮氧化物。在风速为在风速为7m/s的 　　22、阴天夜里，源的正下风方向的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓处的平均浓度是多少？假设这个垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。度是多少？假设这个垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。 解：根据题设条件，解：根据题设条件， 由表由表4-3查得，稳定度级别为查得，稳定度级别为D，由表，由表4-4 查得查得y y=173m =173m z z=79.1m=79.1m C C（3000,0,0,03000,0,0,0）= = =9.97 =9.-3-3 mg/m mg/m3 3 1 .. 33zyuQ1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模式高斯扩散模式 　　23、3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择有上部逆温的扩散示意图有上部逆温的扩散示意图边界层存在高架逆温层边界层存在高架逆温层边界层中的夹卷层边界层中的夹卷层该层湍流交换弱，界面交换只是分子扩散和重力破碎该层湍流交换弱，界面交换只是分子扩散和重力破碎-垂直扩散受抑制垂直扩散受抑制观测表明：逆温层底上下的污染物浓度通常可相差观测表明：逆温层底上下的污染物浓度通常可相差倍，污染物实际上被限制在地面和逆温层底之间的混倍， 　　24、污染物实际上被限制在地面和逆温层底之间的混合层内，这时的扩散称为合层内，这时的扩散称为封闭型扩散封闭型扩散 一、封闭型扩散计算一、封闭型扩散计算通常发生在晴天，高压控制区域通常发生在晴天，高压控制区域封闭型扩散使地面污染物浓度明显增加封闭型扩散使地面污染物浓度明显增加尤其对于高架源尤其对于高架源 一、封闭型扩散计算一、封闭型扩散计算 一、封闭型扩散计算一、封闭型扩散计算两个两个反射反射面面 一、封闭型扩散计算一、封闭型扩散计算n 相当于两镜面之间无穷次全反射相当于两镜面之间无穷次全反射n 实源和无穷多个虚源贡献之和实源和无穷多个虚源贡献之和 n n n为反射次数，在地面和逆温面为反射次数，在地 　　25、面和逆温面n 实源在两个镜子里分别形成实源在两个镜子里分别形成n n个像个像若求地面浓度，则有：若求地面浓度，则有：若求地面轴线浓度，则有若求地面轴线浓度，则有 一、封闭型扩散计算一、封闭型扩散计算22(2)exp2zyzqHnDCu l 简化计算：简化计算：1.当当（尚尚未未到到封封闭闭阶阶段段）w（烟烟流流半半宽宽度度）w查查PG曲曲线线w4-9式式计计算算 地地面面轴轴线线浓浓度度Dxx2 .1 5zDHDx1.当当（尚尚未未到到封封闭闭阶阶段段）w（烟烟流流半半宽宽度度）w查查PG曲曲线线w4-9式式计计算算 地地面面轴轴线线浓浓度度Dxx2 .1 5zDHDx011d1DzDD2.当 　　26、当，z z向向浓浓度度混混合合均均匀匀，z z分分布布函函数数为为D2xx22( , )exp()22yyqyc x yuD011d1DzDD2.当当，z z向向浓浓度度混混合合均均匀匀，z z分分布布函函数数为为D2xx22( , )exp()22yyqyc x yuD2.当当，z z向向浓浓度度混混合合均均匀匀，z z分分布布函函数数为为D2xx22( , )exp()22yyqyc x yuDDD2xxx3. DxxD2xx内内 插插 （ 假假 定定 变变 化化 为为 线线 性性 ） ， 按按 z值值 插插 值值DD2xxx3. DxxD2xx内内 插插 （ 假假 定定 变变 化化 为为 　　27、 线线 性性 ） ， 按按 z值值 插插 值值 一、封闭型扩散计算一、封闭型扩散计算熏烟型的污染熏烟型的污染 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算在晴夜，地面辐射冷却形成自地面向上的逆温层，其上在晴夜，地面辐射冷却形成自地面向上的逆温层，其上部仍为递减状态。日出后，地面受太阳照射增温，夜间形成部仍为递减状态。日出后，地面受太阳照射增温，夜间形成的辐射逆温层自下而上逐渐消散破坏，变成不稳定层结。这的辐射逆温层自下而上逐渐消散破坏，变成不稳定层结。这一温度垂直分布状况的转变会形成一种特殊的空气污染物分一温度垂直分布状况的转变会形成一种特殊的空气污染物分布形式布形式熏烟型扩散熏烟型扩散。这是因为，一 　　28、旦逆温层自下而上消散至一定向度，原先这是因为，一旦逆温层自下而上消散至一定向度，原先积聚在稳定层结气层中的空气污染物，一方面因上方有未消积聚在稳定层结气层中的空气污染物，一方面因上方有未消散殆尽的逆温层而使向上扩散仍受抑；另一方面却会受热力散殆尽的逆温层而使向上扩散仍受抑；另一方面却会受热力湍流交换支配而垂直向下混合到地，形成熏烟形式的散布，湍流交换支配而垂直向下混合到地，形成熏烟形式的散布，在一定范围明显增大地面浓度。在一定范围明显增大地面浓度。 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算一般发生在早上，持续时间一般发生在早上，持续时间10-2010-20分钟分钟范围小，浓度高范围小，浓度高熏烟型 　　29、扩散特点：熏烟型扩散特点：1 1：夜间以地面为底，整层处逆温状态：夜间以地面为底，整层处逆温状态2 2：日出后，逆温层由地面向上被破坏；：日出后，逆温层由地面向上被破坏；3 3：破坏消散达烟流上缘时，上方仍为逆温层，下部则已由逆：破坏消散达烟流上缘时，上方仍为逆温层，下部则已由逆温变成递减的不稳定状态。温变成递减的不稳定状态。 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算(1)(1)熏烟型熏烟型扩散过程的烟流原先处于稳定层结气层扩散过程的烟流原先处于稳定层结气层 内，然内，然 后，污染物由积聚到熏蒸到地；后，污染物由积聚到熏蒸到地； 封闭型封闭型扩散过程的烟流原先 　　30、处于不稳定层结气层内，污染扩散过程的烟流原先处于不稳定层结气层内，污染 物无积累，对地面浓度影响略轻。物无积累，对地面浓度影响略轻。(2)(2)熏烟型熏烟型扩散过程持续时间很短暂，扩散过程持续时间很短暂， 封闭型封闭型扩散过程往往会持续相当长的时间。扩散过程往往会持续相当长的时间。(3)(3)熏烟型熏烟型扩散过程造成的地面污染物高浓度落地点范围窄小扩散过程造成的地面污染物高浓度落地点范围窄小 但离源距离变化很大，受逆温强度、地面加热率、平均风但离源距离变化很大，受逆温强度、地面加热率、平均风 速和有效源高等而定；速和有效源高等而定； 封闭型封闭型扩散过程造成的范围较大，影响相对稳定。扩散过程造 　　31、成的范围较大，影响相对稳定。 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算 D D 换成换成h hf f（垂向均匀分布）；（垂向均匀分布）；q q只包括进只包括进入混合层部分，入混合层部分， 则仍可用上面公式则仍可用上面公式 22211exp()d22( , ,0,)exp(), ()/22pFfzyffyfqPPyx yHPhHuh2.15152.158oyyfyH tgH 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算 二、熏烟型扩散计算二、熏烟型扩散计算1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模式高斯扩散模式3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的扩散模 　　32、式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择w无无限限长长线线源源n风风向向和和线线源源不不垂垂直直时时 （交交角角 4 45 5o o）22L2( , ,0,)exp()exp()d22zyyzqHyx yHyu 2L22( ,0,0,)exp()22sinzzqHxHuw无无限限长长线线源源n风风向向和和线线源源不不垂垂直直时时 （交交角角 4 45 5o o）22L2( , ,0,)exp()exp()d22zyyzqHyx yHyu 2L22( ,0,0,)exp()22sinzzqHxHu212 　　33、2L21( ,0,0,)exp()exp()d2222PPzzqHPxHPuw有有限限长长线线源源2122L21( ,0,0,)exp()exp()d2222PPzzqHPxHPuw有有限限长长线线源源城市城市 一、线源扩散模式一、线源扩散模式大气排放规范里规定条件：烟囱高大气排放规范里规定条件：烟囱高40m40m； 单个排放量单个排放量0.04t/h0.04t/h城市城市 一、面源扩散模式一、面源扩散模式qxuD1niiqxuD n箱箱模模式式：假假定定污污染染物物浓浓度度在在混混合合层层内内均均匀匀分分布布（划划分分为为更更小小的的面面源源单单）qxuD1niiqxuD n箱箱模模式式 　　34、：假假定定污污染染物物浓浓度度在在混混合合层层内内均均匀匀分分布布（划划分分为为更更小小的的面面源源单单）假定污染物浓度在混合层内均匀分布假定污染物浓度在混合层内均匀分布划分为更小的面源单划分为更小的面源单n简化为点源的面源模式简化为点源的面源模式n简化为点源的面源模式简化为点源的面源模式z00 1/1/000121( , ,0,)exp2 ()() ()(), 4.32.15(), ()yyzzyyzzyzyzyzqyHx yHuWHxxl某点的污染物浓度主要取决于上风向面单的源强，某点的污染物浓度主要取决于上风向面单的源强，上风向两侧单对其影响很小上风向 　　35、两侧单对其影响很小l某点的污染物浓度主要由它所在的面单的源强决定某点的污染物浓度主要由它所在的面单的源强决定0qAu山区山区距离污染源一段距离处，横向均匀分布距离污染源一段距离处，横向均匀分布l NOAA：以高斯模式为基础，对有效源高进行修正：以高斯模式为基础，对有效源高进行修正 EPA：只是对所有稳定度级别都进行了地形高度修正：只是对所有稳定度级别都进行了地形高度修正 以高斯模式为基础，对有效源高进行修正以高斯模式为基础，对有效源高进行修正1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模式高斯扩散模式3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的 　　36、扩散模式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择烟囱高度的计算烟囱高度的计算要求：要求：n（1）达到稀释扩散的作用达到稀释扩散的作用n（2）造价最低，造价最低， 造价正比于造价正比于H HS S2 2n（3 3）地面浓度不超标）地面浓度不超标 ？l 按地面最大浓度计算按地面最大浓度计算l 按地面绝对最大浓度计算按地面绝对最大浓度计算l 按一定保证率计算按一定保证率计算l P值法值法 一、面源扩散模式一、面源扩散模式 max22()ezyqCuHyzs02e ()zbyqHHu CCbCCC0max在0. 　　37、51.0之间取0C标准浓度bC本底浓度max22()ezyqCuHyzs02e ()zbyqHHu CCbCCC0max在0.51.0之间取0C标准浓度bC本底浓度0C标准浓度bC本底浓度maxCu（ 4-10）m ax(321)HHC出出 现现 极极 大大 值值maxCu（ 4-10）m ax(321)HHC出出 现现 极极 大大 值值1BHu（代入sBHHu2maxcsd0dCBuHu（危危险险风风速速危危险险风风速速）1BHu（代入sBHHu2maxcsd0dCBuHu（危危险险风风速速危危险险风风速速）此时sc2BHHHuabsm2ssc()2e2ezzyysigusoftCH BH u代代入入下 　　38、下式式可可得得sc02e()zybqHucc此时sc2BHHHuabsm2ssc()2e2ezzyysigusoftCH BH u代代入入下下式式可可得得sc02e()zybqHucc(4-10) 取上述两种情况之间一定保证率下的平均风速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和扩散参数6s10qHHP 国标国标GB/T 13201-91r上述计算公式按锥形高斯模式导出，在逆温较上述计算公式按锥形高斯模式导出，在逆温较强的地区，需要用封闭型或熏烟型模式校核强的地区，需要用封闭型或熏烟型模式校核r烟气抬升高度优先采用国家标准中的推荐公式烟气抬升高度优先采用国家标准中的推荐公式r烟流下洗、下沉现象， 　　39、烟囱高度不得低于所从烟流下洗、下沉现象，烟囱高度不得低于所从属建筑物高度的属建筑物高度的2 2倍倍南京市某开发区某污染源南京市某开发区某污染源SO2排放量为排放量为80g/s，烟气，烟气流量为流量为265m3/s，烟气温度为，烟气温度为418K，大气温度为，大气温度为293K。这一地区的。这一地区的SO2本底浓度为本底浓度为0.05mg/m3，设，设z/y0.5，地面平均风速，地面平均风速u103m/s，稳定度参数，稳定度参数m=0.25，试按，试按环境空气质量标准环境空气质量标准（GB3095GB6）的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。）的二级标准来设计烟囱的高度和出 　　40、口直径。 烟流抬升高度烟流抬升高度n热释放率热释放率n烟囱出口风速烟囱出口风速n选择烟气抬升公式选择烟气抬升公式 按城市及近郊区条件，参考表按城市及近郊区条件，参考表42，取，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入，代入P91（422）得）得 kWkWTTQPQsvaH. . 035. 0425. 025. 0. 1)10( 3)(ssmHHZZuu12/54/13/23/11048.23687. . 121sssnsnHHHHuHQnH计算烟囱几何高度计算烟囱几何高度 环境空气质量标准环境空气 　　41、质量标准的二级标准限值为的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代（年均），代入入P109（462） 采用牛顿切线法迭代：采用牛顿切线法迭代：Hs1160， Hs2182.6， Hs3182.7， 取取Hs183mHccueQHyzbs)(20HHs625. 0310)05. 006. 0()(687. 1718. 2142. 35 . 010802计算计算烟囱出口烟囱出口 内径内径烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍倍 ，即：即：v1.51..25=9.31m/s ；但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在但为保证烟气顺利抬 　　42、升，出口流速应在2030m/s。取。取v=20m/s，则有，则有实际直径可取为实际直径可取为4.0m4.0m。 mvQDv1 . 计算烟囱几何高度计算烟囱几何高度代入数据，整理得：代入数据，整理得：即即 Hs183.3m，取，取Hs184m危险风速危险风速6.97m/s；此时地面风速；此时地面风速3.36m/s。v取取20m/s，大于危险风速的，大于危险风速的1.5倍，则倍，则D可取可取4.0m.39)(221ssnsnHsyzbsHHHQnHBuccueQH91.7665sH最大允许排放率最大允许排放率sigusoft80g/s288kg/h0.288t/h污染物点源排放控 　　43、制系数污染物点源排放控制系数PPPic0其中其中为点源调整系数，可取为点源调整系数，可取1；Pi为地理区域性点源排放控制系数，可查表，对于南京总量控制为地理区域性点源排放控制系数，可查表，对于南京总量控制区域，区域， Pi5075；c0为环境空气质量标准中的日平均限值，为环境空气质量标准中的日平均限值，mg/m3。取取Pi50， c00.15 mg/m3P1500.157.5t/(h.m2）计算烟囱几何高度计算烟囱几何高度代入数据，即代入数据，即采用牛顿切线法迭代：采用牛顿切线法迭代：Hs1100， Hs261.5， Hs363.43， Hs463.44，取，取Hs64m610sQHHP417 　　44、. 0648.235 . . 0sHHs大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准（GB）中规定的烟囱高度中规定的烟囱高度Hs130m （按外推法计算）（按外推法计算）方法一与方法二计算结果可行；方法三计算结果不可方法一与方法二计算结果可行；方法三计算结果不可行。行。问题一：为何方法一与方法二计算结果相近？问题一：为何方法一与方法二计算结果相近？问题二：方法三计算结果为何与方法一、方法二计算问题二：方法三计算结果为何与方法一、方法二计算结果相差很大？结果相差很大？问题三：采用方法一和方法二计算时问题三：采用方法一和方法二计算时c0能采用环境质能采用环境质量标准中 　　45、的日平均限值和小时平均限值吗？量标准中的日平均限值和小时平均限值吗？1.1.湍流扩散的基本理论湍流扩散的基本理论2.2.高斯扩散模式高斯扩散模式3.3.污染物浓度的估算方法污染物浓度的估算方法4.4.特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式5.5.城市及山区的扩散模式城市及山区的扩散模式6.6.烟囱高度设计烟囱高度设计7.7.厂址的选择厂址的选择u 风向、风速、气稳定度、混合层高度风向、风速、气稳定度、混合层高度 本底浓度；风向、风速；温度层结；地形本底浓度；风向、风速；温度层结；地形n风向和风速：风玫瑰图风向和风速：风玫瑰图n大气稳定度大气稳定度n混合层厚度的确定混合层厚度的确定 一 　　46、、气象资料一、气象资料n计算公式：计算公式：w（考虑风速、风向、大气稳定度的概率组合）（考虑风速、风向、大气稳定度的概率组合）n按风向方位计算的平均浓度按风向方位计算的平均浓度w假定：同一扇形内下风下假定：同一扇形内下风下y方向浓度均匀分布；方向浓度均匀分布； 吹某一扇形的风时，污染物全部集中于此扇型中吹某一扇形的风时，污染物全部集中于此扇型中kjiijkijkxf 二、长期平均浓度的计算二、长期平均浓度的计算n按风向方位计算的平均浓度按风向方位计算的平均浓度w假定：同一扇形内下风下假定：同一扇形内下风下y方向浓度均匀分布；方向浓度均匀分布； 吹某一扇形的风时，污染物全部集中于此扇型中吹某一扇 　　47、形的风时，污染物全部集中于此扇型中)2H(expu)16/x()(22Q:), 0 ,(16/212z2z2/3积分得dyHyxx 二、长期平均浓度的计算二、长期平均浓度的计算n本底浓度本底浓度n风向风速风向风速w考虑风向，污染源应布置在风向频率最小的方位考虑风向，污染源应布置在风向频率最小的方位w考虑风向和风速，应布置在污染系数最小的方位考虑风向和风速，应布置在污染系数最小的方位w污染系数污染系数= =风向频率风向频率/ /平均风速平均风速n温度层结的考虑温度层结的考虑n地形的考虑地形的考虑 三、厂址选择三、厂址选择l4.2l4.4l4.11作作业业谢谢 谢！谢！Email: 高斯模式计算是 　　48、准定常条件下的，假定风向风速，稳高斯模式计算是准定常条件下的，假定风向风速，稳定度不随时间变化，适用于短时间。定度不随时间变化，适用于短时间。长时间研究须考虑此变化。长时间研究须考虑此变化。假定计算时段内源的排放率部不变，只要获得气象变量的频率函假定计算时段内源的排放率部不变，只要获得气象变量的频率函数，便可给出长期平均浓度计算公式，并估算长期浓度。数，便可给出长期平均浓度计算公式，并估算长期浓度。风向风向 16方位，相当于方位，相当于22.5扇形区域扇形区域假定长时间内，同一扇形内每个角度具有相同风频。即假定长时间内，同一扇形内每个角度具有相同风频。即Y向浓度向浓度是相等的。是相等的。吹某一方位风时，浓度集中于这一扇形。吹某一方位风时，浓度集中于这一扇形。如图如图3.49计算计算x距离处，弧线距离处，弧线A,B上任意点的浓度上任意点的浓度1( , ,0,)216sigusoft x