大气扩散浓度估算模.ppt

第四章 大气扩散浓度估算模式,1 湍流扩散的基本理论2 高斯扩散模式3 污染物浓度的估算 4 特殊气象条件下的扩散模式5 城市及山区的扩散模式6 烟囱高度设计7 厂址选择,第一节 湍流扩散的基本理论,一、湍流概念简介 大气的无规则运动称为大气湍流。按照湍流形成的原因，可将湍流分为两种形式：热力湍流：由垂直方向温度垂直分布不均匀引起机械湍流：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、湍流概念简介湍流与扩散的关系在主风方向上风的平流输送作用是主要的。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度越快，污染物的浓度就越低。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最本质的因素。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、湍流扩散理论简介,1.梯度输送理论梯度输送理论是通过与菲克（A.Fick）扩散理论的类比建立起来的。菲克认为分子扩散的规律与傅立叶提出的固体中的热传导的规律类似，皆可用相同的数学方程式描述。湍流梯度输送理论进一步假定，由大气湍流引起的某物质的扩散，类似于分子扩散，并可用同样的分子扩散方程描述。然而由于边界条件往往很复杂，不能求出严格的分析解，只能在特定的条件下求出近似解，再根据实际情况修正。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、湍流扩散理论简介,2.湍流统计理论：泰勒(GITayler)首先应用统计学方法研究湍流扩散问题，并于1921年提出了著名的泰勒公式。从污染源释放出的粒子，在风沿着x方向吹的湍流大气中扩散的情况。假定大气湍流场是均匀、稳定的。从原点释放出的一个粒子的位置用y表示，则y随时间而变化，但其平均值为零。如果从原点放出很多粒子，则在x轴上粒子的浓度最高，浓度分布以x轴为对称轴，并符合正态分布。,第四章 大气扩散浓度估算模式,图4-1由湍流引起的扩散,第四章 大气扩散浓度估算模式,萨顿（O.G.Sutton)首先应用泰勒公式，提出了解决污染物在大气中扩散的实用模式。高斯（Gaussian）在分析大量实测资料的基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设条件下的扩散模式。高斯模式是目前应用较广的模式。,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、高斯模式的有关假定 1、坐标系 原点为排放点或高架源排放点在地面的投影，x轴为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面oxy，向上方向为正。在这种坐标系中，烟流中心线或与x轴重合，或在xoy面的投影为x轴。,第二节 高斯扩散模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,高斯扩散模式坐标系,高斯扩散模式的坐标系,第四章 大气扩散浓度估算模式,2、高斯模式的有关假定四点假设 a污染物浓度在y、z 轴上分布为正态分布b全部高度风速均匀稳定c源强是连续均匀稳定的d扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、无界空间连续点源扩散模式,由正态分布的假设可得污染物平均浓度的分布函数：,由概率统计理论可得方差的表达式：,由污染物的质量守恒可得：,（4-1）,（4-2）,（4-3）,第四章 大气扩散浓度估算模式,上式中：平均风速；Q源强是指污染物排放速率。y侧向扩散参数，污染物在 y 方向分布的标准偏差，是距离y的函数，m；z竖向扩散参数，污染物在 z 方向分布的标准偏差，是距离z的函数，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。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、无界空间连续点源扩散模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、无界空间连续点源扩散模式实际的污染物排放源大多位于地面或接近地面的大气边界层内。污染物在大气中的扩散过程必然会受到地面的影响，这种大气扩散称为有界大气扩散。在建立有界大气扩散模式时，必须考虑地面的影响。,第四章 大气扩散浓度估算模式,15,三、高架连续点源扩散的高斯模式,高架连续点源的扩散问题，必须考虑地面对扩散的影响。根据假设，可以认为地面像镜面一样，对污染物可以起全反射作用。可以把P点的污染物浓度看成是两部分贡献之和：一部分是不存在地面时P点所具有的污染物浓度；另一部分是由于地面反射作用所增加的污染物浓度。,三、高架连续点源扩散的高斯模式,三、高架连续点源扩散模式,实源的贡献,像源的贡献,实际浓度,第四章 大气扩散浓度估算模式,（1）地面浓度模式：取 z0代入上式，得,（2）地面轴线浓度模式：再取 y=0代入上式,第四章 大气扩散浓度估算模式,（3）地面最大浓度模式：,由此求得：,假设y/z 不随距离 x 变化。,第四章 大气扩散浓度估算模式,2、地面连续点源,地面源高斯模式（令H0）：,第四章 大气扩散浓度估算模式,对于排放源排放的小于15m的颗粒物，可以不考虑颗粒物的沉降作用。对于粒径大于15m的颗粒物，其重力沉降作用将使浓度分布有所改变，应以倾斜烟流模式计算地面浓度。,五、颗粒物扩散模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,五、颗粒物扩散模式,地面反射系数,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟气抬升高度的计算,具有一定速度的热烟气从烟囱出口排出后，可以上升至很高的高度，其值等于烟囱的几何高度与烟气抬升高度之和：He=Hs+H（1）影响烟气抬升高度的因素：a：烟气本身的热力性质；b：烟气的动力性质；c：气象条件；d：近地层下垫面状况。,第三节 污染物浓度的估算,一、烟气抬升高度计算式,Holland公式：适用于中性大气条件（稳定时减小1020，不稳时增加1020）,Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率强的情况下，偏差更大。,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟气抬升高度的计算,2.Briggs公式：用因次分析方法导出。结果与实际值比较接近，适用与不稳定及中性大气条件,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方法”(GB/T13201-91)中的公式,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方法”(GB/T13201-91)中的公式,第四章 大气扩散浓度估算模式,例4-1 某城市火电厂的烟囱高100 m，出口内径 5 m。出口烟气流速 12.7 m/s，温度140，流量 250 m3/s。烟囱出口处的平均风速 4 m/s，大气温度 20，当地气压 978.4 hPa。试确定烟气抬升高度及有效源高。,第四章 大气扩散浓度估算模式,29,二.扩散参数的确定,应用大气扩散模式估算污染物浓度，在有效源高确定后，还必须确定扩散参数y、z。扩散参数可以现场测定，也可以用风洞模拟实验确定，还可以根据实测和实验数据归纳整理出来的经验公式或图表来估算。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二.扩散参数的确定,1、P-G扩散曲线法（1）P-G扩散曲线法的要点帕斯奎尔（Pasquill）推荐了一种仅需常规气象观测资料就可估算y、z 的方法。吉福德（Gifford）进一步将其制作成应用更方便的图表，因此该方法又称P-G曲线法。,第四章 大气扩散浓度估算模式,31,二.扩散参数的确定,1、P-G扩散曲线法（1）P-G扩散曲线法的要点首先根据太阳辐射情况（云量、云状和日照）以及距地面10 m 高处的风速将大气的稀释扩散能力划分为A、B、C、D、E、F六个稳定度级别，然后根据大量扩散实验的数据以及理论上的考虑，用曲线来表示每一个稳定度级别的y、z 随下风距离x的变化，再利用扩散模式计算污染物浓度。,第四章 大气扩散浓度估算模式,（2）帕斯奎尔扩散曲线法的应用根据常规资料确定稳定度级别稳定度级别中，A为极不稳定，B 为不稳定，C为弱不稳定，为中性，为弱稳定、为稳定。,33,1、帕斯奎尔扩散曲线法的应用,利用扩散曲线确定 和,1、帕斯奎尔扩散曲线法的应用,利用扩散曲线确定 和,35,例4-2 某石油精炼厂自平均有效源高60 m 的烟囱排放的SO2量为 80 g/s，有效源高处的平均风速为 6 m/s，试估算冬季阴天正下风向距离烟囱500 m 处地面上的SO2浓度。,36,2、国家标准规定的扩散参数取用原则,我国环境影响评价技术导则大气环境（HJ/T 2.2-93）中规定了大气污染物环境方法。（1）大气稳定度的分级方法大气扩散稳定度的确定采用修订的帕斯奎尔稳定度分级法。先按太阳高度角和云量确定太阳辐射等级，再由辐射等级和地面风速确定稳定度级别。,第四章 大气扩散浓度估算模式,2、国家标准规定的扩散参数取用原则,(1)大气稳定度的分类方法,第四章 大气扩散浓度估算模式,h0太阳高度角 当地的地理纬度当地的地理经度太阳倾角t进行观测时的北京时间,稳定度分类方法改进的PT法,2、国家标准规定的扩散参数取用原则,2、国家标准规定的扩散参数取用原则,（2）扩散参数的选取 GB/T 13201-91规定，取样时间在30分钟，扩散参数可按下列原则取用：平原地区和城市远郊区，D、E、F级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。,第四章 大气扩散浓度估算模式,（2）扩散参数的选取GB/T 13201-91中规定，取样时间为 0.5小时，扩散参数按以下幂函数表达式计算：,2、国家标准规定的扩散参数取用原则,第四章 大气扩散浓度估算模式,41,2、国家标准规定的扩散参数取用原则,（3）污染物浓度与取样时间的关系当取样时间大于 0.5小时，垂直方向的扩散参数z 不变，横向扩散参数按下式计算：,第四章 大气扩散浓度估算模式,或y 的回归指数1不变，回归系数1满足下式：,1.扩散参数的确定PG曲线法,PG曲线的应用地面最大浓度估算,(4-10),第四章 大气扩散浓度估算模式,例4-3 某城市火电厂的烟囱高100 m，出口内径 5 m。出口烟气流速 12.7 m/s，温度 140，流量 250 m3/s。烟囱出口处的平均风速 4 m/s，大气温度 20，当地气压 978.4 hPa。烟气排出的SO2 速率为 150 g/s，时，试计算阴天的白天SO2 的最大地面浓度及其出现的距离。,第四章 大气扩散浓度估算模式,例4-4 某工厂位于城市远郊区，锅炉烟囱高度为 85 m，烟气流量为 244800 m3/h，SO2 排放率为 50 g/s。烟囱出口高度处的平均风速 4.0 m/s，当地气压力为 813 hPa，环境气温为 20。试计算7月15日晴天12时的地面轴线浓度分布情况。计算范围从距离烟囱 500 m 起，间隔 500 m，计算到下风向4000 m 止（当地纬度=2430，经度=10220）。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第四节 特殊气象条件下的扩散模式,一、封闭型扩散模式 有上部逆温的扩散也称“封闭型”扩散。若将扩散到逆温层中的污染物忽略不计，把逆温层底看成是和地面一样能起全反射作用的镜面。这样，污染物就在地面和逆温层底两个镜面的全反射作用下进行扩散，其浓度分布可用像源法处理。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第四节 特殊气象条件下的扩散模式,一、封闭型扩散模式 污染源在两镜面上形成的像不止一个，而是无穷多个像对。污染物的浓度可看成是实源和无穷多对像源贡献之和。地面轴线上的污染物浓度可表示为：,一、封闭型扩散模式,（1）当x xD时：xD为烟流垂直扩散高度刚好到达逆温层底时的水平距离。在 xxD时，烟流扩散尚未受到上部逆温层的影响，其浓度仍可按一般扩散模式估算。其中：,按上式求出z 后，确定该值对应的下风距离x，此 x 值即为 xD。最后计算出污染物浓度。,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、封闭型扩散模式,（2）当x 2xD时：当 x 2 xD时，烟流经过两界面的多次反射，达到某一距离 x 后，在垂直方向的浓度分布将渐趋均匀。一般认为，x 2 xD 时，垂直方向污染物的浓度可达均匀，但 y 方向的浓度分布仍为正态分布，且仍符合扩散的连续性条件，浓度计算式为：,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、封闭型扩散模式,（3）当2 xD x xD时：污染物浓度在的变化较为复杂。可取x=xD 和 x=2xD 两点浓度的内插值。,第四章 大气扩散浓度估算模式,例4-5 某电厂烟囱有效高度为150 m，SO2 的排放量为 151 g/s。在夏季晴朗的下午，地面风速为 4 m/s。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在1.5 km 以内。试估算正下风向 3 km 和 11 km 处的SO2 浓度。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、熏烟型扩散模式,当夜间发生辐射逆温，清晨太阳升起后，逆温从地面开始向上破坏。当逆温破坏到烟流下边缘以上高度时，便发生了强烈的向下混合过程，使地面的污染物浓度增大。这个过程称为熏烟（或漫烟）过程。估算熏烟条件下污染物的地面浓度，需考虑烟流与逆温层底的相对位置。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、熏烟型扩散模式,hf,第四章 大气扩散浓度估算模式,二.熏烟型扩散模式,假设烟流是排入稳定层内的（1）当逆温层消失到高度 hf 时，在高度 hf 以下，浓度的垂直分布是均匀的，可按下式估算污染物浓度：,第四章 大气扩散浓度估算模式,二.熏烟型扩散模式,（2）逆温层消失到烟囱的有效高度处，即 hf=H 时，可认为烟流的一半向下混合，另一半仍留在上面的稳定大气中。污染物浓度可按下式进行估算：,第四章 大气扩散浓度估算模式,第四节 特殊气象条件下的扩散模式,（3）逆温层消失到烟流上边缘，即 hf=H+2z 时，可以认为烟流全部向下混合，地面熏烟浓度将达到极大值：,二.熏烟型扩散模式,（4）逆温消失到 H+2z 时，熏烟过程不复存在。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第四节 特殊气象条件下的扩散模式,例4-6 某电厂烟囱有效高度为150 m，SO2 的排放量为 151 g/s。夜间和上午地面风速为 4 m/s，夜间云量 3/10。若清晨烟流全部发生熏烟现象，试确定下风向 16 km 处的地面轴线浓度。,第五节 城市及山区扩散模式,一.城市大气扩散模式1.线源扩散模式在较长街道或公路上行驶的车辆密度，足以在道路两侧形成连续稳定浓度场的线源，称为无限长线源。在街道上行驶的车辆密度，只能在街道两侧形成断续稳定浓度场的线源，称为有限长线源。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,1.线源扩散模式,（1）无限长线源扩散模式 当风向与线源相垂直时,当风向和线源不垂直时（交角 45o）,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,1.线源扩散模式,（1）有限长线源扩散模式 在估算有限长线源造成的污染物浓度时，必须考虑线源末端引起的“边缘效应”。对于横风有限长线源，取通过所关心的接受点的平均风向为x轴。线源的范围从y1延伸到y2，且y1y2。有限长线源的扩散模式：,上式中p1=y1/y，p2=y2/y。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,数量众多、分布面广、排放高度低的污染源，可以作为面源处理。,箱模式：假定污染物浓度在混合层内均匀分布,2.面源扩散模式,污染物浓度在混合层内是均匀的,污染物浓度在混合层内不均匀,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,2.面源扩散模式 简化为点源的面源扩散模式 将城市中众多的低矮污染源依一定方式划分为若干小方格，每个方格内的源强为小方格内所有源强的和除以方格的面积。,第四章 大气扩散浓度估算模式,2.面源扩散模式 简化为点源的面源扩散模式 假设面源单元与上风向某一虚拟点源造成的污染等效。当虚拟点源的烟流扩散到面源单元中心时，其烟流的宽度等于面源单元的宽度，其厚度等于面源单元的高度。相当于在点源公式中增加了一个初始扩散参数。地面浓度计算公式：,窄烟流模式某点的污染物浓度主要取决于上风向面单元的源强，上风向两侧单元对其影响很小某点的污染物浓度主要由它所在的面单元的源强决定,2.面源扩散模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,对风向稳定、研究尺度不大、地形相对较为开阔及起伏不很大的地区，相当多的实验数据基本上还是遵循正态分布规律。在这样的地区，仍可使用平原地区的高斯扩散模式。但扩散参数应取向不稳定方向提级后的扩散参数。,二.山区扩散模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,1.封闭山谷中的扩散模式在狭长山谷中，由于峡谷两壁的多次反射，可以认为在距离污染源一段距离后，污染物在横向近似为均匀分布，但在垂直方向上仍为正态分布。,二.山区扩散模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,1.封闭山谷中的扩散模式扩散模式：,地面浓度模式：,高架源模式,第四章 大气扩散浓度估算模式,1.封闭山谷中的扩散模式在烟流开始扩散的一段距离内，污染物在横向的扩散尚未达到均匀，这时应考虑横向扩散的影响。当达到一定距离后，可以认为污染物在横向的扩散达到了均匀分布。这个距离与谷宽 W 有关，其关系为：,根据大气稳定度和y 值，可确定相应的 x 值。此距离可认为是扩散开始受峡谷两侧壁影响的距离。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,2.NOAA 和 EPA 模式美国国家海洋和大气局（NOAA）分析了高架点源烟流受到起伏地形的影响后，提出了以高斯模式为基础的计算模式，仅对有效源高作了修正。美国国家环保局（EPA）提出的模式，在稳定度分类、扩散参数选取和浓度计算公式方面与NOAA相同，不同之处是对所有稳定度级别都作了地形高度修正。3.ERT 模式环境技术研究有限公司（ERT）提出的模式，仍然利用高斯模式，只对有效源高作了修正。,第四章 大气扩散浓度估算模式,第五节 城市及山区扩散模式,69,一个区域的大气环境质量主要取决于该区域大气污染物的排放总量、污染源的分布和源高、大气扩散能力等。大气环境容量是指某区域自然环境空气对某种大气污染物的容许承受量或负荷量，其主要取决于该区域面积及其与风向垂直方向上的宽度、混合层高度、风速等。制定地方大气污染物排放标准的技术方法中给出了区域污染物允许排放总量限值和点源允许排放总量限值的计算方法。,第六节 区域大气环境质量模型,第四章 大气扩散浓度估算模式,70,一、箱式大气环境质量模型在估算大气污染物的浓度时，把所研究的区域看作是“箱子”的底，箱子的高度就是该区域的混合层高度，而污染物浓度在箱子内处处相等。箱式大气环境质量模型分为单箱模型和多箱模型,第六节 区域大气环境质量模型,第四章 大气扩散浓度估算模式,71,一、箱式大气环境质量模型单箱模型根据整个箱子大气污染物的输入和输出量，可以写出大气污染物的质量守恒方程：,第四章 大气扩散浓度估算模式,如果大气污染物的衰减可以忽略，可以得到其解析解,（4-66）,72,一、箱式大气环境质量模型单箱模型当时间 t 很长时，箱体内的大气污染物浓度随时间的变化趋于稳定，这时大气污染物的浓度称为平衡浓度：,第四章 大气扩散浓度估算模式,如果大气污染物的衰减不能忽略，可以得到：,（4-68）,（4-67）,73,二、多源大气环境质量模型区域内大气中某一点的污染物浓度等于背景浓度与各污染源对该点浓度的贡献值之和：,第四章 大气扩散浓度估算模式,叠加计算时应注意坐标变换,（4-70）,74,三、制定地方大气污染物排放标准的技术方法中排放总量限值的计算方法（1）总量控制区内气态污染物排放总量的计算方法,第四章 大气扩散浓度估算模式,（4-71）,75,三、制定地方大气污染物排放标准的技术方法中排放总量限值的计算方法（2）总量控制区SO2排放标准制定方法 SO2排放率超过14kg/h时，排气筒高度必须大于30m。SO2 年允许排放量按（4-71）（4-74）计算。采暖期SO2排放总量限值和低架源SO2排放总量限值分别按下式计算：,第四章 大气扩散浓度估算模式,（4-81）,（4-82）,76,三、制定地方大气污染物排放标准的技术方法中排放总量限值的计算方法2、烟尘排放标准的制定方法 烟尘是指火电厂烟尘、锅炉烟尘和生产性粉尘等。点源烟尘排放率计算式：Qe=PeH210-6（4-83）,第四章 大气扩散浓度估算模式,烟囱不单是排气装置，也是控制空气污染、保护环境的重要设备。烟囱高度、出口直径、烟流出口速度等工艺参数应满足减少对地面污染的需要。设计烟囱高度的基本原则是既要保证排放物造成的地面最大浓度或地面绝对最大浓度不超过国家大气质量标准，又应做到投资最省。,第七节 烟囱高度的设计,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟囱高度计算烟囱高度的计算方法，目前应用最普遍的是按高斯模式的简化公式。由于对地面浓度的要求不同，烟囱高度的计算方法有四种：按地面最大浓度的计算方法；按地面绝对最大浓度的计算方法。(3)按一定保证率的计算法；(4)P 值法。,第六节 烟囱高度的设计,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟囱高度计算1.按地面最大浓度的计算方法按保证污染物的地面最大浓度不超过国家环境质量标准的浓度限值来确定烟囱高度。设0 为国家标准规定的浓度限值，b 为环境本底浓度，按保证 max+b 0 来计算烟囱高度，则有：,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟囱高度计算2.按地面绝对最大浓度的计算方法由于水平风速会影响烟气抬升高度。因此，当地面风速发生改变时，会在某一风速下出现地面浓度的极大值，称为地面绝对最大浓度，以absm 表示。按保证 absm+b 0 来计算烟囱高度，则有：,其中B 是烟气抬升公式中除风速以外的其它量。,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟囱高度计算3.按一定保证率的计算法由地面最大浓度计算法得到的烟囱几何高度相对较低，造价不高，当u时，地面浓度超标；由地面绝对最大浓度计算法得出的烟囱几何高度较高，无论u多大，地面浓度不超标，但烟囱造价高。因此，在确定保证率后，、稳定度取一定值后代入上述公式，可得某一保证率的气象条件下的烟囱高度。,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、烟囱高度计算4.P 值法根据制定大气污染物排放标准的技术方法GB/T 13201-91中规定的点源烟尘允许排放率计算式：,式中：Q烟尘允许排放速率（t/h）；P 烟尘排放控制系数（t/hm2）；H有效源高，m。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、烟囱设计中的若干问题1.以上计算都是按在扩散范围内相同的温度层结考虑的。实际应用中应考虑不同温度层结对计算结果的影响。在上部逆温出现频率较高的地区，按高斯模式计算出烟囱高度后，应按封闭型扩散模式进行校核；在辐射逆温较强的地区，应该用熏烟型模式进行校核。,第四章 大气扩散浓度估算模式,84,二、烟囱设计中的若干问题2.烟气抬升高度对烟囱高度的计算影响很大。在一般情况下，应优先采用国标公式进行计算。3.关于气象参数的选取，一种是取多年的平均值进行计算，另一种是取某一保证频率的值。4.烟囱高度设计中应注意以下具体要求：（1）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，并且不得直接污染临近建筑物。,第四章 大气扩散浓度估算模式,二、烟囱设计中的若干问题（2）在排气筒四周存在居住、工作等需要保护的建筑物群，排气筒的实际高度应设计为：Hs=H0+2Hc/3（3）排放大气污染物的排气筒，其高度不得低于15m。（4）对于总量控制区的排气筒，当SO2排放率超过14kg/h，或NOx排放率超过9kg/h，或CO排放率超过180kg/h时，排气筒高度必须高于30m。,86,二、烟囱设计中的若干问题（5）排气筒高度应比主厂房最高点高出3m以上。（6）为了获得较高的烟气抬升高度，排气筒出口烟气速度宜为2030m/s，排烟温度也不宜过低。（7）分散的烟囱不利于产生较高的抬升高度。当需设几个烟囱时，应尽量采用多管集合烟囱。,第四章 大气扩散浓度估算模式,87,第七节 厂址选择,一、厂址选择中所需的气候资料气候资料是指气象资料的长年统计形式。1、风向和风速的气候资料为了一目了然，常把风向、风速的分布频率制成表格或图。在大气污染分析中工作中，由于静风和小风的大气通风条件很差，容易引起高浓度的大气污染。因此，常常把静风和小风的情况进行单独分析。,第四章 大气扩散浓度估算模式,88,第七节 厂址选择,一、厂址选择中所需的气候资料1、风向和风速的气候资料,第四章 大气扩散浓度估算模式,89,第七节 厂址选择,一、厂址选择中所需的气候资料1、风向和风速的气候资料,90,2.大气稳定度的气候资料一般气象台没有近地层大气逆温层结的详细资料，但可据pasquill法，利用以往的气象资料对当地的大气稳定度进行分类，统计出月、季或年每个稳定度级别所占的频率，并画出相应的图表。,第四章 大气扩散浓度估算模式,3.混合层高度的确定混合层高度是影响混合物垂直扩散的重要参数。由于温度层结的昼夜变化，混合层高度也随时间变化而变化。混合层高度可看作气块作干绝热上升运动的上限高度，具体指出污染物在铅直方向的扩散范围。确定混合层高度的做法是，在温度高度图上，从上午最大地面温度点作干绝热线，与早晨温度探空曲线的交点的高度，即为代表全天的混合层高度。,第四章 大气扩散浓度估算模式,3.混合层高度的确定,第四章 大气扩散浓度估算模式,93,3.混合层高度的确定大范围内的平均污染浓度，可以认为与混合层高度和混合层内的平均风速的乘积成反比。通常定义D为通风系数。D单位时间内通过与平均风向垂直的单位宽度混合层的空气层。通风系数越大时，污染物浓度越小。,第四章 大气扩散浓度估算模式,94,二、长期平均浓度的估算在厂址选择和环境评价中，人们更关心的长期平均浓度的分布。1.长期平均浓度的计算公式对于孤立排放源，任意风向方位 i 下风向距离 x 处的长期平均浓度 可按下式计算：,第四章 大气扩散浓度估算模式,95,2.长期平均浓度的估算风向资料是按16方位给出的，每个方位相当于一 个22.5的扇形。因此，可按每个扇形计算长期平均浓度。推导时作以下假定：（1）同一扇形内各角度的风向频率相同，即在同一扇形内同一距离上，污染物浓度在y方向是相等的。（2）当吹某一扇形风时，全部污染物都落在这个扇形里。,2.长期平均浓度的估算考虑到稳定度 j 和风速段 k，按风向方位 i 计算的平均浓度：,计算出孤立点源的周围各点的污染物长期平均浓度后，即可画出长期平均浓度的等值线图。若评价区内有多个污染源，通过坐标变换后，可对各污染源的浓度贡献进行叠加。,第四章 大气扩散浓度估算模式,三、厂址选择从环境保护角度出发，理想的建厂位置是污染本底值最小，扩散稀释能力强，排出的污染物被输送到城市或居民区的可能性最小的地方。1、本底浓度本底浓度超标的地区不宜建厂，本底浓度虽未超标，但加上拟建厂贡献，短期内又无法改进的也不宜建厂，应选择本底浓度小的地区建厂。,第四章 大气扩散浓度估算模式,98,三、厂址选择2、风向、风速污染物危害的程度与受污染的时间及浓度有关。居住区、作物生长区都希望能设在受污染时间短、污染浓度低的位置，因而确定工厂和居民区的相对位置时要考虑风向、风速两个因素。因此定义污染系数：,某一风向污染系数小，表示从该方向吹来的风所造成的污染小，所以污染源应布置在污染系数最小的方位,99,3.温度层结由于一般污染物扩散是在距地面几百米高的范围内进行的，所以离地面几百米范围内的大气稳定度对污染物的扩散稀释过程有重要影响，选厂址必须注意收集逆温层的强度、厚度、出现频率和持续时间等资料，要特别注意逆温同时出现静风或微风的情况。,第四章 大气扩散浓度估算模式,100,3.温度层结逆温对高架源和地面源所产生的影响不同。近地层200300 m 以上的逆温层，对地面源的影响很大，往往在近距离造成很高的污染物浓度。对于高架源的影响比较复杂，可以大体分为两种情况：一种是高架源出口位于逆温层之中；另一种是高架源出口高于逆温层顶。除了风和温度层结外，其它的气象条件也要适当考虑，如降水、云等。,第四章 大气扩散浓度估算模式,3.温度层结 由于一般污染物扩散是在距地面几米高范围内进行的，所以离地面几百米范围内的大气稳定度对污染物的扩散稀释过程有重要影响，选厂址必须注意收集逆温层的强度、厚度、出现频率和持续时间等资料，要特别注意逆温同时出现静风或微风的情况。大型工厂：若排烟有效烟囱高度能突破经常出现的逆温层高度而在逆温层以上扩散，对防止污染有利，若逆温层出现在烟囱有效高度上部，往往易造成污染。中小工厂：距地面200300米以下的逆温层对中、小型工厂是不利的条件，高层逆温对几公里范围内的扩散影响不大。其它气象资料：如降雨、云、雾等。,102,4.地形 地形对空气污染的影响很复杂，在复杂地形建厂，必须作具体分析，一般应进行专门的气象观测和现场扩散实验或进行风洞试验以便对当地的扩散稀释条件做出准确评价。,