大气扩散模型和污染物浓度扩散.pptx

气扩散模型和污染物浓度扩散 ContentsI大气扩散模型II 污染物浓度扩散III热力学基础Ⅰ. 大气扩散模型1. 高斯模型（Gaussian model）2. 涡流扩散模型（Eddy diffusion model）3. 盒子模型（Box model）4. 扩散模型（Dispersion model）5. 受体模型（Receptor model）1. 高斯模型（Gaussian model）（1）大气扩散模型以物理?化学理论为基础，能够定量计算出排出的污染物在大气中扩散?移动时的污染浓度。高斯模型的特征表示从点污染源向风下方向扩散的烟流形状呈高斯分布的假定下，导出的大气扩散模型，即假定烟气的扩散为正常状态。主要应用于平原地区，最近研发能够在复杂地形可适用的模型。能够描述简单的化学反应的模型。容易应用于中长期的大气污染度预测过程。1. 高斯模型（Gaussian model）（2）气象条件污染物的排放源为点污染源，且连续排出，忽略向风下方向（x轴）的扩散（x轴的扩散移流移动占主要作用，即Vx=0）。即竖直方向的风速通常比水平方向的风速小，因此忽略竖直方向的风速（且忽略烟气内的化学反应）。假定污染物在烟气内不消散或转换为其他物质，同时无地表辐射（即烟气扩散为正常状态）。污染物的浓度分布，假定x轴（风下方向）、y轴（水平方向）、z轴（竖直方向）均为高斯分布（常态分布）。风作用下，污染物的主移动方向为x轴，且风速一定。湍流扩散系数一定。考虑x方向为主风向，则y方向（侧风(cross wind)方向）的风速为0。1. 高斯模型（Gaussian model）（3）高斯模型的要素1. 高斯模型（Gaussian model）（4）?高斯模型的数式基本式假定在x方向，有正常流动的平均风速，无扩散，只存在竖直方向上的扩散，从排放源以每小时为Q（污染物排放速度）排出时，Y-Z面的浓度分布为高斯分布。C = exp{-( + )}?C：污染物的浓度，g/m3，μg/m3Q：污染源污染物的排出速度，g/su：烟囱高度(烟囱上部)的平均风速，m/s：y轴扩散系数(水平方向上的扩撒系数：y轴污染浓度的标准偏差或扩散幅度，m）?：z轴扩散系数(竖直方向上的扩撒系数：z轴污染浓度的标准偏差或扩散幅度，m）u：烟囱高度（烟囱上部）的平均风速，m/sy：水平方向扩散幅度z：竖直方向扩散幅度1. 高斯模型（Gaussian model）（5）特点输入资料的收集简便容易，计算时间短，且应用性广。作为解释大气扩散的方法，适用最多。在模型的展开过程中，导入的多种假定条件，模型自身的局限性较多。在大气扩散中，作为重要变量的水平、竖直扩散幅度的决定等，存在问题。局限性水平方向上的扩散幅度（y）和竖直方向上的扩散幅度（z）的值不准确，因此应用于实际扩散模型有难度。无法考虑因摩擦产生的竖直方向上的扩散（原因是假定风速不变）。没有考虑烟气的地表吸收、下沉、化学变化，因此测量长期污染浓度时，使用短期扩散系数，可能会导致误差。1. 高斯模型（Gaussian model）（6）?在高斯模型中，水平和竖直方向的标准偏差（，）的假定条件假定采样时间约10分钟。假定地表面平坦。标准偏差值随高度变化而有差异，因此高度限定为大气层中下部数百米。，值是大气稳定度和风下距离（x）的函数。1. 高斯模型（Gaussian model）（7）?高斯模型的数式考虑有效烟囱高度时的数式排出烟气的上升高称为有效烟囱高度（He：Effectve stack height）。z≥0：z方向上的+领域浓度C（x，y，z，He） = exp[-{()2+ ()}]?z≥0：z方向上的-领域浓度C（x，y，z，He） = exp[-{()2+ (}]1. 高斯模型（Gaussian model）（8）高斯模型的数式考虑有效烟囱高度时的数式1. 高斯模型（Gaussian model）（9）高斯模型的数式考虑地表反射烟囱高度时的数式排出烟气竖直扩散到地表时，无法扩散积聚于地表浓度增加的情况。地表高度为H的点污染源扩散到地表，再从地表反射的情况。C（x，y，z，He）= exp{-()2} ×[exp{-(} +exp{-}]?1. 高斯模型（Gaussian model）（10）高斯模型的数式考虑地表反射烟囱高度时的数式1. 高斯模型（Gaussian model）（11）高斯模型的数式扩散烟气中心轴上的浓度表示y=0， 地表面（z=0）的污染物浓度。考虑地表污染物反射，预测地表中心线的污染物浓度变化。C（x，0，0，He）= ×exp{-(}?地面污染源的浓度表示He=0时的污染物浓度。?C（x，0，0，0）= 1. 高斯模型（Gaussian model）（12）?例题1：在地表以3g/s的速度排