1、1,第四章 大气扩散浓度估算模式,主讲人：彭艳,2,6 烟囱高度的设计一、烟囱高度计算烟囱高度一般按锥型扩散正态分布模式导出的简化公式计算，据对地面浓度要求不同，有两种计算法方法：1.保证地面最大浓度不超过允许浓度的计算方法； 2.保证地面绝对最大浓度不超过允许浓度的计算方法。,3,1、按地面最大浓度的计算方法,4,2.按地面绝对最大浓度计算,5,1）由地面最大浓度计算法HS较矮，当u时， 地面浓度超标；2）由地面绝对最大浓度计算法HS较高无论u多大，地面浓度不超标，但烟囱造价高.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，较前面较合理。,3.根据一定
2、保证率计算烟囱高度,6,根据“指定大气污染物排放标准的技术方法”GB/T13201-91中规定的点源烟尘允许排放率计算式：式中：Qe烟尘允许排放速率，t/h；Pe烟尘排放控制系数，t/(hm2)；H有效源高，m。由此得烟囱高度为：,4.根据点源烟尘允许排放率设计（P值法计算烟囱高度）,7,二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公式。烟型不同产生的地面最大浓度不同，烟囱高度的计算公式不同，因此确定烟型很重要。常用两种方法：1) 选用最不利的烟型相应的烟囱高度计算公式 2) 选择保证一定的地面最大浓度出现频率和持续时间的烟型及相应的烟囱高度计算公式。,
3、8,二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公式。P77 图3-9波型: 发生在天气晴朗，风速不大，比较缓和的日子里，近距离造成短时间的污染浓度比锥形高。近地层中，低矮烟囱发热量小的污染源以此烟型为例，并应校核逆温层情况。锥型:100m左右的烟囱多发生此烟型。此烟型发生在温度层结近中性或中等到大风的情况，即发生在多云有风的白天或有风的夜晚。,9,二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公式。P77 图3-9锥型:100m左右的烟囱多发生此烟型。此烟型发生在温度层结近中性或中等到大风的情况，即发生在多云有风的
4、白天或有风的夜晚。,10,二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公式。 P77 图3-9平展型和漫烟型:较大的发电厂以漫烟型为主，夜间多为平展型，日出后一段时间发生漫烟型。,11,二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公式。 P77 图3-9封闭型:大于200m的较高烟囱以此型为主.观测发现:当混合层厚度在760-1065m间时，它造成的地面最大浓度可达锥形的三倍，Cmax可持续2-4小时，常出现在早晨和中午。,12,二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率，正确选用烟囱高度计算公
5、式。 P77 图3-9地面最大浓度与B/H关系很大，在某一比值以后，污染浓度主要取决于B，烟囱高度只起次要作用。此时靠增加Hs减少污染浓度不经济。总之，目前Hs计算以锥形模式为主，对超高型烟囱无成熟可靠的方法。,13,二、烟囱设计中的若干问题2.抬升公式很多，用何公式应按具体情况而定，一般选霍氏公式,14,二、烟囱设计中的若干问题3.公式中与气象有关的参数取值有两种方法：取多年平均值；取某一保障频率的值：如已知3m/s的频率为80%，取3m/s可保证有80%不超标，而地面平均最大浓度可能比规定标准更低。,上述计算公式实际上会遇到许多问题，必须予以考虑，如上述模式仅适于锥形扩散，实际是变化的，要
6、根据建厂地区的气象条件等来取值。,15,16,3-6 厂址选择,一、选择厂址所需的气候资料气候资料是指气象资料的常年统计形式。 1、风向和风速气候资料：为了一目了然，常把风资料画成风玫瑰图。图a是风向玫瑰图；图b风速玫瑰图是各个风向的平均风速绝对值。图c是风速和风向频率复合图，该图矢线长度代表风向频率大小，矢线末端的风速羽代表平均风速，每一羽可表示0.5或1.0m/s。 。,17,18,3-6 厂址选择,一、选择厂址所需的气候资料1、风向和风速气候资料：静风（100.5m/s）或小风（0.5m/s 101.5m/s）情况大气通风条件差，容易引起高浓度污染，尤其是长时间静风会使污染物大量积累，引
7、起严重污染。因此，在空气污染分析中不仅应统计静风频率，有条件还要统计静风持续时间。,19,3-6 厂址选择,一、选择厂址所需的气候资料2、大气稳定度的气象资料：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或我们废气排放制定标准中规定的方法。利用已知的气象资料进行分类，统计出月（年、季）各稳定度频率，作出必要的图表。,20,3-6 厂址选择,一、选择厂址所需的气候资料3、混合层高度的确定：混合层高度是影响混合物铅直扩散的重要参数。由于温度层结的昼夜变化，混合层高度也随时间变化。混合层高度可看作气块作干绝热上升运动的上限高度。混合层愈高，则污染物垂直扩散的范围越大，具体指出污
8、染物在铅直方向的扩散范围。,21,受太阳辐射的影响，午后混合层高度最大，在温度-高度图上从上午最大地面温度作干绝热线，与早晨温度探空曲线的交点高度为午后混合层高度，即最大混合层高度。,22,3-6 厂址选择,一、选择厂址所需的气候资料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，污染浓度越小。,23,二、长期平均浓度的计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。下面讨论长期平均浓度的计算方法。气象随提供的风向资料是按16方位给出的
9、，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。,24,25,26,27,三、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。,28,三、厂址选择2、风向、风速污染物危害的程度和受污染的时间及浓度有关
10、，所以居住区、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。污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。其表达式为：污染系数=,某风向污染系数小，表示该风向吹来的风所造成的污染小，因此污染源可布置在污染源在污染系数最小风向的上侧。,29,3.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。,30,3.温度层结大型工厂：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。,31,4.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。,32,本 章小结,1.湍流扩散的基本理论 2.污染物浓度的估算方法 3.非点源污染物浓度估算模式 4.特殊情况下的扩散模式 5.烟囱高度的设计 6.厂址的选择,
