〔下〕教學(xué)任務(wù)：了解大氣環(huán)境影響推測的目的、方法及主要內(nèi)容；了解大氣環(huán)境影響推測中的多源疊加的技術(shù)要求；把握大氣集中根本模式的幾種形式及應(yīng)用條件；把握集中參數(shù)及煙流抬上升度確實定與地面最大濃度的計算。一、大氣環(huán)境影響推測的目的與方法推測的主要目的是為評價供給牢靠和定量的根底數(shù)據(jù)。具體有以下幾點：了解建設(shè)工程建成以后對大氣環(huán)境質(zhì)量影響的程度和范圍。比較各種建設(shè)方案對大氣環(huán)境質(zhì)量的影響；給出各類或各個污染源對任一點污染物濃度的奉獻〔污染分擔(dān)率〕。優(yōu)化城市或區(qū)域的污染源布局以及對其實行總量掌握。影響及消滅的頻率與風(fēng)險程度，尋求最正確預(yù)防對策方案。推測方法大體上可分為閱歷方法和數(shù)學(xué)方法兩大類。閱歷方法主要是在統(tǒng)利用數(shù)學(xué)模式進展計算或模擬。近20年來，由于計算機技術(shù)的飛速進展，數(shù)學(xué)方法應(yīng)用的較為普遍?！睪auss亦即集中參數(shù)通常用“統(tǒng)計理論”方法或其他閱歷方法確定。二、大氣環(huán)境影響的推測內(nèi)容一級評價工程推測的主要內(nèi)容一次(30min24不利氣條件下，評價區(qū)域內(nèi)的濃度分布圖及其消滅的頻率。不利氣象定度和混合層高度等條件也可稱典型氣象條件)。熏煙狀態(tài)可按一次取樣計算，其它典型氣象條件可酌情按一次取樣或按日均值計算。評價區(qū)域季(期)、年長期平均濃度分布圖?？赡馨l(fā)生的非正常排放條件下相應(yīng)于1.1~1.3各項的濃度分布圖。2．二、三級評價工程可只進展1.1~1.3所規(guī)定的推測內(nèi)容。不利氣象條件下，評價區(qū)域內(nèi)的濃度分布圖及其消滅的頻率；評價區(qū)域年長期平均濃度分布圖。內(nèi)容和施工期間的大氣環(huán)境質(zhì)量推測內(nèi)容。卷和湍流被完全混合至地面。發(fā)生的非正常排放條件下只需模擬一小時的最大地面落地濃度和位置。三、大氣環(huán)境影響推測中的多源疊加的技術(shù)要求一級評價工程可按下述規(guī)定執(zhí)行疊加。對于改擴建工程，還應(yīng)計算現(xiàn)有全部大氣污染源的疊加地面濃度。對于評價區(qū)的其它工業(yè)和民用污染源以及界外區(qū)的高大點源，應(yīng)盡可大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時，也可將其監(jiān)測數(shù)據(jù)作為背景值進展疊加(對于改擴建工程，背景值可用從評價區(qū)現(xiàn)狀監(jiān)測濃度中減去該工程現(xiàn)狀計算濃度的方法估量)。二、三級評價工程1.11.2.1.3進展疊加；對于改擴建工程，還應(yīng)計算現(xiàn)有全部大氣污染源的疊加地面濃度；對背景值對濃度進展疊加處理。)在實際工作中常常的做法是：工程完成后評價區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量；量；他在建、擬建工程和區(qū)域內(nèi)將要淘汰的工程引起的環(huán)境背景濃度的變化。四、大氣集中模型為主。高斯模式是一類簡潔有用的大氣集中模式。在均勻、定常的湍流大氣中污染集中問題更為有效。點源集中的高斯模式坐標(biāo)系的投影點為原點，平均風(fēng)向為x軸，yx軸，y軸的正向x軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面，向上為正方向。即為右手坐標(biāo)系。在這種xxox架點源)。高斯模式的四點假設(shè)高斯模式的四點假設(shè)為：(1)污染物在空間yoz平面中按高斯分布(正態(tài)分x方向只考慮遷移，不考慮集中；(2)在整個空間中風(fēng)速是均勻、穩(wěn)定的，風(fēng)速大于lm／s；(3)源強是連續(xù)均勻的；(4)在集中過程中污染物質(zhì)量是守衡的。對后述的模式只要沒有特別指明，以上四點假設(shè)條件都是遵守的。圖4-3示高斯模式的坐標(biāo)系和根本假設(shè)。4-3高斯模式的坐標(biāo)系和根本假設(shè)4-4連續(xù)點源的集中地面的稱為地面點源，處于高空位置的稱為高架點源。無限空間連續(xù)點源的高斯模式oyz布密度函數(shù)的乘積。數(shù)為:〔4-3〕由概率統(tǒng)計理論可以寫出方差的表達式：；〔4-4〕〔4〕可寫出：〔4-5〕上述四個方程，組成一個方程組，源強Q、平均風(fēng)速u、標(biāo)準(zhǔn)差σ、σ 為已y zCA(x)a和b為未知量。因此，方程組可求解。將式(4-3)依次代入式(4-4)的兩式中，積分后得到：； 〔4-6〕〔4-7〕將式(4-6)和式(4-7)代入式(4-3)中，得無界空間連續(xù)點源高斯模式：〔4-8〕式中σσy

為污染物在yz方向的標(biāo)準(zhǔn)差，為平均風(fēng)速m／s，Q源強。z〔4-8〕式中，集中系數(shù)σ、σ 與大氣穩(wěn)定度和水平距離x有關(guān)，并隨x的y zy＝0，z＝0，A〔x〕＝C〔x，0,0〕，A〔x〕x及σ→∞，max y zC→0，說明污染物以在大氣中得以完全集中。高架連續(xù)點源的高斯模式，實際狀況應(yīng)在這兩者之間。1〕高架點源集中模式。點源在地面上的投影點o作為坐標(biāo)原點，有效源位zz＝H。高架有效源的高度由兩局部組成，即H＝h＋Δh，其中h4－54－5k4－5k〔4的疊加。反射濃度可視為由一與實源對稱的位于(0，0，－H)的像源〔假想源〕kkk〔4－8〕zH：〔4－9〕〔4－8〕zH：〔4－10〕Cs

Cx

之和即為k點的實際污染物濃度：〔4－11〕C＝0C〔x，y，z，H〕x〔4－9〕。s2〕地面全部反射時的地面濃度。面濃度公式：〔4－12〕上式中進一步令y＝0則可得到沿x軸線上的濃度分布：〔4－13〕4－64－6yxx離源肯定距離時的某處，地面軸線上的濃度到達最大值，以后又漸漸減小。地面最大濃度值Cmax

及其離源的距離xmax

到。令 ，由于σ、σ 均為x的未知函數(shù)，最簡潔的狀況可假定σ/y z yσ＝常數(shù)，則當(dāng)z〔4－14〕時，得地面濃度最大值〔4－15〕由式〔4－14〕可以看出，有效源H越高，x處的σ 值越大，而σ∝x，max z z maxC消滅的位置離污染源的距離越遠(yuǎn)。式〔4－15〕說明，地面上最大濃度Cmax maxH一局部區(qū)域的聚積。它們是在 σy/σz＝常數(shù)的假定下得到的，應(yīng)用于小尺度湍流集中更適宜。＝2y z閱歷的方法可得σ＝f〔x〕的具體表達式，代入〔4－14〕可求出最大濃度點離zx，具體可查閱我國GB3840—91《制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技max術(shù)方法》。地面點源集中H＝0令式〔4－9〕H＝0，即得出地面連續(xù)點源的高斯集中公式:〔4－16〕其濃度是大空間連續(xù)點源集中式〔4－8〕或地面無反射高架點源集中式〔4－9〕yzx〔4－17〕〔4－9〕H＝0〔4－8〕。高斯集中模式的一般適用條件是10km；③集中u＞1～2m/s。因此使用最為普遍。※※※4－74－7高斯模式的濃度集中公式匯總地面源〔H=0〕 高架源〔H≠0〕無界(任一點)

〔4-8〕

〔4-9〕C(x,y,z)半無界(任一點)C(x,y,z)地面點C(x,y,0)上點C(x,0,0)

〔4-16〕 〔4-11〕〔4-12〕〔4-17〕 〔4-13〕集中參數(shù)及煙流抬上升度確實定與地面最大濃度的計算集中公式的應(yīng)用效果依靠于公式中的各個參數(shù)的準(zhǔn)確程度尤其是集中參數(shù)σ、σ 及煙流抬上升度Δh的估算。其中，平均風(fēng)速u取多年觀測的常規(guī)y z氣象數(shù)據(jù)；源強q可以計算或測定，而σ、σ 及Δh與氣象條件和地面狀況密y z切相關(guān)。集中參數(shù)σy、σz的估算集中參數(shù)σ、σ 是表示集中范圍及速率大小的特征量，也即正態(tài)分布函數(shù)y z用較多的由是帕斯奎爾(Pasquill)和吉福特(Gifford)提出的集中參數(shù)估算方P－G4－74－8參數(shù)σ具有如下規(guī)律：①σ隨著離源距離增加而增大；②不穩(wěn)定大氣狀態(tài)時的σ時，粗糙地面上的σ值大于平坦地面。P－G簡便有用。但是，P－G應(yīng)用具有肯定的閱歷性和局限性。σ是利用風(fēng)向脈動資料和有限的集中觀測資y料作出的推想估量，σ 是在近距離應(yīng)用了地面源在中性層結(jié)時的豎直集中理論z系推想結(jié)果。一般，P－G地形。實踐說明，σ 的近似估量與實際狀況比較符合，但要對地面粗糙度和取y樣時間進展修正；σ 的估量值與溫度層結(jié)的關(guān)系很大，適用于近地源的lkm以z內(nèi)的集中。因此，大氣集中參數(shù)的準(zhǔn)確定量描述仍是深入爭論的課題。估算地面最大濃度值Cmax

及其離源的距離xmax

σz4-8xxmax4-7FD、CH圖4－7P-G集中曲線σ 圖4－8P-G集中曲線σy z公式確定集中參數(shù)σ、σ：y z〔4－18〕式中，γ 、α、γ 及α 稱為集中系數(shù)。這些系數(shù)由試驗確定，在一個相當(dāng)長1 1 2 2xGB3840－91煙流抬上升度Δh的計算源的高度高于煙囪實際高度。熱煙流從煙囪中噴出直至變平是一個連續(xù)的漸漸緩變過程一般可分為四個作用下，煙流連續(xù)集中膨脹并隨風(fēng)飄移的變平階段。4－9煙流抬升過程交換活潑能抑制煙流的抬升，但也能促進熱力抬升，這取決于大氣不穩(wěn)定程度；流增加，不利于煙流抬升。煙氣的熱釋放率氣的熱釋放率是指單位時間內(nèi)向環(huán)境釋放的熱量，即：〔4-19〕ΔT是煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值,QN

是煙氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的體積流量NM3/s〕CP

是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓熱容(=1.298KJ/度.NM3)。當(dāng)煙氣以實T゜K時的排煙流量Qm3/s表示時，熱釋放率的計算公式為：s v〔4-20〕這里P——大氣壓力，〔KP〕。a a(Holland)公式30狀況的霍蘭德(Holland)公式如下：1953的公式：；或 〔4-21〕〔4-22〕式中：Q——煙氣熱釋放率，KJ/s；hVs(m/s)；D(m)；T——煙氣出口溫度〔゜K〕s——排氣筒出口處平均風(fēng)速(m/s)10m和風(fēng)速廓線計算。H再增大ΔH10—20％者都認(rèn)為霍蘭德公式保守，特別對高煙囪、強熱源計算結(jié)果偏低。我國煙氣抬上升度的計算方法排放因素和氣象因素都會影響煙氣的抬上升度，我國在《中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)〔HJ/T2.2-93〕環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則--大氣環(huán)境》中，按不同狀況指定選用相應(yīng)的抬升公式。有風(fēng)時，中性和不穩(wěn)定條件，熱釋放率Qh

2100KJ/s，且煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值△T35゜K時，△H承受下式計算：〔4-23〕式中：4-8；on4-8；1n4-8；2Q——煙氣熱釋放率，KJ/s；hH——排氣筒距地面幾何高度，m，超過240mH=240m；s s——排氣筒出口處平均風(fēng)速(m/s)；無實測值時，用10m處平均風(fēng)速 風(fēng)速廓線計算?？梢钥闯鲞@一狀況使用的是布里吉斯公式。4-8nnn的選取Q，KJ/shQ，KJ/sh地表狀況〔平原〕non1n2農(nóng)村或城市遠(yuǎn)郊Q≥21000h區(qū)城市及近郊區(qū)2100≤Q＜h農(nóng)村或城市遠(yuǎn)郊21000區(qū)城市及近郊區(qū)且△T≥35K1.4271/32/31.3031/32/30.3323/52/50.2923/52/5有風(fēng)時，中性和不穩(wěn)定條件，當(dāng)熱釋放率Qh

≤1700kJ/s,或者△T＜35゜K時，〔4-24〕V——排氣筒出口處煙氣排出速度，m/s；sD——排氣筒出口直徑，m；(m/s)；可以看出這一狀況使用的是霍蘭德公式。有風(fēng)時，中性和不穩(wěn)定條件，當(dāng)1700＜Q＜2100(KJ/s)時，h〔4-25〕〔4-26〕排放因素氣象因素Qh△排放因素氣象因素Qh△有風(fēng)，中性和不穩(wěn)定條件有風(fēng),穩(wěn)定小風(fēng)、靜風(fēng)kJ/s T゜〔≥1.5m/s〕〔≥1.5m/s〕〔～在霍蘭德和布里吉斯間修2100正≤～1700霍蘭德模式～ ＜35≥K≥210035布里吉斯模式1700～有風(fēng)、穩(wěn)定條件，按下式計算煙氣抬上升度△H(m)〔4-27〕式中 是垂直方向氣溫梯度〔゜K/m〕，0.0098〔゜K/m〕是干絕熱直減率γ 的d取值。按下式計算煙氣抬上升度△H(m)

≥0.5m/s；靜風(fēng) ＜0.5m/s〕〔4-28〕式中符號同前，但 取值不宜小于0.01K/m。按不同的排放、氣象因素選用抬升公式狀況匯總于表4-9。地面的最大濃度是空中任一點的濃度。地面濃度是以x軸為對稱的，x軸上具有最大值，向兩側(cè)方向遂漸減小。因此，地面軸線濃度是我們所關(guān)心的。我們知道標(biāo)準(zhǔn)差σ、yσ 反映的是yzxz即σ、σy

x而增大。依據(jù)地面軸線濃度公式：〔4-29〕式中的兩項： 項隨x而減小， 項隨x而增大；兩項共同是以有效源高表現(xiàn)。因此還要考慮氣象因素。給定風(fēng)速條件下地面的最大濃度標(biāo)準(zhǔn)差σ、σy z

通?？杀硎境梢韵聝绾瘮?shù)形式； 〔4-30〕式中γ 1

、α、α2 1

均為常數(shù)。將〔4-30〕代入〔4-13〕，對x求導(dǎo)，2并令其等于零，便可取得地面最大污染物濃度的模式Cmax

和消滅的位置X。m〔4-31〕〔4-32〕求出地面最大濃度消滅的位置Xm〔4-33〕當(dāng)α＝α1

4-32，4-332〔4-34〕〔4-35〕2．2．24-31增大時地面最大濃度應(yīng)當(dāng)減小。但另一方面，有效源高H中隱含著，風(fēng)速增大風(fēng)速下定會消滅地面最大濃度的極大值，并稱其為地面確定最大濃度。將抬升公式寫成以下形式〔4-36〕B為抬升公式中除風(fēng)速以外的一切量。將〔4-36〕代入〔4-34〕，對 求導(dǎo)，中的極大值：

，則有當(dāng) 時，Cmax

是全部地面最大濃度〔4-37〕度，而由式(4-37)確定的C，則是全部地面最大濃度中的極大者，即所謂地面absm確定最大濃度。消滅確定最大濃度的風(fēng)速稱為危急風(fēng)速。何高度的兩倍。點源特別集中模式熏煙型集中模式濃度區(qū)。日出以后，太陽輻射漸漸增加，地面漸漸變暖，輻射逆溫從地面開頭破半小時左右。假設(shè)煙流原來是排入穩(wěn)定層結(jié)的大氣中。當(dāng)貼地逆溫從下而上消逝，漸漸形成混合層〔高度為h〕，這時的y向集中參數(shù)σf

應(yīng)比穩(wěn)定層結(jié)條件下的σ 要y大。在高度hf按下式計算：

以下污染物濃度的鉛直分布是均勻的。這一濃度值cf

(mg/m3)可〔4-38〕式中：〔4-39〕式中的積分因子Ф(p)表示煙流向下混合局部的源強占總源強的份額。假設(shè)上面穩(wěn)定的大氣中。這時地面污染物濃度為：〔4-40〕假設(shè)逆溫破壞高度hf

到達極大值，可按下式計算〔4-41〕這時混合層高度hf

H+σ

(m)y向集中參數(shù)σz

Bierly和Hewson15°4-10于是熏煙集中時地面上的橫向集中參數(shù)σ 為：yf〔4-42〕4－1015°擴張的熏煙估算示意圖小風(fēng)和靜風(fēng)時的點源集中模式上述各種集中模式適用于有風(fēng)條件下，即風(fēng)速大于1.5m/s的條件。小風(fēng)〔1.5m/s＞u≥0.5m/s〕，和靜風(fēng)〔u＜0.5m/s〕條件下上述各節(jié)的10 10各種模式不再適用。在小風(fēng)〔1.5m/s＞u≥0.5m/s〕和靜風(fēng)〔u＜0.5m/sx10 10軸方向)集中不能無視,必需考慮三個方向的湍流集中作用。在高斯集中模式中，則必需將σ 考慮在內(nèi)。此時以排氣筒地面位置為原點,平均風(fēng)向為x軸，地面x任一點〔x，y〕的濃度C(mg/m3)按下式計算：L〔4-43〕式中ηG〔4-44〕〔4-45〕〔4-46〕〔4-47〕Φ(s)可依據(jù)S由數(shù)學(xué)手冊查得,γ

γ01

分別是橫向和鉛直向集中參數(shù)的回歸系數(shù)(σ=σ=γy z

T,σ=γ01 2

T),T為集中時間(s)。02非點源集中模式連續(xù)線源的集中y固定，具有方向性，假設(shè)取平均風(fēng)向為x源的狀況較簡單，應(yīng)當(dāng)考慮線源與風(fēng)向夾角以及線源的長度等問題。假設(shè)風(fēng)向和線源的夾角β＞45〔4-48〕當(dāng)β＜45β＝90，可得：〔4-49〕xy到y(tǒng)y＜y1 2 1 2〔4-50〕s＝y(tǒng)/σ，s＝y(tǒng)/σ，積分值可從正態(tài)概率表中查出。1 1 y 2 2 y連續(xù)面源的集中格外繁雜的計算工作。4－11虛擬點源模型0.5～10km選取。這種方法假設(shè)：①有一距離為x0

的虛擬點源位于面源單元形心的上風(fēng)處，如圖4－11所示，它在面源單元中心線處產(chǎn)生的煙流寬度為2y＝4.3σ，等于0 y0點源集中模式：得：〔4-51〕由確定的大氣穩(wěn)定度級別和上式求出的 應(yīng)用P－G曲線圖可查取x再o由(x＋x)分布查出σ 和σ，則面源下風(fēng)向任一處的地面濃度由下式確定：0 y z〔4-52〕H，m。z方向上有一虛擬點源，由源的最初垂直分布的標(biāo)準(zhǔn)差確定 ，再由 求出 ，由 求出σ，由z(x＋x)求出σ，最終代入式〔4-52〕求出地面濃度。0 y其次種集中模式假定污染物濃度均勻分布在面源的y物全都均勻分布在長為π(x＋x)／8的弧上，如圖4-11所示。因此，利用式0〔4-51〕求σ 后，由穩(wěn)定度級別應(yīng)用P－G曲線圖查出x，再由(x＋x)查出σy 0 0，則面源下風(fēng)向任一點的地面濃度由下式確定：z〔4-53〕長期平均模式對于孤立排放源，以排氣筒地面位置為原點，任一風(fēng)向方位i距排氣X(X)(mg/3)建議按下式計算：i(4-54)(4-54)式中 為有風(fēng)時風(fēng)向方位、穩(wěn)定度、風(fēng)速聯(lián)合頻率，為對應(yīng)于該聯(lián)合頻率在下風(fēng)方X點的濃度值， 可按下式計算：(4-55)Fη16；k、j3(穩(wěn)定、中性、不穩(wěn)定)；如不單獨考慮靜風(fēng)頻率時，k3。fLijk

為靜風(fēng)或小同時，不同風(fēng)方位和穩(wěn)定度的消滅頻率(下標(biāo)k只含有靜風(fēng)和小風(fēng)兩個風(fēng)速段)。 的計算方法同c。假設(shè)H較大(＞200m)且得自常規(guī)地面氣L efLijk

不太大(＜20％＝時，fLijk

可以不單獨統(tǒng)計，此時，

公式的右側(cè)括號內(nèi)只包括前一項。(X，Y)的