【正文】 水平氣壓 梯度力,第十九頁(yè)，共九十頁(yè)。,水平(shuǐp237。ng)氣壓梯度力,地轉(zhuǎn)偏向(piānxi224。ng)力,(使風(fēng)向(fēngxi224。ng)垂直于等壓線),(使北半球風(fēng)向右偏, 南半球風(fēng)向左偏),地面摩擦力,大氣作水平運(yùn)動(dòng)所受作用力,二力平衡,風(fēng)向平行于等壓線,三種力共同作用下,風(fēng)向斜穿等壓線,（與空氣的運(yùn)動(dòng)方向相反）,空氣產(chǎn)生水平 運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力,第二十頁(yè)，共九十頁(yè)。,4.2.2湍流(tuānli)擴(kuò)散基本理論,一、湍流擴(kuò)散的基本概念 擴(kuò)散的要素 風(fēng)：平流輸送為主，風(fēng)大則湍流大 湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105～106倍 什么是湍流？ 除在水平(shuǐp237。ng)方向運(yùn)動(dòng)外，還會(huì)由上、下、左、右方向的亂運(yùn)動(dòng)，風(fēng)的這種特性和擺動(dòng)稱(chēng)為大氣湍流。（有點(diǎn)象分子的熱運(yùn)動(dòng)） 或者說(shuō)湍流是大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 。 風(fēng)速的脈動(dòng)（上、下） 風(fēng)向的擺動(dòng)（左、右） 湍流與擴(kuò)散的關(guān)系 把湍流想象成是由許多湍渦形成的，湍渦的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而形成它與分子運(yùn)動(dòng)極為相似。,第二十一頁(yè)，共九十頁(yè)。,起因與兩種形式 熱力：溫度垂直分布不均，其強(qiáng)度主要取決于大氣(d224。q236。)穩(wěn)定度 機(jī)械：垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度，其強(qiáng)度主要取決于風(fēng)速梯度和地面的粗糙度,第二十二頁(yè)，共九十頁(yè)。,湍流(tuānli)擴(kuò)散理論簡(jiǎn)介,主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質(zhì)濃度衰減的關(guān)系 1.梯度輸送理論 類(lèi)比于分子擴(kuò)散(ku242。s224。n)，污染物的擴(kuò)散(ku242。s224。n)速率與負(fù)濃度 梯度成正比 2.湍流統(tǒng)計(jì)理論 3.相似理論,第二十三頁(yè)，共九十頁(yè)。,2.湍流統(tǒng)計(jì)理論： 泰勒(G．I．TaYler)首先應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究湍流擴(kuò)散問(wèn)題，并于1921年提出了著名的泰勒公式。湍流統(tǒng)計(jì)理論假定：流體中的微粒與連續(xù)流體一樣，呈連續(xù)運(yùn)動(dòng)，微粒在進(jìn)行傳輸和擴(kuò)散時(shí)，不發(fā)生化學(xué)和生物學(xué)反應(yīng)；微粒的大小和質(zhì)量不計(jì)，并將微粒運(yùn)動(dòng)看作是相對(duì)于一定空間發(fā)生的。 圖41表示從污染源釋放出的粒子，在風(fēng)沿著x方向吹的湍流大氣中擴(kuò)散的情況。假定大氣湍流場(chǎng)是均勻、穩(wěn)定的。從原點(diǎn)釋放出的一個(gè)粒子的位置用y表示，則y隨時(shí)間而變化，但其平均值為零。如果從原點(diǎn)放出很多粒子，則在x軸上粒子的濃度最高，濃度分布(fēnb249。)以x軸為對(duì)稱(chēng)軸，并符合正態(tài)分布(fēnb249。)。,第二十四頁(yè)，共九十頁(yè)。,圖41由湍流引起(yǐnqǐ)的擴(kuò)散,第二十五頁(yè)，共九十頁(yè)。,3.相似(xiānɡ s236。)理論,湍流相似擴(kuò)散理論，最早始于英國(guó)科學(xué)家里查森和泰勒。后來(lái)由于許多(xǔduō)科學(xué)家的努力，特別是俄國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)，使湍流擴(kuò)散相似理論得到很大發(fā)展。 湍流擴(kuò)散相似理論的基本觀點(diǎn)是，湍流由許多大小不同的湍渦所構(gòu)成，大湍渦失去穩(wěn)定分裂成小湍渦，同時(shí)發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移，這一過(guò)程一直進(jìn)行到最小的湍渦轉(zhuǎn)化為熱能為止。從這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，利用量綱分析的理論，建立起某種統(tǒng)計(jì)物理量的普適函數(shù)，再找出普適函數(shù)的具體表達(dá)式，從而解決湍流擴(kuò)散問(wèn)題。我們把這種理論稱(chēng)為相似擴(kuò)散理論。,第二十六頁(yè)，共九十頁(yè)。,第二十七頁(yè)，共九十頁(yè)。,大氣(d224。q236。)湍流與污染物的擴(kuò)散,圖a表示煙團(tuán)在比它尺度小的湍渦作用下，一邊隨風(fēng)遷移，一邊受到湍渦的攪擾，邊緣不斷與周?chē)諝饣旌?，體積緩慢地膨脹，煙團(tuán)內(nèi)部的濃度也不斷地降低。 圖b表示煙團(tuán)受到大尺度湍渦的作用。這時(shí)煙團(tuán)主要被湍渦所挾帶，本身增長(zhǎng)不大。 圖c表示煙團(tuán)受到大小尺度相當(dāng)?shù)耐臏u扯動(dòng)變形，這是一種最強(qiáng)的擴(kuò)散過(guò)程。 在實(shí)際大氣中同時(shí)存在著各種不同大小的湍渦，擴(kuò)散過(guò)程是上述(sh224。ngsh249。)幾種過(guò)程共同完成的。,第二十八頁(yè)，共九十頁(yè)。,4.2.3 高斯(ɡāo sī)擴(kuò)散模式,第二十九頁(yè)，共九十頁(yè)。,坐標(biāo)系 右手坐標(biāo)系（食指—x軸；中指—y軸；拇指—z軸），原點(diǎn)：為無(wú)界點(diǎn)源或地面(d236。mi224。n)源的排放點(diǎn)，或者高架源排放點(diǎn)在地面(d236。mi224。n)上的投影點(diǎn)；x為主風(fēng)向；y為橫風(fēng)向；z為垂直向,一、 高斯(ɡāo sī)模式的有關(guān)假定,4.2.3 高斯(ɡāo sī)擴(kuò)散模式,第三十頁(yè)，共九十頁(yè)。,高斯模式的四點(diǎn)假設(shè) a．污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布(fēnb249。)為正態(tài)分布(fēnb249。) b．全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定 c．源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的 d．?dāng)U散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）,一、 高斯模式的有關(guān)(yǒuguān)假定,4.2.3 高斯擴(kuò)散(ku242。s224。n)模式,第三十一頁(yè)，共九十頁(yè)。,由假設(shè)a可以寫(xiě)出下風(fēng)向(fēngxi224。ng)任一點(diǎn)（x,y,z)的污染物的平均濃度的分布函數(shù),由概率論可以(kěyǐ)寫(xiě)出方差的表達(dá)式,由d可以(kěyǐ)寫(xiě)出源強(qiáng)的積分式,①,③,②,第三十二頁(yè)，共九十頁(yè)。,將①代入②中，積分(jīfēn)可得,④,將①和④代入③，積分(jīfēn)可得,⑤,將④⑤代入①可得,（4.15）,ū — 平均(p237。ngjūn)風(fēng)速，m/s； Q—源強(qiáng)， Bq/s； σy—側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在y方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，m； σz—豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，m；,無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散公式,第三十三頁(yè)，共九十頁(yè)。,高位連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式 高位源既考慮到地面的影響，又考慮到高出地面一定高度的排放源。地面對(duì)污染物的影響很復(fù)雜，如果地面對(duì)污染物全部吸收，則4.15式仍適用于地面以上的大氣，根據(jù)假設(shè)(jiǎsh232。)d可認(rèn)為地面就象鏡子一樣對(duì)污染物起全反射作用，按全反射原理，可用 “像源法”處理——把P點(diǎn)污染物濃度看成為兩部分作用之和。即相當(dāng)于位置在（0，0，h）的實(shí)源和位置在（0，0，h）的像源，當(dāng)不存在地面時(shí)在P點(diǎn)產(chǎn)生的濃度之和。,第三十四頁(yè)，共九十頁(yè)。,建立三個(gè)坐標(biāo)系：以實(shí)源在地面的投影點(diǎn)為原點(diǎn)，P點(diǎn)坐標(biāo)為（x，y，z）； 以實(shí)源為原點(diǎn)；以像源為原點(diǎn)。 （1）實(shí)源貢獻(xiàn)：P點(diǎn)在以實(shí)源為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的垂直坐標(biāo)為（zh）。不考慮地面的影響，實(shí)源在P點(diǎn)形成(x237。ngch233。ng)的污染物濃度為：,第三十五頁(yè)，共九十頁(yè)。,實(shí)際