環(huán)境質(zhì)量基本模型ppt課件(已修改)
2025-05-16 05:43 本頁(yè)面
【正文】 污染物在環(huán)境介質(zhì)中主要運(yùn)動(dòng)形式 (三種 ) 污染物在環(huán)境介質(zhì)中的擴(kuò)散作用 (三種 ) 環(huán)境質(zhì)量基本模型 — 零維模型的推導(dǎo) 不同的排污條件下，污染物濃度的求解 本章主要掌握內(nèi)容： 1. 基本概念 (1) 環(huán)境介質(zhì) ：能幫助傳遞物質(zhì)和能量的物質(zhì) ， 傳遞 過(guò)程中物質(zhì)與能量有可能有耗散 。 (2) 運(yùn)動(dòng) ：事物狀態(tài)的變化 ， 如位置 、 速度 、 密度 、 形態(tài) 、 質(zhì)量 、 溫度 、 帶電量及組成成分 的變化 。 (3) 污染物 ：對(duì)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng) (特別是人體健康 )有不良 影響的物質(zhì)和能量 ， 即過(guò)量的有害物質(zhì) ， 污染物的質(zhì)量相對(duì)于介質(zhì)質(zhì)量是微量的 。 一 . 污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng) ? 推流遷移運(yùn)動(dòng) ? 分散運(yùn)動(dòng) ? 污染物的衰減和轉(zhuǎn)化 2. 污染物在介質(zhì)中各種運(yùn)動(dòng) 重要 (1) 推流遷移運(yùn)動(dòng)： 污染物遷移量 (質(zhì)量通量 )： (物質(zhì)的質(zhì)量 /單位時(shí)間 *單位面積 ， 單位如 g/m2s） y S L ux Q Δt x z uy 這段河道中的總水量 m3 圖 推流遷移運(yùn)動(dòng)示意圖 X軸方向通量： fx=uxc Y軸方向通量： fy=uyc Z軸方向通量： fz=uzc 質(zhì)量 uc c t L t S QC = D = D (2) 分散運(yùn)動(dòng)：物質(zhì)濃度總從高處向低處擴(kuò)散。 污染物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的擴(kuò)散作用包括 分子擴(kuò)散 ， 湍流擴(kuò)散 和 彌散 三種。 a. 分子擴(kuò)散：由分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的質(zhì)點(diǎn)分散現(xiàn)象，其速度與“熱”有關(guān)。分子擴(kuò)散符合 Fick第一定律 (質(zhì)量通量 )， 分子擴(kuò)散的質(zhì)量通量與擴(kuò)散物質(zhì)的 濃度梯度成正比。 濃度梯度： 在某個(gè)方向上的濃度變化率 x y z I1X I1Z I1Y * * Δx Δc= c2 c1 x c1 c2 分子擴(kuò)散和濃度梯度示意圖 因此，根據(jù) Fick定律寫出： 1x m mCcI E Exx?D= ? ? ??DX上某點(diǎn)濃度梯度 濃度梯度的負(fù)方向 分子擴(kuò)散系數(shù) 1zmCIEz?=??1ymCIEy?=??式中： I— 三個(gè)方向 x,y,z上的污染物擴(kuò)散通量； 單位：物質(zhì)的質(zhì)量 /(單位時(shí)間 *單位面積 ) Em— 分子擴(kuò)散系數(shù)，各個(gè)方向同性且相同。 b. 湍流擴(kuò)散：由于流體的湍流運(yùn)動(dòng)造成污染團(tuán)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的各種狀態(tài)的瞬時(shí)值相對(duì)于其時(shí)間平均值的隨機(jī)脈動(dòng)而導(dǎo)致的分散現(xiàn)象。 * * 1C 2C12 ccc ?=DxD 湍流擴(kuò)散和濃度梯度示意圖 2xxCIEx?=??2yyCIEy?=??2zzCIEz?=??根據(jù) Fick第一定律： Ex, Ey, Ez為 x, y, z 三個(gè)方向的湍流擴(kuò)散系數(shù)，一般 x, y 方向的擴(kuò)散系數(shù)大于 z方向的擴(kuò)散系數(shù)； 為環(huán)境介質(zhì)污染物的時(shí)間平均濃度。 c. 彌散擴(kuò)散：由于介質(zhì)宏觀運(yùn)動(dòng) (流速 )分布不均勻造成流體形變引起的擴(kuò)散。 c1 c2 1C2CxD 彌散擴(kuò)散和濃度梯度示意圖 為環(huán)境介質(zhì)中污染物的時(shí)間平均濃度的空間平 均值； D為 x,y,z三個(gè)方向上的彌散系數(shù)。其余符號(hào) 意義同前。 C3xxCIDx?=??3yyCIDy?=??3zzCIDz?=??(3) 污染物的衰減和轉(zhuǎn)化 進(jìn)入環(huán)境中的污染物分為 穩(wěn)定 和 非穩(wěn)定物質(zhì) 兩類 。對(duì)于非穩(wěn)定物質(zhì) ， 由于生物或化學(xué)的作用 ， 由一種物質(zhì)變化為另一種物質(zhì) ， 對(duì)原物質(zhì)是衰減了 ， 而對(duì)于新生物質(zhì)而言則是增生了 。 衰減速度常數(shù) 單位時(shí)間、單位體積內(nèi)的物質(zhì)增量 （濃度變化速度） 以上數(shù)學(xué)模型是一階一次常系數(shù)微分方程。描述的是某物質(zhì)“濃度”變化速率，是該物質(zhì) “濃度”本身的常系數(shù)一次函數(shù)，又稱 一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。 dC kCdt =?當(dāng)物質(zhì)量為增生時(shí)： 當(dāng)物質(zhì)量為衰減時(shí)： t c1 c2 * * t2 t1 2121ccdC cdt t t t?D?=D?21d C c d C0 k C ( c c )d t t d tD? ? ? = ?D12dC c dC0 k C ( c c )dt t dtD? ? ? = ? ?D綜合三種作用的圖像理解 E:無(wú)推流遷移僅有擴(kuò)散 F:無(wú)推流遷移 有擴(kuò)散 +衰減 D:推流遷移 +衰減 C:推流遷移 +
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