【正文】 大型工廠：若排煙有效煙囪高度能突破經(jīng)常出現(xiàn)的逆溫層高度而在逆溫層以上擴(kuò)散 ， 對防止污染有利 ， 若逆溫層出現(xiàn)在煙囪有效高度上部 ， 往往易造成污染 。 用上述方法求出一個污染源周圍的污染物濃度分布，進(jìn)而畫出長期平均濃度的等值線圖 。推導(dǎo)時作以下假定： （ 1） 同一扇形內(nèi)各角度的風(fēng)向頻率相同 ， 即在同一扇形內(nèi)同一距離上 ， 污染物濃度在 y方向是相等的 。 大范圍內(nèi)的平均污染濃度 ， 可以認(rèn)為與混合層高度和混合層內(nèi)的平均風(fēng)速的乘積成反比 。 混合層高度是影響混合物鉛直擴(kuò)散的重要參數(shù) 。 圖 c是 風(fēng)速和風(fēng)向頻率復(fù)合圖 ， 該圖矢線長度代表風(fēng)向頻率大小 ， 矢線末端的風(fēng)速羽代表平均風(fēng)速 ， 每一羽可表示 。 上述計算公式實際上會遇到許多問題，必須予以考慮，如上述模式僅適于錐形擴(kuò)散，實際是變化的，要根據(jù)建廠地區(qū)的氣象條件等來取值。 ③ 平展型和漫煙型 : 較大的發(fā)電廠以漫煙型為主 ， 夜間多為平展型 ， 日出后一段時間發(fā)生漫煙型 。m2)； H－有效源高 ， m。設(shè)計煙囪高度的基本原則 是既要保證排放物造成的地面最大濃度或地面絕對最大濃度不超過國家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ， 又應(yīng)做到投資最省 。 5 、 地面連續(xù)點源擴(kuò)散模式 令 H =0 的地面連續(xù)點源擴(kuò)散模式 ???????????????????22222e x p2e x pzyzyzyuQC????? 可見地面源所造成的濃度為無界情況下濃度的 2 倍。 地面對污染物的影響很復(fù)雜 ， 如果地面對污染物全部吸收 ， 則 ⑧ 式仍適用于地面以上的大氣 ， 但根據(jù)假設(shè) ④ 可認(rèn)為地面就象鏡子一樣對污染物起全反射作用 ，按全反射原理 ， 可用： “ 像源法 ” 處理這類問題 。 2高斯擴(kuò)散模式 ? 一、高斯模式的有關(guān)假定 ? ? 坐標(biāo)系取排放點 （ 無界源 、 地面源或高架源排放點 ） 在地面的投影點為原點 ， 主風(fēng)向為 x軸 ， y軸在水平面內(nèi)垂直于 x軸 ，正方向在 x軸的左側(cè) ， z軸垂直于水平面 ， 向上為正 ， 即右手坐標(biāo)系 。這時煙團(tuán)主要被湍渦所挾帶，本身增長不大。后來由于許多科學(xué)家的努力，特別是俄國科學(xué)家的貢獻(xiàn)，使湍流擴(kuò)散相似理論得到很大發(fā)展。然而由于邊界條件往往很復(fù)雜，不能求出嚴(yán)格的分析解，只能在特定的條件下求出近似解，再根據(jù)實際情況修正。 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) 動而形成它與分子運(yùn)動極為相似 。 5城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式 167。 2高斯擴(kuò)散模式 167。 3 167。菲克認(rèn)為分子擴(kuò)散的規(guī)律與傅立葉提出的固體中的熱傳導(dǎo)的規(guī)律類似，皆可用相同的數(shù)學(xué)方程式描述。從原點釋放出的一個粒子的位置用 y表示，則y隨時間而變化，但其平均值為零。理論和方法的運(yùn)用不可分割，應(yīng)該將它們很好地結(jié)合在一起，得出與實際大氣污染擴(kuò)散相符合的計算模式。 ? 將流體的不規(guī)則運(yùn)動視為隨機(jī)運(yùn)動的集合，以數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的方法來研究湍流內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，許多基礎(chǔ)理論科學(xué)家就致力于這方面的研究。 通常： （ ⅰ ） 瞬時點源的源強(qiáng)以一次釋放的總量表示； （ ⅱ ） 連續(xù)點源以單位時間的釋放量表示； （ ⅲ ） 連續(xù)線源以單位時間單位長度的排放量表示； （ ⅳ ） 連續(xù)面源以單位時間單位面積的排放量表示 。 求最大濃度 利用求極值的方法，即0?dxdc， 作一些近于實際的 假設(shè)常數(shù)）(c o n s tzy???， 即 σy、 σz隨 x 增加的倍數(shù)相同。 6 煙囪高度的設(shè)計 煙囪不單是一排氣裝置 ， 也是控制空氣污染 、 保護(hù)環(huán)境的重要設(shè)備 。 57 一、煙囪高度的計算 ? maxC ?u ?（ 4 10 ） ?m a x( 3 2 1 )H H C? ? ? ? ? ? ? ?出現(xiàn)極大值（ ）1 ． BH u?? （代入 s??BHHu2 ． m a x csd 0d ? ? ?C BuHu （ 危險風(fēng)速危險風(fēng)速 ））． （代入． （ ））此時 sc2? ? ? ?BHHHua bsm2ssc()2 πe2 πezzyyqqCHBHu??? ? ? ?代入下式可得sc02 π e ( )???zybqHu c c??58 ∵ 由地面最大濃度計算法 → HS較矮 ， 當(dāng) u＜ ū時 ， 地面濃度超標(biāo)； 由 地面絕對最大濃度計算法 → HS較高 ， 無論 u多大 ， 地面濃度不超標(biāo) ， 但煙囪造價高 。 近地層中 ， 低矮煙囪發(fā)熱量小的污染源以此煙型為例 ， 并應(yīng)校核逆溫層情況 。 總之 ， 目前 Hs計算以錐形模式為主 ， 對超高型煙囪無成熟可靠的方法 。 36 廠址選擇 一 、 選擇廠址所需的氣候資料 氣候資料 是指氣象資料的常年統(tǒng)計形式 。因此 ， 在空氣污染分析中不僅應(yīng)統(tǒng)計靜風(fēng)頻率 ， 有條件還要統(tǒng)計靜風(fēng)持續(xù)時間 。 ） 具體指出污染物在鉛直方向的擴(kuò)散范圍 。 下面討論長期平均濃度的計算方法 。推導(dǎo)一下： 某地面濃度是相鄰兩扇形按比例貢獻(xiàn)的和，即 21CCC ??。其表達(dá)式為： 污染系數(shù) = 該風(fēng)向的平均風(fēng)速風(fēng)向頻率71 某風(fēng)向污染系數(shù)小 ， 表示該風(fēng)向吹來的風(fēng)所造成的污染小 ， 因此污染源可布置在污染源在污染系數(shù)最小風(fēng)向的上側(cè) 。 地形對空氣污染的影響很復(fù)雜 ， 在復(fù)雜地形建廠 ， 必須作具體分析 ， 一般應(yīng)進(jìn)行專門的氣象觀測和現(xiàn)場擴(kuò)散實驗或進(jìn)行風(fēng)洞試驗以便對當(dāng)?shù)氐臄U(kuò)散稀釋條件做出準(zhǔn)確評價 。 風(fēng)向 、 風(fēng)速 污染物危害的程度和受污染的時間及濃度有關(guān) ， 所以居住區(qū) 、 作物生長區(qū)都希望能設(shè)在受污染時間短 、 污染濃度低的位置 ， 因而確定工廠和居民區(qū)的相對位置時要考慮風(fēng)向 、 風(fēng)速兩個因素 。 如果某個方位的風(fēng)向頻率在考慮時段內(nèi)為 f% ，則整個時段內(nèi)該風(fēng)向的平均濃度為： 22221162zHzeuxfQC???????????? 由于我們假定同一扇形中同一弧線上的地面濃度相等，而不同扇形內(nèi) 的風(fēng)向頻率又不相等，這就導(dǎo)致了扇形邊界上濃度不連續(xù)。 通風(fēng)系數(shù)越大 ， 污染濃度越小 。 （ 即：干絕熱遞減率上限高度 。 風(fēng)玫瑰圖可按多年 （ 510年或更長 ） 的平均值作；也可按某月或某季的多年平均值作 ， 山區(qū)地形復(fù)雜 ， 風(fēng)向 、 風(fēng)速隨地形和高度而變 ， 可做出不同地點和高度的風(fēng)玫瑰圖 。 （ 5 ）煙囪出口直徑 D 的計算 公式：svVQD?4? 其中： Qv－煙 氣排放量， m /s ； Vs－煙氣出口速度， m /s 。 60 地面最大濃度與 B/H關(guān)系很大 ， 在某一比值以后 ， 污染濃度主要取決于 B， 煙囪高度只起次要作用 。 常用兩種方法： 1） 選用最不利的煙型相應(yīng)的煙囪高度計算公式； 2） 選擇保證一定的地面最大濃度出現(xiàn)頻率和持續(xù)時間的煙型及相應(yīng)的煙囪高度計算公式 。 以地面最大濃度不超過規(guī)定為依據(jù) ， 保證地面最大濃度不超過允許濃度的計算公式 56 由地面最大濃度模式y(tǒng)zeHuQC?????2m a x2 及 HHHS??? ，可導(dǎo)出煙囪高度HCueQHyzS??????m a x2 一般地面最大濃度不應(yīng)超過最大允許濃度值 C0（標(biāo)準(zhǔn)濃度），設(shè)本底濃度為 Cb，又 為考慮今后的發(fā)展有一余地，于是 Ck值為? ?bKCCkfPC ??0 ，其中 f －該項目可占的污染權(quán)重； k －污染源密集系數(shù)； P － 地形因子。 4 特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式 ? 主要指氣象條件與高斯模式不一樣 （ 溫度層結(jié)構(gòu)均一，實際中難以實現(xiàn)） ? 封閉型擴(kuò)散模式 ?相當(dāng)于兩鏡面之間無窮次全反射 ?實源和無窮多個虛源貢獻(xiàn)之和 ? n為反射次數(shù)，在地面和逆面 ?實源在兩個鏡子里分別形成 n個像 22( 2 )e xp[ ]2π?????? ?zyzq H nDCu ???42 一、封閉型擴(kuò)散模式 ?計算簡化： 1. 當(dāng) （尚未到封閉階段）? （煙流半寬度）? 查 P － G 曲線? 4 9 式計算 地面軸線濃度D?xx2 . 1 5zDH???Dx當(dāng)查 －011 d1??? D zDD2. 當(dāng) ， z 向濃度混合均勻， z 分布函數(shù)為D2?xx 22( , ) e xp ( )22 π??yyqyc x yuD ??當(dāng) ， 向濃度混合均勻， 分布函數(shù)為當(dāng) ， 向濃度混合均勻， 分布函數(shù)為DD 2??x x x3. D?xxD2?xx內(nèi)插（假定變化為線性），按 z 值插值43 二、熏煙型擴(kuò)散模式 ? 假設(shè)： D 換成 hf（垂向均勻分布）； q只包括進(jìn)入混合