【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(duì)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(gè)污染源周?chē)奈廴疚餄舛确植?，進(jìn)而畫(huà)出長(zhǎng)期平均濃度的等值線圖 。推導(dǎo)時(shí)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(zhǎng)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(jì)算公式實(shí)際上會(huì)遇到許多問(wèn)題，必須予以考慮，如上述模式僅適于錐形擴(kuò)散，實(shí)際是變化的，要根據(jù)建廠地區(qū)的氣象條件等來(lái)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(shí)間發(fā)生漫煙型 。m2)； H－有效源高 ， m。設(shè)計(jì)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(duì)最大濃度不超過(guò)國(guó)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(diǎn)源擴(kuò)散模式 令 H =0 的地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式 ???????????????????22222e x p2e x pzyzyzyuQC????? 可見(jiàn)地面源所造成的濃度為無(wú)界情況下濃度的 2 倍。 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 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(duì)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(wèn)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(diǎn) （ 無(wú)界源 、 地面源或高架源排放點(diǎn) ） 在地面的投影點(diǎn)為原點(diǎn) ， 主風(fēng)向?yàn)?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(shí)煙團(tuán)主要被湍渦所挾帶，本身增長(zhǎng)不大。后來(lái)由于許多科學(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。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(shí)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(dòng)而形成它與分子運(yùn)動(dòng)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(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。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(shí)際大氣污染擴(kuò)散相符合的計(jì)算模式。 ? 將流體的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)視為隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的集合，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)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(shí)點(diǎn)源的源強(qiáng)以一次釋放的總量表示； （ ⅱ ） 連續(xù)點(diǎn)源以單位時(shí)間的釋放量表示； （ ⅲ ） 連續(xù)線源以單位時(shí)間單位長(zhǎng)度的排放量表示； （ ⅳ ） 連續(xù)面源以單位時(shí)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(shí)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(jì) 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(jì)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(xiǎn)風(fēng)速危險(xiǎn)風(fēng)速 ））． （代入． （ ））此時(shí) 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(jì)算法 → HS較矮 ， 當(dāng) u＜ ū時(shí) ， 地面濃度超標(biāo)； 由 地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算法 → HS較高 ， 無(wú)論 u多大 ， 地面濃度不超標(biāo) ， 但煙囪造價(jià)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(jì)算以錐形模式為主 ， 對(duì)超高型煙囪無(wú)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(jì)形式 。因此 ， 在空氣污染分析中不僅應(yīng)統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)頻率 ， 有條件還要統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)持續(xù)時(shí)間 。 ） 具體指出污染物在鉛直方向的擴(kuò)散范圍 。 下面討論長(zhǎng)期平均濃度的計(jì)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(lái)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(duì)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(mén)的氣象觀測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)以便對(duì)當(dāng)?shù)氐臄U(kuò)散稀釋條件做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià) 。 風(fēng)向 、 風(fēng)速 污染物危害的程度和受污染的時(shí)間及濃度有關(guān) ， 所以居住區(qū) 、 作物生長(zhǎng)區(qū)都希望能設(shè)在受污染時(shí)間短 、 污染濃度低的位置 ， 因而確定工廠和居民區(qū)的相對(duì)位置時(shí)要考慮風(fēng)向 、 風(fēng)速兩個(gè)因素 。 如果某個(gè)方位的風(fēng)向頻率在考慮時(shí)段內(nèi)為 f% ，則整個(gè)時(shí)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(zhǎng) ） 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(diǎn)和高度的風(fēng)玫瑰圖 。 （ 5 ）煙囪出口直徑 D 的計(jì)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(jì)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(shí)間的煙型及相應(yīng)的煙囪高度計(jì)算公式 。 以地面最大濃度不超過(guò)規(guī)定為依據(jù) ， 保證地面最大濃度不超過(guò)允許濃度的計(jì)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(guò)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(xiàng)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(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)） ? 封閉型擴(kuò)散模式 ?相當(dāng)于兩鏡面之間無(wú)窮次全反射 ?實(shí)源和無(wú)窮多個(gè)虛源貢獻(xiàn)之和 ? n為反射次數(shù)，在地面和逆面 ?實(shí)源在兩個(gè)鏡子里分別形成 n個(gè)像 22( 2 )e xp[ ]2π?????? ?zyzq H nDCu ???42 一、封閉型擴(kuò)散模式 ?計(jì)算簡(jiǎn)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(jì)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