【正文】 以上升到很高的高度。五、顆粒物擴(kuò)散模式對(duì)于排氣筒排放的粒徑小于15微米的顆粒物，其地面濃度可按前述的氣體擴(kuò)散模式計(jì)算。地面濃度模式：由式（47）在z=0時(shí)得到地面濃度： （48）地面軸線濃度模式：軸線x上具有最大濃度值，向兩側(cè)（y方向）逐漸減小。當(dāng)不考慮地面影響時(shí)，它在P點(diǎn)所造成的污染物濃度按（46）計(jì)算，即為：P點(diǎn)的實(shí)際污染物濃度應(yīng)為實(shí)源和像源貢獻(xiàn)之和，即 （47）式（47）即為高架連續(xù)點(diǎn)源在正態(tài)分布假設(shè)下的高斯擴(kuò)散模式。實(shí)源的貢獻(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)（距煙流中心線的垂直距離）為（zH）。如圖43所示，可以把P點(diǎn)的污染物濃度看成兩部分的貢獻(xiàn)之和：一部分是不存在地面時(shí)P點(diǎn)所具有的污染物濃度；另一部分是由于地面反射作用所增加的污染物濃度。將式（41）代入式（42）中，積分后得 （44）將式（41）和（44）代入式（43），積分后得 （45）再將式（44）和（45）代入式（41）中，便得到無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模式： （46）三、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散問(wèn)題，必須考慮地面對(duì)擴(kuò)散的影響。因此做如下假設(shè)：（1） 污染物濃度在y、z軸上的分布符合高斯分布（正態(tài)分布）；（2） 在全部空間中風(fēng)速是均勻的、穩(wěn)定的；（3） 源強(qiáng)是連續(xù)均勻的；（4） 在擴(kuò)散過(guò)程中污染物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的；二、無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式由假設(shè)（1）可以寫出下風(fēng)向任一點(diǎn)（x，y，z）的污染物平均濃度的分布函數(shù)： （41）由概率統(tǒng)計(jì)理論可以寫出方差的表達(dá)式： （42）由假設(shè)（4）可以寫出源強(qiáng)的積分式： （43）式中：——污染物在y、z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)差，m； ——任一點(diǎn)處污染物的濃度，g/m3； ——平均風(fēng)速，m/s； Q——源強(qiáng)，g/s；由上面四個(gè)方程組成的方程組，其中可以測(cè)量或計(jì)算的已知量有源強(qiáng)Q、平均風(fēng)速、標(biāo)準(zhǔn)差，未知量有濃度、待定函數(shù)A（x）、待定系數(shù)a、b。在這種坐標(biāo)系中，煙流中心線或與x軸重合，或在xoy面的投影為x軸。高斯模式是目前應(yīng)用較廣的模式。薩頓應(yīng)用泰勒公式提出了解決污染物在大氣中擴(kuò)散的實(shí)用模式。圖41，從污染源排放出的粒子在風(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、定常的，從原點(diǎn)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。目前處理這類問(wèn)題有三種廣泛應(yīng)用的理論：梯度輸送理論、湍流統(tǒng)計(jì)理論和相似理論；梯度輸送理論梯度輸送理論是通過(guò)菲克擴(kuò)散理論的類比建立起來(lái)的。第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式 湍流擴(kuò)散的基本理論目的要求：了解湍流的概念及分類；重點(diǎn)：湍流的分類；授課方式：講授一、湍流概念概念大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為大氣湍流。風(fēng)速的脈動(dòng)（或漲落）和風(fēng)向的擺動(dòng)就是湍流作用的結(jié)果；分類（1）按照湍流形成原因可分為兩種湍流：熱力湍流：由于垂直方向溫度分布不均勻引起的，其強(qiáng)度主要取決于大氣穩(wěn)定度；機(jī)械湍流：由于垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度引起的，其強(qiáng)度主要取決于風(fēng)速梯度和地面粗糙度；風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋的最直接最本質(zhì)的因素，風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物擴(kuò)散速度越快，污染物的濃度就越低；其他一切氣象因素都是通過(guò)風(fēng)和湍流的作用來(lái)影響擴(kuò)散稀釋的；二、湍流擴(kuò)散理論大氣擴(kuò)散的基本問(wèn)題，是研究湍流與煙流傳播和物質(zhì)濃度衰減的關(guān)系問(wèn)題。湍流梯度輸送理論進(jìn)一步假定，由大氣湍流引起的某物質(zhì)的擴(kuò)散，類似于分子擴(kuò)散，并可用同樣的分子擴(kuò)散方程描述；【擴(kuò)散的概念：當(dāng)物質(zhì)內(nèi)有梯度（化學(xué)位、濃度、應(yīng)力梯度等）存在時(shí)，由于物質(zhì)的熱運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)的定向遷移過(guò)程；擴(kuò)散是一種傳質(zhì)過(guò)程；擴(kuò)散的本質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)；菲克第一定律：在擴(kuò)散過(guò)程中，單位時(shí)間通過(guò)單位橫截面積的質(zhì)點(diǎn)數(shù)目J正比于擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)的濃度梯度；】湍流統(tǒng)計(jì)理論泰勒應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究湍流擴(kuò)散問(wèn)題，提出了著名的泰勒公式。如果從原點(diǎn)放出很多粒子，則在x軸上粒子的濃度最高，濃度分布以x軸為對(duì)稱軸，并符合正態(tài)分布。高斯應(yīng)用湍流統(tǒng)計(jì)理論得到了正態(tài)分布假設(shè)下的擴(kuò)散模式，即通常所說(shuō)的高斯模式。 高斯擴(kuò)散模式目的要求：理解無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式及地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式；理解并掌握高斯模式的有關(guān)假定，高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式及相關(guān)計(jì)算公式；重點(diǎn)：高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式及相關(guān)計(jì)算公式；難點(diǎn)：鏡像法推導(dǎo)高架連續(xù)點(diǎn)源高斯模式；授課方式：講授一、高斯模式的有關(guān)假定坐標(biāo)系高斯模式的坐標(biāo)系如圖42所示，其原點(diǎn)為排放點(diǎn)（無(wú)界點(diǎn)源或地面源）或高架源排放點(diǎn)在地面的投影點(diǎn)，x軸正向?yàn)槠骄L(fēng)向，y軸在水平面上垂直于x軸，正向在x軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面xoy，向上為正向，即為右手坐標(biāo)系。四點(diǎn)假設(shè)大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究證明，特別是對(duì)于連續(xù)點(diǎn)源的平均煙流，其濃度分布是符合正態(tài)分布的。因此方程組可以求解。按全反射原理，用“像源法”來(lái)處理這一問(wèn)題。這相當(dāng)于不存在地面時(shí)由位置在（0，0，H）的實(shí)源和在（0，0，H）的像源在P點(diǎn)所造成的污染物濃度之和（H為有效源高）。當(dāng)不考慮地面影響時(shí)，它在P點(diǎn)所造成的污染物濃度按（46）計(jì)算，即為： 像源的貢獻(xiàn)：P點(diǎn)在以像源為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的垂直坐標(biāo)（距煙流中心線的垂直距離）為（z+H）。由此模式可以求出下風(fēng)向任一點(diǎn)的污染物濃度。 （49）地面最大濃度（即地面軸線最大濃度）模式：地面最大濃度及其出現(xiàn)距離的計(jì)算公式： （410） （411）四、地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式地面連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式可由高架連續(xù)點(diǎn)源模式（47）令其有效源高H=0而得到，即 （412）比較（46）和（412）可發(fā)現(xiàn)，地面連續(xù)點(diǎn)源造成的污染物濃度恰好是無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源所