【正文】 通過內(nèi)插地表面和高空風觀測資料初步估算模擬區(qū)風場。垂向插值按下述方法處理：（1）有探空資料的測點，根據(jù)實測的風速、風向內(nèi)插，求得各給定高度的網(wǎng)速、風向值。如果有現(xiàn)場近地面層風觀測資料，最好采用適合特定區(qū)域的P值。通常在200m以下不考慮風向的變化。水平方向內(nèi)插是把觀測資料內(nèi)插到較細的網(wǎng)格點上，有多種方法，一般這類插值問題沒有唯一的解，因此當對同樣的離散數(shù)據(jù)組采用不同的計算方法，產(chǎn)生的場也是不同的。則對于模擬區(qū)任一網(wǎng)格點（xk,yk）風速為，則：式中 f(rk)——權(quán)重函數(shù)； rk——網(wǎng)格點（xi,yi）到測量點（xk,yk）的距離。權(quán)重函數(shù)（43）隨距離r的增大而迅速減小，最大值在f(0)時等于1,且n越大減少的程度越大。對于權(quán)重函數(shù)（45），當n=2時，則為最常見的反距離平方內(nèi)插。因此，反距離平方權(quán)重法應用的最為廣泛。該技術(shù)要求x2最小，即較好地擬合數(shù)據(jù)。通過對x2的每項系數(shù)ɑi求導，并令其導數(shù)為零，使x2達到極小。然后，網(wǎng)格區(qū)域中的任一格點（x,y）的風速值C(x,y)可由下式求出：這種方法比權(quán)重內(nèi)插法的計算要煩瑣，且計算所得到的場的質(zhì)量很大程度上依賴于觀測點的分布。另一方面，計算時間將隨觀測點數(shù)目的增加而相應增加。變分方法的原理是使調(diào)整后的風場與原插值風場的總體偏差最小，同時還滿足連續(xù)方程。3 污染物在大氣中的彌散估算 大氣擴散模式①高斯煙羽模式在恒定氣象條件下（指風向、風速、大氣穩(wěn)定度不隨時間而變）計算大氣中的氣載污染物在下風向某處濃度最常用估算模式是高斯煙羽模式，此模式假定煙羽中的污染物濃度分布在水平方向和垂直方向都遵循高斯分布。由上式可推導，下風向地面處（z=0）的污染物濃度為：②擴散因子(1)短期擴散因子 擴散因子定義為釋放每單位活性氣載污染物在下風向某處擴散軸正下方地面處（即y=0,z=0）造成氣載污染物的時間積分濃度。因此，下風向某處擴散軸正下方地面處的污染物時間積分濃度（g（2）年平均擴散因子 對于較長的排放時間，可假定污染物總量在關心方位內(nèi)均勻分布，并應用三維頻率分布參數(shù)fijk可得出某方位（按16方位制）的年均擴散因子如下：式中 i——風向。若靜風頻率不能忽略時，需要用下述考慮靜風影響的年均擴散因子公式：式中cfij和ufij——靜風和有風（u）時i風向、j穩(wěn)定度的聯(lián)合頻率； uj——j類穩(wěn)定度的平均風速即風速倒數(shù)平均值之倒數(shù)。③煙團模式 在事故后果評價中，常采用下述形式的煙團公式：式中 C(x,y,0)——下風向地面（x,y）坐標處的空氣中污染物濃度，g/m3； X0、y0、z0——煙團中心坐標； σx,σy,σz——為x,y,z方向的擴散參數(shù)，m；常取σx=σy ——事故期間煙團的排放量，g。此模式以一系列的煙羽段來描述煙羽。而在每個“氣象”時間段Δtm（取1h）內(nèi)，所有的氣象參數(shù)（穩(wěn)定度、風向、風速等）和排放參數(shù)都可能改變。⑤多煙團模式對于瞬時或短時間事故排放源項，宜采用下述變天條件多煙團模式。設k時段結(jié)束時的濃度分布為Ck（xk，yk，zk），則在一體積元dxdydz中的污染物可視為下一時段的點源，其源強為dQ（xk,yk,zk,tk）=Ck(xk,yk,zk,tk)dx,dy,dz,此點源在（k+1）時段的貢獻可由下式表示：式中 ux,k+1和uy,k+1——在第k+1時段平均風速u在x和y方向的分量。 Δt為時段長度；其tw時段的事故擴散因子為：式中 xwi和ywi——第w時段結(jié)束時i煙團質(zhì)心的x和y坐標，由下述兩式給出：σx,eff、σy,eff、σz,eff分別為煙團在w時段沿x,y和z方向的有效擴散參數(shù)，可由下式估算：其中：在計算某個關心點在th的濃度時，需要考慮各個煙團的可能貢獻。 煙羽抬升煙羽或煙團的有效排放高度He可以表示為：He=H+ΔH （440）式中 H——煙團的幾何高度； ΔH——煙羽（團）的抬升高度。對于通過煙囪排放的煙羽或煙團，分別推薦國際原子能機構(gòu)IAEA所建議的公式與國標GB/T384091的抬升公式來估算動量抬升和浮力抬升。上述這些公式簡述如下：①動量抬升ΔH(無浮力抬升的煙羽或煙團)(1)中性和不穩(wěn)定天氣條件下 按下述兩式分別計算抬升高度ΔH,取其小者為抬升值：式中 w0——煙囪出口處煙氣流速，m/s； u——煙囪高度處風速，m/s； x——下風向距離，m； Di——煙囪內(nèi)徑,m； C0——w0＜，由下式給出： De——煙囪外徑,m。式中 Fm——動量通量參數(shù)。它們分別表示為：2 熱量抬升（1）有風時，中性和不穩(wěn)定條件下：①當煙氣熱釋放率Qh大于或等于2100kJ/s，且煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值Δt大于或等于35K時，ΔH采用下式計算：式中 n0——煙氣熱狀況及地表狀況系數(shù)； n1——煙氣熱釋放率指率； n2——排氣筒高度指數(shù)，； Qh——煙氣熱釋放率，kJ/s。 Pa——大氣壓力，kPa，如無實測值，可取鄰近氣象臺（站）季或年平均值； Qv——實際排煙率，m3/s； ΔT——煙氣出口溫度與環(huán)境溫度差，K； Tt——煙氣出口溫度，K。 n0、nn2的選取Qh/(kJ/s)Qh≥21000地表狀況n0n1n2農(nóng)村或城市遠郊區(qū)1/32/3城市及近郊區(qū)1/32/32100≤Qh≤21000且ΔT≥35K農(nóng)村或城市遠郊區(qū)3/52/5城市及近郊區(qū)3/52/5②當1700kJ/s＜Qh＜2100kJ/s時；式中 vs——排氣筒出口處煙氣排出速度，m/s； D排氣筒出口直徑，m。③當Qh≤1700可kJ/s或者ΔT＜35K時：式中各參數(shù)的定義同上。（3）靜風（u10＜）或小風(≤u10＜)條件下:建議按下式計算煙氣抬升高度ΔH(m),式中符號同上。 ——平均風速； S——穩(wěn)定度參數(shù)，其值已在式（445）中給出。它們分別用英文字母A，B,C,D,E,和F表示。 太陽輻射等級數(shù)云量太陽高度角（h0）總云量/低云量夜間h0＜15176。＜h0＜35176。＜h0＜65176?！?/≤421+1+2+35～7≤410+1+2+3≥8/≤4100+1+1≥5/5～70000+1≥8/≥800000太陽高度角（度）使用下式計算：h0=arcsin[sinφsinδ+cosφcosδcos(15t+λ300)式中 φ——當?shù)鼐暥?，?76。） t——觀測進行的北京時間，h.； δ——太陽傾角，（176。s]。b 年均干沉積因子 同樣地，年均干沉積因子（m2）則可表達為：長期排放造成的年均地面污染則由QFi[g/(m2②煙團干沉積量事故釋放期間因干沉積造成的地表總沉積量WD由下式給出：式中 ——第i煙團在第w時間段造成的某網(wǎng)格點或下風向某距離處的地面空氣的污染物濃度； ——第w時間段的時間長度，此中假定每個時間段釋放出1個煙團，整個事故持續(xù)時間內(nèi)共有N個時間段釋放出N個煙團。①沖洗系數(shù)（Λ）方法 此方法假定：高斯分布的污染物煙羽中的污染物因沖洗而沉積于地面的速率（mgs1）與煙羽中污染物濃度的垂直積分成正比，其比例常數(shù)即為沖洗系數(shù)Λ。因此：式中 式中 L——大氣混合層高度。由定義得的表達式如下：因此，煙羽中污染物因降水導致的短期沉積速率則由源強Q與短期沖洗因子之乘積給出。一年中，煙羽中污染物因降水導致的年沉積速率則由所均排放速率Q與年均沖洗因子的乘積給出。事故釋放期間恰逢降雨（設降雨時間長度為T=MΔt，即M個時間段長度），因沖洗造成的地表總沉積量W，則由下式給出（假定降雨從W1時段開始至W2時段結(jié)束）：由上式給出， Δtw為w時段的時間長度，這里令Δtw=常數(shù)=Δt。第五章 有毒有害物質(zhì)在湖泊的稀釋擴散教學要求：掌握有毒物質(zhì)在湖泊中擴散濃度的預測模型教學重點：有毒物質(zhì)在湖泊中擴散預測模型授課方式：課堂授課學時數(shù)：41 有毒物質(zhì)在固/液相中的分配過程常規(guī)污染問題可以用一個濃度值表征污染的程度，而有毒物質(zhì)在水中則要將它分為顆粒態(tài)和溶解態(tài)兩狀態(tài)進行研究，原因在于計算各在濃度時需要考慮的物理過程不同，如揮發(fā)作用是污染物從水中向大氣轉(zhuǎn)移，只發(fā)生在溶解相中，而沉積作用只發(fā)生在顆粒態(tài)部分。即 C=Cd+Cp…………………………（51）式中 Cd——溶解態(tài)的濃度分量，μg/m3； Cp——顆粒態(tài)的濃度分量，μg/m3；這些分量可以用總濃度的一個固定百分比來表達，即式中 Fd、Fp——溶解態(tài)和顆粒態(tài)濃度占污染物總濃度百分數(shù)，該百分數(shù)是污染物的分配系數(shù)和懸浮顆粒物濃度的函數(shù)。，懸浮固體從1g/m3（相當清澈的湖水）到100g/m3（比較混濁的河流），分配系數(shù)由104到1000，隨著kdm的增加，有毒物質(zhì)將更多地存在于顆粒態(tài)；而以對弱吸附污染物（低kd值），在低懸浮顆粒（低m值）有毒物質(zhì)主要存在為溶解態(tài)。①顆粒濃度的平衡方程 對于固/液分開計算的固體顆粒，正如常規(guī)模型要計算污染物被水流帶走多少一樣，對固/液分開的固體顆粒也要計算會被水流帶走多少污染物，固體流入一個混合均勻的湖泊，考慮其沉降及流出，其物質(zhì)平衡原理可寫出：式中 min——流入懸浮固體的濃度，g/m3； Vs——沉降速率，m/a； A——湖泊表面積，m2； m——平衡時湖泊中懸浮物固體濃度，g/m3； Q——湖泊流量，m3/a。在恒定狀態(tài)下，式（510）可以簡化為：式中 【】Huron湖PCB（聚氯聯(lián)二苯）稀釋作用（不考慮沉積作用），、。解:①根據(jù)式（58），恒定狀態(tài)下的沉降速度： =[1012(161109)]/(59570106) =(m/a)②進入Huron湖的PCB濃度：③恒定狀態(tài)下的濃度和傳輸系數(shù) 由式(54)、(55)可得溶解態(tài)和顆粒態(tài)的百分比：1/(1+)= (溶解態(tài)百分比)= （顆粒態(tài)百分比）由式（512）可得轉(zhuǎn)換系數(shù)β：=（161109）/[161109+(59570106)+(59570106)]=因此平衡濃度C=βCin==④減少95%的時間通過沉降、揮發(fā)、流出掉95%的時間如下：==3 考慮沉積物時有毒物質(zhì)的濃度預測模型如果考慮到混合均勻的湖泊下面的沉積物層，湖水和沉積層分別用腳標1，2加以表示。式中 ——沉積物層中液體的體積，m3； ——沉積物層的總?cè)莘e，m3。 ——沉積物層中固體的體積，m3；沉積物層中懸浮固體物濃度m2，則：式中 M2——沉積物層中固體物的質(zhì)量，g。（515）式的推導：①懸浮固體濃度的平衡方程：式中Vr——再懸浮速度，m/a； Vb——埋藏速度，m/a。即擴散系數(shù) 第六章 污染物在食物鏈中的動態(tài)轉(zhuǎn)移教學要求掌握污染物各種沉積轉(zhuǎn)移過程及量的計算方法。vdij與植物的生長期即植物葉子表面積有關，在此引入葉面積指數(shù)LAI，LAI定義為單位面積土壤上的植物葉子面積，因此，vdij可以采用下式估算：式中 vdij,max——i污染元素向j類植物的最大沉積速度，即j類植物葉子生長最茂盛時的沉積速度（m/s），； LAIj(te)——沉積結(jié)束時刻(te)的j類植物的葉面積指數(shù)。 Δt——煙雨飄過期間發(fā)生的第k次降水過程持續(xù)時間，s； tk1與tk——表示第k次降雨的起始與結(jié)束時間，因此Δtk=tktk1（）。 碘和其它粒子態(tài)元素的沖洗系數(shù)降水強度I/(mm/h)沖洗系數(shù)Λ/s1碘其它粒子態(tài)元素＜11051051～3104104＞3105104（3）植物對濕沉積核素的截獲與初始滯留污染物煙羽飄過期間因濕沉積造成的j類植物上i污染元素的沉積量Awj(te) (g/m2)，由下式給出：式中 ——j類植物的截獲份額，可由下式估算：式中 Sj——j類植物有效貯水能力，mm； R——污染物煙羽飄過期間的降水總量，mm；（Ik單位為mm/h，單位為s）； LAIj——沉積的j類植物葉面積指數(shù)。2 易位葉子表面的污染元素轉(zhuǎn)移到植物可食部位的過程，稱為易位。其表達式如下：因此，收割時j類植物可食部位中的污染元素i的濃度Aij(tp) (g/kg)由下式計算：式中 （tp）——收割日期（月日）； δt——沉積結(jié)束至收割的時間間隔，d, δt=tpte； Yj——j類植物的單產(chǎn)，kg/m2。例如風的清除、降水（或霧、露水）的清洗、浸出及作物生長稀釋等作用。4 入滲與土壤表層的污染元素濃度在此模式中把土壤分成三部分：即土壤表層（），土壤根系區(qū)域（）與深部土壤，再懸浮只發(fā)生在土壤表層，而植物根部吸收發(fā)生在根系區(qū)域。這種導致元素從0～。（2）土壤表層的污染元素濃度對