大气环境质量预测模型.ppt

1、漳州师范学院漳州师范学院第四章第四章 大气环境质量评价大气环境质量评价 第三节第三节 大气质量预测模型（点源模型）大气质量预测模型（点源模型）环境质量及评价环境质量及评价L o g o漳州师院大气扩散模型：点源扩散的高斯模型大气扩散模型：点源扩散的高斯模型v高斯模型是高斯模型是大气扩散模型中用的最多的。大气扩散模型中用的最多的。v高斯模型的坐标系高斯模型的坐标系：原点：原点：以排放点在地面的投影点为以排放点在地面的投影点为原点原点；x x 轴：轴：平均风向为平均风向为 x x 轴轴；y y 轴：轴：在水平面内垂直于在水平面内垂直于x x 轴的为轴的为y y 轴轴，y y 轴的正向在轴的正向在

2、x x 轴的左侧；轴的左侧；z z 轴轴垂直于水平面，向上为正方向。垂直于水平面，向上为正方向。X轴轴Z轴轴Y轴轴示意图：高斯模型的坐标系示意图：高斯模型的坐标系O化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院大气扩散模型：点源扩散的高斯模型大气扩散模型：点源扩散的高斯模型 P69 高斯模式的四点假设为：高斯模式的四点假设为：v（1 1）假定大气流动是稳定的、有主导方向的；）假定大气流动是稳定的、有主导方向的；v（2 2）假定污染物在大气中只有物理运动、没有化学和）假定污染物在大气中

3、只有物理运动、没有化学和生物变化；生物变化；v（3 3）假定在所要预测的范围内没有其他同类污染源和）假定在所要预测的范围内没有其他同类污染源和汇，也就是说源强是连续均匀的；汇，也就是说源强是连续均匀的；v（4 4）在有主导风的情况下，主导风对污染物的输送应）在有主导风的情况下，主导风对污染物的输送应远远大于湍流运动引起的污染物在主导风向上的扩散，远远大于湍流运动引起的污染物在主导风向上的扩散，即在即在 x x方向只考虑迁移，不考虑扩散方向只考虑迁移，不考虑扩散.对后述的模式只要没有特殊指明，以上四点对后述的模式只要没有特殊指明，以上四点假设条件都是遵守的。假设条件都是遵守的。化学与环境科学系化

4、学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院点源扩散的高斯模型（高架连续点源）点源扩散的高斯模型（高架连续点源）v高架连续点源的高斯模式高架连续点源的高斯模式熟记熟记：式中：式中：C(x,y,z)表示坐标为表示坐标为x，y，z处污染物浓度；处污染物浓度；He：烟囱的有效高度，烟囱的有效高度，m；Q：烟囱排放源强烟囱排放源强（污染物单位时间排放量，（污染物单位时间排放量，mg/s）；）；y y ：垂直于主导风向的横向扩散参数，垂直于主导风向的横向扩散参数，m m；z z：铅直扩散参数，铅直扩散参数，m

5、 m；u u：排气筒高度处的风速，：排气筒高度处的风速，/s/s化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院常用的点源扩散模型（高架连续点源）常用的点源扩散模型（高架连续点源）v（1）高架连续点源的地面浓度）高架连续点源的地面浓度 令令z0，可用于计算可用于计算地面任何一点的地面任何一点的污染物浓度污染物浓度。这是实际大气环境影响评价。这是实际大气环境影响评价关心的问题。关心的问题。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价

6、环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院常用的点源扩散模型（高架连续点源）常用的点源扩散模型（高架连续点源）v（2）高架连续点源的地面轴线浓度）高架连续点源的地面轴线浓度 地面轴线地面轴线是从烟囱原点向下风向延伸的是从烟囱原点向下风向延伸的方向，即方向，即x方向。令方向。令z0，y0。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院地面轴线浓度计算地面轴线浓度计算 课堂计算课堂计算 位于平原农村某工厂锅炉烟囱的几何高位于平原农村某工厂锅炉烟囱的几何高度为度为100米，

7、米，SO2的单位时间排放量为的单位时间排放量为0.54t/h，已知当地地面风速为，已知当地地面风速为3.0m/s,大气大气稳定定为稳定定为D类，抬升高度为类，抬升高度为150米。求下风米。求下风向向2500m处的处的SO2地面轴线浓度（小时平均地面轴线浓度（小时平均值，单位以值，单位以mg/m3表示，精确度保证小数表示，精确度保证小数点后两位）。点后两位）。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院常用的点源扩散模型（高架连续点源）常用的点源扩散模型（高架连续点源）v（3）高架连

8、续点源最大落地浓度和落地点距离）高架连续点源最大落地浓度和落地点距离最大落地浓度发生在最大落地浓度发生在x轴线上。轴线上。地面浓度最大值地面浓度最大值最大值点的下风距离最大值点的下风距离化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院常用的点源扩散模型（高架连续点源）常用的点源扩散模型（高架连续点源）v（3）高架连续点源最大落地浓度和落地点距离）高架连续点源最大落地浓度和落地点距离地面浓度最大值地面浓度最大值最大值点的下风距离最大值点的下风距离当当a1a2时，上述公式可以简化为：时，上

9、述公式可以简化为：化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院最大地面浓度及其位置最大地面浓度及其位置 课堂练习课堂练习 位于平原农村某工厂锅炉烟囱的几何高位于平原农村某工厂锅炉烟囱的几何高度为度为80m，SO2的单位时间排放量为的单位时间排放量为0.19t/h,已知当地地面风速为已知当地地面风速为2.2m/s,大气大气稳定度为稳定度为B类，类，P1=1，抬升高度为，抬升高度为120m，求最大落地浓度（小时平均值）。求最大落地浓度（小时平均值）。化学与环境科学系化学与环境科学系化学

10、与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院最大地面浓度及其位置最大地面浓度及其位置 课堂练习课堂练习 利用正态烟羽扩散模式，预测某污染源排利用正态烟羽扩散模式，预测某污染源排放的某污染物的小时平均最大落地浓度为放的某污染物的小时平均最大落地浓度为0.8mg/m3，考虑到现在的背景值及该地区，考虑到现在的背景值及该地区未来的发展规划，要求其小时平均落地浓未来的发展规划，要求其小时平均落地浓度不能超过度不能超过0.2mg/m3，试问：如果其它条，试问：如果其它条件不变，采取的措施是减少污染物的单位件不变，采取的措施是减

11、少污染物的单位时间排放量（源强），减少后的源强应不时间排放量（源强），减少后的源强应不大于原来源强的百分之多少？大于原来源强的百分之多少？化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院最大地面浓度及其位置最大地面浓度及其位置v某城市远郊区（丘陵）有一火力发电厂，某城市远郊区（丘陵）有一火力发电厂，排烟高度排烟高度H120m，烟囱排放口的直径，烟囱排放口的直径D1.5m，排放，排放SO2的源强的源强Q800kg/h，排，排气温度气温度Ts413k，烟气出口，烟气出口Vs18m/s。在在

12、8月份某日月份某日17点（北京时间），当时大气点（北京时间），当时大气稳定度为稳定度为C类，气温类，气温303k，邻近气象站测得，邻近气象站测得地面风速为地面风速为2.8m/s。试求：（。试求：（1）地面轴线）地面轴线最大浓度及其出现距离；（最大浓度及其出现距离；（2）地面轴线）地面轴线1500m处的浓度。处的浓度。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院常用的点源扩散模型（地面连续点源）常用的点源扩散模型（地面连续点源）v（4）地面连续排放点源模型（令）地面连续排放点源模型（

13、令H0）地面连续点源在地面上任何一点产生的浓度：地面连续点源在地面上任何一点产生的浓度：地面连续点源在地面轴线上任何一点产生的浓度：地面连续点源在地面轴线上任何一点产生的浓度：化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院辐射逆温射逆温v因地面因地面强烈烈辐射而形成的逆温。在晴朗无射而形成的逆温。在晴朗无风或微或微风的夜晚，地面因的夜晚，地面因辐射冷却而降温，射冷却而降温，与地面接近的气与地面接近的气层冷却降温最冷却降温最强烈，而上烈，而上层的空气冷却降温的空气冷却降温缓慢，因此使低

14、慢，因此使低层大气大气产生逆温生逆温现象。一般日出后，象。一般日出后，辐射逆温就射逆温就消失了。消失了。v辐射逆温厚度从数十到数百米，在大射逆温厚度从数十到数百米，在大陆上上常年都可出常年都可出现。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院什么是什么是“熏烟熏烟”？v当前一天是无云或少云的晴天，风速又比较小时，当前一天是无云或少云的晴天，风速又比较小时，夜间将产生贴地逆温；夜间将产生贴地逆温；次日日出后次日日出后，这一贴地逆，这一贴地逆温将逐渐自下而上的消失，形成一个不断增厚的温

15、将逐渐自下而上的消失，形成一个不断增厚的混合层。混合层。原来在逆温层中处于稳定状态的烟羽进原来在逆温层中处于稳定状态的烟羽进入混合层之后，由于其本身的下沉和垂直方向的入混合层之后，由于其本身的下沉和垂直方向的强扩散作用，污染物浓度在这一方向将接近于均强扩散作用，污染物浓度在这一方向将接近于均匀分布，出现所谓熏烟现象。匀分布，出现所谓熏烟现象。v熏烟属于常见的不利气象条件之一，虽然其持续熏烟属于常见的不利气象条件之一，虽然其持续时间约在时间约在0.5至至1小时之间，但其最大浓度可高达小时之间，但其最大浓度可高达一般最大地面浓度的几倍。可以在距污染源几公一般最大地面浓度的几倍。可以在距污染源几公里

16、甚至于几十公里的下风向造成严重污染。里甚至于几十公里的下风向造成严重污染。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院熏烟随时间变化过程示意图熏烟随时间变化过程示意图化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院点源特殊扩散模式（点源特殊扩散模式（熏烟型扩散模式）熏烟型扩散模式）v熏烟扩散时的计算公式为：熏烟扩散时的计算公式为：式中，式中，hf：熏烟时的混合层高度；熏烟时的混合层高度；yF：熏烟条件下的横向扩散参数；熏烟条件下的横向扩散参数；hf H：混合层和烟云轴线的高差。混合层和烟云轴线的高差。化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科学系环境质量评价环境质量评价环境质量评价环境质量评价EQAEQAEQAEQAL o g o漳州师院点源特殊扩散模式（点源特殊扩散模式（熏烟型扩散模式）熏烟型扩散模式）化学与环境科学系化学与环境科学系化学与环境科