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1、,第 五 章 大气环境影响评价,1,大气环境影响评价（HJ2.22008）,4,主要内容,一、空气质量模式的概念与构成,以数学方法定量描述大气污染物从源地到接受地所经历的全过程的一种手段或工具，其核心部分为大气扩散模式，主要描写大气对污染物输送、扩散和稀释的作用。,概念,构成,按模拟区的范围：微尺度模式、局地模式、远距离输送模式。,按模式的时间尺度：短期平均模式、长期平均模式。,按污染源的形态：点源、线源、面源、体源及多源或复合源模式。,按模拟对象：酸雨模式、光化学烟雾模式、干沉积模式等。,针对某种特殊气象条件：熏烟型扩散模式、热内力边界层扩散模式,按模式的应用需要：法规应用级、研究级。,三、
2、模式的选择,污染源的类型,污染物的性质,要求的空间分辨率,模拟区的下垫面特征,模拟区的范围,模拟的时间尺度,对模式效能的要求,浓度差分析 最大浓度分析 浓度比值分析 相关分析 浓度分布比较,四、模式的性能评价,1.合理性分析,2.模式检验：检查模式的保真性,3.灵敏度分析,灵敏度的定义：模式输出对输入变量的偏导数。,五、大气扩散基本计算公式,（高斯或正态分布模式）,高斯模式的基本假定,模式的坐标系说明,式中： x, y, z, t 预测点的空间坐标和预测时的时间； x0 , y0 , z0 , t0 烟团初始空间坐标和初始时间； x, y, z 烟团中心在t t0期间迁移的距离，,瞬时单烟团正
3、态扩散模式,假定单位容积粒子比 /q （m-3）在空间的概率分布密度为正态分布，则,u, v, w 烟团中心在 x, y, z 方向的速度分量； 预测点的烟团瞬时浓度； q 烟团的瞬时排放量； x , y , z x, y, z 方向的的标准差（扩散参数），是扩 散时间T的函数，T= t t0。,点源烟流扩散模式,以烟团初始空间坐标为原点，下风向为 x 轴，横风向为 y 轴，指向天顶为 z 轴。假设u=常值，v=w=0， x , y , z 都是 x 的函数，将式（51）对 t0 从 到 t 积分可得,式中： （ x, y, z） 预测点（ x, y, z）处的污染物浓度。,式中： He 烟囱
4、（排气筒）有效源高，为烟囱几何高度Hs与 烟气抬升高度H之和； u 取烟囱出口处的平均风速。,对地面浓度，则z=0 ，有,下风向 x 轴线上的地面浓度（y=0，z=0）为：,环境评价中需要预测的1小时浓度，通常是利用最大落地浓度公式计算的。且一般主要计算不稳定条件下的最大落地浓度，此时的混合层比较厚，且下风距离较近，无需作混合层顶反射修正。,扩散参数y , z用下述回归式表示,将上两式代入下风向 x 轴线地面浓度公式（5-5），然后对 x 求导并令其等于0，可分别求得,若 z/y常数，则有：,xmax 或由下式求解：,对高架点源，需考虑混合层顶的反射作用。设地面与混合层顶全反射，用像源法修正后
5、可得,式中：h 混合层厚度 n 反射次数，一般取k=45即可满足精度要求。,若 z 1.6 h，可认为浓度在铅直方向已接近均匀分布，有：,当风速较小（ U101.5m/s）时，实验结果表明：扩散参数与T基本上为一次方的关系。可假设x=01T， y=01T， z=02T ， 01与02 可参照教材P118表58选取。再假设：Q常值，u=常值，v = w = 0。以烟囱地面位置中心点为坐标原点，对（51）式将t0 从 到 t 积分可得到小风扩散模式的解析解。污染物的地面浓度为：,小风和静风扩散模式,（1）令U=0，则G1，得静风扩散模式为,（2）假设污染物浓度沿垂直方向为高斯分布，水平方向是按以污
6、染源为圆心的同心圆均匀分布，可推导得到污染物的地面浓度模式为,V* 平均水平散布速率，可取0.3 0.7m/s，计算静风条件下的有效源高时，取1.5m/s.,熏烟扩散模式,（57）,混合层高度hf 、熏烟区的起始坐标 xf（下风距离）、混合层高出烟囱的距离hf等之间的关系及计算式为：,式中： a 大气密度，g/m3； cp 大气定压比热，J/(gK)； kh 湍流热传导系数； d/dz 位温梯度，K/m。如无实测值，可在 0.0050.015 K/m之间选取。,（1） fm可用迭代法求出：设定p的初始值p 0，可取2.15 求hf、hf 、 xf 、 yf 计算f0 （设定p的步长 p），p1
7、=p0+ p，计算出f1，如 f0 f1，则fm f0 ，否则依次计算出f2 、 f3 ，直至fn-1 fn fn+1 ，可得fm fn。如p 0、 xf 无解，依次计算p1、 p2、 时的xf ，直至有解为止。,一般无特殊要求时，只计算 f 的最大值fm及其对应 时刻tm的浓度分布。,（2） fm对应时刻tm的浓度分布计算：计算出fm对应的xf m、pm、 hfm 对给定的x，计算p（由p=pm(xfm/x)计算， 为z的回归指数）、 yf 、(p) 取hf hfm ，由式（57）计算f 。,式中：Ql 线源源强，（恒定） f 表示连续点源浓度连续变化的函数，应根 据具体情况选择适当的表达式
8、。,连续线源公式,相应的地面浓度公式（z=0）为：,令y0 ，得到无限长线源的浓度公式：,取 x 轴与线源一致，坐标原点为线源中点。设线源的长度为2x0，f 选择考虑地面反射的扩散模式（5-3）的相应函数式，积分后可得到地面浓度公式为：,令x0 ，得到无限长线源的地面浓度公式：,风向与线源的夹角为（ 900），浓度计算公式为：,垂、 平由前述方法计算。,连续面源公式,点源修正法（直接修正法、虚点源法）；点源积分法,源强恒定的面源,设想面源上风方有一个“虚点源”，其烟羽扩散到面源中心时，烟羽的宽度与高度分别为L 、He ，L 为面源在y方向的长度， He 是面源的平均排放高度。 “虚点源”后退的
9、距离为xy（对y而言）和xz（对z而言），根据已知的y (x) 和z (x) 关系式通过经验式y (xy) = L /4.3、 z (xz) = He /2.15 可推算出xy、 xz。 具体计算时，利用前述的点源模式，只需将y (x) 和z (x) 的自变量x分别代以 (x + xy)和 (x + xz)即可。,长期平均浓度公式,或,当平均时间超过1h后，由于风的摆动，任一风方位内的污染物浓度在横向都将趋于均匀分布。,（1）简单的扇形公式：将式（ 5-4）或（5-6）对 y 积分，再除以接受点所在角宽度为2/n的扇形区的风方位宽度，并乘以平均时段内扇形区风向所占的成数 f ，可得,（2）联合
10、频率计算公式：对任一种风向（k），按照每一种风速（l）和稳定度（m）下的联合频率 kml （或Lkml）进行加权平均：,说明： （a）下标L表示小风或静风段，此时的 l 只含静风和小风两个风速段，如He 200m且 Lkml 20%时，也可不单独统计； （b）联合频率 根据气象观测资料进行统计得到； （c） kml 的求取：由前述简单的扇形公式计算，但不乘以平均时段内扇形区风向所占的成数 f ； （d） Lkml：由静风和小风模式计算得到。,rkml、 Lrkml的计算方法与“孤立源”的kml、 Lkml相同，但要注意坐标变换，即将坐标转换到以接受点为原点、k 风方位为正 x 轴的新坐标系后，
11、再应用公式进行计算。,评价区有 r 个烟囱时，接受点（x，y）的长期平均浓度为：,特别说明：,估计扩散参数的途径：稳定度分类法；湍流量确定法。,扩散参数的选择与计算,（1）帕斯奎尔（Pasquill）分类方法,式中： 当地的纬度，deg； 当地的经度，deg; t 进行观测时的北京时间； 太阳倾角，deg，,dn 一年中日期序数，0，1，2，3，364。,（a）太阳高度角h0的计算,（2）HJ/T2.293推荐的修订帕斯奎尔分类方法,（b）确定太阳辐射等级：根据云量和太阳高度角从 表5-4查取。,（c）由太阳辐射等级和地面风速（离地10m处的平均 风速）根据表55确定大气稳定度级别。,（1）0
12、.5h取样时间,（a）平原地区农村及城市远郊区 ：A、B、C级稳定度直接由表5-6和表5-7查算，D、E、F级稳定度则需向不稳定方向提半级后查算。,（b）工业区或城区中的点源、丘陵山区的农村或城市：A、B级不提级，C级提到B级，D、E、F级向不稳定方向提一级，再按表5-6和表5-7查算。,或,式中： 对应取样时间为1、2时的横向扩散系数 对应取样时间为1、2时的横向扩散参数 回归系数 q 时间稀释系数,（2）大于0.5h取样时间,铅直方向扩散参数不变，横向扩散参数及稀释系数满足下式 :,（1）0.5h取样时间 ：扩散参数的系数按表58确定。 （2）大于0.5h取样时间时，参照有风时情况的方法换
13、算。,（1）烟气热释放率Qh 2100 kJ/s，且烟气温度与环境温度的差值 T 35K时,烟气抬升高度计算,介绍HJ/T2.2 -93推荐的计算公式。有效源高与烟气抬升高度 H 的关系为：,有效源高HeHs H,式中： H2按式（1）中的H 的计算公式计算，n0、n1、n2按Qh较小一类选取。,（2）1700 kJ/s Qh 2100 kJ/s,（3）Qh 1700 kJ/s 或T 35K时,注：dTa / dz 的取值不宜小于0.01K/m。,下洗距离: hd = 2 (Vs / u 1.5)D 则有效源高度He = Hs + hd,六、平原局地空气质量模式及平均值计算,1.有效、合理的模
14、式：以高斯型扩散公式为主体的模式。,2.模式的坐标系。,坐标系之 间的转换：,3.小时平均浓度（最大的“一次”浓度）的计算,逐时计算法：根据逐时气象资料逐时计算一年的小时平均浓度。,分类计算法：将大气稳定度分为6类或4类（表5-10），输入各自对应的有关模式参数进行计算。,保证率法：按一定的保证率设计计算条件，使实际可能出现的污染物浓度小于计算值的概率等于所规定的保证率。,4.日均浓度的计算,逐日计算（保证率）法,（1）根据 逐时气象资料，计算关心点的逐时地面浓度，再按日取评价值:,（2）将一年的日均浓度值，按大小次序排列，确定某一累积频率（如95、98），取对应于这一累积频率的浓度值作为该点
15、的日均浓度，同时也可得到最大的日均浓度。,典型日法,选择一年中关心点可能出现的高浓度污染日35天，按每日的气象条件逐时预测其地面浓度，并按日取平均值，择其大者为日均浓度代表值。,典型日的选取：,（1）综合分析法：利用平行观测的气象资料、污染物浓度资料及污染源的有关情况等进行综合确定。,（2）气象分析法：根据模拟区的气象资料和大气扩散规律，分析并归纳出代表该地区一般、有利和不利的日均大气扩散稀释条件，从而确定出典型日。,采样时间修正法,利用如下的浓度均值与平均时间的关系进行修正：,5.长期平均浓度的计算（前已介绍）,按影响时段划分：,按影响方式划分：,建设阶段影响、运行阶段影响、服务期满后的影响
16、。,直接影响、间接影响。,大气环境影响的类型,建设项目的大气环境影响,交通运输建设项目的大气环境影响识别,能源建设项目对大气环境影响的识别,矿业建设项目的大气环境影响识别,一、工作程序,二、环境影响识别与评价因子筛选,三、评价标准的确定,三、评价工作等级的确定,Pi第 i 个污染物的最大地面浓度占标率 ，%； Ci采用估算模式计算出的第 i 个污染物的最大地面浓度， mg/m ； C0i第 i 个污染物的环境空气质量标准， mg /m3，,Coi 的选取： 一般选用 GB3095 中1小时平均取样时间的二级标准的浓度限值；对于没有小时浓度限值的污染物，可取日平均浓度限值的三倍值；对该标准中未包含的污染物，可参照 TJ36中的居住区大气中有害物质的最高容许浓度的一次浓度限值。如已有地方标准，应选用地方标准中的相应值。对某些上述标准中都未
