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1、第四章 大气扩散浓度估算模式主讲人：彭艳16 烟囱高度的设计一、烟囱高度计算烟囱高度一般按锥型扩散正态分布模式导出的 简化公式计算，据对地面浓度要求不同，有两种计 算法方法：1.保证地面最大浓度不超过允许浓度的计算方法； 2.保证地面绝对最大浓度不超过允许浓度的计算方 法。21、按地面最大浓度的计算方法32.按地面绝对最大浓度计算41）由地面最大浓度计算法HS较矮，当u时， 地面浓度超标；2）由地面绝对最大浓度计算法HS较高无论u多大，地面浓度不超标，但烟囱造价高.在确定保证率后，、稳定度取一定值后代入 上述公式，可得某一保证率的气象条件下的烟囱高 度，较前面较合理。3.根据一定保证率计算烟囱
2、高度5根据“指定大气污染物排放标准的技术方法 ”GB/T13201-91中规定的点源烟尘允许排放率计算式：式中：Qe烟尘允许排放速率，t/h；Pe烟尘排放控制系数，t/(hm2)；H有效源高，m。由此得烟囱高度为： 4.根据点源烟尘允许排放率设计（P值法计算烟囱高度）6二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率 ，正确选用烟囱高度计算公式。烟型不同产生的地面最大浓度不同，烟囱 高度的计算公式不同，因此确定烟型很重要。 常用两种方法：1) 选用最不利的烟型相应的烟囱高度计算公式 2) 选择保证一定的地面最大浓度出现频率和持 续时间的烟型及相应的烟囱高度计算公式。7二、烟囱设计
3、中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率， 正确选用烟囱高度计算公式。P77 图3-9波型: 发生在天气晴朗，风速不大，比较 缓和的日子里，近距离造成短时间的污染浓度 比锥形高。近地层中，低矮烟囱发热量小的污 染源以此烟型为例，并应校核逆温层情况。锥型:100m左右的烟囱多发生此烟型。此 烟型发生在温度层结近中性或中等到大风的情 况，即发生在多云有风的白天或有风的夜晚。8二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率， 正确选用烟囱高度计算公式。P77 图3-9锥型:100m左右的烟囱多发生此烟型。此 烟型发生在温度层结近中性或中等到大风的情 况，即发生在多云有风的白
4、天或有风的夜晚。9二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率， 正确选用烟囱高度计算公式。 P77 图3-9平展型和漫烟型:较大的发电厂以漫烟型 为主，夜间多为平展型，日出后一段时间发生 漫烟型。10二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率， 正确选用烟囱高度计算公式。 P77 图3-9封闭型:大于200m的较高烟囱以此型为主. 观测发现:当混合层厚度在760-1065m间时，它 造成的地面最大浓度可达锥形的三倍，Cmax可 持续2-4小时，常出现在早晨和中午。11二、烟囱设计中的若干问题1.分析拟建厂地区可能产生的烟型及频率， 正确选用烟囱高度计算公
5、式。 P77 图3-9地面最大浓度与B/H关系很大，在某一比 值以后，污染浓度主要取决于B，烟囱高度只 起次要作用。此时靠增加Hs减少污染浓度不经 济。总之，目前Hs计算以锥形模式为主，对超 高型烟囱无成熟可靠的方法。12二、烟囱设计中的若干问题2.抬升公式很多，用何公式应按具体情况而 定，一般选霍氏公式13二、烟囱设计中的若干问题3.公式中与气象有关的参数取值有两种方法：取多年平均值；取某一保障频率的值：如已知3m/s的频率为 80%，取3m/s可保证有80%不超标，而地面平均最大浓 度可能比规定标准更低。上述计算公式实际上会遇到许多问题，必须予以考虑，如 上述模式仅适于锥形扩散，实际是变化
6、的，要根据建厂地区的 气象条件等来取值。14153-6 厂址选择 一、选择厂址所需的气候资料气候资料是指气象资料的常年统计形式。 1、风向和风速气候资料：为了一目了然，常把风资料画成风玫瑰图。 图a是风向玫瑰图；图b风速玫瑰图是各个风向 的平均风速绝对值。图c是风速和风向频率复合 图，该图矢线长度代表风向频率大小，矢线末 端的风速羽代表平均风速，每一羽可表示0.5或 1.0m/s。 。 16173-6 厂址选择 一、选择厂址所需的气候资料1、风向和风速气候资料：静风（100.5m/s）或小风（0.5m/s 101.5m/s）情况大气通风条件差，容易引起 高浓度污染，尤其是长时间静风会使污染物大
7、 量积累，引起严重污染。因此，在空气污染分 析中不仅应统计静风频率，有条件还要统计静 风持续时间。 183-6 厂址选择 一、选择厂址所需的气候资料2、大气稳定度的气象资料：一般气象台没有近地层大气逆温层结的详 细资料，但可据pasquill或我们废气排放制定标 准中规定的方法。利用已知的气象资料进行分 类，统计出月（年、季）各稳定度频率，作出 必要的图表。193-6 厂址选择 一、选择厂址所需的气候资料3、混合层高度的确定：混合层高度是影响混合物铅直扩散的重要 参数。由于温度层结的昼夜变化，混合层高度 也随时间变化。混合层高度可看作气块作干绝 热上升运动的上限高度。混合层愈高，则污染物垂直扩
8、散的范围越 大，具体指出污染物在铅直方向的扩散范围。20受太阳辐射的影响，午后混合层高度最大，在温度-高 度图上从上午最大地面温度作干绝热线，与早晨温度探空 曲线的交点高度为午后混合层高度，即最大混合层高度。213-6 厂址选择 一、选择厂址所需的气候资料3、混合层高度的确定：大范围内的平均污染浓度，可以认为与混合 层高度和混合层内的平均风速的乘积成反比。通常定义D为通风系数。 D 单位时间内 通过与平均风向垂直的单位宽度混合层的空气 层。通风系数越大，污染浓度越小。22二、长期平均浓度的计算在厂址选择和环境评价中，人们更关心的长期 平均浓度的分布。下面讨论长期平均浓度的计算方 法。气象随提供
9、的风向资料是按16方位给出的，每 个方位相当于一个22.5的扇形。因此，可按每个扇 形计算长期平均浓度。推导时作以下假定：（1）同一扇形内各角度的风向频率相同，即在同 一扇形内同一距离上,污染物浓度在y方向是相等的。（2）当吹某一扇形风时，全部污染物都落在这个 扇形里。23242526三、厂址选择从环境保护角度出发，理想的建厂位置是污染本 底值最小，扩散稀释能力强，排出的污染物被输送到 城市或居民区的可能性最小的地方。1、本底浓度本底浓度超标的地区不宜建厂，本底浓度虽未超 标，但加上拟建厂贡献，短期内又无法改进的也不宜 建厂，应选择本底浓度小的地区建厂。27三、厂址选择2、风向、风速污染物危害
10、的程度和受污染的时间及浓度有关，所 以居住区、作物生长区都希望能设在受污染时间短、 污染浓度低的位置，因而确定工厂和居民区的相对位 置时要考虑风向、风速两个因素。污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩 散影响程度。其表达式为：污染系数=某风向污染系数小，表示该风向吹来的风所造成的污染小 ，因此污染源可布置在污染源在污染系数最小风向的上侧 。283.温度层结由于一般污染物扩散是在距地面几米高 范围内进行的，所以离地面几百米范围内的大 气稳定度对污染物的扩散稀释过程有重要影响 ，选厂址必须注意收集逆温层的强度、厚度、 出现频率和持续时间等资料，要特别注意逆温 同时出现静风或微风的情况。293
11、.温度层结大型工厂：若排烟有效烟囱高度能突破经 常出现的逆温层高度而在逆温层以上扩散，对 防止污染有利，若逆温层出现在烟囱有效高度 上部，往往易造成污染。中小工厂：距地面200300米以下的逆温层 对中、小型工厂是不利的条件，高层逆温对几 公里范围内的扩散影响不大。其它气象资料：如降雨、云、雾等。304.地形地形对空气污染的影响很复杂，在复杂 地形建厂，必须作具体分析，一般应进行专门 的气象观测和现场扩散实验或进行风洞试验以 便对当地的扩散稀释条件做出准确评价。31本 章小结u1.湍流扩散的基本理论u2.污染物浓度的估算方法u3.非点源污染物浓度估算模式u4.特殊情况下的扩散模式u5.烟囱高度的设计u6.厂址的选择32
