2009环境工程概论大气第二章.pptVIP

第二章 污染物稀释法控制（大气污染物扩散） 第一节 影响大气污染物扩散的气象因素 一 大气运动 各种力的综合作用 1.水平气压梯度力 单位质量的空气在气压场中受到的作用力称作气压梯度力，有垂直分量（和重力形成平衡）和水平分量（大气水平运动的直接动力，高压侧向低压侧运动）。 其他的力如地转偏向力、惯性离心力、摩擦力等，视情况需分别对待。 2.风 风和升降气流，风是矢量（16个方位），风向及表示（风玫瑰）、 风速：单位时间内空气在水平方向的运动距离，单位一般是m/s或km/h，通常气象台站所测定的风向、风速都是在一定时间（如10min）的平均值，常将风力分0-12级。 风速廓线：风速随高度变化的曲线，和粗糙度有关。 一般在大气污染物扩散估算时用指数率风速廓线模式。 风对大气污染物扩散和输送的影响 风向频率是在一定时间内各种风向出现的次数占所有观察次数的百分比。根据各方向风的出现频率，以相应的比例长度，按风向从外向中心吹，描在用8个或16个方位所表示的图上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，绘成一个形式宛如玫瑰的闭合折线，就是风玫瑰图。图中线段最长者，即外面到中心的距离越大，表示风频越大，其为当地主导风向，外面到中心的距离越小，表示风频越小，其为当地最小风频. 3.湍流 大气的无规则运动称为大气湍流。 两种形式：一是机械湍流，主要由于风速梯度导致的风速不均匀和地面粗糙度、阻挡等因素。二是热力湍流，由于垂直方向温度不均匀导致的大气层结不稳定（大气稳定度）。 总之，风速越大，湍流越强，污染物扩散速度就快，浓度就降低，风和湍流是大气污染物扩散的动力因子。 泰勒于1921年提出：由湍流引起的扩散，污染物粒子浓度分布应符合正态分布。 二 大气运动的热力过程 1.太阳、大气和地面的热交换 大气本身吸收太阳辐射的能力很弱，主要是透过大气被陆地、植被、海洋等吸收，然后这些地面物体向外发生长波辐射，这些能量被大气中的水汽、二氧化碳、微尘吸收，使得低层大气受热，再以辐射的方式传给上部大气。 白天，不同地面高度接受的热辐射不同，即太阳短波辐射加热了地面，然后地面长波辐射加热了大气。 二 大气运动的热力过程 2.绝热过程：大气中某空气块做垂直运动时与周围空气不发生热量交换的情形。 绝热上升时，因周围气压降低而膨胀，要做膨胀功，使气块内能减小，温度下降。反之成立。认为在实际大气中，这种温度变化要远大于与外界交换引起的温度变化。 3.干绝热直减率 干空气块（包括未饱和的湿空气块），绝热升降100m温度降升(约0.98k)的数值。 4.气温的垂直分布 气温（垂）直（递）减率 5.大气稳定度 是在垂直方向上大气稳定的程度，即是否易于发生对流。 可做如下理解， 6.逆温 γ0（高度升，周围大气温度也升），阻碍气团上升就会不利于污染扩散. A 辐射逆温，与大气污染最为密切，陆地常年可见，晴朗少云无风的夜间，冬季最强。 在中纬度的冬季，辐射逆温层厚度可达2-3hm。 白天大气层结递减，正常层结，符合a； 日落前由于无辐射，接地面的大气温度冷却的快，则出现b； 继续到清晨日出前，近地面的大气温度随高度自下而上逐渐愈慢慢冷却出现c； 日出后几小时接地面逐渐增热，下部曲线出现b相反的d，中间逆温依然存在； 上午9.10点钟逆温消失 B 下沉逆温 由于空气层下降，低空气层压力增大，致气层顶部和底部的高度下降有别（依干绝热直减率，下降距离多，其温度上升越快），则下降后被压扁压长，顶部比底部下降距离多（下图中HH’），则顶部温度就比底部温度高，形成逆温。多出现在高压区，厚度可达数百米，但气层下降到一定高度就停止了，所以下沉逆温多在高空高压大气区，这样就对高架烟囱污染物扩散不利。 D 锋面逆温 第二节 烟气抬升高度及计算方法 污染物连续点源或固定源的排放一般都通过烟囱，其排出后可继续升高至一定高度。 烟气在水平方向的扩散称作烟羽，烟羽轴线与烟囱口间的距离称为烟羽抬升高度，烟气到达的高度称为有效源高。 有效源高 烟囱的有效高度H应为烟囱几何高度Hs与烟云抬升高度ΔH之和。 我国(GB/T13201—91)“制定地方大气污染排放标准的技术方法”中推荐的烟气抬升高度计算经验方式 ： （1）当烟气热排放率 ≥2100kJ/s，且 ≥35K时： （2）当1700kJ/s 2100kJ/s时，烟气抬升高度按下式计算 （3）当 ≤1700kJ/s或者 35K，烟气抬升高度按下式计算 第三节污染物扩散基础--高