第四章 大气扩散浓度估算模式
4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？
解：吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投
'影。若不存在峭壁，则有
Qy2(z?H)2(z?H)2?(x,y,z,H)?exp(?2){exp[?]?exp[?]} 222?y2?z2?z2?u?y?z现存在峭壁，可考虑?为实源与虚源在所关心点贡献之和。
Qy2(z?H)2(z?H)2实源?1?exp(?2){exp[?]?exp[?]} 222?2?2?2?u?y?zyzzQ(2L?y)2(z?H)2(z?H)2虚源?2?exp[?]{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?z2?z2?u?y?zQy2(z?H)2(z?H)2因此??exp(?2){exp[?]?exp[?]}+ 222?2?2?2?u?y?zyzzQ(2L?y)2(z?H)2(z?H)2exp[?]{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?z2?z2?u?y?zQy2(2L?y)2(z?H)2(z?H)2={exp(?2)?exp[?]}{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?y2?z2?z2?u?y?z 21
刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。
4.2 某发电厂烟囱高度120m，内径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x<=10Hs）、国家标准GB/T13201－91中的公式计算烟气抬升高度。 解： 霍兰德公式
?H?vsDu(1.5?2.7Ts?Ta13.5?5418?288D)?(1.5?2.7??5)?96.16m。 Ts4418布里格斯公式
QH?Ts?Ta2.72.7418?28822?vD???13.5?5?29521kW?21000kWs?3?3Ts4189.6?109.6?10且x<=10Hs
?1。此时
1/32/3?H?0.362QHxu?0.362?295211/3?4?1x2/3?2.80x2/3。
按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。
n1?H?n0QHHsn2u?1?1.303?295211/3?1202/3?4?1?244.93m
（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）
4.3 某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m处的
?y?35.3m,?z?18.1m，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。
解：由《大气污染控制工程》P88（4－9）得
H280602??exp(?2)?exp(?)?0.0273mg/m3 2??6?35.3?18.12?z2?18.1?u?y?zQ
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4.4解：阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时?y?35.3m,?z?18.1m。将数据代入式4－8得
805026023?(500,50,0,60)?exp(?)exp(?)?0.010mg/m。 22??6?35.3?18.12?35.32?18.1
4.4 在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO2的地面浓度和地面最大浓度。 解：
阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时?y?35.3m,?z?18.1m。将数据代入式4－8得
805026023?(500,50,0,60)?exp(?)exp(?)?0.010mg/m。 22??6?35.3?18.12?35.32?18.14.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K，大气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s，SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。
解：由霍兰德公式求得
?H?vsDu(1.5?2.7Ts?Ta20?0.6405?293D)?(1.5?2.7??0.6)?5.84m，烟囱Ts4405有效高度为H?Hs??H?30?5.84?35.84m。 由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）
?max?H35.842Q?z????25.34m。 时，z222?uHe?y取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。
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此时?y?50.1m。代入上式?max?
2?1025.34??0.231?g/m3。 2??4?35.84e50.14.6 地面源正下风方向一点上，测得3分钟平均浓度为3.4×10－
3
g/m3，试估计该点两小时的平均浓度是多少？假设大气稳定度为B
级。
解：由《大气污染控制工程》P98 （4－31）
?y2??y1(Q?2q20.3)??y1()?3.02?y1（当1h??2?100h，q=0.3） ?10.05?1H23.4?10?3??exp(?2)???1.12?10?3g/m3
3.023.022?z?u?y2?z4.7 一条燃烧着的农业荒地可看作有限长线源，其长为150m，据估计有机物的总排放量为90g/s。当时风速为3m/s，风向垂直于该线源。试确定线源中心的下风距离400m处，风吹3到15分钟时有机物的浓度。假设当时是晴朗的秋天下午4：00。试问正对该线源的一个端点的下风浓度是多少？ 解：有限长线源?(x,0,0,H)?H2P21P2exp(?2)?exp(?)dP。 P122?z2?u?z2?2QL首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4：00，太阳高度角30～35。左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s时，稳定度等级为C，则400m处?y?43.3m,?z?26.5m。
其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。因为测量时间小于0.5h，所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离x?ut?3?3?60?540m?400m，说明已经到达受体点。
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有限长线源?(x,0,0,H)?H2P21P2exp(?2)?exp(?)dP P122?z2?u?z2?2QL距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；QL??(400,0,0,0)?2?0.62??3?26.590g/(m?s)?0.6g/(m?s)。代入上式得 150??1.732?1.732P2exp(?)dp?5.52mg/m3。
22?1端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得
?(400,0,0,0)?2?0.62??3?26.5??3.460P2exp(?)dp?3.0mg/m3
22?14.8 某市在环境质量评价中，划分面源单元为1000m×1000m，其中一个单元的SO2排放量为10g/s，当时的风速为3m/s，风向为南风。平均有效源高为15m。试用虚拟点源的面源扩散模式计算这一单元北面的邻近单元中心处SO2的地面浓度。 解：设大气稳定度为C级，?y0?100015?232.56m,?z0??6.98m。 4.32.15当x=1.0km，?y?99.1m,?z?61.4m。由《大气污染控制工程》P106 （4－49）
Q1y2H2?(x,y,0,H)?exp{?[?]} 222(???)(???)?u(?y??y0)(?z??z0)yy0zz0
101152?53 ?exp[??]?4.57?10g/m2??3?(99.1?232.56)(61.4?6.98)2(61.4?6.98)4.9某烧结厂烧结机的SO2的排放量为180g/s，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度为360m，地面平均风速为3m/s，混和层内的平均风速为3.5m/s。烟囱有效高度为200m。试计算正下风方向2km和6km处SO2的地面浓度。
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