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1、第六节：各种条件下的扩散计算3.6.1 3.6.1 封闭型扩散计算封闭型扩散计算3.6.1 封闭型扩散计算此此时时，扩扩散散具具有有2 2个个反反射射面面的的特特征征，即即逆逆温温层层和和地地面，应用像源法。面，应用像源法。1.1.实实源源在在2 2个个反反射射面面的的另另一一侧侧等等距距离离处处都都能能成像，即一次像源成像，即一次像源2.2.2 2个个一一次次像像源源分分别别会会在在相相对对的的反反射射面面外外侧侧形形成成2 2个个二二次次像像，进进而三次像源，而三次像源，-此时，扩散具有2个反射面的特征，即逆温层和地面，应用像源法。实际工作中常采用分段模式分段模式进行计算近距离（xxu）：
2、污染物经过两个界面的多次反射在垂直方向为均匀分布，但在横风向仍属于Gauss分布。（即n=2n=2）实际应用时取结果偏小x在xDxxu）：污染物经过两个界面的多次反射在垂直方向为zT00:0008:0012:0018:003.6.2 3.6.2 熏烟型扩散计算熏烟型扩散计算zT00:0008:0012:0018:003.6.2 熏3.6.2 3.6.2 熏烟型扩散计算熏烟型扩散计算夜间，地面辐射冷却形成自地面向上的逆温层日出后，逆温层自下而上逐渐消散，变成不稳定层结原来处于稳定层结中的污染物，一方面由于上部仍有未完全消散的逆温层，污染物的扩散受抑制另一方面由于下部逆温层消失一定高度后变为不稳定
3、层结，垂直混合到地面，从而形成熏烟型污染发生污染时，污染的范围较小，时间较短（1020min），但可以造成很高的地面浓度3.6.2 熏烟型扩散计算夜间，地面辐射冷却形成自地面向上u对对地地面面浓浓度度有有影影响响的的是是逆逆温温层层下下部部的的污污染染物物，故故熏烟型的扩散公式和逆温层消失的高度zi有关，所以需知道滞留在逆逆温温层层下下部部(或可能滞留在上部)的的污污染染物物的成数（或质量），定义参变量pu在垂直向高斯分布假设下，向下混合的烟流所占总量的成数：对地面浓度有影响的是逆温层下部的污染物，故熏烟型的扩散公式和u则进入逆温层下部的污染物为：u当逆温层消失高度为zi时，zi以下的浓度垂直
4、向分布均匀，熏烟型扩散公式为：则进入逆温层下部的污染物为：当逆温层消失高度为zi时，zi以u当逆温层消失至烟流有效源高时，即zi=H，p=0，积分值等于0.5，即Q(p)=0.5Q。扩散公式为：u当逆温层消失恰至烟流上缘时，即zi=H+2z，p=2，积分值等于1，即Q(p)=Q，扩散公式为：与封闭型扩散远距离处的扩散公式一致与封闭型扩散远距离处的扩散公式一致当逆温层消失至烟流有效源高时，即zi=H，p=0，积分值等u其中，yFyF为为熏熏烟烟条条件件下下的的扩扩散散参参数数。污染物向下混合之前处于稳定层结中，扩散参数应取E类或F类的值。发生漫烟污染后，垂直向均匀混合，z在公式中不出现。烟烟气气
5、向向下下混混合合的的过过程程中中y y方方向向也也同同时时扩扩展展，所以应在y的基础上增加一个修正量，此时的扩散参数为yF，假定从烟流边界向外扩展 15o（Birely and Hewson,1962）其中，yF为熏烟条件下的扩散参数。污染物向下混合之前处于稳u熏烟过程需解决另一个的问题：逆温层向上消失的时间tm：逆温层自烟囱实际高度消散到包括整个烟流的高度所需的时间，亦即转入熏烟扩散的可能时间。tm依赖于逆温强度和地面的加热率。uPooler（1965）：uHewson（1945）：熏烟过程需解决另一个的问题：逆温层向上消失的时间tm：逆温层u熏烟扩散的三种形式：熏烟扩散的三种形式：逆温破坏
6、，出现热对流，形成的混合层城市热岛效应生成城市混合层水陆交接地区岸上热力内边界层u熏烟型扩散与封闭型扩散的不同：熏烟型扩散与封闭型扩散的不同：熏烟型扩散的烟流原先处于稳定层结中，随后污染物扑向地面；而封闭型扩散烟流原先处于不稳定层结内，污染物并无积聚，对地面影响较轻熏烟型扩散过程持续的时间很短暂，而封闭型扩散过程往往持续很长的时间熏烟型扩散过程造成的地面污染物高浓度落地点范围窄小，但离源距离变化很大，视逆温强度、平均风速等而定；封闭型扩散过程造成的范围较大，影响相对稳定熏烟扩散的三种形式：逆温破坏，出现热对流，形成的混合层熏烟型3.6.3 3.6.3 微风扩散计算微风扩散计算n基本高斯扩散公式
7、是在源高处水平风速不太小的条基本高斯扩散公式是在源高处水平风速不太小的条件下导出的，忽略水平纵向的扩散作用。件下导出的，忽略水平纵向的扩散作用。n夜间，微风（1m/s），逆温(1K/100m)，高斯烟流公式仍适用。若按P-G扩散参数体系，稳定度为F或G，y和z很小，污染浓度很高。n但实际情况并不完全如此。计算值明显偏高。但实际情况并不完全如此。计算值明显偏高。3.6.3 微风扩散计算基本高斯扩散公式是在源高处水平风速n微风逆温条件下的扩散特性：微风逆温条件下的扩散特性：1.铅直和水平扩散有明显差异，不能划分在同一稳定度类别，应分别处理，如铅直向扩散参数取E、F类值，水平向扩散参数取A、B 类值
8、。2.微风时常伴有缓慢大幅度的水平偏转，可能造成比一般情形大得多的水平扩散。在有条件的情况下，直接应用脉动方法运用风向脉动标准差A和E来求y和z。3.6.3 3.6.3 微风扩散计算微风扩散计算微风逆温条件下的扩散特性：3.6.3 微风扩散计算n微风逆温条件下的扩散处理方法：微风逆温条件下的扩散处理方法：1.仍用Gauss公式，但对扩散参数分别处理。u扩散参数的正确确定是关键。u如果有风向脉动测量，可以直接计算y，z。u根据水平脉动摆角确定稳定度级别求y，可以根据温度梯度确定稳定度级别求z。3.6.3 3.6.3 微风扩散计算微风扩散计算微风逆温条件下的扩散处理方法：3.6.3 微风扩散计算n
9、微风逆温条件下的扩散处理方法：微风逆温条件下的扩散处理方法：2.假定污染物在一定风向范围RA内横风向分布均匀，垂直向仍为正态分布。3.6.3 3.6.3 微风扩散计算微风扩散计算微风逆温条件下的扩散处理方法：3.6.3 微风扩散计算连续性条件连续性条件n风速很小，x向的扩散需考虑n扩散参数随时间变化，且水平扩散增大n风场随时间变化，还需考虑大湍涡的作用n准定常高斯烟流模式，不再适用n采用烟团积分模式处理采用烟团积分模式处理n出发点：出发点：空间某点的污染物浓度由源不断释空间某点的污染物浓度由源不断释放的烟团的扩散贡献的叠加结果放的烟团的扩散贡献的叠加结果3.6.4 3.6.4 准静风烟囱扩散计
10、算准静风烟囱扩散计算风速很小，x向的扩散需考虑3.6.4 准静风烟囱扩散计算假定大气是静止的，设有一瞬时烟团，源强为Q，考虑最简单的情形，在无界空间以随风飘移的烟团中心为坐标原点，x，y，z向符合正态分布：依据连续条件 假定大气是静止的，设有一瞬时烟团，源强为Q，考虑最简单的情形若以瞬时点源为原点，x轴与平均方向一致，则扩散方程为：若以瞬时点源为原点，x轴与平均方向一致，则扩散方程为：现考虑连续点源扩散情形，设连续点源的源强为Q，可以把在t时间内释放的污染物Qt看做是一个瞬时释放的烟团。在t时刻从（0，0，H）释放一个烟团，t时刻在位置(x，y，z)上的浓度为：（T=t-t）P176，式，式（
11、3.245）现考虑连续点源扩散情形，设连续点源的源强为Q，可以把在t时第三章6各种条件下的扩散计算ppt课件连续点源在经历t时间后，在(x,y,z)所造成浓度单个烟团公式的积分：P175，式，式（3.239）连续点源在经历t时间后，在(x,y,z)所造成浓度单个烟积分限的物理意义：积分限的物理意义：设t=1s,间隔t,排放一个烟团,T=0,1,2,3,N T=0，计算刚释放的烟团对接受点浓度的贡献；T=1，计算前1秒释放的烟团对接受点浓度的贡献,在(x，y，z)处的浓度是所有烟团浓度贡献之和。在实际计算中只要t取得合适的精度就可以用差分代替微分，积分限计算点前后一小时的各烟团浓度贡献就可以满足精度要求。积分限的物理意义：x、y和z是瞬时烟团扩散参数，它们是烟团运行时间或距离的函数，即x=x(T)；y=y(T)；z=z(T)。或根据x=uT关系表示成距离的函数。Turner(1964)扩散参数，P177-178，图3.48表3.50准静风条件下湍流观测研究资料较少，求取瞬时烟团扩散参数尚缺乏成熟、可推广使用的方法。这是发展瞬时烟团模式的一个主要困难。x、y和z是瞬时烟团扩散参数，它们是烟团运行时间或距离
第三章6各种条件下的扩散计算ppt课件
