《大氣環(huán)境影響二》PPT課件.ppt
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1,第五章大氣環(huán)境影響預測與評價（二）,湍流擴散的基本理論有效煙囪高度的估算點源污染物環(huán)境濃度估算模式,2,第四節(jié)湍流擴散的基本理論,一、湍流的基本概念1概念：在低層大氣中，空氣的運動由一個接一個的迅速的陣風起伏所組成，大小與方向隨時都在變化，運動很不規(guī)則，我們把這種不規(guī)則的運動稱為大氣湍流大氣湍流與一般工程上遇到的湍流有明顯的不同。流體在管內(nèi)流動時，湍渦的大小是被限制著的。大氣中空氣的流動則是沒有約束的。只要極小的平均風速就會有很大的雷諾數(shù)；實際上可以認為，低層大氣的流動通常都是處于湍流狀態(tài)。形成和發(fā)展取決于兩種因素：動力或機械的因素-機械湍流；熱力因素引起-熱力湍流；,3,2.大氣湍流運動的描述：統(tǒng)計理論描述，某種屬性的時間平均值可用下式表示：直角坐標系中，任意瞬時速度湍流特性可以用湍流強度來表示湍流強度的定義,4,相對湍流強度,5,風向擺動可用風向方位角的方差或標準差描述湍流運動的兩種描述方法歐拉法：連續(xù)介質，整個流場中各個給定空間點不同質點的運動要素隨時間的變化－－簡便拉格朗日法：典型流體質點的運動生命兩種湍流：鉛直方向氣溫分布不均產(chǎn)生的湍流-熱力湍流，主要取決于大氣穩(wěn)定度。鉛直方向風速分布不均及地面粗造度產(chǎn)生的湍流，叫機械湍流。主要取決于風速梯度和地面粗造度。湍流有極強的擴散能力：比分子擴散快105-106倍。與煙團尺度相近，擴散最好，太大-搬運，太小—擴散差。,6,二、湍流擴散理論梯度輸送理論，統(tǒng)計擴散理論，相似擴散理論1梯度擴散理論在湍流擴散煙流中取微小體積元dxdydz,研究其中由于平均流動和湍流擴散發(fā)生的物質交換情況。,7,單位時間內(nèi)沿x方向微元內(nèi)污染物的凈變化量為：同理，在y方向和z方向的凈變化量分別為：單位時間內(nèi)微元內(nèi)總的變化量為微元內(nèi)的污染物質量為Cdxdydz,單位時間內(nèi)的變化量表現(xiàn)為為：,（5-1）,,8,據(jù)質量守恒定律（5-1）=（5-2）：,,考慮到湍流引起的濃度和速度起伏，需將c=c+c’，u=u+u’，v=v+v’，w=w+w’等關系式代入（5-3），對兩邊取平均，整理后得到：,（5-3）,,湍流擴散的梯度理論把湍流擴散過程與分子擴散過程類比，假定湍流脈動的濃度通量正比于平均濃度梯度，即：,（5-4）,,,,,,9,將上式代入（5-4）中，得到湍流擴散的微分方程：,取x軸與平均風向一致，z軸鉛直向上，v=w=0,假定流場均勻，將平均濃度表示為c,則上式變?yōu)椋?（5-5）,,（5-6）,,有風條件下連續(xù)點源的解：空間某固定點的濃度C不隨時間而變濃度僅是空間坐標的函數(shù),10,X方向上的風平流輸送引起的物質質量傳遞遠遠超過擴散作用方程（5-6）簡化為：,邊界條件：x=y=z=0時，C→∞x,y,z→∞時，C→0,連續(xù)條件：假定污染物在擴散過程中沒有衰減或增生,而保持恒定,于是通過下風向任一y-z平面的污染物量等于源強Q,（5-7）,,11,在上述條件下有風連續(xù)點源的解為：,式中：,式（5-30）是假定污染物在無限空間中擴散，不受任何界面限制的條件下導出的，又稱為無界情況下的擴散模式---無界空間連續(xù)點源高斯模式。,12,4高架連續(xù)點源高斯模式考慮地面影響像源法—全反射原理P點濃度由實源（0、0、H）和像源（0、0、-H）產(chǎn)生的濃度之和（1）高架連續(xù)點源高斯模式推導實源的作用：P點在以實源排放點（有效源高處）為原點的坐標系中（無限空間）中的鉛直坐標（距煙流中心線的鉛直距離）為（-(H-z)=z-H），不考慮地面影響時在P點產(chǎn)生的濃度按（5-30）計算。,（5-31）,,13,像源的作用：P點在以像源排放點（負的有效源高處）為原點的坐標系（無限空間）中的鉛直坐標（距像源產(chǎn)生的煙流中心線的鉛直距離）為（z+H），其在P點產(chǎn)生的濃度也按（5-30）計算。P點的實際濃度應為實源和像源作用之和,（5-32）,（5-33）,14,地面濃度擴散模式，z＝0時地面軸線濃度擴散模式，z=0,y=0時地面最大濃度模式,（5-34）,（5-35）,x→大,,→大,→小,→大,,C-出現(xiàn)最大值,15,對x求導,并令（5－35）＝0，計算最大落地濃度和距離,（5-36）,（5-37）,（5-38）,（5-39）,（5-40）,,,,,,化簡為下列常用的形式：,16,,地面連續(xù)點源擴散模式，H=05.煙流寬度和煙流高度煙流半寬y0的定義是沿y軸方向從濃度軸線（x軸線）到濃度下降為軸線濃度1/10的距離假定濃度分布符合正態(tài)分布,（5-42）,坐標yi處濃度,,17,→,同理：,K理論把湍流擴散比擬分子擴散為缺乏嚴格物理依據(jù)的。湍流場均勻定常，實際大氣很難滿足；梯度理論僅是一種半經(jīng)驗性的理論；現(xiàn)在使用的大多數(shù)大氣擴散模式都是由其進一步推導出,高斯模式的不足之處：,18,第五節(jié)有效煙囪高度的計算,一、有效源高定義從地面最大濃度計算模式（5-37）看出，地面最大濃度Cmax和有效源高H的平方成反比有效源高H等于煙囪實體高度Hs與煙流抬升高度△H之和。有風時熱煙流的抬升大體分以下幾個階段：噴出階段；浮升階段；瓦解階段；變平價段,19,煙氣抬升的各個階段,20,二、煙流抬升高度公式HJ/T2.2-93《環(huán)境影響評價技術導則大氣環(huán)境》推薦公式：⑴有風時，中性和不穩(wěn)定條件下煙氣抬升高度?H(m)①當煙氣熱釋放率Qh大于或等于2100kJ/s，且煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值?T大于或等于35k時：,,21,②當1700kJ/s
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