PAGEPAGE36第四章大大氣擴散散濃度估估算模式式4.1湍湍流擴散散的基本本理論目的要求：：了解湍湍流的概概念及分分類；重點：湍流流的分類類；授課方式：：講授一、湍流概概念1、概念大氣的無規規則運動動稱為大大氣湍流流。風速速的脈動動（或漲漲落）和和風向的的擺動就就是湍流流作用的的結果；；2、分類（1）按照照湍流形形成原因因可分為為兩種湍湍流：熱力湍流：：由于垂垂直方向向溫度分分布不均均勻引起起的，其其強度主主要取決決于大氣氣穩定度度；機械湍流：：由于垂垂直方向向風速分分布不均均勻及地地面粗糙糙度引起起的，其其強度主主要取決決于風速速梯度和和地面粗粗糙度；；風和湍流是是決定污污染物在在大氣中中擴散稀稀釋的最最直接最最本質的的因素，風風速越大大，湍流流越強，污污染物擴擴散速度度越快，污污染物的的濃度就就越低；；其他一一切氣象象因素都都是通過過風和湍湍流的作作用來影影響擴散散稀釋的的；二、湍流擴擴散理論論大氣擴散的的基本問問題，是是研究湍湍流與煙煙流傳播播和物質質濃度衰衰減的關關系問題題。目前前處理這這類問題題有三種種廣泛應應用的理理論：梯梯度輸送送理論、湍湍流統計計理論和和相似理理論；1、梯度輸輸送理論論梯度輸送理理論是通通過菲克克擴散理理論的類類比建立立起來的的。湍流梯度輸輸送理論論進一步步假定，由由大氣湍湍流引起起的某物物質的擴擴散，類類似于分分子擴散散，并可可用同樣樣的分子子擴散方方程描述述；【擴散的概概念：當當物質內內有梯度度（化學學位、濃濃度、應應力梯度度等）存存在時，由由于物質質的熱運運動而導導致質點點的定向向遷移過過程；擴擴散是一一種傳質質過程；；擴散的的本質是是質點的的熱運動動；菲克克第一定定律：在在擴散過過程中，單單位時間間通過單單位橫截截面積的的質點數數目J正正比于擴擴散質點點的濃度度梯度；；】2、湍流統統計理論論泰勒應用統統計學方方法研究究湍流擴擴散問題題，提出出了著名名的泰勒勒公式。圖圖4-11，從污污染源排排放出的的粒子在在風沿著著x方向向吹的湍湍流大氣氣中擴散散的情況況；假定定大氣湍湍流場是是均勻、定定常的，從從原點放放出的一一個粒子子的位置置用y表表示，則則y隨時時間而變變化，但但其平均均值為零零。如果果從原點點放出很很多粒子子，則在在x軸上上粒子的的濃度最最高，濃濃度分布布以x軸軸為對稱稱軸，并并符合正正態分布布。薩頓應用泰泰勒公式式提出了了解決污污染物在在大氣中中擴散的的實用模模式。高高斯應用用湍流統統計理論論得到了了正態分分布假設設下的擴擴散模式式，即通通常所說說的高斯斯模式。高高斯模式式是目前前應用較較廣的模模式。4.2高高斯擴散散模式目的要求：：理解無無界空間間連續點點源擴散散模式及及地面連連續點源源擴散模模式；理理解并掌掌握高斯斯模式的的有關假假定，高高架連續續點源擴擴散模式式及相關關計算公公式；重點：高架架連續點點源擴散散模式及及相關計算算公式；；難點：鏡像像法推導導高架連連續點源源高斯模模式；授課方式：：講授一、高斯模模式的有有關假定定1、坐標系系高斯模式的的坐標系系如圖44-2所所示，其其原點為為排放點點（無界界點源或或地面源源）或高高架源排排放點在在地面的的投影點點，x軸軸正向為為平均風風向，yy軸在水水平面上上垂直于于x軸，正正向在xx軸的左左側，zz軸垂直直于水平平面xooy，向向上為正正向，即即為右手手坐標系系。在這這種坐標標系中，煙煙流中心心線或與與x軸重重合，或或在xooy面的的投影為為x軸。2、四點假假設大量的實驗驗和理論論研究證證明，特特別是對對于連續續點源的的平均煙煙流，其其濃度分分布是符符合正態態分布的的。因此此做如下下假設：：污染物濃度度在y、zz軸上的的分布符符合高斯斯分布（正正態分布布）；在全部空間間中風速速是均勻勻的、穩穩定的；；源強是連續續均勻的的；在擴散過程程中污染染物質的的質量是是守恒的的；二、無界空空間連續續點源擴擴散模式式由假設（11）可以以寫出下下風向任任一點（xx，y，zz）的污污染物平平均濃度度的分布布函數：：（44-1）由概率統計計理論可可以寫出出方差的的表達式式：（4-2）由假設（44）可以以寫出源源強的積積分式：：（44-3）式中：———污染物物在y、zz方向分分布的標標準差，mm；——任一點點處污染染物的濃濃度，gg/m33；——平均風風速，mm/s；；Q———源強強，g//s；由上面四個個方程組組成的方方程組，其其中可以以測量或或計算的的已知量量有源強強Q、平平均風速速、標準準差，未未知量有有濃度、待待定函數數A（xx）、待待定系數數a、bb。因此此方程組組可以求求解。將式（4--1）代代入式（44-2）中中，積分分后得（44-4）將式（4--1）和和（4--4）代代入式（44-3），積積分后得得（4--5）再將式（44-4）和和（4--5）代代入式（44-1）中中，便得得到無界界空間連連續點源源擴散的的高斯模模式：（44-6）三、高架連連續點源源擴散模模式高架連續點點源的擴擴散問題題，必須須考慮地地面對擴擴散的影影響。按按全反射射原理，用用“像源法法”來處理理這一問問題。如圖4-33所示，可可以把PP點的污污染物濃濃度看成成兩部分分的貢獻獻之和：：一部分分是不存存在地面面時P點點所具有有的污染染物濃度度；另一一部分是是由于地地面反射射作用所所增加的的污染物物濃度。這這相當于于不存在在地面時時由位置置在（00，0，HH）的實實源和在在（0，00，-HH）的像像源在PP點所造造成的污污染物濃濃度之和和（H為為有效源源高）。實源的貢獻獻：P點在在以實源源為原點點的坐標標系中的的垂直坐坐標（距距煙流中中心線的的垂直距距離）為為（z--H）。當當不考慮慮地面影影響時，它它在P點點所造成成的污染染物濃度度按（44-6）計計算，即即為：像源的貢獻獻：P點點在以像像源為原原點的坐坐標系中中的垂直直坐標（距距煙流中中心線的的垂直距距離）為為（z++H）。當當不考慮慮地面影影響時，它它在P點點所造成成的污染染物濃度度按（44-6）計計算，即即為：P點的實際際污染物物濃度應應為實源源和像源源貢獻之之和，即即（44-7）式（4-77）即為為高架連連續點源源在正態態分布假假設下的的高斯擴擴散模式式。由此模式可可以求出出下風向向任一點點的污染染物濃度度。1、地面濃濃度模式式：由式式（4--7）在在z=00時得到到地面濃濃度：（4--8）2、地面軸軸線濃度度模式：：軸線xx上具有有最大濃濃度值，向向兩側（yy方向）逐逐漸減小小。（4-9）3、地面最最大濃度度（即地地面軸線線最大濃濃度）模模式：地面最大濃濃度及其其出現距距離的計計算公式式：（44-100）（4--11）四、地面連連續點源源擴散模模式地面連續點點源擴散散模式可可由高架架連續點點源模式式（4--7）令令其有效效源高HH=0而而得到，即即（44-122）比較（4--6）和和（4--12）可可發現，地地面連續續點源造造成的污污染物濃濃度恰好好是無界界空間連連續點源源所造成成的濃度度的兩倍倍。五、顆粒物物擴散模模式對于排氣筒筒排放的的粒徑小小于155微米的的顆粒物物，其地地面濃度度可按前前述的氣氣體擴散散模式計計算。對對于大于于15微微米的顆顆粒物，由由于具有有明顯的的重力沉沉降作用用，將使使濃度分分布有所所改變，可可以按傾傾斜煙流流模式計計算地面面濃度：：（4-113）式中：———顆粒的的地面反反射系數數，按表表4-11查取；；——顆粒的的重力沉沉降速度度，m//s；dpp——顆粒粒直徑，mm；——顆粒密密度，kkg/mm3；——空氣粘粘度，；；g———重力力加速度度，m//s2；4.3污污染物濃濃度的估估算目的要求：：掌握煙煙氣抬升升高度的的計算方方法，了了解擴散散參數的的確定，從從而進行行污染物物濃度的的估算；；重點：煙氣氣抬升高高度的計計算方法法；難點：利用用各種擴擴散模式式進行污污染物濃濃度的估估算；授課方式：：講授一、煙氣抬抬升高度度的計算算連續點源的的排放大大部分是是采用煙煙囪排放放的。具具有一定定速度的的熱煙氣氣從煙囪囪出口排排出后，可可以上升升到很高高的高度度。這相相當于增增加了煙煙囪的幾幾何高度度。因此此，煙囪囪的有效效高度HH應為煙煙囪的幾幾何高度度Hs與與煙氣抬抬升高度度ΔH之和和，即H=Hs++ΔH（4--15）產生煙氣抬抬升有兩兩方面的的原因：：一是煙煙囪出口口煙氣具具有一定定的初始始動量；；二是由由于煙溫溫高于周周圍氣溫溫而產生生一定的的浮力。初初始動量量的大小小決定于于煙氣出出口流速速和煙囪囪出口內內徑，而而浮力大大小則主主要決定定于煙氣氣與周圍圍大氣之之間的溫溫差。下面介紹幾幾種常用用的煙氣氣抬升高高度計算算公式：：1、霍蘭德德（Hoollaand）公公式（4-116）式中：vss—煙氣出出口流速速，m//s；D——煙囪出出口內徑徑，m；；—煙囪出口口處的平平均風速速，m//s；Tss—煙囪出出口處的的煙氣溫溫度，KK；Taa—環境大大氣溫度度，K；；QHH—煙氣的的熱釋放放率，kkW；式（4-116）適適用于中中性大氣氣條件。2、布里格格斯（BBrigggs）公公式用因次分析析方法導導出的用用實測資資料推算算的常數數項。計計算值與與實測值值比較接接近，應應用較廣廣。下面面給出適適用于不不穩定和和中性大大氣條件件下的計計算公式式：當時：xx<10HHs（4--17）xx>10HHs（4--18）當時：（4--19）（44-200）（44-211）3、中國國國家標準準中規定定的公式式我國的《制制定地方方大氣污污染物排排放標準準的技術術方法》（GGB/TT1332011-911）中對對煙氣抬抬升高度度計算公公式作了了相關規規定，（1）當QQH≥210000kkW和ΔΔT≥35KK時：（44-222）（44-233）（44-244）式中：、、——系數數，查表表4-22選取；；——大氣壓壓力，hhPa，取取臨近氣氣象站年年平均值值；Qvv——實際際排煙量量，m33/s；；（2）1770000kW<<QH<2110000kW時時：（4--25）（4-226）ΔH2是按按（4--22）計計算的抬抬升高度度。（3）QHH≤170000kkW或ΔΔT<335K時時（4--27）（4）當110m高高處的年年平均風風速小于于或等于于1.55m/ss時：（4-288）式式中：為為排放源源高度以以上氣溫溫直減率率，K//m，取取值不得得小于00.011K//m。例4-1，掌掌握煙氣氣抬升高高度及有有效源高高的計算算；二、擴散參參數的確確定應用大氣擴擴散模式式估算的的污染物物濃度，在在有效源源高確定定后，還還必須解解決擴散散參數和和的確定定問題。擴擴散參數數可以現現場測定定，也可可以風洞洞模擬實實驗確定定，還可可以根據據實測和和實驗數數據歸納納整理出出來的經經驗公式式或圖表表來估算算。1、P-GG擴散曲曲線法（PPasqquilll-GGifffordd）（1）P--G擴散散曲線法法的要點點：僅需常規氣氣象觀測測資料就就可以估估算和的方法法，作成成圖表的的形式。這種方法首首先根據據太陽輻輻射情況況（云量量、云狀狀和日照照）和距距離地面面10mm高處的的風速將將大氣的的擴散稀稀釋能力力分為AA-F六六個穩定定度級別別。然后后根據大大量擴散散實驗數數據和理理論上的的考慮，用用曲線來來表示每每一個穩穩定度級級別的和和隨下風風距離的的變化；；（2）P--G擴散散曲線法法的應用用1）根據常常規氣象象資料確確定穩定定度級別別。標準如表44-3所所示，主主要依據據太陽輻輻射情況況和距離離地面110m高高處的風風速。2）利用擴擴散曲線線確定和和。圖4-4和和圖4--5簡稱稱P-GG曲線圖圖，在按按表4--3確定定了某地地某時屬屬于何種種穩定度度級別后后，便可可以使用用這兩張張圖查處處相應的的和值；3）濃度估估算當確定了和和之后，擴擴散方程程中其他他參數也也相應確確定下來來，利用用前述的的一系列列擴散模模式，就就可以估估算出各各種情況況下的濃濃度值。例4-2應用PP-G曲曲線法計計算地面面軸線濃濃度。2、中國國國家標準準規定的的方法（1）穩定定度的分分類方法法中國國家標標準方法法（GBB/T132201--91），先先計算太太陽高度度角（式式4-229），然然后按太太陽高度度角和云云量確定定太陽輻輻射等級級（表44-5），最最后按輻輻射等級級和地面面風速確確定穩定定度級別別（表44-6）；（2）擴散散參數的的選取P-G曲線線是帕斯斯奎爾根根據地面面源的實實驗結果果等總結結出來的的，1kkm以外外的曲線線是外推推的結果果。此外外，它也也未考慮慮地面粗粗糙度對對擴散的的影響，因因為不適適用于城城市和山山區，對對于開闊闊的鄉村村地區較較為可靠靠；我國在標準準GB//T1132001-991中規規定，取取樣時間間為0..5h，擴擴散參數數按冪函函數表達達式，查算（表表4-88），并規定定了各種種情況（地地形、排排放源、取取樣時間間等）擴擴散參數數的選取取方法；；例4-3，44-4利利用中國國國家標標準規定定的方法法確定大大氣穩定定度，進進行擴散散參數的的選取，從從而進行行濃度估估算。4.4特特殊氣象象條件下下的擴散散模式目的要求：：了解封封閉型及及熏煙型型擴散模模式；重點難點：：授課方式：：講授、自自學一、封閉型型擴散模模式前面介紹的的擴散模模式，僅僅適用于于整層大大氣都具具有同一一穩定度度的擴散散，即污污染物擴擴散所波波及的垂垂直范圍圍都處于于同一溫溫度層結結之中。實際中常常是低層為不穩定大氣，上部逆溫的情況。它使污染物的垂直擴散收到限制，只能在地面與逆溫層之間進行。因此，有上部逆溫的擴散也稱“封閉型”擴散。將擴散到逆逆溫層中中的污染染物忽略略不計，把把逆溫層層底看成成是和地地面一樣樣能起全全反射的的鏡面。這這樣，污污染物就就在地面面和逆溫溫層底這這兩個鏡鏡面的全全反射作作用下進進行擴散散，其濃濃度分布布可用像像源法處處理。這這時，污污染源在在上形成成的像不不止一個個，而是是無窮多多個像對對（圖44-6）。圖4-6有上部部逆溫的的擴散示示意圖污染物的濃濃度可看看成是實實源和無無窮多對對像源貢貢獻之和和，于是是地面軸軸線上的的污染物物濃度可可表示成成為：（44-322）式中：D———逆溫溫層底高高度，及及混合層層高度，mm；n———煙流流在兩界界面之間間的反射射次數。一般情況下n取3-4即可。實際中應用用式（44-322）計算算過于繁繁瑣，一一般多采采用一種種簡化的的方法，如如圖4--6所示示，可把把濃度估估算按下下風距離離x的不不同分成成三種情情況來處處理。（1）當xx≤xD，xD為煙流流上界剛剛好達到到逆溫層層底時的的交點與與源的水水平距離離。實際使用中中，可以以用煙流流的寬度度（2yy0）和高高度（22z0）表示示水平和和垂直擴擴散范圍圍。此處處2y00是指沿沿y軸濃濃度下降降到中心心軸線濃濃度1//10處處兩點的的距離；；2z00同樣可可以定義義出來。若若污染物物擴散為為正態分分布，則則2y00、2zz0、、之間存存在2yy0=4..3、2z0=4..3，所所以在xxD距離上上，令煙煙流中心心線到逆逆溫層底底的距離離為z0，顯然然z0=D--H，則則有（xD）=（DD-H）//2.115；按按此式求求出后，由由有關圖圖表查出出與對應應的下風風距離xx，此xx即為xxD。x≤xD的情況況下，煙煙流擴散散還未受受到逆溫溫層底部部的影響響，其濃濃度分布布仍可用用一般高高斯模式式（式44-9）計計算；（2）x≥≥xD時，上上下界面面對煙流流多次反反射，達達到某一一距離xx后，在在混合層層內污染染物垂直直方向的的濃度分分布將逐逐漸趨于于均勻，不不再因垂垂直方向向的擴散散而稀釋釋，但橫橫向（yy向）濃濃度分布布仍為正正態分布布，仍符符合擴散散的連續續性條件件，故有有（4-344）（4-355）對上式求解解可得，（4-36）（3）當xxD＜x＜＜2xDD時，污污染物濃濃度在前前兩種情情況的中中間變化化，情況況較復雜雜，這時時可取xx=xDD和x==2xDD兩點濃濃度的內內插值。例4-5封閉型擴散模模式污染染物濃度度的計算算；二、熏煙型型擴散模模式晚上，下墊墊面輻射射冷卻形形成輻射射逆溫。日日出之后后，地面面受太陽陽照射升升溫，使使逆溫自自下而上上逐漸消消退，轉轉變成中中性或不不穩定層層結。夜夜間，高高架源煙煙流在穩穩定的層層結中慢慢慢擴散散，并在源高高度上形形成一條條狹長的的高濃度度區。當當日出后后逆溫層層消失達達到煙流流下界時時，逆溫溫層消失失高度用用hf表示。因因為下部部熱力湍湍流交換換作用，污污染物迅迅速向下下擴散，此此時上部部仍為逆逆溫，擴擴散只能能向下進進行，致致使地面面出現高高濃度。此此過程隨隨著逆溫溫自下而而上逐漸漸消退而而繼續發發展，當當逆溫消消退到煙煙流上界界時達到到高潮。這這個過程程稱為熏熏煙(或或漫煙))過程。整整個過程程通常僅僅持續數數十分鐘鐘，此后后煙流便便完全處處在不穩穩定氣層層中，擴擴散向各各個方向向自由發發展，熏熏煙造成成的地面面高濃度度區消失失，熏煙煙過程便便告結束束。熏煙煙過程多多發生在在早晨88一100時，因因地區和和季節不不同，持持續時間間一般為為0.55—2h。熏煙擴散模模式有以以下幾種種：（11）當逆逆溫剛消消失到煙煙流頂高高（Lf）時，hhf=H++2，可可以認為為煙流受受上部逆逆溫的阻阻擋而全全部向下下混合，地地面熏煙煙濃度會會達到極極大值。故故（44-411）地面軸線濃濃度為：：（44-422）式中是熏煙煙條件下下y向擴擴散參數數，單位位m。可可用下式式估算（2）當逆逆溫層消消退到高高度hff，且H＜hf＜Lf，這時時，只有有hf以下的的煙氣向向下擴散散，源強強Q只包包括在hhf以下的的部分，此此時有（44-377）式中P=（hf-H）/（3）當逆逆溫消退退到有效效源高HH時，即即hf=H，PP=0，上式積分項等于1/2，表示有一半煙氣向下混合，另一半仍留在上部的穩定氣層中。因此，地面熏煙濃度和地面軸線熏煙濃度為（44-399）（44-400）（4）當逆逆溫消失失到H++2以上上時，煙煙流全部部處于不不穩定大大氣中，熏熏煙過程程已不復復存在。例4-6熏熏煙型擴擴散模式式污染物物濃度的的計算；；4.5城城市及山山區的擴擴散模式式目的要求：：了解城城市及山山區的擴擴散模式式重點難點：：授課方式：：講授、自自學一、城市大大氣擴散散模式1、線源擴擴散模式式（1）無限限長線源源擴散模模式當風向與線線源垂直直時，連連續排放放的無限限長線源源在橫風風向產生生的濃度度是處處處相等的的，因此此把電源源擴散的的高斯模模式對變變量y進進行積分分，可獲獲得無限限長線源源擴散模模式：（4-433）（44-444）式中：QLL——單位位線源的的源強，gg/（ssm），其其余符號號同前；；當風向與線線源不垂垂直時，若若風向與與線源交交角大于于45度度，線源源下風向向的濃度度模式為為：（44-455）在交角小于于45度度時，不不能應用用這一模模式。（2）有限限長源模模式在估算有限限長線源源造成的的污染物物的濃度度時，必必須考慮慮線源末末端引起起的“邊緣效效應”。隨著著接受點點距線源源距離的的增加，“邊緣效應”將在更大的橫風距離上起作用。對于橫風有限長線源，取通過所關心的接受點的平均風向為軸。線源的范圍為從y1延伸到y2，且y1＜y2，則有限長線源擴散模式為（4-446）式中：，該該式的積積分值能能從正態態概率表表中查出出；例4-6無限長長線源擴擴散模式式的應用用；2、面源擴擴散模式式（1）箱模模式箱模式式假設污污染物濃濃度在混混合層內內是均勻勻的。設設城市平平均面源源源強為為Q（等等于城市市中污染染物總排排放量除除以城市市的面積積），城城市上空空混合層層高度為為D，則則距城市市上風向向邊緣距距離為xx處的濃濃度為：：（44-477）（2）簡化化為點源源的面源源模式計算時，假假設面源源單元與與上風向向某一虛虛擬點源源所造成成的污染染等效，當當這個虛虛擬點源源的煙流流擴散到到面源單單元的中中心時，其其煙流的的寬度正正好等于于面源單單元的寬寬度，其其厚度正正好等于于面源單單元的高高度，如如圖所示示。這相相當于在在點源公公式中增增加了一一個初始始擴散參參數，以以模擬面面源單元元中許多多分散點點源的擴擴散，其其地面濃濃度可用用下式計計算：（4--49）其中WW為面源源單元的的寬度，mm；為面面源單元元的平均均高度，mm；（3）窄煙煙流模式式計算點M所所在面單單元和上上風向各各面單元元在該店店造成的的濃度模模式；簡化的窄煙煙流模式式：（44-544）（4--55）式中：Q00——計算算點所在在面單元元的源強強，g//（m22s）；；x———計算算點到上上風向城城市邊緣緣的距離離，m。二、山區擴擴散模式式1、封閉山山谷中的的擴散模模式由于壁的多多次反射射作用，可可以認為為在距離離污染源源一段距距離之后后，污染染物在橫橫向近似似為均勻勻分布，在在垂直方方向仍為為正態分分布（無無上部逆逆溫），所所以有下下面的濃濃度表達達式：（44-566）W為山山谷的寬寬度，mm。解此方程組組得（44-577）對于地面濃濃度，zz=0，得得（4--58）若為高架源源，則為為（4--59）2、NOAAA和EEPA模模式美國國家海海洋和大大氣局（NNOAAA）分析析了高架架點源煙煙流受起起伏地形形的影響響后，提提出了以以高斯模模式為基基礎的計計算模式式，僅對對有效源源高做了了修正，修修正方法法如下：：（1）穩定定度的劃劃分仍用用P-TT法，僅僅適當修修正了級級別；（2）在中中性和不不穩定時時，假設設煙流中中心線與與地面始始終平行行，隨地地形起伏伏而起伏伏，有效效源高不不修正，地地面軸線線濃度仍仍用高斯斯模式（44-9）估估算；（3）穩定定時，假假定煙流流中心線線保持水水平，地地面軸線線濃度用用下式估估算：（44-611）式中：hTT——計算算點相對對于煙囪囪地面的的高度，mm。3、ERTT模式仍用高斯模模式，只只對有效效源高做做了修正正，即當當H＞hT時，用用（H-hT/2）作作為有效效源高；；當H＜hT時，用用H/22作為有有效源高高；4.6煙煙囪高度度的設計計及廠址址選擇目的要求：：了解煙煙囪高度度的計算算，了解解廠址選選擇中所所需氣象象資料；；重點難點：：授課方式：：講授、自自學一、煙囪高高度的設設計1、煙囪高高度的計計算煙囪本身并并不能減減少排入大氣氣的污染染物數量量，但它它能使污污染物從從局部地地區轉移移到很大大的范圍圍內擴散散，利用用大氣的的自凈能能力使地地面污染染物濃度度控制在在人們可可以接受受的范圍圍內。在在工業密密度不大大的國家家和地區區，它是是直接排排放廢氣氣的常用用方法。在在某些情情況下，煙煙囪還可可能是控控制大氣氣污染最最適用和和經濟的的方法。煙囪越高，煙煙氣上升升力越強強，燃料料燃燒也也較好，污污染物可可以在離離地面較較高的大大氣中擴擴散，再再加上高高空風速速大，稀稀釋能力力強，可可使大氣氣污染程程度減輕輕。但超超過一定定高度以以后再增增加高度度，對地地面濃度的降降低收效效很小，而而煙囪造造價卻隨隨高度增增加而急急劇增大大，故煙煙囪并非非愈高愈愈好。國外已使用用3000m以上上的超高高煙囪。在在超高煙煙囪排氣氣的情況況下，煙煙氣將上上升到較較為穩定定的高空空，幾乎乎不受逆逆溫層影影響，對對煙氣擴擴散、降降低落地地濃度十十分有利利。所以以，當前前高煙囪囪排放仍仍是減輕輕地面污污染的一一項重要要措施．．如何選選擇適當當的煙囪囪高度是是工業建建設中必必須考慮慮的問題題。所以，確定定煙囪高高度，既既要滿足足大氣污污染物的的擴散稀稀釋要求求，又要要考慮節節省投資資。最終終目的是是保證地地面濃度度不超過過《環境境空氣質質量標準準》（GGB30095--19996）規規定的濃濃度限值值。下面介紹幾幾種主要要的計算算煙囪高高度的方方法。（1）根據據地面污污染物最最大濃度度計算法法設計該法以地面面最大濃濃度不超超過《環環境空氣氣質量標標準》規規定的濃濃度限值值為依據據，保證證（，分別為為國家標標準規定定的濃度度限值和和環境本本底濃度度）；則則由（44-100）得到到煙囪高高度的計計算式：：（4--62）式中為一常常數，一一般取00.5--1。（2）根據據地面污污染物絕絕對最大大濃度公公式設計計前面介紹過過的地面面污染物物最大濃濃度高斯斯模式是是在風速速一定的的情況下下推導出出的。實實際上風風速是變變化的。風風速對煙煙氣拾升升高度和和擴散稀稀釋作用用是相反反的，所所以最大大著地濃濃度隨風風速的變變化不是是單調的的。會在某某一風速速下出現現地面最最大濃度度的極大大值，即即絕對最最大濃度度，以表示示。出現現絕對最最大濃度度時的風風速稱為為危險風風速，以以表示；；地面絕對最最大濃度度公式：：（4--64）其中危險風風速（推推導）按保證，則則可導出出（44-655）（3）根據據一定保保證率計計算煙囪囪高度根據地面最最大濃度度計算得得到的煙煙囪高度度一般較較矮。當當風速小小于平均均風速時時，地面面濃度就就會超標標。若根根據地面面絕對最最大濃度度設計，得得到的煙煙囪較高高，不論論風速大大小如何何，地面面濃度均均不會超超標，但但煙囪造造價高昂昂，因此此在確定定保證率率后，對對上述公公式中的的和穩定定度取一一定值，再再代入公公式求算算，即可可得某一一保證率率的氣象象條件下下的煙囪囪高度。本本法比前前面兩法法可能更更合理些些。（4）根據據點源煙煙塵允許許排放率率設計（PP值法）根據“制定定大氣污污染物排排放標準準的技術術方法”GB//T1332011-911中規定定的點源源煙塵允允許排放放率計算算式（式式中Qee——煙塵塵允許排排放速率率，單位位：t//h；PPe——煙塵塵排放控控制系數數，單位位：t//（hm2）；HH——有效效源高），將將其進行行變換后后即可求求得煙囪囪高度：：（44-677）2、煙囪高高度設計計中應注注意的問問題（1）上述述煙囪高高度計算算公式皆皆是在煙煙流擴散散范圍內內溫度層層結是相相同的條條件下，按按錐形煙煙流高斯斯模式導導出的。在在上部逆逆溫出現現頻率較較高的地地區，按按上述公公式計算算后，還還應按封封閉型擴擴散模式式校核。在在輻射逆逆溫較強強的地區區，應該該用熏煙煙型擴散散模式校校核；（2）煙氣氣抬升高高度對煙煙囪高度度的計算算結果影影響很大大，所以以應選用用抬升公公式應用用條件與與設計條條件相近近的抬升升公式。否否則，可可能產生生較大的的誤差。在在一般情情況下，應應優先采采用國家家標準中中推薦的的公式；；（3）為防防止煙囪囪排出的的煙流受受附近建建筑物的的影響產產生下洗洗或下沉沉現象，要要求煙囪囪高度不不得低于于鄰近建建筑物或或障礙物物高度的的2倍。（4）煙囪囪出口的的煙氣流流速會影影響到煙煙囪高度度的設計計。首先先，出口口流速不不能太低低。當煙煙氣流速速與風速速相當時時，煙氣氣易發生生下洗，降降低它的的有效高高度。通通常要求求(煙煙氣流速速)／(平均均風速))＞1..5，即即煙氣流流速應大大于煙囪囪高度平平均風速速的1..5倍；；其次還還應考慮慮煙氣流速速對周圍圍空氣拾拾升的影影響，煙煙囪出口口的煙氣氣流速不不宜過低低，一般般取200一300m/ss，排煙煙溫度值值宜在1100℃℃以上。應應指出的的是，提提高流速速應能增增加動力力拾升作作用才行行，但是是像火電電廠，熱熱力抬升升作用大大于動力力抬升作用用，由于于流速過過高反而而會因強強烈的挾挾裹作用用，而在在煙氣出出口的背背面產生生負壓區區，使一一部分空空氣被卷卷進煙氣氣中，降降低抬升升高度。在在此種情情況下一一味強調調提高流流速是不不可取的的。為避避免此現現象發生生，有的的煙囪在在出口處處安設帽帽沿狀水水平圓板板，圓板板向外延延伸的尺尺寸至少少等于煙煙囪出口口直徑。為為提高噴噴出速度度，也可可將煙囪囪口設計計成文丘丘里噴嘴嘴結構，但但要注意意阻力增增加不致致太大。此此外，應應作綜合合分析，分分析在保保證滿足足地面濃濃度標準準的前提提下，多多高的煙煙囪配合合多大的的姻氣流流速(即即煙囪直直徑)在在技術上上與經濟濟上最有利。（5）采取取分散煙煙囪排放放對煙氣氣抬升不不利。從從減少地地面污染染的觀點點來看，也也是不合合理的。應應盡量采采用單座座煙囪排排放，即即采用集集合式((多管))煙囪，以以便提高高抬升高度度。集合合式煙囪囪在國外外普遍采采用。它它是將幾幾個(一一般是22—4個))排放設設備集中中到一個個煙囪中中排放，此此法可提提高煙氣氣溫度和和加大煙煙氣出口口速度。據據資料介介紹，它它的煙氣氣溫度可可達1330℃，煙速速達300—50m//s，這這種高溫溫高速的的煙流將呈呈環狀向向上空傳傳遞，起起到了良良好的擴擴散效果果，從而而使矮煙煙囪起到到了高煙煙囪的作作用。二、廠址選選擇廠址選擇是是綜合性性課題，既既要考慮慮政治、經經濟和技技術因素素，為了了保護環環境，還還必須考考慮氣象象因素，避免建建廠后造造成空氣氣污染。從從防止大大氣污染染角度考考慮廠址址，一方方面應了了解當地地的空氣氣污染情情況，同同時還應應根據當當地的氣氣候資料料和地形形條件，綜綜合分析析大氣對對污染物物的擴散散稀釋能能力，選選擇污染染背景濃濃度小、擴擴散稀釋釋能力大大的地點點建廠。污染物背景景濃度，是是由當地地已有污污染源和和遠地輸輸送來的的污染物物造成的的。選廠廠址時首首先應收收集或觀觀測這方方面的數數據。若若背景濃濃度超過過允許標標準，那么該該地不應應再建工工廠。背背景濃度度雖未超超過標推推，但加加上擬建建工廠的的污染物物貢獻值值，濃度度將超標標時，而而且短期期內又無無法解決決考，也也不宜建建廠。1、廠址選選擇中所所需氣候候資料（1）風向向和風速速的氣候候資料風玫瑰圖（把把風向、風風速的資資料按每每小時值值整理出出日、月月（季）、年年的風向向、風速速分布頻頻率，并并作成表表格或圖圖；）圖圖4-110代表表一種風風向頻率率、風速速復合玫玫瑰圖，矢矢線的長長度代表表風向頻頻率的大大小，矢矢線末端端的風速速羽代表表平均風風速；在大氣污染染分析工工作中，常常常把靜靜風（距距離地面面10mm高處平平均風速速＜0..5m//s）和和小風（0.5m/s≤＜1.5m/s）的情況進行單獨分析。因為這時大氣的通風條件很差，容易引起高濃度的大氣污染。因此，不但應統計靜風出現的頻率，而且還應統計靜風持續的時間，并繪出靜風持續時間的頻率圖。（2）大氣氣穩定度度的氣候候資料（3）混合合層高度度的確定定2、廠址選選擇（1）本底底濃度（2）風向向、風速速選擇廠址時時要考慮慮工廠與與環境((周圍的的居民區區等)的的相對位位置和關關系，應應將居民民區、作物區區等設在在受污染染時間短短、污染染濃度低低的區間間，因而而在確定定工廠和居居住區的的相對位位置時，要要考慮風風向、風風速情況況。首先依據風風向頻率率圖來考考慮：a、對于居居民區、作作物區等等污染受受體而言言，排放放源應布布置在最最小頻率率風向的的上側，這這樣受污污染的時時間最少少。b、排放量量大或廢廢氣毒性性大的工工廠應盡盡量設在在最小頻頻率風向向的最上上側。c、應盡量量減少各各工廠的的重復污污染，不不宜把它它們安排排在最大大頻率風風向的軸軸線上。d、排放源源應盡可可能設在在農作物物生長期期間的主主導風向向下側，因因此時農農作物的的抗害能能力最弱。從風向考慮慮布局，只只能做到到使居民民區接受受污染的的時間最最少，還還不能保保證受污污染程度度最輕。比比如某一一風向出出現的頻頻率雖然然較小，但但時常伴伴隨著不不利的擴擴散稀釋釋條件，使使污染源源下風區區的空氣氣污染濃濃度很高高，若將將污染源源設在此此風向上上側就不不一定是是最佳方方案。此此時還應應考慮風風速對濃濃度的影影響。污污染系數數（風向向頻率//平均風風速）綜綜合考慮慮了風向向與風速速的作用用。某方位位的風向向頻率小小、風速速大，該該方位的的污染系系數就小小，其下下風向的的空氣污污染就輕輕。所以以，相對對于污染染受體而而言，污污染源應應安置在在污染系數數最小方方位的上上側。這種方法還還沒有考考慮風速速對煙氣氣抬升的影影響。大大風對抬抬升不利利，地面面濃度反反而可能能增高。多多數煙源源因為高高度不大大，所以以危險風風速較小小。超過過該數值值后，風風速越大大，地面面濃度越越小，仍仍然可根根據污染染系數來來設計布布局。但但是對抬抬升高度度很大的的發電廠廠、冶煉煉廠等不不一定適用用。因為為這些工工廠煙源源都較高高，危險險風速很很大，在在危險風風速以下下，風速速越大，地地面濃度度反而增增高。所所以此時時不能簡簡單地利利用污染染系數來來估計風風速的影影響。而而應根據煙煙源參數數和氣象象資料具具體計算算和分析析。（3）大氣氣溫度層層結由于一般污污染物多多在距地地面幾百百米范圍圍內進行行擴散，所所以，離離地面幾幾百米以以內的大大氣溫度度層結對對污染物物的擴散散稀釋過過程有重重要影響響。選擇擇廠址時時必須予予以注意意。對污染物物擴散最最不利的的是近地地層輻射射逆溫和和上部逆逆溫，因因此應收收集有關關逆溫層層厚度、高高度、強強度、出出現