§3.2污染物濃度的估算§3.2.2擴散參數的確定

1、P-G曲線法與P-T-C法P-G曲線法估算大氣擴散參數的步驟：

(1)根據地面上10m處的風速、日照等級、陰云分布狀況及云量等氣象資料，從表3-5中查出穩定度級別；

(2)根據大氣穩定度分別從圖3-11和圖3-12或表3-6中查出下風向距離為x的σy和σz值。

§3.2污染物濃度的估算表3-5穩定度級別

地面上10m處風速/(m/s)白天陰云密布的白天或夜晚夜晚日照薄云遮天或低云≥4/8云量≤3/8強中等弱<2AA～BBD2～3A～BBCDEF3～5BB～CCDDE5～6CC～DDDDD>6CDDDDDA為極不穩定，F為穩定。§3.2污染物濃度的估算利用擴散曲線確定和【例3-1】某石油精煉廠自平均高度80m處排放SO2量為80g/s，有效源高度的平均風速為4.6m/s，試估算：(1)冬季陰天正下風向距煙囪500m處SO2的地面上濃度。(2)冬季陰天下風向x=500m，y=50m處SO2的地面濃度?！?.2污染物濃度的估算解：(1)已知Hs=80m,Q=80g/s=80×103mg/s,=4.6m/s，x=500m由表可知，在冬季陰天的大氣條件下，穩定度為D級。由圖查得在x=500m處，=35.3m,=18.1m。

§3.2污染物濃度的估算（2）P81，習題3P-G法的缺陷：1、對開闊的鄉村地區能給出較可靠的穩定度級別，但是對城市不太準確。2、對太陽輻射和云量的劃分不夠確切?！?.2污染物濃度的估算P-T-C法估算大氣擴散參數的步驟：

(1)利用氣象臺站常規氣象觀測的云量記錄資料和太陽高度角，從表3-7中查出輻射等級；

(2)由輻射等級和地面上10m處風速，從表3-8查出穩定度級別；

(3)根據大氣穩定度分別從圖3-11和圖3-12中查出下風向距離為x的σy和σz值。P-T-C法確定穩定度1、根據日期確定太陽傾角δ（表3-9）；2、根據太陽傾角δ、當地經緯度及觀測時間計算出太陽高度角h0或sinh0（公式3-21）3、查表3-7得到太陽輻射等級；4、查表3-8得到大氣穩定度；5、查表確定σy

和σzP81，習題6§3.2污染物濃度的估算（2）經驗公式法

從事大氣擴散研究的工作者在分析了大量的實驗資料后，還總結出、與下風向距離x的指數關系式為：a、b、c、d是與穩定度有關的經驗系數。平原地區農村及城市遠郊區的擴散參數選取方法：A、B、C級穩定度直接查表、的冪函數。D、E、F級穩定度則需要向不穩定方向提半級后查算。工業區或城區的擴散參數的選取方法：工業區A、B級不提級，C級提到B，D、E、F級向不穩定方向提一級半再查表3-5。非工業區的城區A、B級不提級，C級提到B～C級，D、E、F級向不穩定方向提一級，查表。丘陵山區的農村或城市，其擴散參數選取方法同城市工業區。【例3-2】

某化工廠動力鍋爐，從有效高度為100m的煙囪排放SO210.0g/s，煙囪出口的風速為4m/s，試估算在大氣處于中性狀態(D類穩定度)距煙囪1km正下風方向處的軸向地面濃度及距該點處離x軸線200m處的側向SO2濃度是多少？(經驗公式法)§3.2污染物濃度的估算解：已知H=100m,Q=10.0g/s,u=4m/s，x=1000m

在D類穩定度時，查表3-10可得：a=0.111，b=0.929，c=0.104，d=0.826§3.2污染物濃度的估算P81，習題4，假設工業區。小結：幾種確定污染擴散系數的方法區別在于大氣穩定度的確定方法或擴散系數的確定方法不同。P-GP-T-C經驗公式法確定穩定度的方法不同確定擴散系數的方法不同用經驗公式法計算習題6，與PTC法比較?！?.2污染物濃度的估算§3.2.3地面最大濃度求導得：最大濃度點處有：根據查表可以反求出最大落地濃度所在處x【例3-3】某污染源有效源高60m，SO2排出量為80g/s，煙囪出口處的平均風速為6m/s，在當時的氣象條件下，正下風方向500m處的σy=35.3m,σz=18.1m。試估算地面最大濃度ρmax及出現的位置。

§3.2污染物濃度的估算解：已知H=60m，Q=80g/s，=6m/s，正下風方向500m處的σy=35.3m，σz=18.1m。當σy/σz的比值恒定時，地面最大濃度為:例題【3-2】§3.2污染物濃度的估算出現最大地面濃度時的σz值為

根據x=500m處的σz=18.1m查圖得當時的大氣穩定度類型為D型，由D型曲線查得σz=42.43m時，x≈1500m?！?.4煙囪高度計算及廠址設計當今工廠的煙囪已從單純的排氣裝置發展成排氣、污染控制一體的裝置。保證煙囪的高度不但滿足排氣的功能，還可以減少對地面的污染。3.4.1煙囪高度的計算（1）按最大著地濃度設計煙囪高度考慮背景濃度，保證地面最大濃度不超過《環境空氣質量標準》通常σz/σy為0.5~1，不隨距離而變。這種方法設計的煙囪高度，有些情況下會超標。（2）按絕對最大著地濃度設計的煙囪高度最大著地濃度與有效源高的平方成反比，同風速成反比；而抬升高度與風速成反比；因此在某一風速會使著地濃度達到最大，即絕對地面最大濃度Cabsm，此時風速為在危險風速下，煙氣抬升高度與煙囪幾何高度相等，Hs=ΔH。計算得煙囪高度無論風速大小，最大著地濃度都不會超標，但是煙囪造價太高。（3）按一定保證率的計算方法某一風速區間出現的概率為90%（4）P值法P值由查表得，P值法是實際工作中比較簡便的方法。3.4.23.4.2煙囪設計中的幾個問題1、上述公式都是在相同溫度層結的條件下，按照錐形煙流導出，實際情況中易出現漫煙型的地區要進行核算。2、煙氣抬升高度對計算結果影響比較大，因此最好采用國標推薦的公式。3、氣象參數取值的兩種方法：多年平均值、保證頻率值。4、防止煙氣下洗現象，煙囪不得低于它所附屬的建筑物高度的1.5~2.5倍，排放粉塵的煙囪，高度自地面算起不得小于15m，排氣高度應比主產房高出3m以上；防止煙囪本身下洗現象，煙氣流速不得低于該高度平均風速1.5倍。5、利于煙氣抬升，煙氣氣流速度一般20-30m/s，煙氣溫度一般大于100℃。3.4.3廠址的選擇1、背景濃度的考慮

已超過《環境空氣質量標準》規定值，不得新建；已經很高，不能達標也不宜建廠。2、風速和風向

a應設在居住區最小頻率風向上側，受害時間最少

b減少工廠重復污染，不宜設在最大頻率風向一致的直線上

c無組織排放或廢氣毒性大的，遠離居住區

d污染物應位于農作物抗害能力最弱的季節的主導風向的下側。3、穩定度的考慮

擴散主要在近地幾百米；200-300m以下的逆溫層對小工廠不利，對大工廠有利；出現的上部逆溫，對中小工廠幾公里的擴散影響不大，對大工廠不利。4、地形影響

深山谷走向；下破風厚度；很深的谷地；海陸風較穩定的區域等。本章小結一、污染物濃度的估算：1、P-G法；2、P-T-C法；3、經驗公式法；4、最大落地濃度估算。二、煙氣抬升高度計算。三、煙囪高度計算及廠址選址。設計練習在工業園區準備建設一座火力發電站，粉塵排放量為3kg/h，地區經常性穩定度為D，當天氣溫為20℃，平均風速為1m/s，煙囪出口內徑為2m，煙氣量為3×105m3/h，煙氣出口溫度為160℃；距離200m處有一個小學，要求煙氣擴散到學校時的濃度低于5μg/m3，請設計合理的除塵設施及煙囪高度?！?.3煙氣抬升高度

§3.3.1煙氣抬升現象根據大量的觀測事實和定性分析，煙氣抬升大體上分為以下四個階段：(1)噴出階段動量抬升(2)浮升階段浮力抬升(3)瓦解階段抬升逐漸消失(4)變平階段隨著水平風向運動§3.3.2煙氣抬升高度的計算

煙囪有效高度（EffectiveStackHeight）是指從煙囪排放的煙云距地面的實際高度，它等于煙囪（或排放筒）本身的高度（Hs）與煙氣抬升高度△H之和，即

常見的計算式有：霍蘭德（Holland）公式、布里格斯（Briggs）公式、盧卡斯(Lucas)公式、康凱維(Concawe)公式、T.V.A公式和我國國家標準中推薦的計算公式。§3.3煙氣抬升高度（1）霍蘭德（Holland）公式在中性條件下，煙氣抬升公式表示如下。ΔH——煙氣抬升高度，m；Vs——煙囪排出口處的排煙速度，m/s；Ds——煙囪排出口的內徑，m；

u——煙囪口高度上的平均風速，m/s§3.3煙氣抬升高度霍蘭德公式適用于中性大氣條件，若用于計算不穩定條件下的煙氣抬升高度時，實際抬升高度應比計算值增加10%~20%；若用于計算穩定條件下的煙氣抬升高度時，實際抬升應比計算值減小10%~20%。國際普遍認為低估了抬升高度?！?.3煙氣抬升高度【例3-4】某工廠動力鍋爐煙囪高35m，煙囪出口直徑3m，煙氣初始速度為10m/s，煙氣溫度為473K，煙囪出口處周圍環境風速為5m/s，大氣溫度為295K，試用霍蘭德公式計算煙氣最大抬升高度及有效源高度。解：Hs=35m，Ds=3m，Vs=10m/s，u=5m/s，Ts=473K，Ta=295K

有效源高度：H=Hs+ΔH=35+27=62（m）§3.3煙氣抬升高度（2）國家標準中規定的計算公式我國“制訂地方大氣污染物排放標準的技術方法”(GB/T13223-2003)中規定的公式如下。

①當QH≥2100kJ/s，且Ts-Ta≥35K時，煙氣抬升高度可用下式計算。③當QH≤1700kJ/s或Ts-Ta<35K時，煙氣抬升高度可用下式計算：§3.3煙氣抬升高度QH——煙氣的熱釋放率，kJ/s②當1700kJ/s＜QH＜2100kJ/s時，煙氣抬升高度可用下式計算36④當地面上10m高度年平均風速<1.5m/s時，煙氣的抬升高度可用下式計算：37Ts——煙囪出口處煙氣溫度，K；Ds——煙囪排出口的內徑，m；Hs——煙囪幾何高度，m；Vs——煙囪排出口處的排煙速度，m/s；QV——實際狀態下的煙氣排放量，m3/s；Ta——大氣溫度，K（取當地氣象臺站近五年定時觀測的平均氣溫值）；Pa——大氣壓力，hPa；u——煙囪出口高度上的平均風速，m/s；n0——煙氣熱狀況及地表系數，由表3-6確定；n1——煙氣熱釋放率指數，由表3-6確定；n2——煙囪高度指數，由表3-6確定。§3.3煙氣抬升高度QH/（kJ/s）地表狀況n0n1n2QH≥21000農村或城市遠郊區1.4271/32/3城市及近郊區1.3031/32/321000>QH≥2100且Ts-Ta≥35K農村或城市遠郊區0.3323/52/5城市及近郊區0.2923/52/5表3-6n0，n1，n2值的確定§3.3煙氣抬升高度【例3-5】某城市遠郊火電廠的煙囪高100m，出口內徑5m，出口煙氣流速12.7m/s，溫度100℃，流量250m3/s，煙囪出口處的風速4m/s，大氣溫度20℃，大氣壓力為101.3kPa。試確定煙氣抬升高度及有效源高度。解已知Hs=100m，QV=250m3/s，Ds=5m，Vs=12.7m/s，T