C#课件7.ppt

基于Visual C#和ArcEngine的二次开发
GIS空间分析——基于GIS的大气环境影响预测与模拟
大气污染模型——高斯大气扩散模式
单源大气污染扩散模拟
1 大气扩散模式
大气扩散模式是对大气污染物散布过程的模拟。按污染源的几何特征可分为电源、线源、面源扩散模式;按污染源排放特性分有正常工况模式和非正常排放模式;按假设条件不同分有烟流扩散模式和烟团扩散模式;按模式适用范围不同分有短距离扩散模式和中长距离输送模式等。具体操作时应根据当地地形、气候等环境要素以及污染源亲何况正确选取并适当修正,不能盲目照搬。
主要的大气扩散模式有:
(1)高架电源扩散模式(静风模式、有效源高等)
(2)面源扩散模式(虚电源模式、窄烟云模式:在多面源情形下计算效果较好)
(3)线源扩散模式(电源求和法、风向与线源平行时扩散模式)
一、大气污染模型
2 高斯大气扩散模式
高斯大气扩散模式属于高架电源的烟羽大气扩散模式,它是计算释入大气中的气载污染物下风向浓度的应用最广的方法。高斯扩散模式所描述的扩散过程主要有以下几种:下垫面平坦、开阔、性质均匀,平均流场平直、稳定,不考虑风场的切变;扩散过程中,污染物本身是被动、保守的,即污染物和空气无相对运动,且扩散过程中污染物无损失、无转化,污染物在地面被反射;扩散在同一温度层集中发生,平均风速> 1. 0 m/ s ;适用范围一般< 10~20 km。在均匀、定常的湍流大气中污染物浓度满足正态分布,但实际大气一般不满足均匀、定常条件,因此高斯模式应用于下垫面均匀平坦、气流稳定的小尺度扩散问题更为有效。
3高斯计算公式
对于在恒定气象条件(指风向、风俗、大气稳定度不随时间而变)下的高架电源的连续排放,在考虑了烟羽在地面的全反射后,下风向任一点的污染物浓度C(x,y,z)可由下式计算:
式中:C(x,y,z):下风向某点(x,y,z)处的空气中污染物的浓度(mg/m3);
x:下风向距离(m);
y:横截风向距离(m);
z:距地面的高度(m);
Q:气载污染物源强,即释放率(mg/s);
:排气筒出口处的平均风速(m/s);
、:分别为水平方向和垂直方向扩散参数(m),它是下风向距离x及大气稳定度的函数;
He:有效排放高度(m),其中He=H+ ;
H:排气筒距地面的几何高度(m);
:烟气抬升高度(m)。
4高斯扩散方程的求解
高斯扩散公式的求解,关键在于确定扩散参数、。
1>大气稳定度的确定
Pasquill根据五类地面风速、三类日间的日射和两类夜间云量把扩散天气分为6类,即强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定。分别用英文字母A、B、C、D、E和F表示。
在国标“制订地方大气污染排放标准的技术原则和方法”(GB3840-83)与“环境影响评价技术原则”(HJ/-93)中,建议采用下属修订的帕斯奎尔稳定度分类方法。首先由云量与太阳高度角按表1查出太阳辐射等级数,再由太阳辐射等级数与地面风速按表2查找稳定度等级。
表1 太阳辐射等级数
云量
太阳辐射等级数
总云量/低云量
夜间
h0<=15°
15°<h0<=35°
35°<h0<=65°
h0>65°
<=4/<=4
-2
-1
+1
+2
+3
5~7/<=4
-1
0
+1
+2
+3
>=8/<=4
-1
0
0
+1
+1
>=5/5~7
0
0
0
0
+1
>=8/>=8
0
0
0
0
0
表2 大气稳定度等级
地面风速
(m/s)
太阳辐射等级
+3
+2
+1
0
-1
-2
<=
A
A~B
B
D
E
F
2~
A~B
B
C
D
E
F
3~
B
B~C
C
D
D
E
5~
C
C~D
D
D
D
D
>=6
D
D
D
D
D
D
2>高架源回归系数(Py、qy、Pz、qz)确定
国际原子能机构(IAEA)根据相关实验数据,推荐了一组适用于大粗糙度(Z0≈1m)和高架源的弥散系数公式,如表3,据此求得相应地扩散参数。
表3 与排放高度有关的扩散参数( 、)
释放
高度
回归
系数
扩散范围
A
B
C
D
E
F
50
Py






qy






Pz






qz