高斯扩散模型-高斯烟羽大气污染扩散模型

⾼斯扩散模型-⾼斯烟⽻⼤⽓污染扩散模型
⾼斯,⼤名⿍⿍
约翰·卡尔·弗⾥德⾥希·⾼斯(德语:Johann Carl Friedrich Gauß;  ,英语:Gauss,拉丁语:Carolus
Fridericus Gauss,1777年4⽉30⽇-1855年2⽉23⽇),⽣于布伦瑞克,卒于哥廷根。德国著名数学家、物理学家、天⽂学家、⼏何学家,⼤地测量学家。享有“数学王⼦”的美誉。
这个⼈太厉害了,今天⽤到的核⼼便是⾼斯正态分布
正态分布概念是由德国的数学家和天⽂学家Moivre于1733年⾸次提出的,但由于德国数学家Gauss率先将其应⽤于天⽂学研究,故正态分布⼜叫⾼斯分布,⾼斯这项⼯作对后世的影响极⼤,他使正态分
布同时有了“⾼斯分布”的名称,后世之所以多将最⼩⼆乘法的发明权归之于他,也是出于这⼀⼯作。
连续点源扩散
连续点源⼀般指排放⼤量污染物的烟囱、放散管、通风⼝等。排放⼝安置在地⾯的称为地⾯点源,处于⾼空位置的称为⾼架点源。
1. ⼤空间点源扩散
⾼斯扩散公式的建⽴有如下假设:
①风的平均流场稳定,风速均匀,风向平直;
②y、z轴⽅向符合正态分布;
③污染物在输送扩散中质量守恒;
④污染源的源强均匀、连续
如图所⽰,有效源位于坐标原点o处,平均风向与x轴平⾏,并与x轴正向同向。假设点源在没有任何障碍物的⾃由空间扩散,不考虑下垫⾯的存在。⼤⽓中的扩散是具有y与z两个坐标⽅向的⼆维正态分布,当两坐标⽅向的随机变量独⽴时,分布密度为每个坐标⽅向的⼀维正态分布密度函数的乘积。
经过推理得出计算公式:
C—空间点(x,y,z)的污染物的浓度,mg/m3;
σy、σz—分别为⽔平、垂直⽅向的标准差,即y、x⽅向的扩散参数
u —为平均风速
x —为风向轴上空间点到源的距离
y —为风向轴垂直⽅向上空间点到源的距离
z —为空间点的⾼度
σy、σz与⼤⽓稳定度和⽔平距离x有关,并随x的增⼤⽽增加。通过理论或经验的⽅法可得σ=f(x),可求出最⼤浓度点离源的距离x,具体可查阅我国GB384091《制定地⽅⼤⽓污染物排放标准的技术⽅法》。
2. ⾼架点源扩散
在点源的实际扩散中,污染物可能受到地⾯障碍物的阻挡,因此应当考虑地⾯对扩散的影响。处理的⽅法是,或者假定污染物在扩散过程中的质量不变,到达地⾯时不发⽣沉降或化学反应⽽全部反射;或者污染物在没有反射⽽被全部吸收,实际情况应在这两者之间。
(1) ⾼架点源扩散模式
点源在地⾯上的投影点o 作为坐标原点,有效源位于z 轴上某点, z = H。⾼架有效源的⾼度由两部分组成,即H=h+Δ h,其中h为排放⼝的有效⾼度, Δh 是热烟流的浮升⼒和烟⽓以⼀定速度竖直离开排放⼝的冲⼒使烟流抬升的⼀个附加⾼度
经过推理得出计算公式:
C—空间点(x,y,z)的污染物的浓度,mg/m3;
σy、σz—分别为⽔平、垂直⽅向的标准差,即y、x⽅向的扩散参数
u —为平均风速
x —为风向轴上空间点到源的距离
y —为风向轴垂直⽅向上空间点到源的距离
z —为空间点的⾼度
H—为烟囱⾼度
蜜饯LH近期⽤⾼架点源扩散模式做了个效果,⼤概实现还有很⼤的优化空间
(2) 地⾯全部反射时的地⾯浓度
实际中,⾼架点源扩散问题中最关⼼的是地⾯浓度的分布状况,尤其是地⾯最⼤浓度值和它离源头的距离。
y ⽅向的浓度以x 轴为对称轴按正态分布;沿x 轴线上,在污染物排放源附近地⾯浓度接近于零,然后顺风向不断增⼤,在离源⼀定距离时的某处,地⾯轴线上的浓度达到最⼤值,以后⼜逐渐减⼩。
⾼架点源的地⾯浓度公式中令y=0则可得到沿x轴线上的浓度分布:
3. 地⾯点源扩散
对于地⾯点源,则有效源⾼度H=0。当污染物到达地⾯后被全部反射时,可令H=0,即得出地⾯连续点源的⾼斯扩散公式:
连续线源扩散
当污染物沿⼀⽔平⽅向连续排放时,可将其视为⼀线源,如汽车⾏驶在平坦开阔的公路上。线源在横风向排放的污染物浓度相等,这样,可将
点源扩散的⾼斯模式对变量y积分,即可获得线源的⾼斯扩散模式。但由于线源排放路径相对固定,具
有⽅向性,若取平均风向为x轴,则线源与平均风向未必同向。所以线源的情况较复杂,应当考虑线源与风向夹⾓以及线源的长度等问题。
连续⾯源扩散
当众多的污染源在⼀地区内排放时,如城市中家庭炉灶的排放,可将它们作为⾯源来处理。因为这些污染源排放量很⼩但数量很⼤,若依点源来处理,将是⾮常繁杂的计算⼯作。
⼤⽓的稳定度
⼤⽓稳定度是指⼤⽓中的某⼀⽓团在垂直⽅向上的稳定程度。
⼀团空⽓受到某种外⼒作⽤⽽产⽣上升或者下降运动,当运动到某—位置时消除外⼒,此后⽓团的运动可能出现三种情况:
触控产品①⽓团仍然继续加速向前运动,这时的⼤⽓称为不稳定⼤⽓;
②⽓团不加速也不减速⽽作匀速运动,或趋向停留在外⼒去除时所处的位置,这时的⼤⽓称为中性⼤⽓;
③⽓团逐渐减速并有返回原先⾼度的趋势,这时的⼤⽓称为稳定⼤⽓。
分类
⼤⽓稳定度与天⽓现象、时空尺度及地理条件密切相关,其级别的准确划分⾮常困难。
⽬前国内外对⼤⽓稳定度的分类⽅法已多达10余种,应⽤较⼴泛的有帕斯奎尔(Pasquill)法和特纳尔(Turner)法。
羽绒手套
帕斯奎尔法⽤地⾯风速(距离地⾯⾼度10m)、⽩天的太阳辐射状况(分为强、中、弱、阴天等)或夜间云量的⼤⼩将稳定度分为A~F六个级别
帕斯奎尔法虽然可以利⽤常规⽓象资料确定⼤⽓稳定度等级,简单易⾏,应⽤⽅便,但这种⽅法没有确切地描述太阳的辐射强度,云量的确定也不准确,较为粗略,为此特纳尔作了改进与补充。
特纳尔⽅法⾸先根据某地、某时及太阳倾⾓的太阳⾼度θ h 和云量( 全天空为10 分制) ,确定太阳辐射等级,再由太阳的辐射等级和距地⾯⾼度10m的平均风速确定⼤⽓稳定度的级别。
我国采⽤特纳尔⽅法
模型计算:
//获取稳定度对应Qy,x为距离,Q⼤⽓稳定度  function GetQy(x, Q) {
var a = 0.0;
var r = 0.0;
if (Q == "A") {
if (x <= 1000) {
a = 0.901074;
r = 0.425809;
}
else {
a = 0.850934;
r = 0.602052;
}
}
else if (Q == "B") {
if (x <= 1000) {
a = 0.914370;
r = 0.281846;
}
爆破玻璃else {
a = 0.865014;
r = 0.396353;
}
}
else if (Q == "B-C") {
if (x <= 1000) {
a = 0.919325;
r = 0.229500;
}
else {
a = 0.875086;
r = 0.314238;
}
}
else if (Q == "C") {
if (x <= 1000) {
a = 0.924279;
r = 0.177154;
}
else {
a = 0.885157;
冒进信号
r = 0.232123;
}
}
else if (Q == "C-D") {
if (x <= 1000) {
a = 0.926849;
r = 0.143940;
}
else {
a = 0.886940;
r = 0.189396;
}
}
else if (Q == "D") {
if (x <= 1000) {
金属弹片a = 0.929418;
r = 0.110726;
}
else {
a = 0.888723;
r = 0.146669;

本文发布于:2024-09-21 01:35:35,感谢您对本站的认可!

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标签:扩散   污染物   点源   排放   线源   浓度
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