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课程名称 | | 计划学时 | 2 |
授课章节 | |
教学目的和要求： 了解大气环境质量评价的现状、大气质量的预测模型以及清楚大气环境影响评价的程序、等级划分等内容。掌握大气环境评的基本知识。 |
教学基本内容： （1）大气环境现状评价； （2）大气环境预测模型； （3）大气环境影响评价。 |
教学重点和难点： 大气环境评价的预测模型，大气环境影响评价的程序等。 大气环境质量现状评价的数学方法。 |
授课方式、方法和手段： 采用多媒体与板书相结合的讲解、提问等方式、方法和教学手段。 |
作业与思考题： 什么是有效源高？怎样确定烟气抬升高度？ |
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第十七课 大气环境质量评价
一、大气环境质量现状评价
（一）大气污染监测评价
1．大气污染的形成：污染源向大气环境排放污染物（根源）——大气——在风和湍流的作用下向外输送扩散——当污染物积累到一定程度——改变了大气的化学组成和物理性状——对人类生产、生活甚至人健康威胁——大气污染 （1）污染源：源的形态（点源、线源、面源）、源强、源的排放规律
（2）大气的稀释扩散能力
3．评价程序
（1）调查准备阶段：范围、污染源及主要污染物、制定检测规划、装备；
（2）污染物监测阶段：
（3）评价分析阶段：分析大气质量的时空变化规律、污染状况等
（4）成果运用阶段：根据评价结果，提出防治对策。
4．大气污染监测评价
（1）评价因子的选择：选择主要大气污染物，例行监测浓度较高的污染物、对人体健康已经有所影响的污染物；
目前，我国各地大气污染监测评价的评价因子包括4类：尘（降尘、飘尘、悬浮颗粒）、有害气体（SO2、氮氧化合物、CO、O3等）、有害元素（F、Pb、Hg、Cr、As等）、有机物（苯并[a]芘、总烃等）。
（2）评价标准的选择：根据不同目的选择标准
（3）监测：①布点：网格布点法、放射状——、功能分区——、扇形——。布点的原则：a：最好设置对照点；b：点的设置要考虑大气污染源的分布和地形、气象条件；c：能覆
姜gary事件盖评价区域；d：大气监测布点图。②采样、分析法；③监测频率：一年4季，1、4、7、10月代表冬春夏秋；每个季节采样7天，一日数次，每次采20－40分钟，以一日的几次平均值代表日均值，以7天的平均值代表季日平均值；④同步气象观测：结合气象条件（气象资料）
（4）评价：对监测的数据进行统计、分析，选择适宜的大气质量指数模型求出大气质量指数。绘出大气质量分布图、主要污染源和污染物，进一步提出防治措施。
（二）大气环境质量现状评价的数学方法（P53－P59）
1．上海大气质量指数
2．均值型大气质量指数
3．沈阳大气质量指数
4．分级评价法
克劳塞维茨5．美国格林大气污染综合指数
6．美国橡树岭大气质量指数（ORAQI）
7．美国污染物指标指数
8．美国密特大气质量指数
二、大气质量预测模型
1．点源扩散的高斯模型
（1）静风（u10<1.5m/s 10m高处的风速）点源扩散模型
所有连续点源公式，包括应用于各种特殊条件下的变形公式，仅适合于连续排放扩散物质且源强恒定的源。
当有风时(u≥1.5m／s)，可采用烟流扩散公式。设地面为全反射体：
扩散参数σy、σz通常表示成如下形式：
最大地面浓度Cmax及出现距离：当
当， 且 则，
2．有混合层反射的扩散公式
大气边界层常常出现这样的铅直温度分布：低层是中性层结或不稳定层结，在离地面几百米到 1—2 km 的高度中存在一个稳定的逆温层，即上部逆温，它使污染物的铅直扩散受到抑制。观测表明，逆温层底上下两侧的浓度通常相差 5—10倍，污染物的扩散实际上被限制在地面和逆温层底之间。上部逆温层或稳定层底的高度称为混合层高度（或厚度），用h表示。设地面及混合层全反射，连续点源的烟流扩散公式如下：
（1）当σz<1.6h
n = - 4 ~ 4 即可达到足够的精度。
（2）当σz>1.6h
浓度在铅直方向已接近均匀分布，可按下式计算：
3．熏烟扩散公式
高架连续点源排入稳定大气层中的烟流，在下风向有效源高度上形成狭长的高浓度带。当低层增温使稳定气层自下而上转变成中性，或不稳定层结扩展到烟流高度时，使烟流向下扩散产生熏烟过程，造成地面高浓度。此时在熏烟高度zf以下浓度在铅直方向接近均匀分布，地面浓度计算公式为：
式中：
当稳定气层消退到烟流顶高度 hf 时，全部扩散物质已经向下混合，地面浓度公式为：
4．连续线源公式
连续线源是指连续排放扩散物质的线状源，其源强处处相等且不随时间变化。在高斯型模式中，连续线源等于连续点源在线源长度上的积分，其浓度公式为：
式中：
Ql——线源源强，其单位为单位时间单位长度排放的物质量；
f——表示连续点源浓度的函数，可根据源高及有无混合层反射等情况选择适当的表达式。
对直线型线源等简单的情形则有：
(1) 线源与风向垂直：取 x 轴与风向一致，坐标原点设于线源中点，线源在 y轴上的长度为2y0。有地面全反射的浓度公式为：
定滑轮和动滑轮
龙羊峡电站(2) 无限长线源（线源与风成大于45度角）的地面浓度公式为：
Φ为线源与风的夹角
5．连续面源公式
源强恒定的面源称为连续面源。对面源扩散的处理方法主要有虚点源法和积分法等。
虚点源法：设想每个面源单元上风向有一个“虚点源”，它所造成的浓度效果与对应的面源单元相当。于是，可以用虚点源的浓度公式计算面源的浓度：
式中：
QA———某面源单元的源强，在虚点源法中，其
单位与连续点源相同；
x, y,z——计算点的坐标，坐标原点位于面源中
心在地面的垂直投影点上；
xy,xz——虚点源向上风向的后退距离。
若有：
L为面源单元的边长。应用同样的原理，也可以用虚点源计算线源、体源造成的浓度。
6．长期平均浓度公式
长期平均浓度：在几天、几月或一年的长时段内，各种风向均可能出现。此时表示短时间烟流横向散布的σy正交多项式已不重要，可以用风向频率计算水平浓度公式。
(1)简单的扇形公式：在任意角宽度为2π／n 的扇形区内，连续点源的地面公式是：
式中：f——在所平均的时段内该扇形区风向所占的成数。
u， σz———应取平均时段内平均风速和铅直扩散参数的平均值(例如，取D类稳定度的σz)。
(2)联合频率计算公式：在长时间内，不同风速和稳定度影响浓度的权重并不相等。更精确的计算，应该按照每一种风向、风速和稳定度的频率加权平均，此时的浓度公式为：
式中：k、m、l——风向、稳定度和风速等级的下标；
ck、m、l——在每一个给定风向、稳定度和风速时的浓度，可取相应的高斯扩散公式计算；
φk、m、l ——风向、稳定度和风速的相对联合频率，即有：
6．长期平均浓度公式
长期平均浓度：在几天、几月或一年的长时段内，各种风向均可能出现。此时表示短时间烟流横向散布的σy已不重要，可以用风向频率计算水平浓度公式。
(1)简单的扇形公式：在任意角宽度为2π／n 的扇形区内，连续点源的地面公式是：
式中：f——在所平均的时段内该扇形区风向所占的成数。
u， σz———应取平均时段内平均风速和铅直扩散参数的平均值(例如，取D类稳定度的σz)。
(2)联合频率计算公式：在长时间内，不同风速和稳定度影响浓度的权重并不相等。更精确的计算，应该按照每一种风向、风速和稳定度的频率加权平均，此时的浓度公式为：
式中：k、m、l——风向、稳定度和风速等级的下标；
ck、m、l——在每一个给定风向、稳定度和风速时的浓度，可取相应的高斯扩散公式计算；
φk、m、l ——风向、稳定度和风速的相对联合频率，即有：
三、工作程序、评价等级和评价标准
1．基本内容和工作程序
①弄清建设项目概况，进行工程的大气环境影响因素分析，获得有关源参数(排污种类、源强、源高、排放方式、排放温度、排烟速度等)资料，进行污染源评价。
②大气环境现状监测与评价，取得本底浓度值，进行评价区的环境现状评价
③评价区地形和气象资料的收集和观测，取得环境预测所必须的气象条件和地形条件资料。
④评价区大气扩散规律的研究，取得评价区的大气扩散参数，并选择适用于评价区的烟气抬升高度模式及大气扩散模式。
⑤评价区污染浓度预测。模拟计算工程投产后将造成的长期和短期环境浓度分布，得到影响浓度值。将本底浓度值与影响浓度值迭加，得到浓度分布预测值，并绘制环境质量变化
图。
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