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时,认为污染物完全穿透混合层,并在混合层以上的稳定层中扩散,由混合层的阻挡而不能到达地面,这时令Cz=0。
当0<
P<
1,即
时认为是部分穿透情形,这时有部分污染物抬升到混合层以上,而(1-P)部分被封闭在混合层以内,Cz按下式计算:
许多文献认为穿透到混合层以上的污染物被阻挡后不能向地面扩散,当地区大气层结处于中性偏稳定结构时,混合层对污染物的阻挡作用并不是很强,这时可设计成让这部分烟团在
高度上向下扩散,则有:
而(1-P)部分的烟团在Zi处按封闭扩散:
1.4大气扩散参数
1.4.1有风时扩散参数σy、σz的确定(0.5h取样时间)
(1)平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法如下:
A、B、C级稳定度直接由表1.4-1和表1.4-2查算,D、E、F级稳定度则需向不稳定方向提半级后由表1.4-1和表1.4-2查算。
(2)工业区或城区中的点源,其扩散参数选取方法如下:
A、B级不提级,C级提到B级,D、E、F级向不稳定方向提一级,再按表1.4-1和表1.4-2查算。
表1.4-1横向扩散参数幂函数表达式数据
扩散参数
稳定度等级(P·
S)
α1
下风距离,m
A
0.901074
0.850934
0.425809
0.602052
0~1000
>
1000
B
0.914370
0.865014
0.281846
0.396353
B~C
0.919325
0.875086
0.229500
0.314238
C
0.924279
0.885157
0.177154
0.232123
C~D
0.926849
0.886940
0.143940
0.189396
D
0.929481
0.888723
0.110726
0.146669
D~E
0.925118
0.892794
0.0985631
0.124308
E
0.920818
0.896864
0.086001
F
0.0553634
0.073348
表1.4-2垂直扩散参数幂函数表达式数据
稳定度等级
(P·
α2
1.12154
1.5260
2.10881
0.0799904
0.00854771
0.000211545
0~300
300~500
500
0.941015
1.09356
0.127190
0.0570251
0~500
1.00770
0.114682
0.0757182
0.917595
0.106803
0.838628
0.756410
0.815575
0.126152
0.235667
0.136659
0~2000
2000~10000
10000
0.826212
0.632023
0.555360
0.104634
0.400167
0.810763
1~1000
1000~10000
o.776864
0.572347
0.499149
1.03810
0.788370
0.565188
0.414743
0.0927529
0.433384
1.73241
0.78440
0.525969
0.322659
0.0620765
0.370015
2.40691
(3)丘陵山区的农村或城市,其扩散参数选取方法同工业区。
1.4.2小风和静风(U10<1.5m/s)时,0.5h取样时间的扩散参数按表1.4-3选取
表1.4-3小风和静风扩散参数的系数
、
稳定度(P·
U10<0.5m/s
1.5m/s>U10≥0.5m/s
1.5m/s>U10≥0.5/s
0.93
0.76
0.15
1.57
0.56
0.47
0.55
0.35
0.21
0.27
0.12
0.44
0.24
0.07
0.05
1.5烟气抬升公式
1.5.1有风时,中性和不稳定条件的烟气抬升高度△H(m)
(1)当烟气热释放率Qh大于或等于是2100KJ/s,且烟气温度与环境温度的差值△T大于或等于35K时,△H采用下式计算:
no——烟气热状况及地表系数,见表1.5-1;
n1——烟气热释放率指数,见表1.5-1;
n2——排气筒高度指数,见表1.5-1;
Qh——烟气热释放率,KJ/s;
H——排气筒距地面几何高度,m,超过去240m时,取H=240m;
Pa——大气压力,hPa;
Qv——实际排烟率,m3/s;
△T——烟气出口温度与环境温度差,K;
Ts——烟气出口温度,K;
Ta——环境大气温度,K;
U——排气筒出口处平均风速,m/s。
表1.5-1no、n1、n2的选取
Qh,KJ/s
地表状况(平原)
no
n1
n2
农村或城市远郊区
1.427
1/3
2/3
城市及近郊区
1.303
2100≤Qh<21000
且△T≥35K
0.332
3/5
2/5
0.292
(2)当1700kJ/s<Qh<2100KJ/s时,
Vs——排气筒出口处烟气排出速度,m/s;
D——排气筒出口直径,m;
△H2——按
(1)方法计算,no、n1、n2按表1.5-1中Qh值较小的一类选取;
Qh,U——与
(1)中的定义相同。
(3)当Qh≤1700kJ/s或者△T<35K时,
1.5.2有风时,稳定条件按下式计算烟气抬升高度△H(m)。
1.5.3静风和小风时,按下式计算烟气抬升高度△H(m).。
但
取值不宜小于0.01K/m。
2模型运行所需数据
数据文件1:
共四行:
第1行:
X方向网格点的数目(MX),Y方向网格点的数目(MY),Z方向风的观测数据层数目(MZ),最大有效烟团数(NT,默认110),污染源数目(MSC),气象观测小时数目(NTimes),稳定度数目(NeleTa,默认24);
第2行:
烟团的时间步长(分,默认30.0)
第3行:
X方向步长(m,默认1000.0),Y方向步长(m,默认1000.0),大气压力(hPa,默认1013.25),规划区类型(1农村,2城市);
第4行:
化学转化率1/s,沉降速率m/s;
数据文件2:
网格点上的背景浓度值,单位mg/m3;
((C1(I,J),I=1,MX),J=1,MY)
数据文件3:
网格点上的高程(地形值),单位m;
数据文件4:
共六部分。
第1部分:
污染源数据,共12列,MSC行;
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
说明
源类型:
1为点源,2为面源
污染源坐标
X,Y,Z
(m)
源强(mg/s)
烟囱几何高度
烟气温度(℃)
实际排烟率(m3/s)
烟囱出口内径(m)
烟气出口速度(m/s)
面源边长
面源平均高度
第2部分:
1500m高程以下各层风的高程,共MZ个;
例如:
10,50,100,150,200,300,400,500,700,900,1200,1500
第3部分:
1500m高程以下各温度层的高程,共NEleTa个;
0,50,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500
第4部分:
取样时间(0~24),共Ntime个;
681114171921(第1天)
30323538414345(第2天)
54565962656769(第3天)
78808386899193(第4天)
102104107110113115117
134137139141(因下雨,有效时次减少)
150152155158161163165
174176179182185187189
198200203206209211213
222224227230233235237
246248251254257259261
270272275278281283285
294296299302305307309
318320323326329331333
342344346348350352354356358360
362364366368370372374376378380
(最后两天时次加密,故有10个数)
第5部分:
相对于各取样时间的稳定度,共Ntime个;
(以数字表示:
A=1,B=2,B~C=3,C=4,C~D=5,D=6,D~E=7,E=8,F=9)
8664666
9246666
6646666
6664666
6666
6442668
8424686
8646668
8446668
8426666
8466666
6666666
6666669
884426698
888664666
第6部分:
0-24小时平均逐时混合层高度(m),
317.2,285.5,253.8,222.1,190.4,158.7,127.0,227.0,327.0,455.7,584.3,713.0,733.0,753.0,773.0,695.0,617.0,539.0,507.3,475.6,443.9,412.2,380.5,348.8
数据文件5:
1500m高程以下各温度层的温度值(℃):
共NEleTa列,NTimes行。
数据文件6:
1500m高程以下各层风的风速,共有NTimes个文件。
每个文件格式为:
月,日,时;
第2行开始
N(风的层号)
U(风速在x方向上的分量,单位m/s,共MX列)
V(风速在y方向上的分量,单位m/s,共MX列)
U、V各MY行
N=1,2,……,MZ
第二部分A-P值法(GB/T3840-91)
1A-P值法简介
A-P值法为国家标准《制定大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T3840-91)提出的总量控制区排放总量限值计算公式;
根据计算出的排放量限值及大气环境质量现状本底情况,确定出该区域可容许的排放量。
1.1总量控制区内大气污染物排放总量限值的计算方法
1.1.1总量控制区污染物排放总量的限值由式
(1)计算:
(1)
Qak----总量控制区某种污染物年允许排放总量限值,104t;
Qaki----第i功能区某种污染物年允许排放总量限值,104t;
n----功能区总数;
i----总量控制区内各功能分区的编号;
a----总量下标;
k----某种污染物下标。
1.1.2各功能区污染物排放总量限值由式
(2)计算:
(2)
(3)
Qaki----第i功能区某种污染物年允许排放总量限值,104t;
S----总量控制区总面积,km2;
Si----第i功能区面积,km2;
Aki----第i功能区某种污染物排放总量控制系数,104t·
a-1·
km-1,计算方法见1.1.3。
1.1.3各类功能区内某种污染物排放总量控制系数由式(4)计算:
(4)
Aki----第i功能区某种污染物排放总量控制系数,104t·
km-1;
Cki----GB3095等国家和地方有关大气环境质量标准所规定的与第i功能区类别相应的年日平均浓度限值,mg·
m-3;
A----地理区域性总量控制系数,104·
km2·
a-1,可参照表1.1-1所列数据选取。
Aki亦可按(GB/T3840-91)附录A2方法求取。
1.1.4总量控制区内低架源(几何高度低于30m的排气筒排放或无组织排放源)大气污染物年排放总量限值由式(5)计算:
(5)
Qbk----总量控制区内某种污染物低架源年允许排放总量限值,104t;
Qbki----第i功能区低架源某种污染物年允许排放总量限值,104t,其计算方法见1.1.5;
b----低架源排放总量下标。
1.1.5各功能区低架源污染物排放总量限值按式(6)计算。
(6)
Qbki----第i功能区低架源某种污染物年允许排放总量限值,104t;
a----低架源排放分担率,见表1.1-1。
表1.1-1我国各地区总量控制系数A、低源分担率a、点源控制系数P值
地区序号
省(市)名
α
P
总量
控制区
非总量
1
新疆,西藏,青海
7.0-8.4
100-150
100-200
黑龙江,吉林,辽宁,内蒙古(阴山以北)
5.6-7.0
0.25
120-180
120-240
北京,天津,河北,河南,山东
4.2-5.6
100-180
内蒙古(阴山以南),山西,陕西(秦岭以北),宁夏,甘肃(渭河以北)
3.5-4.9
0.20
上海,广东,广西,湖南,湖北,江苏,浙江,安徽,海南,台湾,福建,江西
50-100
50-150
云南,贵州,四川,甘肃,(渭河以南),陕西(秦岭以南)
2.8-4.2
50-75
静风区(年平均风速小于1m/s)
1.4-2.8
40-80
40-90
1.1.6总量控制区内点源(几何高度大于等于30m的排气筒)污染物排放率限值由式(7)计算:
(7)
Qpki----第i功能区内某种污染物点源允许排放率限值,t·
h-1;
Pki----第i功能区内某种污染物点源排放控制系数,t·
h-1·
m-2,计算方法见1.1.7;
He----排气筒有效高度,m,计算方法见1.1.11。
1.1.7点源排放控制系数按式(8)计算:
(8)
Pki----第i功能区内某种污染物点源排放控制系数,t·
m-2;
βki----第i功能区某种污染物的点源调整系数,计算方法见1.1.8;
βk----总量控制区内某种污染物的点源调整系数,计算方法见1.1.9;
Cki----见1.1.3定义,但使用日平均浓度限值,mg·
m-3;
P----地理区域性点源排放控制系数,见表1.1-1。
1.1.8各功能区点源调整系数按式(9)计算:
(9)
βki----见1.1.7定义,若>
1则取=1;
Qaki----见1.1.2定义;
Qbki----见1.1.4定义;
Qmki----第i功能区内某种污染物所有中架点源(几何高度大于或等于30m、小于100m的排气筒)年允许排放的总量,104t;
1.1.9总量控制区点源调整系数按式(10)计算:
(10)
βk----见1.1.7定义,若>
Qak----见1.1.1定义;
Qbk----见1.1.4定义;
Qmk----总量控制区内某种污染物所有中架点源(见1.1.8定义)年允许排放的总量,104t;
Qek----总量控制区内某种污染物所有高架点源(几何高度大于或等于100m的排气筒)年允许排放的总量,104t。
1.1.10实际排放总量超出限值后的削减原则是尽量削减低架源总量Qbk及Qbki,使得βk和βki接近或等于1,然后再按1.1.7的方法计算点源排放控制系数Pki。
1.1.11排气筒有效高度按式(11)计算:
(11)
H----排气筒距地面几何高度,m。
超过240m时取H=240m;
ΔH----烟气抬升高度,m。
计算公式见第一部分1.5烟气抬升公式。
1.1.12点源大气污染物排放浓度(1h平均)限值按式(20)计算:
(20)
Cpki----第i功能区内允许点源烟囱出口处排放的某种大气污染物(1小时平均)浓度限值,mg·
Qpki----见1.1.6定义;
Qv----实际排烟率,m3/s。
2所需的输入数据
1)总量控制区面积(主要指建成区,不包括大量农田和荒地,它们可作为非控制区,参考控制区执行);
2)总量控制区内的功能分区的面积(若全市空气质量标准皆为二级标准,可按行政区);
3)功能分区的空气质量控制浓度(国家空气质量SO2地面浓度标准年日平均浓度限值及日平均浓度限值);
4)环境平均风速;
5)各点源的烟囱几何高度、出口内径、烟气温度、烟气出口速度、源强;
6)面源排放面积、平均高度、源强。
第三部分ADMS大气扩散模型软件简介
ADMS大气扩散模型软件是由英国剑桥环境研究公司开发的,分“ADMS-评价”、“ADMS-工业”、“ADMS-城市”等独立系统。
其中,“ADMS-城市”版是大气扩散模型系统(ADMS)系列中的最复杂的一个系统。
模拟城市区域来自工业,民用和道路交通的污染源产生的污染物在大气中的扩散,ADMS-城市模型用点源,线源,面源,体源和网格源模型来模拟这些污染源。
经设计,可以考虑到的扩散问题包括最简单的(例如,一个孤立的点源或单个道路源)到最复杂的城市问题(例如,一个大型城市区域的多个工业污染源,民用和道路交通污染排放)。
它对研究大气质量管理措施特别有用,例如计算先进技术的引进,低排污区对污染状况的影响,燃料的改变,限制车速的设计对空气质量的影响等。
ADMS-城市可以作为一个独立的系统使用,也可以与一个地理信息系统联合使用。
ADMS-城市与MapInfo以及ESRI的ArcView可以完全有机的连接。
我们推荐将A
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