大气污染控制工程课后题答案

?9?10???T9?101.6?0.8???0.28K/100m??d，稳定。

?z9?10?2811 2 21.1 763 15.6 3 15.6 580 8.9 4 25.0 2000 5.0 5 30.0 500 20.0 6 25.0 700 28.0 3.7 用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。 测定编号 地面温度/C 高度/m 相应温度/C 解：G1。。21.1 458 26.7 ??T126.7?21.1??1.22K/100m?0，故?1??G1?0，逆温； ?z1458G2??T215.6?21.1???0.72K/100m，故?2??G2?0.72K/100m??d，稳定； ?z2763?T38.9?15.6???1.16K/100m，故?3??G3?1.16K/100m??d，不稳定； ?z3580?T45.0?25.0???1K/100m，故?4??G4?1K/100m??d，不稳定； ?z42000?T520.0?30.0???2K/100m，故?5??G5?2K/100m??d，不稳定； ?z5500?T628.0?25.0??0.43K/100m?0，故?6??G6?0逆温。 ?z6700G3?G4?G5?G6?3.8 确定题3.7中所给的每种条件下的位温梯度。

解：以第一组数据为例进行计算：假设地面大气压强为1013hPa，则由习题3.1推导得到的公式

lnP2gM??(Z2?Z1)，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即 PRT1P29.8?0.029＝－?458，由此解得P=961hPa。 10138.314?2972

ln由《大气污染控制工程》P72 （3－15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温：

?地面?T地面(10000.28810000.288)?294.1()?293K， P地面1013?1?T1(10000.28810000.288)?299.7()?303.16K， P1961293?303?2.18K/100m

0?458故位温梯度=

同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下：

9

测定编号 地面温度/C 高度/m 相应温度/C 位温梯度/ K/100m 。。1 21.1 458 26.7 2.22 2 21.1 763 15.6 3 15.6 580 8.9 4 25.0 2000 5.0 5 30.0 500 20.0 6 25.0 700 28.0 0.27 －0.17 －0.02 －1.02 1.42 3.9 假如题3.7中各种高度处的气压相应为970、925、935、820、950、930 hPa，确定地面上的位温。 解：以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式lnP2gM??(Z2?Z1)，设地面压强为PRT11

P1，代入数据得到：ln9709.8?0.029＝－?458，解得P=1023hPa。因此 P18.314?297?地面?T地面(10000.28810000.288)?294.1()?292.2K P地面10231 2 21.1 763 15.6 1012 293.1 3 15.6 580 8.9 1002 288.4 4 25.0 2000 5.0 1040 294.7 5 30.0 500 20.0 1006 302.5 6 25.0 700 28.0 1007 297.4 同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下： 测定编号 地面温度/C 高度/m 相应温度/C 地面压强/hPa 地面位温/C 。。。21.1 458 26.7 1023 292.2 4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？ 解：吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有

Qy2(z?H)2(z?H)2?(x,y,z,H)?exp(?2){exp[?]?exp[?]} 222?y2?z2?z2?u?y?z'现存在峭壁，可考虑?为实源与虚源在所关心点贡献之和。

Qy2(z?H)2(z?H)2实源?1?exp(?2){exp[?]?exp[?]} 222?y2?z2?z2?u?y?zQ(2L?y)2(z?H)2(z?H)2虚源?2?exp[?]{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?z2?z2?u?y?zQy2(z?H)2(z?H)2因此??exp(?2){exp[?]?exp[?]}+ 222?y2?z2?z2?u?y?zQ(2L?y)2(z?H)2(z?H)2exp[?]{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?z2?z2?u?y?z 10

Qy2(2L?y)2(z?H)2(z?H)2={exp(?2)?exp[?]}{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?y2?z2?z2?u?y?z刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2 某发电厂烟囱高度120m，内径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x<=10Hs）、国家标准GB/T13201－91中的公式计算烟气抬升高度。 解： 霍兰德公式

?H?vsDu(1.5?2.7Ts?Ta13.5?5418?288D)?(1.5?2.7??5)?96.16m。 Ts4418布里格斯公式

QH?Ts?Ta2.72.7418?28822?vD???13.5?5?29521kW?21000kWs?3?3Ts4189.6?109.6?101/32/3?0.362QHxu?11/3?0.362?29521?4?1x2/3?2.80x2/3。

且x<=10Hs。此时 ?H按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。

n1?H?n0QHHsn2u?1?1.303?295211/3?1202/3?4?1?244.93m

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）

4.3 某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m处的?y?35.3m,?z?18.1m，试求正下风方向500m处SO的地面浓度。

2

解：由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

H2806023 ??exp(?2)?exp(?)?0.0273mg/m2??6?35.3?18.12?z2?18.1?u?y?zQ4.4解：阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时

?y?35.3m,?z?18.1m。将数据代入式4－8得

805026023?(500,50,0,60)?exp(?)exp(?)?0.010mg/m。 22??6?35.3?18.12?35.32?18.1

4.4 在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO2的地面浓度和地面最大浓度。 解：

阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时?y将数据代入式4－8得

?35.3m,?z?18.1m。

11

805026023?(500,50,0,60)?exp(?)exp(?)?0.010mg/m。 22??6?35.3?18.12?35.32?18.14.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K，大气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s，SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。 解：由霍兰德公式求得

?H?vsDu(1.5?2.7Ts?Ta20?0.6405?293D)?(1.5?2.7??0.6)?5.84m，烟囱有Ts4405效高度为H?Hs??H?30?5.84?35.84m。

由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）

?max?2Q?z?uH2e?y时，?z?H2?35.842?25.34m。

取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。 此时?y

4.6 地面源正下风方向一点上，测得3分钟平均浓度为3.4×10g/m，试估计该点两小时的平均浓度是多少？假设大气稳定度为B级。

解：由《大气污染控制工程》P98 （4－31）

－3

3

?50.1m。代入上式?max?2?1025.343??0.231?g/m。 2??4?35.84e50.1?20.3?y2??y1(2)q??y1()?3.02?y1（当1h??2?100h，q=0.3）

?10.05?1H23.4?10?3??exp(?2)???1.12?10?3g/m3

3.023.022?z?u?y2?zQ4.7 一条燃烧着的农业荒地可看作有限长线源，其长为150m，据估计有机物的总排放量为90g/s。当时风速为3m/s，风向垂直于该线源。试确定线源中心的下风距离400m处，风吹3到15分钟时有机物的浓度。假设当时是晴朗的秋天下午4：00。试问正对该线源的一个端点的下风浓度是多少？

H2P21P2解：有限长线源?(x,0,0,H)?exp(?2)?exp(?)dP。

P122?2?u?z2?z2QL首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4：00，太阳高度角30～35左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s时，稳定度等级为C，则400m处?y ?43.3m,?z?26.5m。

。

其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。因为测量时间小于0.5h，所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离x?ut?3?3?60?540m?400m，说明已经到达受体点。

H2P21P2有限长线源?(x,0,0,H)?exp(?2)?exp(?)dP

P22?z12?2?u?z2QL距离线源下风向

4m

处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；

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