CN107084911B - 一种颗粒物最大落地浓度预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒物最大落地浓度预测方法，整体步骤为：设置连续点源；对高架点源进行空间定位；基于高斯扩散模式得到颗粒物最大落地浓度预测模型；根据预测模型对多个连续点源的颗粒物最大落地浓度进行比对分析，对污染物进行溯源与影响预测。本发明灵活运用了高斯模式，具有运算简单、操作成本低的优点，在应用于环保部门的实际业务领域时，只需通过测量企业污染物排放参数以及周边环境情况参数，即可获得颗粒物最大落地浓度；此外，可通过对多个连续点源的颗粒物最大落地浓度进行比对分析，实现污染源头的精准定位，从而协助环保人员执法，极大程度地节约执法人力、物力资源，能够更好的控制企业污染物排放造成的环境影响结果。

Description

一种颗粒物最大落地浓度预测方法

技术领域

本发明涉及一种预测方法，尤其涉及一种颗粒物最大落地浓度预测方法，属于环境监测技术领域。

背景技术

大气是人类赖以生存的环境基本要素之一，也是环境管理的直接对象。造成大气污染的主要原因之一是重点污染源企业的排污，因此，除了可采用大气的湍流混合作用对污染物进行扩散稀释之外，还需对重点污染源企业进行溯源定位，从而充分监督污染源企业安装除尘以及废气净化装置，实现从源头上控制大气污染物的排放量。

在我国现有国情之下，控制企业污染物排放的工作主要依靠于各级政府环保部门的现场执法来实现。当前，我国环境现场执法人员不足，又难以精准定位污染源头，导致整体能力无法满足经济社会发展的需要，因此，亟需开发一种能够结合环保部门实际情况，对大气污染事故的问题原因进行溯源定位，从而实现对重点污染源企业排污的影响范围进行预警预测的方法。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种颗粒物最大落地浓度预测方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种颗粒物最大落地浓度预测方法，具体步骤为：

a、运用高斯扩散模式中连续点源的扩散，将排放污染物的烟囱、放散管、通风口设置为连续点源；其中，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；

b、将点源在地面上的投影点o作为坐标原点，再分别用x、y、z表示点源在空间上的地理位置；高架点源的高度由两部分组成，表示为H＝h+Δh，其中，h为排放口的有效高度，Δh为热烟流的浮升力以及烟气以一定速度竖直离开排放口的冲力而使烟流抬升的一个附加高度；

c、根据高斯扩散模式，将高架点源在有效高度H下风向空间点(x,y,z)处造成的颗粒物浓度表示为C(x，y，z，H)，单位为mg/m³；令z＝0，则可得高架点源的地面浓度公式Ⅰ：

其中，q为烟流量，即单位时间内排放的颗粒物，单位为μg/s；u为点源处的平均风速，单位为m/s；σy、σz分别表示颗粒物在y轴、z轴方向上的扩散标准差；

由于σy、σz均为x的未知函数，假定σy/σz＝常数，则当时，得颗粒物在地面的浓度最大值如公式Ⅱ所示：

将测试得到或从环境监测站中提取得到的烟流量q、平均风速u、有效高度H，分别代入至公式Ⅱ中，即求出颗粒物的最大落地浓度C_max；

d、通过测试多个连续点源的颗粒物最大落地浓度，对污染物进行溯源与影响预测，实现对污染源头的精准定位。

本发明灵活运用了高斯模式，具有运算简单、操作成本低的优点，在应用于环保部门的实际业务领域时，只需通过测量企业污染物排放参数以及周边环境情况参数，即可获得颗粒物最大落地浓度；此外，可通过对多个连续点源的颗粒物最大落地浓度进行比对分析，实现污染源头的精准定位，从而协助环保人员执法，极大程度地节约执法人力、物力资源，能够更好的控制企业污染物排放造成的环境影响结果，支撑了改善环境质量的最终目标。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的具体预测步骤为：

a、运用高斯扩散模式中连续点源的扩散，将排放污染物的烟囱、放散管、通风口设置为连续点源；其中，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；

根据高斯扩散模式，本发明建立在以下假设之上：①风的平均流场稳定，风速均匀，风向平直；②污染颗粒物的浓度在y、z轴方向符合正态分布；③污染颗粒物在输送扩散中质量守恒；④污染源的源强均匀、连续。

b、将点源在地面上的投影点o作为坐标原点，再分别用x、y、z表示点源在空间上的地理位置；高架点源的高度由两部分组成，表示为H＝h+Δh，其中，h为排放口的有效高度，Δh为热烟流的浮升力以及烟气以一定速度竖直离开排放口的冲力而使烟流抬升的一个附加高度。

c、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。根据高斯扩散模式，将高架点源在有效高度H下风向空间点(x,y,z)处造成的颗粒物浓度表示为C(x，y，z，H)，单位为mg/m³；令z＝0，则可得高架点源的地面浓度公式Ⅰ：

其中，q为烟流量，即单位时间内排放的颗粒物，单位为μg/s；u为点源处的平均风速，单位为m/s；σy、σz分别表示颗粒物在y轴、z轴方向上的扩散标准差；

由于σy、σz均为x的未知函数，假定σy/σz＝常数，则当时，得颗粒物在地面的浓度最大值如公式Ⅱ所示：

将测试得到或从环境监测站中提取得到的烟流量q、平均风速u、有效高度H，分别代入至公式Ⅱ中，即求出颗粒物最大落地浓度C_max。

d、通过测试多个连续点源的颗粒物最大落地浓度，对污染物进行溯源与影响预测，实现对污染源头的精准定位。

本发明具有以下优势：

1)、灵活运用高斯模式，构建了颗粒物最大落地浓度模型，具有操作简单、人力成本低的优点。

2)、深入挖掘数据价值，真正实现数据为决策服务，利用颗粒物最大落地浓度模型可实现污染的溯源与影响预测，对污染事故的问题原因进行定位。

3)、能够结合区域内的污染源点以及周边环境情况信息，对污染事件的高发区域进行有效判断，从而轻易实现辅助污染隐患预警。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种颗粒物最大落地浓度预测方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为：

a、运用高斯扩散模式中连续点源的扩散，将排放污染物的烟囱、放散管、通风口设置为连续点源；其中，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；

b、将点源在地面上的投影点o作为坐标原点，再分别用x、y、z表示点源在空间上的地理位置；高架点源的高度由两部分组成，表示为H＝h+Δh，其中，h为排放口的有效高度，Δh为热烟流的浮升力以及烟气以一定速度竖直离开排放口的冲力而使烟流抬升的一个附加高度；

c、根据高斯扩散模式，将高架点源在有效高度H下风向空间点(x,y,z)处造成的颗粒物浓度表示为C(x，y，z，H)，单位为mg/m³；令z＝0，则可得高架点源的地面浓度公式Ⅰ：

其中，q为烟流量，即单位时间内排放的颗粒物，单位为μg/s；u为点源处的平均风速，单位为m/s；σy、σz分别表示颗粒物在y轴、z轴方向上的扩散标准差；

由于σy、σz均为x的未知函数，假定σy/σz＝常数，则当时，得颗粒物在地面的浓度最大值如公式Ⅱ所示：

将测试得到或从环境监测站中提取得到的烟流量q、平均风速u、有效高度H，分别代入至公式Ⅱ中，即求出颗粒物的最大落地浓度C_max；

d、通过测试多个连续点源的颗粒物最大落地浓度，对污染物进行溯源与影响预测，实现对污染源头的精准定位。