建立单污染源空气污染扩散模型,描述其对周围空气污染的动态影响规律。现假设华北平原境内有一个工厂废气排放烟囱高30m,主要排放物为氮氧化物。早上9点到下午5点间的排放浓度为300mg/m³,排放速度为900m³/h;通过你建立的扩散模型求解该工厂方圆15公里分别在早8点、中午12点、晚上9点空气污染浓度分布和空气质量等级。最后给出建模过程
时间: 2024-02-26 07:56:04 浏览: 138
首先,建立单污染源空气污染扩散模型需要考虑以下因素:
1. 气象因素,如风速、风向、大气稳定度等;
2. 地理因素,如地形、建筑物等;
3. 排放源的特性,如排放速率、高度、排放浓度等。
根据这些因素,我们可以采用高斯扩散模型来描述污染物的扩散。该模型假设污染物在水平方向上呈正态分布,垂直方向上呈指数分布。该模型的公式如下:
$$ C = \frac{Q}{2\pi u\sigma_y\sigma_z}e^{-\frac{y^2}{2\sigma_y^2}}e^{-\frac{(z-H)^2}{2\sigma_z^2}} $$
其中,$C$表示浓度,$Q$表示排放速率,$u$表示风速,$y$表示水平方向上的距离,$\sigma_y$表示水平方向上的扩散系数,$z$表示垂直方向上的距离,$\sigma_z$表示垂直方向上的扩散系数,$H$表示排放源的高度。
接下来,我们需要根据具体情况确定各个参数的值。假设华北平原地区的风速为3m/s,风向为东北,大气稳定度为中等,排放浓度为300mg/m³,排放速率为900m³/h,烟囱高度为30m。根据经验公式,可以计算出水平方向上的扩散系数为:
$$ \sigma_y = 0.156x^{0.5} $$
其中,$x$为距离排放源的距离,单位为km。垂直方向上的扩散系数为:
$$ \sigma_z = 0.08x^{0.6} $$
根据以上参数,可以编写程序计算出方圆15公里内不同时间的空气污染浓度分布和空气质量等级。空气质量等级可以参考国家环境保护标准,根据空气质量指数(AQI)来划分。
建模过程如下:
1. 确定模型类型:高斯扩散模型;
2. 确定模型参数:风速、风向、大气稳定度、排放速率、排放浓度、烟囱高度、水平和垂直方向上的扩散系数;
3. 编写程序计算方圆15公里内不同时间的空气污染浓度分布和空气质量等级;
4. 根据计算结果,给出相应的空气污染预警和建议措施。
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