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模型假设:1、坐标系高斯模型的坐标系如图21所示,原点为排放点(若为高架源,原点为排放点在地面的投影),x轴正向为风速方向,y轴在水平面上垂直于x轴,正向在x轴的左侧,z轴垂直于水平面xoy,向上为正向。在此坐标系下烟流中心线或烟流中心线在xoy面的投影与x轴重合。
2、模型假设1污染物的浓度在y、z轴上的分布是高斯分布(正态分布)的;2污染源的源强是连续且均匀的,初始时刻重金属云团内部的浓度、温度呈均匀分布;3扩散过程中不考虑重金属云团内部温度的变化,忽略热传递、热对流及热辐射;4泄漏重金属颗粒气体是理想气体,遵守理想气体状态方程;5在水平方向,大气扩散系数呈各向同性;6取x轴为平均扩散方向,整个扩散过程中地势一致且不发生较大的变化;7地面对重金属颗粒发生吸收或吸附作用;8整个过程中,重金属颗粒云团内部不发生任何化学反应等。3、模型公式推导由正态分布假设可以导出下风向任意一点X(xyz)处重金属气体浓度的函数为:
XxyzAxe
(1)
ay2
e
bz2
由概率统计理论可以写出方差的表达式为:
f2y2z
Q



0
y2Xdy

0
0
Xdy
(2)
z2Xdz



0
Xdz
由假设可以写出源强的积分公式:

uXdydz
(3)
式中:y、z为泄漏气体在y、z方向分布的标准差,单位为m;X(xyz)为任一点处重金属颗粒气体的浓度,单位为kgm3;u为平均风速,单位为ms;Q为源强(即重金属排放速度),单位为kgs;将(1)式代入(2)式,积分可得:
1a22yb12z2
将(1)式和(4)式代入(3)式,积分可得:
(4)
A(x)
QQtP2uyz2πutyz2πSyz
(5)
P为污染源在传播过程中的源强总量;S为传播的距离;再将(4)式和(5)式代入(1)式,可得:
y2z2X(xyz)exp222Syz2y2zP
(6)
上式为无界空间连续点源扩散的高斯模型公式改进公式。其中:X(xyz)为下风向x米、横向y米、地面上方z米处的扩散的气体浓度,单位为kgm3;Q为源强(即源释放速率),单位为kgs;u为平均风速,单位为ms;t为泄漏后是时间,单位为s;H为泄漏源有效高度,单位为m;y为横向距离,单位为m;z为垂直方向距离,单位为m。如:式中,令z0,即可得到地面气体浓度计算公式:
fX(xy0H)
1y2H2exp()r
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