1、 第四章第四章 不同地形的大氣污染擴散不同地形的大氣污染擴散 第一節(jié)第一節(jié) 城市空氣污染擴散城市空氣污染擴散 城市區(qū)別于鄉(xiāng)村的特點是：城市建筑增加了下墊面的粗糙度；城市的生產(chǎn)和生活使它成為人工熱源；城市污濁的空氣改變了輻射收支；城市下墊面植被少，干燥，蒸發(fā)消耗熱量較少。城市的特點改變了城市邊界層的氣象條件，污染物的擴散規(guī)律也與農(nóng)村不完全相同。一、城市氣候特征一、城市氣候特征 1“熱島熱島”效應效應 首先，城市的氣溫與周圍農(nóng)村不同，工業(yè)和家庭消耗大量燃料，使城市成為一個巨大的熱源，大城市的熱釋放量可以與接受的太陽輻射能相比擬。例如柏林每年人工熱源釋放的熱量相當于直接太陽輻射能的13左右。由于城市

2、凈熱量收入比周圍農(nóng)村多，氣溫比較高。根據(jù)統(tǒng)計中等以上的城市的年平均溫度比周圍農(nóng)村高1左右，這就是所謂的“城市熱島效應城市熱島效應”。 “熱島”形成的原因是城市固有特點造成的 地面粗糙大，近地面層風速比農(nóng)村要小，一般低2030 城市地面反射率一般比農(nóng)村小10，故城市接受太陽輻射能量比同樣大面積農(nóng)村多。 城市上空氣溶膠等污染物質(zhì)多，導致有效輻射減少。 城市雨水能及時由地下排走，地面蒸發(fā)耗熱比農(nóng)村少 加上人為的熱源，最終導致城市邊界層熱層結(jié)的改變。 “城市熱島”形成的條件 無云、小風的夜晚，冬季強于夏季 .季節(jié)溫度（）春季夏季秋季冬季日平均氣溫1.41.31.61.2最高氣溫1.11.10.50.4

3、最低氣溫2.20.61.72.7表（表（5-1）北京城區(qū)與郊區(qū)氣溫差（）北京城區(qū)與郊區(qū)氣溫差（）（）（1985年）年）這說明冬季熱島效應比夏季強，并且夜間或清晨日出前熱島效應顯著。最高氣溫的差值全年相對于最低氣溫差來說一般是小的，亦即白天熱島效應不明顯。城市氣溫的鉛直分布與周圍農(nóng)村不相同 這是影響城市大氣擴散的一個重要因素 從圖中可以看出白天，城市和鄉(xiāng)村近地面氣溫較高，溫度層結(jié)是超絕熱的，形成一個深厚的混合層。日落之后，鄉(xiāng)村近地面氣溫漸漸下降，逐步形成由地面向上發(fā)展的逆溫層，穩(wěn)定氣層的厚度可達數(shù)百米。但是，當空氣移到相對粗糙和暖和的城市上空以后，從下部向上加熱，近地面重新改變成超絕熱或中性的溫

4、度層結(jié)，形成一個薄的混合層，上部則仍維持從鄉(xiāng)村移行過來的逆溫，構(gòu)成了城市上空特有的上部逆溫。城市熱島效應的溫度分布特征可歸納如下： 城市熱島的強度和城市的大小，每天的時間以及氣象條件有關(guān)，大城市的熱島強度較強，同一城市夜間比白天強，無風的晴夜強度最大。 城市上空很少出現(xiàn)夜間地面逆溫，而是有一層或多層上部逆溫；鄉(xiāng)村地區(qū)卻經(jīng)常出現(xiàn)從地面向上發(fā)展的逆溫，較少出現(xiàn)上部逆溫。 鄉(xiāng)村氣溫的晝夜變化是很有規(guī)律的，但城市溫度變化規(guī)律就不太明顯。 熱島中心向下風向偏移，它直接影響的上限在50400米范圍內(nèi)，有時可接近一千米。 2動力效應 熱島改變了溫度場，當然也會影響到風場，首先。是熱島環(huán)流，它的作用在晴朗無風

5、的天氣最強。此時在近地面形成一種從周圍鄉(xiāng)村吹向城市的特殊局地風稱為“城市風”。氣流在城市中心輻合上升，通常在300500米高度向四周輻散。見圖（53）城郊之間的環(huán)流。 城市下墊面對流場的動力效應是影響城市氣象條件的另一個重要因素，首先是在整個城區(qū)增加了地面粗糙，空氣流經(jīng)粗糙的城市表面時會產(chǎn)生更多的湍流，水平和鉛直湍流交換強度都比平坦的鄉(xiāng)村大得多，進而改變了風隨高度的分布狀況。 總的來說，城市邊界層的風場、溫度場的分布和變化規(guī)律比平坦的鄉(xiāng)村復雜，不同城市也有明顯差異。城市近地層的風速減小，湍流增強，溫度層結(jié)更不穩(wěn)定，擴散稀釋速率白天明顯增快，夜間有逆溫層頂蓋，污染不易散開。二、城市污染源二、城市

6、污染源 城市幾乎包含了所有類型的污染源。 通常是根據(jù)城市污染源的特點以及研究目的和方法制定適當?shù)姆诸?。國外有些城市按燃料消耗、工業(yè)、商業(yè)活動、交通運輸及灰化爐等項分類，每一項再分若干項。 從研究大氣擴散角度看，最終要求得到三種類型污染源的資料。 1弧立高聳源： 即高架連續(xù)點源。要了解污染物的成分、性質(zhì)、源強和源強隨時間的變化、源的位置、高度和抬升高度（計算抬升高度需要的源參數(shù)）。這類污染源的排放量通常都比較大，在空氣污染分析中應逐個考慮。 2低矮分散源它包括居民燃燒源。這類源的排放量很小，但數(shù)量很多，在分析計算中不可能作為單獨的點源逐個考慮，通常當成面源處理。通過污染調(diào)查，應當?shù)贸龀鞘忻嬖磸姸?/p>

7、的分布和它的時間變化。3活動源主要是汽車交通工具的污染排放。常作為專門的空氣污染問題進行研究。三、城市空氣污染特征三、城市空氣污染特征 城市下墊面、氣象條件和污染的特殊條件形成了城市大氣擴散和空氣污染的特征。 1城市的大氣擴散速率明顯增大 國內(nèi)外的觀測均表明，在相同天氣條件下，城市擴散參數(shù)比鄉(xiāng)村大，相當于帕斯圭爾擴散曲線向不穩(wěn)定方向提高12級。三、城市空氣污染特征三、城市空氣污染特征 2城市擴散包含兩種主要運動尺度。 這是它的另一重要特點。一種是城市中尺度（幾公里至幾十公里）的擴散，一般的城市擴散模式主要描寫這種尺度的擴散過程。另一種是城市微尺度擴散，由街道和建筑物的動力效應引起的。僅僅模擬前

8、一種擴散，就不能描繪微尺度擴散影響，無法解釋某些局部的濃度變化和空氣污染現(xiàn)象。 3城市污染濃度的日變化 城市近地層溫度層結(jié)與周圍農(nóng)村不同，形成了不同的空氣污染日變化特征。在鄉(xiāng)村，夜間逆溫層內(nèi)的鉛直交換十分微弱，對高架源的污染源來說，近地面是清潔的。而城市，許多低矮的污染源處在夜間淺薄的混合層內(nèi)，這一層風速通常亦較小，所以夜間近地面濃度比農(nóng)村高。見圖（56）。 圖（5-6） 夜間鄉(xiāng)村、城市中高架源擴散示意圖 日出后的一個短時間內(nèi)，混合層發(fā)展到源高附近，可形成漫煙型污染，地面污染濃度較高，即下面為湍流擴散，上面仍有頂蓋，阻止擴散到高空去。城市、鄉(xiāng)村都有類似情況。見圖（57）早晨和中午中高架源擴散示

9、意圖。 城市空氣污染實際的日變化是氣象條件與污染物排放率日變化的綜合結(jié)果。一些城市的空氣污染監(jiān)測表明，地面濃度常出現(xiàn)兩個高峰值。日出之后一個高峰，傍晚以后常出現(xiàn)次高峰。日變化的典型過程如下。見（圖5-8）北京市工業(yè)區(qū)二氧化硫濃度日變化。 從00點04點，此時薄的夜間混合層雖然不利于擴散，但地面濃度很低。這是由于許多生產(chǎn)活動暫時停止，污染物排放量大為減少之故。這一段時間內(nèi)氣象條件沒有明顯變化，污染物濃度改變不大。 黎明前后，城市活動逐漸增加，污染排放量越來越大，但湍流混合強度增大不多，所以地面濃度上升，到08點左右達最大值。 此后因混合層向上發(fā)展，風速加大，但污染排放量不再進一步增加，污染濃度減

10、小，到午后混合充分發(fā)展時降到白天的最低值。 接近日落時，混合層高度開始降低，風速逐漸減小。此時，郊區(qū)近地面開始形成穩(wěn)定氣層，城市則逐漸形成薄的混合層，地面濃度再一次增加。成為第二個高峰次高峰，直到城市的生產(chǎn)和生活開始減少為止。 隨著污染物排放量的減少，污染濃度下降到最低點，整個周期從凌晨前后又重新開始。 4城市污染的年變化城市污染有明顯的季節(jié)變化。以SO2和飄塵來說，一般冬季濃度最高，春、秋次之，夏季最低；春季和秋季污染濃度的相對變化比較大。這些變化都是與污染物排放量以及氣象條件變化的特征相吻合。見表（52）南北方大氣污染季節(jié)變化比較。表（表（52） 南北方大氣污染季節(jié)變化比較南北方大氣污染季

11、節(jié)變化比較項 目春夏秋冬二氧化硫（mgm3）北方0.0900.0440.0940.236南方0.0910.0610.0830.155氮氧化物（mgm3）北方0.0470.0360.0570.076南方0.0400.0310.0380.047顆粒物（mgm3）北方0.7880.5610.7021.080南方0.4660.3810.3810.681降塵（t/km2月）北方43.8830.1131.6141.58南方20.6015.9715.6418.67城市空氣污染的另一個特點是濃度的空間分布很不均勻，對SO2和漂塵這類很普遍的污染物質(zhì)也是如此。濃度分布不均勻的根本原因是污染源分布不均勻，而濃度的

12、大小與所處位置有關(guān)。面源造成的污染濃度主要決定于上風向幾百米范圍內(nèi)的面源強度；點源的污染范圍較窄，短距離內(nèi)地面濃度可改變幾個數(shù)量級。四、城市多源擴散模式四、城市多源擴散模式 城市多源擴散模式的應用主要是對城市區(qū)域或大工業(yè)區(qū)進行空氣污染物分布的模擬處理，它對城市空氣污染管理與控制具有重要意義。 進行這類模式操作一般包括以下五個組成部分（）污染源的調(diào)查與編目 1污染源的調(diào)查 （1）確定污染源的性質(zhì) 它包括確定高架點源、線源和面源的原則標準 （2）對三種污染源調(diào)查及資料搜集 2污染源的編目（二）氣象資料的獲取及處理 1風 （1）地面（10m高處）風向風速的統(tǒng)計 （2）風速隨高度的變化 2逆溫層分布

13、3大氣穩(wěn)定度狀況 4混合層厚度（三）空氣污染物濃度的監(jiān)測與分析 （四）建立擴散模式和計算公式 （五）模式計算精度與可能產(chǎn)生誤差分析 第二節(jié)第二節(jié) 山區(qū)空氣污染擴散山區(qū)空氣污染擴散我國山地、丘陵約占全國總面積的23以上，大部分農(nóng)田、森林分布在這些地區(qū)，許多工礦企業(yè)和城市集鎮(zhèn)位于山區(qū)、丘陵地帶。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，在這類地區(qū)還將建設更多的工礦企業(yè)，因此研究這類地區(qū)的大氣污染擴散具有實際意義。、山區(qū)的氣侯特征、山區(qū)的氣侯特征 1溫度場特征 由于地形作用，輻射逆溫大為增強，夜間山坡冷卻較快，冷空氣沿山坡下滑，在谷地堆積，山谷凹地風速較小，湍流微弱，逆溫發(fā)展比平原快，厚度厚，強度大。見圖（59）美國多諾拉谷

14、地逆溫。相反，在山頂和坡地，因風速較大，湍流較強，加上冷空氣下滑換來較暖空氣上升，因此夜間冷卻比平原和山谷地帶和緩，因而山頂和坡地上空逆溫也較弱。 由于山區(qū)地形對太陽輻射的阻擋，逆溫形成時間比平原早，消散時間比平原遲。山區(qū)逆溫的生消與局地地形有關(guān)。地形陡峭，相對高差大的山區(qū)，全年逆溫天數(shù)多，強度大，逆溫層深厚，持續(xù)時間也長。就季節(jié)差異來說，一天之中山區(qū)逆溫持續(xù)時間冬季比夏季長，逆溫強度也是冬季最強，夏季最弱。 渡口市07時逆溫狀況月份123456789101112全年出現(xiàn)天數(shù)28.325.228.321.314.87.27.55.811.517.719.528.2215.3逆溫頂高（米）375

15、285287276264279266 325298 348 405416 318逆溫強度（/100）1.41.51.41.00.70.40.50.30.50.50.71.10.8 該市處于金沙江河谷兩岸，地形陡峭，山高谷深，境內(nèi)的相對高差一般都是在500600米以上。表（53）中的逆溫頂高是指逆溫層頂至觀測起始點的相對高度差，該觀測點的位置較高，如果從江面算起，則逆溫層的厚度應再增加150米左右。表中的數(shù)據(jù)都是多年平均值，如果按極值看，強逆溫厚度可達600800米，強度達4C100米以上。從上表中也可以看出，山區(qū)逆溫有明顯的季節(jié)變化，各項指標都是冬季高于夏季。 山區(qū)逆溫的另一個特點是“多中心”

16、，溝谷越深，坡越陡，地形越復雜，就越易形成多個逆溫中心。逆溫強度的垂直分布也不均勻，一般隨高度減弱。2風場特征 山區(qū)地形復雜，地表面受熱不均勻引起局地環(huán)流。典型的如山谷風環(huán)流或更小尺度的局地環(huán)流，地形的起伏改變了低層氣流的路徑和速度分布。因此山區(qū)實際的風場是在某盛行風的背景下加上述兩個方面因素疊加的結(jié)果，所以山區(qū)流場的空間結(jié)構(gòu)復雜，時間變化明顯。 2風場特征 山區(qū)風場的第一個顯著特點就是其風向、風速的水山區(qū)風場的第一個顯著特點就是其風向、風速的水平分布極不規(guī)則。平分布極不規(guī)則。 山區(qū)風場和大范圍盛行風場可能有很大差別，局地環(huán)流和地形的作用使山區(qū)鄰近點的風向常常很不一致，當梯度風較強時，不同地點

17、的風向相關(guān)程度高一些，梯度風較小時各點風向更加不規(guī)則。風速也是如此，迎風坡、背風坡、山頂和山腰兩側(cè)的風速都有明顯差別。一般山頂和山腰兩側(cè)流線密集，風速較大；迎風坡下部氣流受阻，風速減弱。而在背風坡，流線很快輻散，風速急劇減小。在山的背風面和地形閉塞的山坳和凹地常出現(xiàn)靜風區(qū)。 山區(qū)風場的第二個特點是風的垂直結(jié)構(gòu)和平原不同。山區(qū)風場的垂直結(jié)構(gòu)比平原復雜。許多觀測表明，山區(qū)風隨高度的變化有一個明顯的轉(zhuǎn)變高度，下面是地形風上面是梯度風。在轉(zhuǎn)變高度上，風向或風速或兩者都發(fā)生明顯的改變。見圖（510）幾種實測風速廓線圖形。（a）正常型可用冪次律描述的風速廓線，平原地區(qū)一般屬于這種風速廓線。（b）等速型風速

18、隨高度無明顯的變化。（c）極值型風速向上增加至某一高度達最大值，然后隨高度反而減小。（d）反向型風速隨高度出現(xiàn)兩個極值，一個最大，一個最小。（e）其它型不屬于以上各型的很不規(guī)律廓線。廓線類別正常型等速型極值型反向型其它型合計次數(shù)751413152116388占百分比值（%）19.33.633.813.429.9100表（表（54） 渡口市金沙江河谷風速廓線分類表渡口市金沙江河谷風速廓線分類表 （19791980） 由于地形造成的熱力作用引起局地風一山谷風 山風（下坡風）一夜間，地面因散熱而冷卻，緊貼山坡的空氣比山谷中部同高度上的空氣冷卻得快，因而在水平方向上形成溫度差，溫度差引起密度差，即坡面

19、上的空氣密度比山谷中同高度上的空氣密度大，使得冷而重的山坡空氣沿山坡向谷底中心流動，結(jié)果在山谷中匯成一股由山谷流人平原的氣流，這就是所謂“山風”或“下坡風”。 山谷風環(huán)流示意圖。谷風谷風（上坡風）一白天，情況正好與夜間相反。地面因吸收太陽輻射而增熱，山坡上的空氣比山谷中部同高度上的空氣增熱快，故山坡上的空氣比同高度處山谷上空的空氣密度小，因而谷底空氣將沿山坡上升，在谷道中匯成一股由平原流人山谷的氣流，這就是所謂“谷風”或“上坡風”。有明顯的鉛直氣流平原地區(qū)氣流多是平直的，山區(qū)由于起伏地形的影響，會強迫氣流上升和下沉，受熱不均勻也會引起局部的上升和下沉氣流。1981年12月至1982年1月用平衡

20、氣球在渡口市金沙江河谷的觀測表明，鉛直氣流的平均速度為0.3米秒左右，大的達11.5米秒。有時氣球沿河谷的一側(cè)順山而下，再沿另一側(cè)山坡上升，其軌跡與地形十分吻合。 3山區(qū)的湍流特征 山區(qū)湍流強度一般比平原大得多。在山區(qū)除了溫度層結(jié)不穩(wěn)定可引起熱力湍流外，由于復雜的地形受熱不均勻也會引起局部熱對流。同時山區(qū)粗糙的地形也會產(chǎn)生不同尺度的機械湍流。擴散速率取決于總的湍流強度，即取決于熱力湍流和機械湍流的總和。平原地區(qū)機械湍流的貢獻相對較小，當層結(jié)穩(wěn)定時熱力湍流又不可能發(fā)展，所以總的湍流微弱，擴散緩慢。但在山區(qū)，即使在穩(wěn)定條件下，仍能形成較強的機械湍流，擴散速率比平原快得多。二、山區(qū)典型的污染過程二、

21、山區(qū)典型的污染過程 1山谷中的污染 在狹長的山谷或河谷地帶，除了污染物的側(cè)向擴散可能受到兩側(cè)山坡限制外，還有一些特殊過程。山谷風轉(zhuǎn)換及小風下的污染物累積現(xiàn)象一天之中，山谷風交替出現(xiàn)，吹山風時排放的污染物向外流動。若不久轉(zhuǎn)人谷風，被污染的空氣又被帶回谷內(nèi)。特別是山谷風轉(zhuǎn)換時刻，風向不穩(wěn)定，時進時出，不斷重復這種“拉鋸”，使排放源周圍空氣中污染物濃度不斷增加。如果同時有逆溫存在，風速很小，風向變化頻繁，則污染更加嚴重。 圖（圖（512） 吹山谷風時污染物流向示意圖吹山谷風時污染物流向示意圖 山谷中的漫煙型污染 山谷中的漫煙型污染是一種嚴重的污染。一般在早晨日出后出現(xiàn)，地面濃度極高，傍晚又出現(xiàn)一回次

22、高峰。 如，某地有一河谷地帶，該河谷基本上呈南北走向，寬1.52千米，兩側(cè)山坡相對高度為700800米，某冶煉廠煙囪高120米。日出前的幾個小時內(nèi)，風速很小，由于夜間的逆溫，沿著河谷吹向下游的氣流是穩(wěn)定的，煙流經(jīng)抬升達到300米高度后就不再升高，維持在這個高度上順流而下，幾乎沒有什么擴散，煙流中的SO2濃度很高。日出以后，河谷兩側(cè)的山坡受太陽照射，很快增溫，東側(cè)仍較冷，于是形成局地環(huán)流。 圖（圖（513） 山谷中的局地山谷中的局地環(huán)流環(huán)流在四川省渡口市觀測到另一種漫煙過程。該市弄弄坪區(qū)的高架源處在山坡上，加上抬升高度，夜間煙氣積聚在逆溫層上部。如前所述，渡口市冬季逆溫層厚度可達500600米，

23、逆溫層的上部要到中午前后才完全消散，故發(fā)生漫煙的時間比平原遲。 。圖（514）是該地區(qū)一月份SO2平均濃度日變化曲線圖。各地面采樣點的日最高濃度都規(guī)則地出現(xiàn)在11時30分左右。春秋季的地面濃度也以11時30分左右最高，但不如冬季明顯， 2下坡風及“冷湖”中的污染下坡風晴朗的夜間，山坡輻射冷卻，冷空氣沿山坡向下流動，形成一層厚度不大的下坡風，其厚度超過50米的機會較少。位于山坡上的排放源的高度未超過下坡風的厚度，污染物將被帶向谷底。 “冷湖冷湖”現(xiàn)象現(xiàn)象 在山區(qū)，有些地方四周地形高，中間是凹地，夜間沿山坡流下的冷空氣沒有出口，在凹地中積聚，形成強逆溫層，稱為稱為“冷湖冷湖”現(xiàn)象現(xiàn)象。 當梯度風不

24、大時，凹地是靜風。有些非典型的山谷地帶，沒有明顯的山谷風，也可能出現(xiàn)強逆溫和靜風相配合的氣象條件。山谷凹地中這種逆溫和靜風的伴隨出現(xiàn)，可能造成最不利的污染形勢。如果污染源位于凹地之中，上部受到逆溫層的限制或下沉的冷空氣帶回谷底，四周則受到地形的限制，加上靜風條件，污染物排不出去，會在凹地中積聚形成高濃度。 3背風區(qū)的污染背風區(qū)的污染 氣流過山會在背風區(qū)出現(xiàn)明顯的上升氣流和下沉氣流，有時還會出現(xiàn)劇烈的湍流區(qū)。當氣流垂直于山脈走向越過山背時，由于山的影響，在山的背風一側(cè)常形成波狀流動稱為地形波或叫背風波。這種波動是一種重力波，是由于氣流過山被強迫抬升，當大氣層結(jié)比較穩(wěn)定時，在重力慣性力的交替作用下

25、作振動，于是形成背風波，在下風方向出現(xiàn)一系列上升和下沉氣流。過山氣流引起的污染通常有以下幾種情況.幾種典型的背風區(qū)污染。 排放源位于山前，煙流隨過山氣流帶向地面，造成下沉污染。排放源位于過山下沉氣流或湍流區(qū)，此時煙流被向下傾斜的氣流帶向地面，或由于強烈的湍流混合很快擴散到地面，造成地面的高污染濃度。污染源位于背風側(cè)回流區(qū)中，此時煙流被回流區(qū)的下沉氣流帶回地面，而且部分污染物可能在回流區(qū)內(nèi)往返積累造成高污染濃度。只有當排放源高度超過回流層高度后，才不會受回流的影響。 根據(jù)對過山氣流的分析，若背風坡地形相對開闊，靠近坡面排放的污染物會被過山氣流帶到坡底，但對排放源較高的煙流，則可能只是被下壓到一定

26、的高度，不一定完全下壓觸地，高度超出過山氣流層的煙源則基本上不受影響。 若山后是狹窄的深谷，過山氣流只能影響上部流場，不易侵人山谷的中下部。因此，在山區(qū)建立排放源時，其位置應盡可能離開盛行風向背風面的山腳，并要有足夠的高度，避免過山氣流直接下壓和強湍流區(qū)的影響。四、山區(qū)的擴散參數(shù)四、山區(qū)的擴散參數(shù) 前面提到的狹長山谷中擴散模式和NOAA模式所采用的擴散參數(shù)都是直接采用“高斯煙流”模式所用擴散參數(shù)的方法。但嚴格講由于山區(qū)氣流十分復雜，不能直接采用以前方法。因此一般山區(qū)擴散參數(shù)的獲取有兩個途徑： 1在總結(jié)山區(qū)擴散經(jīng)驗規(guī)律基礎上，根據(jù)山區(qū)湍流強，擴散快的特點，按我國規(guī)定把穩(wěn)定度提級后再查找yz。 2

27、有條件最好是進行現(xiàn)場大氣擴散實驗或在實驗室作風洞模擬實驗來確定y，z 。下面是我國某山區(qū)擴散實驗結(jié)果。3背風區(qū)的污染 氣流過山會在背風區(qū)出現(xiàn)明顯的上升氣流和下沉氣流，有時還會出現(xiàn)劇烈的湍流區(qū)。當氣流垂直于山脈走向越過山背時，由于山的影響，在山的背風一側(cè)常形成波狀流動稱為地形波或叫背風波。 過山氣流引起的污染通常有以下幾種情況，見圖（516）幾種典型的背風區(qū)污染。幾種典型的背風區(qū)污染幾種典型的背風區(qū)污染 排放源位于山前，煙流隨過山氣流帶向地面，造成下沉污染。 排放源位于過山下沉氣流或湍流區(qū)，此時煙流被向下傾斜的氣流帶向地面，或由于強烈的湍流混合很快擴散到地面，造成地面的高污染濃度。 污染源位于背

28、風側(cè)回流區(qū)中，此時煙流被回流區(qū)的下沉氣流帶回地面，而且部分污染物可能在回流區(qū)內(nèi)往返積累造成高污染濃度。只有當排放源高度超過回流層高度后，才不會受回流的影響。三、山區(qū)污染擴散模式三、山區(qū)污染擴散模式 1狹長山谷中的擴散模式在狹長山谷中，當煙體的邊緣接近兩側(cè)山坡時，側(cè)向擴散受到兩側(cè)壁的限制。因此可以認為在離源一定距離后，經(jīng)過側(cè)壁的多次反射，橫向濃度接近均勻分布，而垂直向仍為正態(tài)分布（無上層逆溫時），這時可以仿照封閉型擴散的處理方法，得到在y向均勻分布以后高架點源的地面濃度公式。當X2Xy時，煙流橫向擴散就基本趨于均勻了。 NDAA 模式美國國家海洋與大氣局分析了起伏地形對煙流的影響后提出了以高斯煙

29、流為基礎的NoAA模式；其要點如下：（1）在大氣為中性和不穩(wěn)定層結(jié)時（A、B、C、D層結(jié)） 假設煙流中心和地形的高度差始終保持初始的有效源高，即煙流中線軌跡與地面平行，隨地形起伏而起伏。在這種假設條件下，地形的影響被排除，此時地面軸線濃度用以前講的高斯地面軸線濃度即可： （2）在大氣為穩(wěn)定層結(jié)時（E、F） 假設煙流中心線與海平面平行，于是對起伏地形、煙流中心線與地面不平行。設地形高度為hr，于是引進經(jīng)高度修正后的地面軸線濃度計算公式：式中hT是地形高度，亦即計算點地面高于煙囪底的高度，并令當htH時，HhT0，此時煙流中心線直接落于地面計算點，即地面濃度等于煙流中心濃度。 （3）對NOAA模式

30、的評價 顯然，NOAA模式未考慮煙流隨地形起伏的變化，包括煙流可能發(fā)生形變或繞流而不一定直接觸地；另外亦未引人山區(qū)擴散速率比平原地區(qū)高的因素。因此模式計算結(jié)果誤差較大?？偟膩碚f，由于山區(qū)氣象及地形條件復雜、風向和風速分布極不規(guī)則，因此山區(qū)污染的研究及山區(qū)污染濃度的計算都十分困難，以上介紹的模式都作了很多簡化，與實際情況有較大差距，只能作為粗略估算。第三節(jié) 水域附近的空氣污染擴散由于經(jīng)濟、交通等原因世界上許多城市和工業(yè)區(qū)往往位于沿海和大溯沿岸。我國沿海地區(qū)也是人口和工業(yè)集中，經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)。因此研究這類地區(qū)的湍流擴散和污染物的輸送狀況是很重要的課題。在水陸交界區(qū)域，由于水體和陸地的粗糙度、熱

31、力性質(zhì)和輻射傳輸?shù)葎×业乃讲町悾纬闪司值貧庀筇卣?，使得這些區(qū)域的大氣擴散規(guī)律與平原地區(qū)有明顯的不同，出現(xiàn)一些特殊的空氣污染過程。、海陸風環(huán)流的影晌、海陸風環(huán)流的影晌 大型水域附近最明顯的局地環(huán)流是海（湖）陸風環(huán)流。海陸風是以日為周期的中小尺度天氣過程。由于水陸的熱力性質(zhì)不同，造成他們之間的溫度差。水的導熱率、比熱、熱容量等都比陸地大，因而水面溫度變化比陸面緩慢，其日變化也比陸地小，這樣導致水面上和陸地上氣溫的差異，從而生成海陸風。在近地面，白天吹海風白天吹海風，海風上面是返回海洋的反向補償氣流，其厚度約等于海風的一倍，夜間則吹陸風夜間則吹陸風， 海陸風環(huán)流示意圖海陸風環(huán)流示意圖 海陸風環(huán)流

32、海陸風環(huán)流對大氣污染的擴散有幾種作用 1循環(huán)作用 海風上方的補償氣流和下層風向相反，對一些排放或抬升較高的污染源，進人反向補償氣流的污染物向下擴散后，會隨海風環(huán)流帶回陸地，提高低層上風向污染物的濃度。 2海陸風轉(zhuǎn)換時的重復污染海陸風是有日變化的環(huán)流，在海陸風轉(zhuǎn)換期，隨陸風輸向水體方向的污染物又會被發(fā)展起來的海風帶回陸地，形成重復污染。見圖（518）陸風，湖風轉(zhuǎn)換前后污染物的輸送。 海陸風轉(zhuǎn)換期平均風速較小，氣流比較紊亂，單個源排放的污染物常常被分散在較廣闊的范圍內(nèi)，上述的重復污染不一定引起過高的濃度。但對一個工業(yè)區(qū)或城市來說，許多源的重復污染彼此交叉重迭，就會使整個地區(qū)平均污染物濃度增高，這一

33、點對沿海城市的污染有不可忽視的影響。 3海風“鋒面”的影響 如果大范圍的盛行風和海風方向相反，隨著海風人侵，下層海風溫度較低，上層陸上氣流溫度較高，海風的前沿形成一層傾斜的逆溫頂蓋，這與大尺度天氣系統(tǒng)的“冷鋒”有些相似。見圖（519）海風人侵時污染物輸送示意圖。海風前緣為輻合上升氣流帶，污染物隨輻合氣流上升，然后隨上層盛行風吹向海洋，在海洋上擴散到下層的部分污染物，又將隨海風進入內(nèi)陸。海風入侵的距離和厚度看它和盛行風的強弱而定，在近岸處通常厚度可達幾百米，入侵距離可達幾千米。沿岸較低的排放源排放的煙流隨海風吹向內(nèi)陸，它的擴散受上部逆溫頂蓋的限制，封閉，可形成地面較高濃度的污染。二、熱力邊界層的影晌二、熱力邊界層的影晌 1熱力