确定和测量大气扩散参数的方法较多。主要有示踪剂法、平衡球法、照相法(光学轮 廓法)、双向风标(三轴风标)、激光雷达扫描法、环境风泂摸拟实验法、经验公式(国标法) 实际测量通常采用平衡球法,而一般的环评中,采用导则推荐的方法(即国标法)。 国标法用幂函数确定大气扩散参数,见表32.3~32.5。 表32-3横向扩散参数幂函数表达式数据(取样时间0.5h) 扩散参数 稳定度等级(PT) 下风距离 0.901074 0.425809 0~-1000 A 0.850934 >1000 0.914370 0.281846 B 0.865014 0.919325 0.229500 B-C 0.875086 0.314238 0.924279 0.177154 0~-1000 C 0.885157 0.232123 >1000 926849 0.143940 C-D 0.886940 0.189396 1000 0.929418 0.110726 D 0.888723 0.146669 0.925118 0~-1000 D-E 0.892794 0.124308 >1000 0.920818 0~-1000 E 0.0864001 0.896864 0.101947 0.929418 0.0553634 0~-1000 F 0.888723 0.0733348 1000 3.2-4垂直扩散参数幂函数表达式数据(取样时间0.5h) 稳定度等级(PT 1.12154 0.0799904 A 1.52360 0.00854771 300~500 2.10881 0.000211545 0.964435 0.127190 0-500 0.114682 B-C 1.00770 0.0757182 0.917595 0.1067182 0.838628 0.126152 C-D 0.756410 0.235667 2000~10000 0.815575 0.136659 0.826212 0.104634 l~1000 0.632023 1000~10000 0.776864 0.111771 D-E 0.572347 0.528992 2000~10000 0.788370 0.0927529 0~1000 0.565188 0.433384 1000~10000 0414743 1.73241 >10000
16 确定和测量大气扩散参数的方法较多。主要有示踪剂法、平衡球法、照相法（光学轮 廓法）、双向风标（三轴风标）、激光雷达扫描法、环境风洞摸拟实验法、经验公式（国标法） 等。 实际测量通常采用平衡球法，而一般的环评中，采用导则推荐的方法（即国标法）。 国标法用幂函数确定大气扩散参数，见表 3.2.3~3.2.5。 表 3.2-3 横向扩散参数幂函数表达式数据（取样时间 0.5h） 扩散参数 稳定度等级（P-T） 1 1 下风距离/m 1 1 = x y A 0.901 074 0.425 809 0~1 000 0.850 934 0.602 052 >1 000 B 0.914 370 0.281 846 0~1 000 0.865 014 0.396 353 > 1 000 B~C 0.919 325 0.229 500 0~1 000 0.875 086 0.314 238 > 1 000 C 0.924 279 0.177 154 0~1 000 0.885 157 0.232 123 > 1 000 C~D 0.926 849 0.143 940 0~1 000 0.886 940 0.189 396 > 1 000 D 0.929 418 0.110 726 0~1 000 0.888 723 0.146 669 > 1 000 D~E 0.925 118 0.098 563 1 0~1 000 0.892 794 0.124 308 > 1 000 E 0.920 818 0.086 400 1 0~1 000 0.896 864 0.101 947 > 1 000 F 0.929 418 0.055 363 4 0~1 000 0.888 723 0.073 334 8 > 1 000 表 3.2-4 垂直扩散参数幂函数表达式数据（取样时间 0.5h） 扩散参数 稳定度等级（P-T） 2 2 下风距离/m 2 2 = x z A 1.121 54 0.079 990 4 0~30 1.523 60 0.008 547 71 300~500 2.108 81 0.000 211 545 >500 B 0.964 435 0.127 190 0~500 1.093 586 0.057 025 1 >500 B~C 0.941 015 0.114 682 0~500 1.007 70 0.075 718 2 >500 C 0.917 595 0.106 718 2 0 C~D 0.838 628 0.126 152 0~200 0.756 410 0.235 667 2 000~10 000 0.815 575 0.136 659 >10 000 D 0.826 212 0.104 634 1~1 000 0.632 023 0.400 167 1 000~10 000 0.555 360 0.810 763 >10 000 D~E 0.776 864 0.111 771 0~2 000 0.572 347 0.528 992 2 000~10 000 0.499 149 1.038 10 >10 000 E 0.788 370 0.092 752 9 0~10 000 0.565 188 0.433 384 1 000~10 000 0.414 743 1.732 41 >10 000
0.784400 0.0620765 F 0.525969 0.370015 l000~10000 0.322659 >10000 ①平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法如下:A、B、C级稳定度直接由32-7 和32-8查算,D、E、F级稳定度则需向不稳定方向提半级后由32-7和32-8查算。 ②工业区域城区中的点源,其扩散参数选取方向如下:A、B级不提级,C级提取B级,D、 E、F级向不稳定向提一级,再按表3.2-7和表32-8查算。 ③丘陵山区的农村或城市,其扩散参数选取方法同工业区。 表3.2-5小风(1.5m/s>U1≥0.5ms)和静风(U10<0.5m/s)扩散参数的系数 (O=G= YoT,Oz=yo2T) 稳定度 (PS) U10<0.5m/s 5m/s>U10≥0.5m/s U10<0.5m/s 1.5m/s>U10≥0.5m/s 0.76 157 1.57 B 0.76 0.56 0.47 0.47 0.55 0.35 0.21 0.21 E 44 0.24 07 .07 0.05 3225大气稳定度 风和湍流是影响大气扩散能力的主要动力因子,而大气的温度层结和大气稳定度则是影 响大气扩散能力的主要热力因子 大气稳定度系指整层空气的稳定程度,是大气对其中作垂直运动的气团是加速、遏制还 是不影响其运动的一种热力学性质。当气层受到扰动,若原先是不稳定气层,则扰动、对流 和湍流容易发展;若原来是稳定气层,则扰动、对流和湍流受到抑制:若原来是中性气层, 则由外界扰动所产生的空气微团运动,既不受到抑制又不能得到发展。因此,大气不稳定, 湍流和对流充分发展,扩散稀释能力强 确定大气稳定有多种方法,如γ法(干绝热法)、R法(理查逊数法)、MO法(莫宁 一奥布霍夫长度法)、∝A法(风向标准差法)、ΔT法(温差法)、靦法(风速比法)、LD法(城 市稳定度判别法)、P-T法(帕氏圭尔一泰勒法)以及用烟流形状判断大气稳定度等。 理论上较严谨的方法,是R法判断大气稳定度,因为此法同时考虑了热力和动力因子。 (3.2-7) 式中,T—一气层平均绝对温度: 大气温度直减率 az—平均风切变 干绝热直减率 但此法对观测要求较高,一般难以采用
17 F 0.784 400 0.062 076 5 0~1 000 0.525 969 0.370 015 1 000~10 000 0.322 659 2.406 91 >10 000 ① 平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法如下：A、B、C 级稳定度直接由 3.2-7 和 3.2-8 查算，D、E、F 级稳定度则需向不稳定方向提半级后由 3.2-7 和 3.2-8 查算。 ② 工业区域城区中的点源，其扩散参数选取方向如下：A、B 级不提级，C 级提取 B 级，D、 E、F 级向不稳定向提一级，再按表 3.2-7 和表 3.2-8 查算。 ③ 丘陵山区的农村或城市，其扩散参数选取方法同工业区。 表 3.2-5 小风（1.5m/s＞U10≥0.5m/s）和静风（U10＜0.5m/s）扩散参数的系数 （x=y=γ01T，z =γ02T） 稳定度 （P.S） γ01 γ02 U10＜0.5m/s 1.5m/s＞U10≥0.5m/s U10＜0.5m/s 1.5m/s＞U10≥0.5m/s A 0.93 0.76 1.57 1.57 B 0.76 0.56 0.47 0.47 C 0.55 0.35 0.21 0.21 D 0.47 0.27 0.12 0.12 E 0.44 0.24 0.07 0.07 F 0.44 0.24 0.05 0.05 3.2.2.5 大气稳定度 风和湍流是影响大气扩散能力的主要动力因子，而大气的温度层结和大气稳定度则是影 响大气扩散能力的主要热力因子。 大气稳定度系指整层空气的稳定程度，是大气对其中作垂直运动的气团是加速、遏制还 是不影响其运动的一种热力学性质。当气层受到扰动，若原先是不稳定气层，则扰动、对流 和湍流容易发展；若原来是稳定气层，则扰动、对流和湍流受到抑制；若原来是中性气层， 则由外界扰动所产生的空气微团运动，既不受到抑制又不能得到发展。因此，大气不稳定， 湍流和对流充分发展，扩散稀释能力强。 确定大气稳定有多种方法，如d 法（干绝热法）、Ri 法（理查逊数法）、M-O 法（莫宁 —奥布霍夫长度法）、A 法（风向标准差法）、T 法（温差法）、uR 法（风速比法）、LD 法（城 市稳定度判别法）、P-T 法（帕氏圭尔—泰勒法）以及用烟流形状判断大气稳定度等。 理论上较严谨的方法，是 Ri 法判断大气稳定度，因为此法同时考虑了热力和动力因子。 2 Ri + = Z u Z T T g d （3.2-7） 式中， T ——气层平均绝对温度； Z T ——大气温度直减率； Z u ——平均风切变； d ——干绝热直减率。 但此法对观测要求较高，一般难以采用
P-T法由于仅用地面常规气象资料来判断大气稳定度,是适合我国国情的方法,也是 环评中常用方法。该法认为,近地层大气的热状况在相当大程度上取决于地表面的加热和冷 却过程。因此,可以用太阳高度角、云量(总云量、低云量)和风速来判断大气稳定度 PT法根据地面风速(u0)、日照量和云量把大气稳定度分为六类,即强不稳定、不稳 定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定,并分别以A、B、C、D、E和F表示。应用时,首先 取得u0、云量和风速等常规气象资料,然后确定大气稳定度类别。 表3.2-6太阳辐射等级数 云量,1/10 太阳辐射等级数 总云量/低云量 ≤15 ≤4/≤4 5~7/≤4 +3 ≥5/5~7 ≥8/≥8 000 表32-7大气稳定度的等级 太阳辐射等级 地面风速m·sl ≤19 A-B 2~3~9 B 3~4.9 +BCCDD DDDDD D D 太阳高度角h由下式计算: ho=arcsin/sin y sin o cos y cos a cos( 15t+2-300)/(3.2-8) 式中,ho-—太阳高度角,deg; 当地纬度,deg; λ——当地经度,deg; 一进行观测时的北京时间 a太阳倾角,deg,可按下式计算 [0.00691820.39912c0s0+0.070257sin020.006758c0s2u0+ 0.000→907sin2U020.002→697COs30+0.001-480sin3ol180/x(3.2-9) 360dm/365,deg 年中日期序数,0,1,2,…,364。 在大气环境影响评价工作中,非常重视逆温的观测和研究。这是因为逆温表征为非常稳 定的气层,阻碍空气上升运动的发展,形成污染物扩散的阻挡层,使得近地层的污染物质不 易穿透逆温的屏障向上扩散,而只能在逆温层下部有限空间内聚积,形成高浓度。逆温强度 愈大,厚度愈厚,维持时间愈长,造成的危害愈大。可以说,大气污染事件通常是同逆温联 系在一起。 所谓逆温,指气温随高度增加的现象。研究逆温,应研究逆温的强度(每升高100m气 温的增加),逆温的底、顶高度(逆温底、顶距地面的几何高度),逆温的厚度(逆温顶、底 高度之差),逆温的频率(出现逆温的次数占总观测次数的百分比),逆温的生消规律(逆温
18 P-T 法由于仅用地面常规气象资料来判断大气稳定度，是适合我国国情的方法 ，也是 环评中常用方法。该法认为，近地层大气的热状况在相当大程度上取决于地表面的加热和冷 却过程。因此，可以用太阳高度角、云量（总云量、低云量）和风速来判断大气稳定度。 P-T 法根据地面风速（u10）、日照量和云量把大气稳定度分为六类，即强不稳定、不稳 定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定，并分别以 A、B、C、D、E 和 F 表示。应用时，首先 取得 u10、云量和风速等常规气象资料，然后确定大气稳定度类别。 表 3.2-6 太阳辐射等级数 云量，1/10 太阳辐射等级数 总云量/低云量 夜间 h0≤15° 15°< h0≤35° 35°< h0≤65° h0>65° ≤4/≤4 2 1 +1 +2 +3 5~7/≤4 1 0 +1 +2 +3 ≥8/≤4 1 0 0 +1 +1 ≥5/5~7 0 0 0 0 +1 ≥8/≥8 0 0 0 0 0 表 3.2-7 大气稳定度的等级 地面风速 m·s -1 太阳辐射等级 +3 +2 +1 0 -1 -2 ≤1.9 A A~B B D E F 2~3~9 A~B B C D E F 3~4.9 B B~C C D D E 5~5.9 C C~D D D D D ≥6 D D D D D D 太阳高度角 h0 由下式计算： h arcsin[sin sin cos cos cos(15t 300 )] 0 = + + − （3.2-8） 式中， 0 h ——太阳高度角，deg； ——当地纬度，deg； ——当地经度，deg； t——进行观测时的北京时间； ——太阳倾角，deg，可按下式计算； =[0.006 9180.399 12cos0+0.070 257sin00.006 758cos20+ 0.000→907sin200.002→697COS30+0.001→480sin30]180/π （3.2-9） 0——360dn/365，deg； dn—— 年中日期序数，0，1，2，…，364。 在大气环境影响评价工作中，非常重视逆温的观测和研究。这是因为逆温表征为非常稳 定的气层，阻碍空气上升运动的发展，形成污染物扩散的阻挡层，使得近地层的污染物质不 易穿透逆温的屏障向上扩散，而只能在逆温层下部有限空间内聚积，形成高浓度。逆温强度 愈大，厚度愈厚，维持时间愈长，造成的危害愈大。可以说，大气污染事件通常是同逆温联 系在一起。 所谓逆温，指气温随高度增加的现象。研究逆温，应研究逆温的强度（每升高 100m 气 温的增加），逆温的底、顶高度（逆温底、顶距地面的几何高度），逆温的厚度（逆温顶、底 高度之差），逆温的频率（出现逆温的次数占总观测次数的百分比），逆温的生消规律（逆温
的生成、消退时间以及逆温持续时间),逆温的种类等。同时,还应分析逆温与污染源高度 之间相互关系,以计算有逆温存在时的污染物浓度分布,特别是“封闭性”扩散和漫烟型污 染时的浓度 在研究大气边界层温度场时,另一个值得注意的概念是混合层高度。如果下层空气湍流 强,上部空气湍流弱,中间存在着一个湍流特征不连续界面。污染气象学把湍流特征不连续 界面以下的大气称为混合层,其高度就是混合层高度。因此,混合层厚度(或高度)实质上 是表征污染物在垂直方向被热力湍流稀释的范围,即低层空气热力与湍流所能达到的高度, 它与大气稳定度有密切关系,而风速则直接影响动力湍流的发展。 混合层高度随时随地而变化,在一天中,早晨混合层高度一般较低,而午后混合层高度 达到极大值,这表明午后铅直稀释能力最强。求取混合层高度的方法有干绝热法(γ法) 罗氏法、査∝法、国标法等 环评中通常采用国标法,求取方法如下: (1)当大气稳定度为不稳定或中性(A、B、C或D类)时, h=a,10/∫ (3.2-10) (2)当大气稳定度为稳定(E或F类)时, 3.2-11) ∫=292sinφ (3.2-12) 式中,h一混合层(大气边界层)高度,m; 0--10m的高度处平均风速,m/s,大于6m/s时,取为6m/s a,b3一边界层系数,按表3.2-8选取 f一地转参数 c—地转角速度,可取=7.29×105raod/s φ——地理纬度,dego 表3.28我国各地区ax和b3值 地区 新疆、西藏、青海 009000670041003116607 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、河 南、山东、山西、陕西(秦岭以北)、宁夏、甘肃(渭河|0.0730.0600.0410.0191.660.70 以北) 上海、广东、广西、湖南、湖北、江苏、浙江、安徽、 海南、台湾、福建、江西 0.0560.0290.0200.0121.66|0.70 南、贵州、四川、甘肃(滑河以南)、陕西(泰岭以南)007300480310022166[070 注:静风区各类稳定的a和b可取表中的最大值。 法确定混合层高度方法如下 把高空探空资料中各层的气温和高度,按纵横坐标在直角平面坐标纸上绘图(标准层可 直接使用探空数据,特性层应利用气压、气温和绝对温度等参数换算出高度和气温的关系), 再与以干绝热递减率γ。为斜率的直线比较,当探空曲线斜率γ<γa时,大气为稳定状态, γ>ya和γ=γ时,大气分别为不稳定和中性状态。混合层高度即从地面算起至第一层稳 定层底的高度。任一时间的地面温度和y绘制的直线与北京时间07时探空曲线的交点(或 切点)可作为该时间的混合层高度。日最高地面温度和y4绘制的直线与北京时间07时探空 曲线的交点(或切点)即日混合层最大高度。计算时可取ya=00098℃/m
19 的生成、消退时间以及逆温持续时间），逆温的种类等。同时，还应分析逆温与污染源高度 之间相互关系，以计算有逆温存在时的污染物浓度分布，特别是“封闭性”扩散和漫烟型污 染时的浓度。 在研究大气边界层温度场时，另一个值得注意的概念是混合层高度。如果下层空气湍流 强，上部空气湍流弱，中间存在着一个湍流特征不连续界面。污染气象学把湍流特征不连续 界面以下的大气称为混合层，其高度就是混合层高度。因此，混合层厚度（或高度）实质上 是表征污染物在垂直方向被热力湍流稀释的范围，即低层空气热力与湍流所能达到的高度， 它与大气稳定度有密切关系，而风速则直接影响动力湍流的发展。 混合层高度随时随地而变化，在一天中，早晨混合层高度一般较低，而午后混合层高度 达到极大值，这表明午后铅直稀释能力最强。求取混合层高度的方法有干绝热法（γd 法）、 罗氏法、查z 法、国标法等。 环评中通常采用国标法，求取方法如下： （1）当大气稳定度为不稳定或中性（A、B、C 或 D 类）时， h a u / f = s 10 （3.2-10） （2）当大气稳定度为稳定（E 或 F 类）时， 1/2 b 10 h (u / f ) = s （3.2-11） f = 2sin （3.2-12） 式中，h——混合层（大气边界层）高度，m； u10——10 m 的高度处平均风速，m/s，大于 6 m/s 时，取为 6 m/s； as，bs——边界层系数，按表 3.2-8 选取； f——地转参数； ——地转角速度，可取=7.29×10-5 rad/s； ——地理纬度，deg。 表 3.2-8 我国各地区 as和 bs值 地区 as bs A B C D E F 新疆、西藏、青海 0.090 0.067 0.041 0.031 1.66 0.70 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、河 南、山东、山西、陕西（秦岭以北）、宁夏、甘肃（渭河 以北） 0.073 0.060 0.041 0.019 1.66 0.70 上海、广东、广西、湖南、湖北、江苏、浙江、安徽、 海南、台湾、福建、江西 0.056 0.029 0.020 0.012 1.66 0.70 云南、贵州、四川、甘肃（渭河以南）、陕西（秦岭以南） 0.073 0.048 0.031 0.022 1.66 0.70 注：静风区各类稳定的 as和 bs可取表中的最大值。 γd法确定混合层高度方法如下： 把高空探空资料中各层的气温和高度，按纵横坐标在直角平面坐标纸上绘图（标准层可 直接使用探空数据，特性层应利用气压、气温和绝对温度等参数换算出高度和气温的关系）， 再与以干绝热递减率γd 为斜率的直线比较，当探空曲线斜率γ＜γd 时，大气为稳定状态， γ＞γd 和γ＝γd 时，大气分别为不稳定和中性状态。混合层高度即从地面算起至第一层稳 定层底的高度。任一时间的地面温度和γd 绘制的直线与北京时间 07 时探空曲线的交点（或 切点）可作为该时间的混合层高度。日最高地面温度和γd 绘制的直线与北京时间 07 时探空 曲线的交点（或切点）即日混合层最大高度。计算时可取γd＝0.0098℃/m
3226联合频率 为了了解风向、风速、大气稳定度的共同影响,研究某点位受影响的几率,同时也为模 式输入的需要,实际工作中往往需要计算风速、风向、大气稳定度联合频率。所谓联合频率 是指由风向、风速、大气稳定度构成的组合频率。即统计不同风速、风向和大气稳定度出现 几率。通常,风向取17个方位,稳定度分不稳定(ABC)、中性(D)、稳定(EF)3类, 风速分5类。表3.29为联合频率例子。 表3.2-9风速、风向、大气稳定度联合频率 0.5~1.5 1.6-2.5 2.6~3.5 3.6~4.5 >4.5 ABC ABC ABC ABC ESE ABC ABC SSE ABC ABC SSW ABC ABC WSW ABC
20 3.2.2.6 联合频率 为了了解风向、风速、大气稳定度的共同影响，研究某点位受影响的几率，同时也为模 式输入的需要，实际工作中往往需要计算风速、风向、大气稳定度联合频率。所谓联合频率 是指由风向、风速、大气稳定度构成的组合频率。即统计不同风速、风向和大气稳定度出现 几率。通常，风向取 17 个方位，稳定度分不稳定（ABC）、中性（D）、稳定（EF）3 类， 风速分 5 类。表 3.2.9 为联合频率例子。 表 3.2-9 风速、风向、大气稳定度联合频率 0.5~1.5 1.6~2.5 2.6~3.5 3.6~4.5 >4.5 N ABC D EF NNE ABC D EF NE ABC D EF ENE ABC D EF E ABC D EF ESE ABC D EF SE ABC D EF SSE ABC D EF S ABC D EF SSW ABC D EF SW ABC D EF WSW ABC D EF W ABC D