Файл: Бызова, Н. Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В табл. 5.16 даны значения ау и а в зависимости от класса устойчивости и высоты источника' по результатам опытов ИЭМа. На рис. 4.13 нанесена степенная аппроксимация зависимости

оу от х.

Для ряда практических применений целесообразно пренебречь отличием показателя а от 1 и пользоваться формулой

°У = ЬУХ,

(5.24)

которая, очевидно, дает меньшую ошибку при неустойчивой и без­ различной стратификации и несколько большую — при устойчи­ вой. Эмпирические значения Ьу, полученные из результатов опы­ тов ИЭМа, были приведены с помощью соотношения (5.19) к 20-минутному интервалу (Осипов, 1971), после чего оказалось, что они удовлетворительно разделяются по классам устойчивости. По­ лученные средние значения и их разброс представлены в табл. 5.17, они позволяют вести расчеты оу в интервале расстояний от 5 до 100 высот источника. В этой же таблице даны значения Ьу для #>300 м, полученные Петровой и Мирошкиной (1967), которые применяли зависимость (5.24) и получали значения ау только на расстоянии хо, где наблюдается максимальная концентрация. Эти значения оказались существенно различными для мелких частиц и крупных (песка).

В табл. 5.18 экспериментальные значения Ьу, приведенные к 20-минутному интервалу времени, даны в зависимости от класса устойчивости и высоты источника. Эти результаты обнаруживают более четкую связь с определяющими параметрами, чем размер­ ная характеристика av и показатель а. Отметим, что с высотой ве­ личина ft у уменьшается для всех классов устойчивости, хотя и немного (не более чем вдвое при изменении Я от 2 до 300 м). Для класса 4 наблюдаемая зависимость Ьу от Н согласуется с расчет­ ной, показанной на рис. 5.7.

 

Значения

а у в [м]1- а для Я = 2

м и в [км

для

Н> 25 м и a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс

Я м

 

1

 

 

2

 

 

 

 

3

 

а

a

.V м

У 1

a

 

X ы

а

a

Л" М

 

У

 

 

 

 

 

У

 

 

2

0,20

1,07

5-100

0,26

0,88

5

-150

0,19

0,97

5-150

25—97

0,14

0,72

100—900 0,14

0,78

50-1500

0,14

0,86

50—7000

100—300

0,13

0,89

200-850

0,12

0,92

600

-8500 .0,12

0,91

600—

 

 

 

 

0,125

0,85

 

 

 

0,90

—12 000

2—300

0,13

0,83

5-900

5

-8500

0,12

5 - 12 000

49-300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ьупо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.17

 

Значения

данным

ИЭМа для диапазона

высот

2—300

м и

 

 

 

 

Петровой

и Мирошкиной

(1967)

 

 

 

 

 

 

 

По доимым

ИЭМа

класс устойчивости

 

 

По данным

Петровой

 

 

 

 

 

 

и Мирошкиной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

3

 

•1

 

5 и 6

 

мелкие

крупные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частицы

 

h

 

0,22

0,16

 

0,12

0,10

 

0,050

 

0,062

0,011

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

0,037

0,043

 

0.03S

0,031

 

0,012

 

0,026

0,003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

25-300

2-300

 

2-300

2-300

 

25-300

 

300-2000

500—2000

X

 

 

От

10 м д о 5- -10 км

 

 

 

 

15—40 км

1,0-20км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.18

 

 

Значения

by по данным

ИЭМа

в зависимости от

класса

 

 

 

 

 

 

устойчивости

и высоты

источника

 

 

 

И м

 

 

 

 

 

Класс

устойчивости

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

3

 

 

4

 

 

5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0,26

 

 

0,24

 

0,21

 

0,18

 

 

_

_

 

25

 

—

 

 

0,21

 

0,18

 

0,15

 

 

—

—

 

49

 

0,21

 

 

0,16

 

0,13

 

0,11

 

0,091

—

 

73-100

0,22

 

 

0,13

 

0,14

 

 

0,068

0,050

100-200

0,15

 

 

0,13

 

0,13

 

0,10

 

0,062

0,061

 

>200

0,15

 

 

0,12

 

0,12

 

0,08

 

0,060

0,049

Сравнение зависимости ау (х) для расстояний

от 10 до 100 км

из книги

Паскуила (1962) с приведенной

выше зависимостью про­

водилось

в (Вызова,

19636). При таком

расширении

диапазона х,

как оказывается, значения а и ау

в выражении

(2.2) в

среднем

близки к значениям, применимым в

диапазоне до

Ш км. Обзор

экспериментальных

значений

ау для расстояний

до

10 тыс. км

сделан в (МАЭ, 1968).

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по данным

ИЭМа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

устойчивости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'1

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

е

 

а

 

а

X м

 

а

 

а

 

.V м

 

о

 

а

-V .4

У

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

У

 

 

0,15

 

0,97

5—150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,11

 

0,82

140-8000

0,079

0,82

500 -

 

 

 

 

 

0,093

 

 

1000

-

 

0,11

 

 

12000

 

 

 

 

 

 

0,76

 

0,63

1500—

 

 

 

 

.—

0,091

 

0,88

18000

 

 

 

 

 

16 000

 

 

 

 

 

 

5—18 000

—

—

 

 

—

 

—

—

 

 

 

 

 

 

 

0,078

0,83

500 -

0,079 0,73

1200-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16 000

 

 

 

 

го 000

159

5.3.4. Среднесуточные

значения

ау

Учет влияния

крупномасштабных

колебаний

направления вет­

ра при времени

действия источника

порядка суток рассматривал­

ся Артемовой (1967). Она использовала предположение о том, что для приближенной оценки среднесуточные значения поперечной

дисперсии

примеси

°\уг(х)

можно

рассматривать

как результат

наложения

средних 20-минутных зон загрязнения, оси которых на­

правлены

вдоль среднего за 20 мин направления ветра. Рассеяние

внутри 20-минутных

промежутков

определяется

мелкомасштаб­

ной турбулентностью, а изменения

положения оси—мезомасштаб-

ной изменчивостью направления ветра. На материалах измерений, проведенных на высотной мачте ИЭМа в разное время года, Ар­

темовой были выделены пять типов изменения направления

ветра

в течение суток, характеристика которых приведена в табл.

5.19.

Примеры экспериментально полученных распределений повторяе­ мости среднего за 20-минутные промежутки направления ветра и аппроксимирующие их нормальные законы показаны на рис. 5.8.

 

 

 

Таблица 5.19

Типы (I — V) изменения

направления ветра

и сопутствующие им барические

образования

 

(« — повторяемость)

 

Характеристика

Характеристика

баричес­

Л

направления вет­

ев .

ра в течение

ких образований

суток

 

 

V S

Рис. 5.8. Примеры экспе­ риментально полученных распределений повторяе­ мости направления ветра и аппроксимирующие их

нормальные за.ионы:

I, II, III — типы

изменений

направления

ветра

I Очень ус­

Устойчивые

бари

0,2131 12,2

26

тойчивое

ческие центры

 

22

II Средне-

Слегка подвижные1 0,335 19,2

устойчивое

барические центры

0,537 30,8

12

• III Малоус­

Формирование,

тойчивое

разрушение,

смеще-,

 

 

IV Резкий

иие барических

 

 

поворот (один центров

 

 

31

или более)

Прохождение

 

в течение

фронтов

 

 

 

суток

 

 

 

 

V Крайне

Штиль

 

 

 

неустойчивое

 

 

 

 

Если считать процессы образования средней 20-минутной зоны загрязнения и колебания ее оси независимыми (основанием для этого служит наличие мезомасштабного провала в спектрах ме­ теорологических параметров в области промежутка времени около 1 ч), то

 

°2 сут(*) = 4>(*) +

°2 ос«(-*)-

 

(5.25)

В свою очередь,

а\й{х) определяется

выражением

(2.2) или

(5.24),

а колебания оси

 

 

 

 

 

°1п(*) = Вух,

 

 

(5.26)

где Ву =:"1Л<в2 >

— среднеквадратичное значение

закона

распре­

деления среднего 20-минутного направления ветра в течение суток. Отсюда

 

 

°cyr{x)

=

V B l

+ b2yX,

 

 

(5.27)

причем Ву > Ьу

почти

при

всех

комбинациях

условий,

поэтому

практически

а'1

определяется выражением

(5.26).

 

Величина

B v ,

составляющий

в условиях

средней полосы Рос­

сии от 0,20 до 0,54 в зависимости от характера

погоды,

очевидно,

зависит от климатических особенностей местности. Приведем для сравнения аналогичные, хотя не идентичные с этими данные, по­ лученные в США 1[МАЭ, 1968]. Результаты опытов с последова­ тельными выпусками тетронов в течение большого промежутка времени — от 8 до 48 ч показали, что среднеквадратичное попе­ речное отклонение траекторий тетронов от среднего их положения за период выпуска описывается выражением вида (5.26), причем значения Ву в окрестности Лос-Анжелеса, где резко выражен су­ точный ход ветра, составляли от 0,8 до 1,1, а для местности с ме­ нее выраженным суточным ходом — порядка 0,5.

В табл.

5.20 приведены рассчитанные

Артемовой отношения

° 2 о / ° с у т на

разных расстояниях для трех

типов устойчивости на­

правления ветра, а также значения показателя степени сп, полу­

ченные

при

аппроксимации

зависимости

o-c y T (jr)

от времени

из­

мерения

Т выражением

типа

(5.19). При отсутствии

резких изме­

нений направления ветра на

расстояниях

до 5 км

cti составляет

0,16—0,25. Сравнивая этот результате выражением

(5.19), можно

отметить, что как приближенное эмпирическое правило при

кли­

матических условиях, близких к условиям средней

 

полосы, . оно

пригодно в диапазоне Т от 1 мин до 24 ч.

 

 

Таблица

5.20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения

Ого/Осут на разных

расстояниях

от источника

 

 

 

 

и значения показателя степени

а\

 

 

 

 

 

Тип изменения направления

 

 

 

X км

I

 

II

 

 

 

in

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а-.,(|/ас у т

 

а.„/сг

 

сут

 

 

 

 

 

 

сут

 

 

 

 

 

 

о д

0,58

0,12

0,42

0,20

0,27

 

0,28

 

 

0,5

0,52

0,15

0,36

0,24

0,23

 

0,34

 

 

1,0

0,50

0,16

0,34

0,25

0,22

 

0,36

 

 

5,0

0,44

0,19

0,30

0,27

0,19

 

0,39

 

!0,0

0,41

0,20

0,28

0,28

0,17

 

0,41

 

Смотрите также файлы