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: 77

Скачиваний: 0

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

Таблица 5.23

Распределение условий слабого ветра в зависимости от класса устойчивости и высоты источника

И м

Класс

устойчивости

 

2

3

5

6

1

2

9*

—

1 *

—

—

25

 

 

 

 

49

5

1

1

1

—

 

73

2*

2

2*

 

 

97

1

 

 

 

1 "

1 ОТ

 

1

 

 

1 1

1

—

 

3

169

1*

1*

193

1

 

 

1*

301

 

 

 

 

Всего

12

5

3

9

о

Таблица 5.24

Средние значения HjxT (числитель) и Ь у (знаменатель) для условий слабых ветров

11 м

 

Класс

устойчивости

 

1

2

3

5

6

 

 

0,176

_

_

 

 

2

0,26

—

—

—

—

25-49

0,22

0,15

0,154

0,056

—

0,24

0,31

0,17

0,040

—

 

73

0,25

0,16

0,21

—

—

0,14

0,11

0,14

—

 

 

 

97—121

0.20

0,090

 

—

 

0.50

0,096

 

67058

 

 

 

169-301

0,21

0,082

—

0,067

—

0,13

0,12

—

0,067

0,057

 

Что касается

значений

максимальной

концентрации, то эта ве­

личина

испытывает разброс, значительно

больший,

чем в случаях

с более

сильным ветром. При этом

можно

отметить, что при сла­

бых

ветрах

и неустойчивой стратификации

преобладают аномаль­

но

низкие

значения концентрации (на рис. 4.16 соответствующие

значения

—

°^Х °^

отмечены):

из

20

таких

результатов

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

14 ниже средних расчетных значений, причем

восемь из них — су­

щественно ниже (на порядок и более), и только три результата

выше, но в пределах общего разброса. В

случаях

слабого

ветра

при инверсиях (классы устойчивости 5 и 6)

плотность

осадка ока­

зывается близкой к расчетной.

 

 

 

 

Таким образом, слабые ветры при неустойчивой

стратифика­

ции или при переходном времени суток имеют тенденцию

увели­

чивать параметры диффузии по сравнению с теми, которые

харак­

терны для соответствующих классов устойчивости,

и

уменьшать

плотность осадка по сравнению с расчетной. При инверсиях

какой-

либо тенденции к изменению этих величин по сравнению со сред­ ними для соответствующего класса устойчивости не замечено.

5.5.2. Влияние гравитационного оседания на параметры рассеяния

Влияние гравитационного оседания на параметры рассеяния частиц, вызванное потерей корреляции, рассматривалось в гл. 2. Показано, что это влияние сводится к уменьшению эффективного временного масштаба диффузии xL и коэффициента диффузии К

и при малых временах диффузии отсутствует. Таким образом, сле­ дует ожидать его проявления на тех стадиях процесса, когда вре­ мя диффузии уже не мало по отношению к лагранжеву масштабу; следовательно, этот эффект должен сказываться на вертикальной диффузии заметнее, чем на горизонтальной.

Параметром, который определяет степень влияния гравитаци­

онного оседания, является величина v', определяемая

выражением

(2.29). Связь параметра у' с параметром

v, который

используется

в полуэмпирической теории, определяется

выражением

v' = 2p£v.

 

(5.38)

Поскольку В при уменьшении неустойчивости и переходе к устой­ чивым состояниям уменьшается, а $ растет обратно пропорцио­

нально

интенсивности той или иной пульсационной компоненты,

можно ожидать, что величина ВВ при изменении

характера устой­

чивости

меняется мало. Для состояний, близких

к безразличному,

с отклонением в сторону слабой неустойчивости

в приземном

слое

атмосферы В составляет около 5, при этом 28В приближенно

мож­

но положить равным 0,2.

 

 

Из-за большого разнообразия метеорологических условий экс­ периментальное выявление гравитационного оседания возможно только при синхронном проведении опытов, когда все условия (вы­

сота источника, время его действия)

совпадают

и

различаются

только скорости гравитационного оседания. Таких

парных опытов

в рассматриваемом массиве имеется

20; из них в

12

случаях вы­

сота источника была более или равна 25 м, синхронность соблю­ далась неполностью (в части случаев выпуски частиц разной крупности проводились не одновременно, а последовательно), вре­

мя действия

источника

немного

различалось.

Результаты этих

12 пар не позволили

выявить

никакой тенденции

зависимости

параметров диффузии Ьу

и В от параметра v.

более

тщательно.

Остальные

восемь

опытов были поставлены

Здесь высота источника составляла 2 м, что позволило использо­

вать достаточно

развитую пробоотборную сеть,

опыты

проводи­

лись - синхронно. Метеорологические условия

в

четырех

 

случаях

соответствовали

безразличной

стратификации

(класс 4),

в

осталь­

ных случаях — неустойчивой

(классы 3 и 2).

 

 

 

 

Результаты всех парных опытов показаны

на

рис. 5.12

и 5.13,

где даны отношения характеристик диффузии В и Ъу к их соответ­ ствующим средним для данного класса устойчивости и высоты значениям в зависимости от параметра v. Из рис. 5.12 следует, что в пределах использованных времен диффузии и параметра v вли­ яние гравитационного оседания на горизонтальную диффузию практически отсутствует. Параметр же вертикальной диффузии В, который линейно связан с коэффициентом турбулентной диффу­ зии, обнаруживает явную зависимость от параметра v.

На рис. 5.13 приведена

также

шкала v' в предположении, что

265 = 0,20 и экспериментальные

точки, полученные Дунским и

Оникулом [1968] по опытам

Дунского и соавторов {il966]; нанесена

также теоретическая зависимость, полученная в гл. 2. Эксперимен­ тальные данные позволяют уловить влияние гравитационного осе-

 

х

•

 

X

 

 

 

 

 

to

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| х х х

•

•

•

 

 

 

 

 

 

£*х х х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* 2

 

Рис.

5.12.

Зависимость

значений 6 у ,

 

нормированных

на

средние

значения

 

для

данной

устойчивости,

от

парамет­

 

 

 

 

ра

v—w/BU:

 

 

 

 

/ — специальные парные

опыты,

Я= 2 м; 2 —

 

остальные

парные

опыты,

Н>25 м

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

•

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

х

г

 

 

 

 

X

 

 

 

о

J

Х

X

о .

 

 

 

 

 

 

 

О •

1

!>'

РИС. 5.13. Зависимость значений В, нормирован­

ных .на средние значения для данной устойчи- *

•вости, от параметра v=w BU и v'=*$By:

I — специальные

парные

опыты, И =2 м; 2 — остальные

парные опыты,

Я?-25

м; 3 — результаты Дунского

(1958);

кривая

рассчитана по (2.26)

дания на вертикальное рассеяние примеси, и оно оказывается близким к расчетному.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы определяет­ ся свойствами самой примеси и источника, состоянием турбулент­ ности атмосферы и особенностями среднего потока, характером подстилающей поверхности и, наконец, взаимодействием приме­ си и среды.

Задачи расчетов рассеяния примеси от локальных источников можно разделить на три типа:

1. Расчеты концентрации или загрязнения при стационарных или квазистацпонарных условиях, когда предметом расчета яв­ ляются параметры загрязненной зоны, осредненные за время от нескольких минут до нескольких часов.

2. Те же параметры находятся при -осреднениях за большие промежутки времени — сутки, месяцы, годы; определяются экс­ тремальные условия, способствующие наиболее благоприятным или

неблагоприятным с точки зрения практики

результатам.

3. Требуется определять мгновенные

значения концентраций

или поведение клубов примеси от источников мгновенного дей­ ствия.

Не затрагивая свойства примеси и источников, которые в на­ стоящей работе практически не рассматривались (кроме гравита­ ционного оседания частиц), отметим те области, в которых наши

знания о свойствах атмосферы, определяющих

рассеяние при­

меси, достаточны с точки зрения практических

применений.

Наилучшее состояние здесь соответствует

задачам первого

типа. Можно считать, что

имеющиеся модели диффузии обеспечи­

вают удовлетворительную

для

практических

применений точность,

а установленные связи между

различными

метеорологическими

параметрами и параметрами диффузии для нижней части погра­ ничного слоя атмосферы достаточны для выбора этих последних на основе измерения сравнительно несложных метеорологических характеристик. Влияние подстилающей поверхности, если только она не представляет собой сложный рельеф или город, также под­ дается учету.

Для верхней части пограничного слоя атмосферы полученные связи существенно менее надежны. Кроме того, на этих высотах может сказываться вертикальная составляющая атмосферных дви­ жений синоптического происхождения. Недостаточно также дан­ ных о взаимодействии очень мелких частиц с подстилающей по­ верхностью, а также сведений о поведении примеси в условиях

Смотрите также файлы