环境评价教程 计算题
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生态评价课上所留习题3-4已知某一高架连续点源，在沿轴线地面最大浓度模式中，σy=σz=0.07,ū＝5.0m/s,排烟有效源高He＝180m,排烟量为4.1×10∧4m³/h,排烟中SO2浓度为1000㎝3/m³,试问该高架点源在轴线上最大浓度为多少？【解】：先求出在排烟4.1×10∧4m³/h中的SO2的量，即Q=（4.1×10∧4／3600）（103／106）=1.139×10-2㎡／s由于平均风速ū＝5.0m/s,He=180m,σz/σy=1.00,根据C（x,0,0)=Q／(πuσyσz)-1exp[-He2／(2σz2)]将σy=σz代入上式，并令əC／əσz=0，即可得到出现轴线最大浓度点的σz值；（σz）max=He／√2.并将之带人上式的，地面轴线最大浓度为Cmax=2Q／(πeuHe2)×σz/σy=(2)(1.130×10－2)／（3.14)(2.72)(5.1)(1802)＝0.016×10﹣6=0.016(cm3/m3)3-5位于北纬40°，东经120°的某城市远郊区(丘陵)有一火力发电厂，烟囱高度H＝120m，烟囱排放口的直径D＝1.5m，排放SO2的源强Q＝800kg/h，排气温度Ts＝413K，烟气出口Vs＝18m/s。
8月中旬某日17点(北京时间)，云量5/4，气温303K，地面10m高处的风速2.8m/s。
试求：(1)地面轴线最大浓度及其出现距离；(2)地面轴线1500m处的浓度。
【解】1、确定稳定度σ＝[0.006918－0.39912cosØ0﹢0.070257sinØ0－0.006758cos2Ø0－0.006758cos2Ø0＋0.000907sin2Ø0－0.002697cos3Ø0＋0.001480sin3Ø0]180／π＝14°由下式计算太阳高度角h0＝arcsin[sin40°sin14°＋cos40°cos(15×17＋120－300)]＝20.36°根据h0=20.36°及云量5/4，查表得太阳辐射等级为﹢1；根据太阳辐射等级及地面风速2.8m/s,查表得党史的大气稳定度为C类。
2、校正风速查表得C类稳定度的风指数p＝0.20,有下式计算烟囱出口处风速：U2＝U1(Z2／Z1)p＝2.8（120/10）0.29＝4.6m/s3、计算有效源高先算实际排烟率Qv和烟气热释放率QhQv＝(πD2／4)Vs=3.14×1.5 2／4×18＝31.8㎡／sQh=3.5PuQv／ΔT／Ts=2996.5kJ/sTs－Ta≥35K,查表得：n0＝0.33，n1=3/5,n2=2/5ΔH=n0Q n h1H n2u﹣1＝59.35He＝H＋ΔH=1804、计算地面轴线最大浓度及出现的距离Cm＝2Q／(eπuHe2P1)Xm=(He／γ2)1/σ2(1＋α1／α2)﹣[1/(2σ2)]P1＝(2γ1×γ2﹣α1／α2)／(1＋α1／α2）½﹙1＋α1／α2﹚×He﹙1－α1／α2﹚e½﹙1－α1／α2﹚代入上式得Xm=1213.7mCm=0.253mg/m35、地面轴线1500m处的浓度查表得σy=221.5,σz=169.6C﹙1500,0,0,180﹚=Q﹙πuσyσz﹚﹣1exp[﹣y2／﹙2σ2y﹚－He2／﹙2σz2﹚]=0.233mg/m33-6某市学院路街道为南北走向，高峰时期车流量为2600辆每小时，车行速度平均40km/h，在此车速下，平均每辆车每一秒钟排出碳氢化合物量为2.5×10-2 g/s，试问在某一阴天17点，吹东风，风速为3m/s位于学院路下风向300m处大气中碳氢化合物浓度为多少？【解】该市学院路是一条交通繁忙的街道，在交通高峰期每小时车流量竟达2600辆，马路两侧的污染物浓度基本上处于稳定状态。
故学院路汽车尾气可认为是无限线源污染。
可按下式计算C﹙x,y,0,H﹚=﹣2QL／√2πσz usinφexp[﹣1/2﹙H/σz﹚2]线源排放强度QL=[车流量／平均车速]×单位时间排放量=[2600／40×1000]×2.5×10﹣2=1.6×10﹣3[g/﹙m·s﹚]查表可知阴天的大气稳定度为D级，位于下风向300m 处的垂直扩散参数。
σz=12,1m由于风向垂直于无限线源，两者夹角φ=90°即sinφ=1式子中H是汽车尾气排放管距离地面的高度，大约为0.4m.讲上述各参数值及平均风速ū=3m/s带入公式得C﹙300,0,0,4﹚=﹣2×1.6×10﹣3／√2π×3×12.1 exp[﹣1/2﹙0.4/12.1﹚2]=3.5×10﹣5﹙g/m3﹚3-7 晚秋某一晴天下午16时，在150米长垃圾沟里焚烧垃圾，焚烧时有有机物气体随烟气逸散，逸散速度90g/s，焚烧时风向与垃圾沟垂直，风速为3m／s，试计算在垃圾沟下风向400m处地面有机物的浓度。
【解】：依题意焚烧垃圾沟只有150m长，可以认为是有限线源污染，秋末一晴天下午16时焚烧垃圾，这时的日照强度较弱，平均风速为3m/s，查表可知此时大气稳定度应为C级（弱不稳定）;下风向x=400m 处的扩散参数由P.S表算得：δy=43.3m，δz=26m。
线源的强度QLQL=90/150=1.6[g/(m.s)]变量P的积分上下限：P1=y1/δy=-75/43.3=-1.732P2=y2/δy=75/43.3=1.732将以上数据代入风向垂直有线长线源大气扩散模式中，则：3-8某城区中以边长1524的正方形区域进行SO2排放编目，每个区域的排放估计为6000mg／s，假定下面一组条件：大气稳定度为E类，南风，风速为2.5m／s．区内源的平均有效高度是20m，预测该区在其北面相邻区域中心造成的浓度是多少?【解】查表，在E类大气稳定度时γ1和α1有两组值：1~1000m，γ1=0.0864001 α1=0.920818>1000m，γ1=0.101947 α1=0.896864©δy0=L/4.3=1524/4.3=354（m）求出虚拟距离Xy1/0.920818 1/896864对于X+Xy=1524+8867=10391m处。
E类大气稳定度时的δy值：Δy=γ1对于x=1524m，查表，在E类大气稳定度下，下风距离1000~10000m栏目内查到：γ2 =0.433384，α2=0.565188则：δz=γ2x∧α2=0.433384*1524∧0.565184=27mC=(Q/пUδyδz)* exp[-1/2(H/δz)2]=(6000/3.14*2.5*408*27)*exp(-20∧2/2*27∧2)=0.053(mg/m3)4-1、河边建一座工厂，该厂将以2.83m3/s的流量排放废水，废水中总溶解固体（总可滤残渣和总不可滤残渣）浓度为1300mg/L,该河流平均流速v为0.457m/s，平均河宽W为13.72m，平均水深h为0.61 m，总溶解固体浓度cp为310mg/L,问该工厂的废水排入河后，总溶解固体的浓度是否超标？（设标准为500mg/L）【解】Cp=310mg/l河流的流量为：Qp=v×w×h=0.475×13.72×0.61=3.82m3/sCh=1300mg/l，Qh=2.83 m3/s根据完全混合模型，混合后的浓度为：C=(CpQp+ChQh)/(Qp+Qh)=（310×3.82＋1300×2.83）/(3.82＋2.83)=731mg/L因为总溶解固体标准为500mg/L，所以河水中总溶解固体超标。
4-2、有一条比较窄的河流，有一段1km的河段，稳定排放酚废水Qh=1.0m3/s，含酚浓度为Ch=200mg/L,上游河水流量为Qp=9m3/s，河水含酚浓度为Cp=0，河流的平均流速为v=40km/d,酚的衰减速率系数为k=21/d，求河段出口处的含酚浓度为多少mg/L？【解】河段起始断面河水含酚浓度为Co=(c p Qp+c h Qh)/(Qp+Qh)=(9╳0+1╳200)/(9+1)=20 mg/L河段出口处含酚浓度为：t=1/40=(d)C=Co/(1+k(v/Q))=20/(1+2(1/40))=19.05(mg/L)4-3、一个改扩工程拟向河流排放废水，废水量Qh＝0.15m3/s，苯酚浓度为Ch＝30mg/L，河流流量Qp=5.5m3/s，流速Vx＝0.3m/s。
苯酚背景浓度为Cp＝0.5mg/L，苯酚的降解系数K＝0.2d-1，纵向弥散系数Dx＝10m2／s。
求排放点下游10km处的苯酚浓度。
【解】①起始点处完全混合后的初始浓度②考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度得③忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度得由此看出，在稳定状态下，忽略弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异很小，常可以忽略。
4-4、一个拟建工厂的废水将排人一条比较清洁的河流。
河流的BOD5＝2.0mg/L．溶解氧浓度是8.0mg/L，水温22℃，流量为7.1m3/s；工业废水的BOD5＝800mg/L，水温31℃，流量为3.5m3/s，排出前废水经过曝气使溶解氧浓度达到6mg/L。
废水和河水在排放口附近迅速混合，混合后河道中平均水深达到0.91m，河宽为15.2m ，河流的溶解氧标准为5.0mg/L ，各个常数经测定为k1 (20℃)＝0.23d-1，k2 (20℃)＝3.0d-1，θ1=1.05， θ2=1.02如果以20℃作为基准，则任意温度时的大气耗氧、复氧速率系数可以写为在101kpa 压力下，淡水中的饱和溶解氧浓度可以用下式计算：请计算工厂排出废水的最高允许BOD5？ 【解】混合后的流量Q=7.1+3.5=10.6m 3/s v x =10.6/(0.91×15.2)=0.76(m/s) 起始水温：T=（(22×7.1)+(31×3.5)）/10.6=25.0℃起始溶解氧：C(O0)= （(8×7.1)+(6.0×3.5)）/10.6=7.33 mg/L 25℃饱和溶解氧：C （Os)=486/(31.6+25)=8.38mg/L 起始氧亏：D0=8.38-7.33=1.05 mg/L25 ℃:k1=0.23(1.05)25-20=0.29(d -1)；k2=3.0(1.02)25-20=3.3(d -1) 最大允许氧亏：Dmax=8.38-5.00=3.38mg/L 求解方程组：用试算法 查表河流起始BOD Lo=47.4(mg/L) 起始点混合后的BOD 5~20=L 0(1-e -5k1)=47.4(1-e -5×0.23t )=32.4(mg/L) 工厂排出废水最大允许BOD5=(32. 4 ×10.6—2.0 ×7.1) /125=93.2(mg/L) 应削减（800-93.2)/800×100%=88%5-1估算一块在沙壤土上开垦出来的草地的年平均侵蚀量。
