女兒牆
[拼音]:yanyu
[英文]:plume
從工廠煙囪中連續排放出來的煙體,外形呈羽毛狀,因而得名。煙羽可被看作是由無數個時間間隔為無限短暫的、依次排放的煙團所組成;煙團各部分的運動速率不同。煙囪一開始排放,每個煙團就向下風方向移動。排放物的量,通常用排放率(千克/時或克/秒)表示;排放物在下風方向的分佈,一般用排放期間的平均濃度(毫克/米3)表示。
煙羽形狀
通過對示蹤煙羽的擴散實驗或實際觀察,可以看到煙羽外形是隨著天氣情況和一天中不同時間而變化的,並且與大氣湍流狀況有密切關係。煙羽的外形不同,表示汙染物濃度的空間分佈不同。如果粗略地將大氣穩定度劃分為中性、穩定和不穩定三種,那麼煙羽的幾何形態可概括為如圖 1所示的a、b、c、d、e五種。
a.環鍊形:這種煙羽曲折呈環鏈狀,在水平和垂直方向上擺動劇烈,容易分裂而消散,並隨著與煙囪距離的增大,汙染物濃度迅速降低。這種煙羽多出現在午後低層大氣不穩定、湍流發展強烈時,在晴朗的夏天午後為常見。
b.錐形:這種煙羽的形狀像一個有水平軸的錐體,煙羽體外形清晰。錐形煙羽多出現在陰天、風速較大、低層大氣處於中性平衡時,或在早晚大氣溫度層結轉換的過渡時刻(從穩定過渡到不穩定,或從不穩定過渡到穩定)。此時,近地面氣層裡的煙羽常沿主導風向流動,呈錐形擴散。錐形煙羽從煙囪到達地面的距離比環鍊形煙羽長。
c.扇形:俯視這種煙羽,外形呈扇形。扇形煙羽多出現在晴朗夜間或早晨,當低層風小、氣溫自下向上增高、大氣處於穩定狀態時。在這種情況下,煙羽只能在穩定氣層內緩慢地向兩側擴散。扇形煙羽內部的汙染物濃度很高,當遇到山地、丘陵或高大建築物時,汙染物還會下沉,造成地面汙染。
d.漫煙形(薰煙形):漫煙形煙羽多出現在日出後輻射逆溫被破壞時。此時,煙軸之上有逆溫層,而煙軸之下至地面間氣層不穩定,因而煙羽上升擴散到一定程度就受到逆溫層的阻擋,使垂直擴散空間僅侷限於地面至逆溫層底之間。在這種情況下,如果低層風小,則大氣稀釋能力就更低,高濃度的煙羽會迅速擴充套件到地面,造成地面的嚴重汙染。煙霧事件大都是在這種情況下發生的。
e.屋脊形(上升形):這種煙羽多出現在傍晚,當煙軸之下至地面間氣層穩定而煙軸之上氣層不穩定時,煙羽則在上面不穩定氣層中沿主導風向流動,呈屋脊形擴散。屋脊形煙羽體的下邊邊緣清晰,煙氣濃密;而煙羽體上邊稀疏,甚至出現不連續的碎片。屋脊形煙羽體的下部,汙染物濃度大,但只要不遇到高大建築物、山地或丘陵,就不會發生下沉作用而造成地面汙染。
煙羽在下風方向的濃度分佈
圖1右邊定性地畫出汙染源下風方向某一截面處垂直穿過煙軸中心的平均濃度廓線,示意出煙羽的幾何形態和濃度沿垂直方向分佈的關係。煙羽中心軸上濃度最高,隨著距煙羽軸垂直距離的增大,上下兩側濃度逐漸降低。在擴散空間的大氣湍流強度近似均勻的情況下,濃度分佈曲線相對應於煙羽軸是對稱的,符合正態分佈(如圖1,a、b、c);相反,是非正態分佈的(如圖1,d、e)。湍流強的一側濃度高,湍流弱的一側濃度低。隨著大氣穩定度的變化,煙羽在水平方向的散佈及其中心軸處的濃度也會發生變化。例如大氣穩定時,煙羽水平散佈窄,濃度在煙羽中心軸附近較高而向兩側降低得較快;相反,大氣不穩定時,煙羽水平散佈寬,濃度在煙羽中心軸附近較低而向兩側降低得較慢。對於同一個擴散煙羽來說,下風方向各處煙羽軸上下的濃度廓線是隨著距離的增大而有變平的趨勢;煙羽中心軸附近的濃度逐漸降低而在兩側則相應地增高。在同一氣象條件下,煙羽外形的側向範圍是隨著擴散平均時間的增長而加寬;下風方向某一固定地點濃度的側向分佈曲線是隨著取樣時間的加長而變平。圖2左邊表示煙羽的瞬時邊界、10分鐘內的平均邊界和2小時內的平均邊界,右邊表示在這三種情況下的汙染濃度分佈。從圖2中可看出:瞬間煙羽廓線呈現出一種不規則的變化,並隨著同汙染源距離的增加而逐漸變寬,其濃度的分佈也是不規則的,在峰處濃度很大;10分鐘內的平均煙羽廓線呈現出光滑而規則的邊界,其濃度的分佈是較規則的,但在峰處濃度較大;2小時內的平均煙羽廓線變寬,其濃度分佈規則,而且在峰處濃度較小。
圖3是由高煙囪排放的煙羽所造成的地面濃度分佈;在煙囪底部附近,濃度為零;在某一下風向距離上,濃度迅速升到高值,隨後又逐漸減小;煙羽軸投影線上的地面濃度總是比其兩側高。