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高考申論題 105年 [環境工程] 空氣污染與噪音控制技術(包括相關法規)

第 一 題

📖 題組:
三、(一)煙囪有效高度為煙囪物理高度與煙流上升(plume rise)高度之和,會影響空氣污染物之擴散,試說明決定煙流上升高度之主要因素,並說明其影響。(12 分) (二)試就大氣擴散之角度說明如何決定煙囪之高度及直徑?(8 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

煙囪有效高度為煙囪物理高度與煙流上升(plume rise)高度之和,會影響空氣污染物之擴散,試說明決定煙流上升高度之主要因素,並說明其影響。(12 分)

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看到「煙流上升高度(plume rise)」的考題,應立刻聯想到物理學上的兩大驅動力:動量(Momentum)與浮力(Buoyancy)。解題時需將影響因素分為「排放源參數(排氣速度、溫度、煙囪直徑)」與「氣象參數(風速、大氣穩定度)」,並分別說明其與上升高度的正反比關係與物理機制。

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【破題】 煙囪有效高度((H_e))為煙囪物理高度((h))與煙流上升高度((\Delta h))之和,即 (H_e = h + \Delta h)。其中,煙流上升高度主要由廢氣的「動量(Momentum)」與「浮力(Buoyancy)」所驅動,並受大氣環境條件所制約。 【論述】

小題 (二)

試就大氣擴散之角度說明如何決定煙囪之高度及直徑?(8 分)

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考生看到此題應聯想高斯擴散模式中「有效煙囪高度(H = hs + Δh)」的概念。思考煙囪高度(hs)如何影響地表最大著地濃度及避免建築物下沖(Downwash);煙囪直徑如何影響排氣流速,進而影響動量煙流上升高度與避免煙囪洗流(Stack Downwash),並綜合工程實務規範(如 GEP)與法規要求進行論述。

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【破題】 煙囪設計之核心目的在於提升「有效煙囪高度(Effective Stack Height, H)」,促進空氣污染物於大氣中充分擴散,以降低地表最大著地濃度,確保環境空氣品質符合法規標準。其高度與直徑之設計需綜合考量大氣擴散機制、空氣動力學效應及工程經濟。 【論述】

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