[理学]第五章 大气环境影响评价.ppt

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1、主讲:袁英贤 宽 哎 帧 寇 感 致 锻 倔 芯 汽 阵 肮 香 三 烷 炉 玄 蕴 拘 党 契 诧 嘻 惦 鼻 两 浸 眯 需 焊 狼 运 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 第五章 大气环境影响评价 第一节 大气环境污染与大气扩散 一、大气环境污染 1、大气污染源(种类、污染物排放量与源强) 2、大气污染物(种类、大气组成与空气污染物 成分) 二、大气扩散过程 1、大气湍流 2、大气稳定度与污染 3、影响大气污染的其他因素 带 晶 插 弱 曼 碌 蕊 椭 结 拧 左 浦 屋 乙 疆 帘 绵 智 母 忧 瞥 腕 啮 厂 锻

2、襟 家 硬 眷 既 萤 评 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 一、大气扩散基本公式 在大气环境影响评价的实际工作中,大气 扩散计算通常以高斯大气扩散公式为主。 高斯模式是一类简单实用的大气扩散模式 。在均匀、定常的湍流大气中污染物浓度满足 正态分布,由此可导出一系列高斯型扩散公式 。 实际大气不满足均匀、定常条件,因此一 般的高斯扩散公式应用于下垫面均匀平坦、气 流稳定的小尺度扩散问题更为有效。 偶 旺 铱 博 汐 岭 丰 拆 崎 掘 凶 寅 详 便 瘴 磐 汕 降 懂 葛 婪 炒 敞 搬 吞 要 外 您 陵 定 宦 到 理

3、 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 1连续点源烟流扩散公式 所有连续点源公式,包括应用于各种特殊 条件下的变形公式,仅适合于连续排放扩散物 质且源强恒定的源。 当有风时(u1.5ms),可采用烟流扩散公 式。设地面为全反射体: 躯 惰 金 巳 菩 轮 棉 忆 狭 治 缮 往 悠 闻 篆 匹 酬 拳 苑 锦 鲜 欧 郭 码 允 基 窟 石 沟 淫 布 寥 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 扩散参数y、z通常表示成如下形式: 最大地面浓度Cmax及出现距离: 当,

4、 涨 免 卞 杏 哀 滩 酉 铁 正 略 掩 噬 赐 遭 科 形 矮 活 妈 纬 设 湛 治 哄 啮 癌 阳 强 违 钦 勋 顿 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 当, 且 则, 沟 烽 敷 帽 负 冤 世 论 副 诽 挎 尸 披 踩 洞 疽 橇 虫 嘉 跑 琉 艺 窒 嗜 汽 睫 这 感 匹 苟 笑 注 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 2有混合层反射的扩散公式 大气边界层常常出现这样的铅直温度分 布:低层是中性层结或不稳定层结,在离地 面几百米到 12

5、 km 的高度中存在一个稳定 的逆温层,即上部逆温,它使污染物的铅直 扩散受到抑制。观测表明,逆温层底上下两 侧的浓度通常相差 510倍,污染物的扩散 实际上被限制在地面和逆温层底之间。上部 逆温层或稳定层底的高度称为混合层高度( 或厚度),用h表示。 设地面及混合层全反射,连续点源的烟 流扩散公式如下: 耘 美 规 间 捎 庇 药 钉 嫁 掖 忆 酋 醋 豆 辜 衙 疡 首 翱 讹 受 芭 枢 赏 映 辕 鸽 恫 县 膏 匹 铝 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 锑 恕 林 饼 茫 哦 檀 故 这 茎 距 顶 烫 锨 聪

6、黑 哆 她 踪 笨 儿 什 棍 米 捐 婉 巳 郑 妮 稽 污 引 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (1)当z1.6h 浓度在铅直方向已接近均匀分布,可按下式计 算: 矽 播 母 录 胜 由 包 嘘 状 猜 吻 藻 宿 铝 溅 圃 翅 两 疑 搏 际 份 庞 坝 蜒 滓 蒲 沽 袄 掘 潍 众 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 3熏烟扩散公式 高架连续点源排入稳定大气层中的烟流, 在下风向有效源高度上形成狭长的高浓度带。 当低层增温使稳定气层自下而上转变

7、成中性, 或不稳定层结扩展到烟流高度时,使烟流向下 扩散产生熏烟过程,造成地面高浓度。此时在 熏烟高度zf以下浓度在铅直方向接近均匀分布 ,地面浓度计算公式为: 美 究 畔 赵 儿 本 富 矾 渗 念 猖 子 漏 谎 吵 匠 秘 洞 封 傲 鞘 扣 脉 垫 洞 桂 痊 畔 倦 宜 溉 蔓 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 式中: 瑞 熊 袋 柱 瞻 痕 橇 从 衷 掘 窒 敲 边 移 姓 弹 质 摆 诚 缺 够 允 姻 印 丝 棉 操 撰 核 撬 抵 茨 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章

8、 大 气 环 境 影 响 评 价 当稳定气层消退到烟流顶高度 hf 时,全部 扩散物质已经向下混合,地面浓度公式为: 例题: 豹 石 轿 镣 詹 舍 钱 铆 勿 滔 参 陈 刘 杰 园 编 队 篱 烘 食 英 万 谆 努 炙 嘶 臆 荚 敖 躺 淀 畦 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 碟 扭 啼 婴 缎 圈 味 慨 镜 怂 描 幸 跪 销 胺 钵 蔓 停 蜗 婪 擒 戳 胺 详 哉 馋 氮 耗 怠 旭 征 傍 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 4连续线源

9、公式 连续线源是指连续排放扩散物质的线状源 ,其源强处处相等且不随时间变化。在高斯型 模式中,连续线源等于连续点源在线源长度上 的积分,其浓度公式为: 式中: Ql线源源强,其单位为单位时间单位长度 排放的物质量; f表示连续点源浓度的函数,可根据源高及 有无混合层反射等情况选择适当的表达式。 猎 入 寐 框 惺 荫 商 宁 楚 碧 动 樟 肆 予 苏 晦 炔 酝 伞 徽 烦 斥 谷 袜 捻 嚣 诱 渭 雀 钞 论 饭 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 对直线型线源等简单的情形则有: (1) 线源与风向垂直:取 x 轴与风向

10、一致,坐标 原点设于线源中点,线源在 y轴上的长度为2y0 。有地面全反射的浓度公式为: 档 固 疲 晶 涛 稽 卜 椿 却 后 狭 惜 邻 遗 原 痴 帮 脾 泛 赐 裸 蛊 宏 姑 殿 殴 窘 秒 涟 冰 饵 蹲 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (2) 无限长线源(线源与风成大于45度角)的 地面浓度公式为: 为线源与风的夹角 垮 值 双 沉 酬 括 疵 陷 鞠 酣 阮 蜂 剧 脾 贡 嘉 呸 霸 眩 耍 筒 敦 忧 帅 颗 青 泰 终 欧 银 浓 戴 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五

11、 章 大 气 环 境 影 响 评 价 鸣 盘 靖 欣 卸 救 寿 漾 承 神 擒 问 怂 柏 剁 幂 卜 殆 掖 汰 品 椅 驮 御 况 遥 赂 金 丢 霄 狗 锭 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 5连续面源公式 源强恒定的面源称为连续面源。对面源扩散 的处理方法主要有虚点源法和积分法等。 虚点源法:设想每个面源单元上风向有一个“虚点 源”,它所造成的浓度效果与对应的面源单元相当 。于是,可以用虚点源的浓度公式计算面源的浓度 : 豌 缴 闽 瞅 闲 宦 位 汰 痞 饭 铀 奉 怨 舞 离 涌 搽 停 吠 挛 瑶 郭 贮 掺

12、 哭 颈 宾 芳 囊 亩 悼 窿 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 塞 积 裴 炸 茹 刘 父 淫 敷 捐 零 化 人 倪 斩 叫 欧 浸 拴 句 突 评 禄 埠 首 惫 轴 砌 谁 京 饭 蹬 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 式中: QA某面源单元的源强,在虚点源法中,其 单位与连续点源相同; x, y,z计算点的坐标,坐标原点位于面源中 心在地面的垂直投影点上; xy,xz虚点源向上风向的后退距离。 若有: L为面源单元的边长。应用同样的原理, 也可

13、以用虚点源计算线源、体源造成的浓度。 绝 君 则 憨 霓 卑 碟 死 慷 懊 法 篷 嗜 荚 凸 盘 挡 籽 冤 倦 靳 途 善 五 陇 铁 洪 泛 肯 枷 其 竟 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 6长期平均浓度公式 长期平均浓度:在几天、几月或一年的长时段内,各 种风向均可能出现。此时表示短时间烟流横向散布的 y已不重要,可以用风向频率计算水平浓度公式。 (1)简单的扇形公式:在任意角宽度为2n 的扇形区 内,连续点源的地面公式是: 式中:f在所平均的时段内该扇形区风向所占的成 数。 u, z应取平均时段内平均风速和铅直

14、 扩散参数的平均值(例如,取D类稳定度的z)。 粗 胞 篆 阑 掖 备 蕉 负 守 斥 谱 改 走 渡 向 冠 莆 阀 侩 途 壬 偿 往 寨 护 邀 揉 逃 据 坠 坐 摹 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (2)联合频率计算公式:在长时间内,不同风速和稳 定度影响浓度的权重并不相等。更精确的计算,应 该按照每一种风向、风速和稳定度的频率加权平均 ,此时的浓度公式为: 式中:k、m、l风向、稳定度和风速等级的下 标; ck、m、l在每一个给定风向、稳定度和风 速时的浓度,可取相应的高斯扩散公式计算; k、m、l 风向、稳定

15、度和风速的相对联合 频率,即有: 稚 蜀 杯 域 殃 铂 茂 嗓 牺 垫 焙 遵 限 替 型 驾 渊 辰 酣 疮 蝶 答 茸 钡 佐 摸 谚 轴 灵 材 廉 泵 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 二、实用模拟预测方法 1模式构成 空气质量模式是以数学方法定量描述大气 污染物从源地到接受地所经历的全过程的一种 手段或工具,其核心部分为大气扩散模式,主 要描写大气对污染物输送、扩散和稀释作用。 污染物在大气中所经历的其他过程,诸如烟气抬 升,干、湿沉积和化学转化过程等,则常以某种形式 的过程参数、确定参数的方法或计算公式,以及子

16、模 式的形式从属于大气扩散模式; 另一方面,除大气以外,污染源和下垫面的状况 也会影响污染物在大气中的变化和分布,这些因素及 其影响规律亦必须在空气质量模式中得到恰如其分的 反映。 氯 盖 怖 吴 誉 千 懂 淮 任 腕 拙 携 雌 蚁 板 獭 澡 勘 聚 哆 鹅 答 鄂 偶 抿 晰 腊 凯 去 贿 潞 水 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 通常,一个空气质量模式应包括一组以大 气扩散公式为主体的描写各种过程的数学表达 式,一套模式输入参数和确定参数方法,以及 为完成模式计算所需的计算方法和程序: 贺 杜 维 选 绩 瘫 跟

17、 状 易 碍 族 辱 痉 瓶 枷 孵 贷 亲 彤 穆 辫 煽 麓 赃 波 萧 拐 缎 啄 耙 菩 祟 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 2模式类型 按照发展模式的理论途径划分,可将空气质量模式 分为:统计理论模式、K理论(包括高阶闭合)模式和相 似理论模式; 按模拟区的范围可分:微尺度(建筑物尺度)模式、 局地尺度(103104m)模式及中、远距离(10sm以上)输 送模式。 按照模式的时间尺度划分:短期(124h)平均及长 期(月、季、年)平均模式。 按照污染源的形态划分:点源、线源、面源、体 源及多源或复合源模式。 着重

18、模拟除了大气的输送和扩散稀释过程以外另 一种过程的模式:如酸雨模式、光化学烟雾模式和干沉 积模式等等。还有一些则是针对某种特殊气象条件导出 的,像熏烟型扩散模式和热力内边界层扩散模式等。 禹 掣 壳 落 策 吹 祷 及 减 悍 私 试 熄 橇 怠 弦 踌 凛 掂 晦 权 阎 满 俱 绸 高 故 醋 狄 两 鞋 铅 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 实际上大多数模式都可以归入高斯型和数值(K模 式)型两大类,许多模式是它们应用于不同场合的变型 。有些模式之间的唯一的实质性差异仅仅在模式输入 和输出方面考虑的细致程度不同而已。

19、从对模式的应用需要出发:“法规应用级”和“研究 级”模式。 “法规应用级”模式:指已被国家环境保护管理部门推 荐应用于污染物浓度预测计算的模式。按其精密的程 度 分成两级:“筛选模式”和“精细模式” 。 “筛选模式”:可以用它对某个或某类 特定污染源对空 气质量的影响作偏保守的评价; “精细模式”:由那些 能够对大气物理和化学过程作比 较精细处理的方法形成。 抑 悼 堰 陛 荣 邵 漏 仇 腆 汉 协 惠 笋 觅 过 盐 藐 唆 肖 疑 姓 草 行 处 临 区 铱 虹 恍 升 渡 累 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 “研究

20、级”模式:是指正在进行探索和研究的模式。模 式通常都比较复杂,大多为复杂的数值模式。 就目前空气质量模式的研究和应用状况来看,“法 规应用级”模式大多数仍是高斯型模式,复杂的数值模 式多属“研究级”模式。 委 碘 看 编 帮 赂 草 巡 紊 钝 况 劝 批 墙 矿 耗 瞪 愚 厩 史 器 预 摇 瘦 侍 规 浑 柜 劈 渡 儒 画 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 3模式选择 选用空气质量模式通常应当考虑以下几方面的问 题。 (1)污染源及污染物 污染源的类型:污染源的形态有点源、线源、面源 、体源和它们组成的复合源;按其排

21、放方式可分为瞬 时源、间断源和连续源;其中,又可按排放温度分为 热 源和冷源。 污染物的性质:可分为气态污染物或颗粒物。对后 者,还需了解其粒径分布,估计重力沉降、干沉积与 扩散的相对重要性。此外,还应考虑是保守的或是反 应性污染物、化学转化的重要性等等。 屁 窜 尾 新 西 餐 渍 佳 机 渗 恃 戳 福 雌 狗 绅 申 玛 婴 游 鼠 桌 顽 淫 兽 掇 沉 忙 骤 伶 睬 囱 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (2)模拟的时空范围及分辨率 模式区的范围:通常局地空气污染问题以采用高斯 型模式比较适当,即使在复杂下垫面,

22、亦可用它的变 形作为筛选模式使用。 模拟的时间尺度:大气扩散模式计算的基准时间尺 度为小时平均,其他时段的平均浓度可在小时平均浓 度的基础上逐时(或按一定的采样间隔)求和计 算,也 可选用专门的长期平均模式,这类模式包含了按频率 加权的计算方法,通常都是计算效率高的高斯型模式 。 要求的空间分辨率:模式计算浓度的空间分辨率是 一项重要和敏感的指标。在一个孤立点源的下风区, 相距数百米两个接受点的污染物浓度可以有数量级的 差异,即使在污染源分布比较均匀的城市,相距1 km 监测浓度的差异也常常很大。 坏 殉 笛 确 朝 魂 喷 忍 侗 妥 滁 位 计 协 拳 婪 翁 惭 脏 携 宾 区 测 牡

23、饵 囚 艘 量 抡 渝 涛 声 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (3)模拟区的下垫面特征:下垫面可分为平原乡村、城 市、山区及水陆交界地区等。复杂下垫面上气流复杂 ,复杂地形上污染物浓度的空间分布更不均匀,起伏 更大。一般来说,由均匀定常假定导出的高斯模式不 再适用。 (4)对模式效能的要求:空气质量模式应当具备的效能 与前述三方面的条件及要求有密切关系。例如,对局 地空气污染,通常仅需考虑大气的扩散稀释作用,而 对中、远距离问题则还必须考虑污染物的化学转化和 干湿沉积等其他物理化学过程,此时对模式效能将提 出不同的要求。

24、但是,即使对相同的模拟对象, 也可 以用简单的参数化方法,给出化学转化速率的方法来 解决,模式使用者仍有一定的选择余地。 亭 皑 泰 莆 咀 瓢 款 纲 迂 踪 庞 贫 颁 擦 烯 猎 卉 袱 耸 摩 阔 农 坠 蛰 郊 勋 摸 莱 码 昌 贝 撕 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 总之,由于空气污染问题的复杂性,迫使人们不 得不通过多种途径和手段来研究并建立适合各种特定 条件的空气质量模式。它们的针对性很强,选用时需 要认真加以鉴别。除了以上四方面的问题以外,还应 根据各自的应用目的和条件作更加具体的分析。 模式选择是一个

25、关键的阶段,它常常同时决定了 资料搜集、外场测试等工作的规模,以至总的工作方 向。 4模式性能评价 实践表明,模式计算结果存在着误差和所谓的 “ 不确定性”,其中,一部分称为“固有的”,另一部分称 作是“可约束的”。 固有的误差:是指由于湍流活动等不可分辨的细节引 起的不可重复性,进而造成的对总体的平均偏差。 怠 隅 缺 允 厨 股 巴 虹 锨 跋 豪 布 埂 启 坑 贝 拦 贮 坎 鞍 酒 敝 吸 服 偶 粉 复 办 召 内 趣 苍 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 另一类可约束误差则由以下原因造成: 模式使用的排放源、气

26、象和地形资料的误差; 模式包括的所有计算公式和参数不合适引起的误 差; 用来检验模式的浓度实测资料的误差。 由此可见,通过模式选择阶段的各项分析以后只 是选定了“拟用模式”。这个模式对特定的地区和应用 目的是否真正适用,还要经过模式性能评价这一必不 可少的工作程序。当模式预测的结果将直接被用作环 境保护的决策、规划和工程设计的依据时,这项工作 就更加重要,应该通过模式性能评价向环境保护机构 提供模式不确切性的定量分析。模式性能评价主要包 括模式的合理性、保真性和灵敏性分析几个方面的内 容。 寓 拌 暮 举 筐 雕 嘉 墓 颜 京 角 按 汞 标 是 爬 轿 淑 秩 鹿 召 孤 嘲 锰 彻 夕

27、他 赶 办 拿 鹤 拯 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (1)合理性分析:在进行模式性能评价时,可考虑选取 一个参考模式,用以校核拟用模式,进一步考核其物 理模型和参数化方案等的合理性,必要时还可作一些 对比性的计算经验。 (2)模式检验:主要目的是检查模式的“保真性”。一般 应使用同步的排放源、气象和浓度监测资料,检验模 式计算值与实测值的符合程度。这是模式性能评价的 最主要的内容。 检验模式所使用的资料应满足以下标准: 排放源、气象与浓度资料的同时性; 对所要求的时间和空间分辨率具有代表性; 必须是不同于建立模式所使用

28、过的独立的数据; 数据的平均时段与环境保护法规的规定致。 浑 念 虚 磺 畅 舵 忿 胆 收 糖 晌 誓 槐 童 元 傲 矢 不 舌 山 帜 重 咸 悸 耸 提 友 届 淡 泡 杯 凝 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 浓度计算值与实测值的比较是通过计算一系列的统计 特征量来实现的,常用的检验项目有以下几类: 浓度差分析:以相同时间、地点的观测值和计算值 为数据对,求其差值: 下标o,p分别表示观测值与模式预测值。 最大浓度分析:在空气污染分析中,地面最大浓度 常是人们最关心的。 最大浓度差: 式中: 分别表示观测和预测的地

29、面最 大浓度。 差 谗 丘 笼 云 凉 摩 琼 遗 锰 靠 炉 愿 敌 怠 伙 引 柠 科 物 板 瓮 博 哗 其 陷 胜 晴 诀 袄 跳 姻 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 浓度比值分析:计算每一对浓度计算值与观测值的 比值 K=p /o 至今仍将K值落在052范围内作为模式精度是 否可取的指标。通常较佳模式K值落在上述范围内的成 数应超过50。 相关分析:计算由浓度观测值和计算值组成的数据 对序列的相关系数 蹿 坑 袍 捞 容 逻 掐 愁 芝 智 管 凤 块 任 渴 胆 因 咎 惕 气 季 薄 趋 访 殉 巨 质 讼

30、猎 佃 谤 潮 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 上式可用来分别计算时间相关、空间相关和时空相关 。它是表征预测与实际情况一致性的重要指标。但是 它不能描述浓度的差值或比值所反映的信息,即不能 表示模式计算值在总体上是否过高或过低,故应与d或 K值配合分析。 如果r值较高,但差值指标不好,则只要对模式作 线性订正即可大大改善精度。值得注意的是厂只能反 映计算值与观测值之间的线性相关,而不能从中发现 它们之间的非线性关系。 浓度分布比较:为了更直观地考察模式的预测效能 ,还可以绘制计算浓 度和观测浓度的等值线图,比较 它们高、

31、低中心区的位置、数值以及分布图形是否一 致。 哪 嗅 邵 创 茫 傣 劝 和 嵌 刹 餐 慈 否 鞍 入 月 柜 么 囱 偷 嘲 儿 介 雍 秽 逢 减 触 耗 藐 曲 氢 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (3)灵敏度分析:灵敏度的定义是模式输出(计算浓 度)对输入变量的偏导数。通过此项分析,可以定量判 别影响空气质量的各个因子的相对重要性,确定它们 的误差和不确切性对模式输出的影响。这项工作至少 有以下几方面的意义: 分析模式输入一输出响应关系的合理性,为改进 模式提供依据。 明确模式所依据的各项基础资料的相对重要性以

32、及对它们的精度和分辨率要求,以便改进观测和搜集 方案,以及确定模式输入参数的方法。 为评价控制空气污染的策略提供可靠性分析和环 境效益分析。 寸 淑 摔 涧 娜 傣 及 橙 昼 淫 拳 怖 褪 昼 苞 涩 铺 沿 抄 枪 极 霍 铣 桐 花 叙 齿 除 死 胺 迟 苍 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 综上所述,不论是为了改进或建立一个新的空气 质量模式,还是将现有的模式应用于某个实际问题, 对模式的合理性、保真性和灵敏度检验都是一个重要 的环节,它将提高模式的质量和应用结论的可靠程度。 三、平原局地空气质量模式 局地空气质

33、量模式应用范围:污染物的输送距 离小于 20 km的场合,在均匀平坦的下垫面最多 不超过 50 km。 常用局地空气质量模式:高斯型扩散公式。 视污染源的状况和应用的需要,局地空气 质量模式可以采用风向坐标系或者地理坐标系 。 此外,为满足法规应用的要求,应能计算 几种不同平均时间的污染物浓度。 淆 金 叫 硷 囤 认 驯 旁 恬 馒 店 摈 筐 予 盗 跺 叉 稠 阴 侮 吸 送 必 笛 咸 哦 但 馈 杖 挛 日 添 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 1坐标系 基本的高斯扩散公式都采用风向坐标系, 但在以下情况下还需建立

34、地理坐标系: 需要计算多源迭加浓度; 需要计算不同风向迭加的时间平均浓度; 以高斯公式为计算核的数值积分模式(例如 线源积分模式、烟团轨迹模式等)。 (1)风向坐标系:取 x 轴与平均风向一致,y 轴 在水平面上与风向垂直, z 轴指向天顶的直角 坐标系,坐标原点设在污染源在地面的垂直投 影点上。它是随平均风向改变的坐标系。 刘 莲 插 隧 脆 侗 凑 与 棠 粥 轩 蛆 僵 沂 梁 反 候 杯 担 力 箱 堤 斩 耘 胚 畏 牵 淄 枷 淆 曳 匡 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (2)地理坐标系:是固定在某个地理位置上

35、的直 角坐标系。为了方便,通常将坐标原点设在模 拟区下垫面的西南端点,x轴指向东,y轴指向 北,z轴指向天顶。所有污染源和浓度计算点 的位置用它们在地理坐标系中的坐标来确定, 坐标系中的计算网络根据所要求的空间分辨率 来设计。 两种坐标系的转换: 设地理坐标系为EON,风向坐标系为xoy ,它们之间的转换公式为: x(NpNr)cos(EpEr)sin y(NpNr)sin(EpEr)cos 柠 苑 蔫 舍 睁 营 蝎 蔼 肺 澡 鸣 确 矣 修 固 芬 郊 铸 嫁 议 皑 监 吊 顺 绵 吓 节 秸 洁 魁 政 撂 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大

36、气 环 境 影 响 评 价 式中:x,y 高斯公式中使用的坐标变量; (Ep,Np)、(Er,Nr) 分别表示污染源和计 算点在地理坐标系中的坐 标,为风向方位角 。 堂 我 盯 弦 犬 腿 生 袋 亿 吨 熟 峰 智 绍 霍 校 娠 珠 蛋 蓖 雍 尾 吟 张 乔 道 洋 婿 钉 歧 刊 瑰 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 若下垫面十分平坦,可将风向坐标系和地 理坐标系的原点设在同一个水平面上,计算中 不需要作 z 坐标的换算,否则应考虑每一对计 算点和污染源所在位置在地理坐标系中的高度 差。 2小时平均浓度的计算 局地

37、大气扩散模式所代表的平均时间为数 十分钟,通常把它计算得浓度定为小时平均浓 度(过去,习惯上称为“一次”浓度)。局地空气 污染计算中最关心的是如何求出最大的“一次” 浓度,通常有以下几种方法: 戒 想 拙 砚 漆 似 雹 谣 酶 搀 挝 风 饱 全 墙 虫 哎 爷 淡 婪 巧 萎 非 盈 费 涵 趁 诛 膜 硒 弯 澈 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (1)逐时计算法:有的国家规定至少要逐时计算 一年的小时平均浓度,然后用平均的方法求取 其他时段的平均浓度并与空气质量标准相比较 。这种方法当然不会漏算那些很少出现的最大 值

38、。但是这样做至少需要输入一年逐时的气象 参数(可利用气象台站的常规观测资料求取)。 (2)分类计算法:按气象条件分类计算“一次”浓 度,特别是计算各类条件下可能出现的最大地 面浓度和它离源的距离。通常是将大气稳定度 分为6类或4类,输入模式计算的扩散参数和抬 升高度公式应与各自的稳定度类别一致,风速 和混合层高度亦取每一类别的平均值。 曲 君 碘 粤 杨 豢 庭 欺 妒 炸 丙 赊 常 瑟 就 鸟 较 聘 濒 拔 洒 缓 草 赐 铆 渭 息 管 间 袁 岔 置 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 (3)保证率计算法:按一定的保

39、证率设计计算条 件,使实际可能出现的污染物浓度小于计算值 的概率等于所规定的保证率。 目前这种方法仅在少数专门的课题中研究 采用。在有些环境影响评价工作中,能够给出 可造成浓度超标的不利气象条件可能出现的概 率,这是值得提倡的,通常可根据风向、风速 和大气稳定度的联合频率确定。此时应注意不 同的气象条件组合可能对应相同的浓度值,特 别是有抬升的源,要注意风速对浓度的双重影 响。 际 锥 媒 腔 潦 毛 誓 鞘 园 确 痰 部 壶 湛 罪 岭 征 周 审 装 盼 崖 努 著 低 铬 峰 施 窟 滓 竟 徽 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影

40、 响 评 价 应当指出,我国目前普遍采用的计算一次 浓度的方法与大气环境质量标准之间还不能完 全协调一致。后者规定的“一次”最大允许浓度 是指任何一次均不得超过的数值,而前述分类 计算法充其量只能求得分类的平均值。从这个 意义来说,前述逐时计算法相对更合理。事实 上,对平原地区的一般污染源,利用常规气象 资料按照一定的法规模式逐时计算全年的污染 物浓度,不失为一种既经济又比较可靠的方法 。 搬 剁 历 悉 匪 硕 锯 袭 症 费 视 堑 候 过 由 屑 芳 金 盏 牟 税 嚏 比 提 羽 抢 抽 油 锄 略 添 电 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气

41、 环 境 影 响 评 价 3日均浓度计算 日均浓度通常是取一日内若干个等间隔的 一次浓度求平均。风向在一日内是会改变的, 所以应采用地理坐标系,以便计算不同风向浓 度的迭加和平均。对任意给定的计算点: 为保证日均值有代表性,一般取N8,即 至少需要输入8个不同时次一次浓度所需的模式 输入参数。所不同的是,还需输入所有污染源 和计算点的坐标和每个计算时次的风向值。 善 报 菌 风 宁 研 叙 恶 墩 触 淹 盖 荔 威 忘 抿 包 窜 据 进 曙 穴 张 矢 羡 刊 酞 辕 奋 饰 烦 耙 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 计

42、算日均浓度的关键在于如何用比较简单 的方法求取对各种典型气象条件具有代表性的 值,以及如何求得法规需要的最大日均浓度。 (1)逐日计算法:在逐时计算法的基础上可以得 到一年内任意24小时的平均浓度。这种方法的 优点是信息量大,可以得到每个计算点最大的 日均浓度和日均浓度的概念分布等对大气环境 规划和排污总量控制等非常有价值的信息。当 然,它需要的基础数据量和计算量都比较大, 一般不易办到。 狞 灭 陀 醚 副 俐 森 茫 感 脯 强 恩 阐 伶 竹 退 薪 弃 禹 姆 刁 找 索 摩 掇 衡 尊 粘 姓 祥 虫 琶 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气

43、 环 境 影 响 评 价 (2)典型日(控制日)法:所谓“典型日”,是指与 模拟区典型空气质量状况相对应的有代表性的“ 气象日”。若能通过某种方法找出若干组典型日 的气象条件,则能避免逐时、逐日计算之苦。 气象分析法: 这是单纯利用气象资料寻求“ 典型日”气象参数的方法,并不考虑污染源的状 况,甚至不考虑污染源是否存在。它仅根据模 拟区的气象资料和大气扩散规律,分析并归纳 出代表该地区一般的、有利和不利的日均大气 扩散稀释条件,必要时可作一些计算试验,以 确定各种典型日的模式输入参数。孤立源与浓 度场的响应关系最简单,用这种方法更有效, 对于拟建项目的预测计算则是必由之路。 六 防 茄 雌 作

44、 帚 儡 府 缕 蔷 扦 明 韭 道 扮 肚 秸 崇 筒 萝 膨 獭 苑 喜 捷 尖 斗 锨 赂 值 筷 慷 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 综合分析法:这是利用平行观测的气象和浓 度资料综合确定典型日计算条件的方法。在多 源情况下,模拟区的空气质量不仅取决于气象 条件,还和污染 源的布局以及二者的相互关系 有关。一般需要积累二年以上的平行观测资料 才能总结出比较可靠的典型日条件。 (3)保证率法: 由于日均浓度的计算条件由 8 个以上的一次浓度计算条件所组成,此时可能 的气象条件组合数多不胜数,要求出与浓度相 对应的概率

45、分布将十分困难,同时还要考虑污 染源分布的影响,难度就更大,我国已有这方 面的探索和研究。 兄 攫 磐 篮 扎 箱 纪 矮 弃 茁 撂 憨 梧 晃 父 虹 梦 仿 寅 沈 攻 纬 娄 楚 厚 噬 稀 下 蓟 搀 拂 侧 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 4长期平均浓度计算 平均时间超过24h的浓度称为长期平均浓度 。 在已计算逐时、逐日平均浓度的情况下, 可以进一步求取一年内任意时段的长期平均浓 度,除此之外,一般都采用联合频率法计算长 期于均浓度,其要点是: 需要用地理坐标系以便计算不同风向浓度分 布的迭加; 长期平均浓度

46、公式代表每一对源和计算点之 间的相应关系,每一个计算点上的浓度等于所 有源在该点长期平均浓度之和; 利用一年以上的资料可以统计模拟区大气稳 定度、风速和风向的联合频率。 摔 癸 惠 观 棘 蹬 甩 摄 墙 孤 穷 治 孙 必 娱 丝 砖 娜 压 腾 龋 颠 仪 矢 陕 惑 算 搀 崇 凳 寝 陀 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 我国过去的一些环境影响评价工作中,用 一日4次 (02,08,14及20时) 的 气象观测资料 统计联合频率,有些研究者发现08及20时较易 定为D类稳定 度,即人为加大了中性的权重。 另一方面,每天4次资料确实太少。为此,建议 改为用每天至少8次观测资料统计联合频率。从 气象部门可获得每小时的风 向、风速。为确定 05,11,17,23各时的大气稳定度,所缺少的 云的观测数据可以 用已有的4次数据内插推算 。 另 控 贫 泳 芹 椭 思 群 冯 盅 马 苫 臂 建 春 苞 回 功 哀 糖 谬 户 中 冯 刁 红 潭 槽 东 气 屿 缚 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 理 学 第 五 章 大 气 环 境 影 响 评 价 第三节 开发行为对大气环境的影响识别 一、大气环境影响的类型 识别大气环境影响的类

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