基于aermod模型的敏感性预测分析

基于aermod模型的敏感性预测分析

aermod模型是国家部于2008年12月31日通过的《环境评估技术指南》（hj2.2-2008）中推荐的另一个模型之一。这是美国国家安全办公室与美国物理会议生会共同发展的新的扩展模型。主要包括三个方面：aermod（aermod扩展模型）、aermp（aermod地形预处理）和aermet（aermod气象预处理）。AERMOD是一个稳态烟羽扩散模式,可基于大气边界层数据特征模拟点源、面源、体源等排放出的污染物在短期(小时平均、日平均)、长期(年平均)的浓度分布,适用于农村或城市地区、简单或复杂地形。本文以某钢厂为例,介绍在复杂地形条件下地形数据以及探空数据对预测结果的影响。1空气湍流的od和aermod特点作为新版大气导则推荐的稳态大气扩散模式,AERMOD将最新的大气边界层和大气扩散理论应用到空气污染扩散模式中[1~3]。AERMOD具有下述特点:(1)按空气湍流结构和尺度的概念,湍流扩散由参数化方程给出,稳定度用连续参数表示;(2)中等浮力通量对流条件采用非正态的PDF模式;(3)考虑了对流条件下浮力烟羽和混合层顶的相互作用;(4)AERMOD模式系统可以处理:地面源和高架源、平坦和复杂地形和城市边界层的浓度分布;(5)AERMAP提出了一个有效高度对流场的影响。示踪试验表明,AERMOD模拟的结果比较理想。1.1烟筒的气象数据构成AERMOD模型运行的参数主要包括污染源数据、气象数据、地形数据等。(本文以点源为例)污染源数据主要包括烟筒底座坐标、烟筒几何高度、烟筒出口内径、烟气流量、出口烟气温度、排放强度。气象数据包括地面气象数据及探空数据,其中地面气象数据主要包括风向、风速、总云、低云、干球温度等参数,探空数据主要包括气压、离地高度、干球温度、露点温度、风向、风速等参数。地形数据主要为评价区域内网格点或任意点的地理坐标及DEM文件。1.2分析影响区域最大的企业标准条件,确定是否超标、超标、超标的点线输出结果包括典型小时、典型日及长期气象条件下,项目对环境空气敏感区和评价范围内的最大环境影响,分析是否超标、超标程度、超标位置,分析小时(日)浓度超标概率和最大持续发生时间,并绘制评价范围内区域小时(日)平均浓度最大值时所对应的浓度等值线分布图。1.3污染物的类型模型可处理各种基本气态污染物(SO2、NOx、NO2、CO),PM10、TSP等。2复杂地形下的影响预测案例的分析2.1烧结机污染源基础数据该钢厂是一家集烧结、炼铁、炼钢、轧钢为一体的大型钢铁联合企业,厂区现拥有多台烧结机,本论文以厂区的4台烧结机机头烟气作为污染源基础数据,同时项目所在地区主要以山区为主,地形起伏较大,山高、坡陡、谷深、山峦重叠,地形复杂,且项目位于三面环山的狭长河谷地带,年平均风速为1.7m/s。2.2烧结机烟气中so2的含量工程分析可知,钢厂排放的污染物主要为烟(粉)尘及SO2,而目前SO2主要来源于该钢铁厂烧结机机头所排放的烟气中,本文以SO2为评价因子分析讨论参数变化对预测结果的影响,源强参数见表1。2.3探空数据的计算地面气象数据采用当地2009年全年逐次逐日气象数据,探空数据采用厂址附近1个高空模拟格点数据;地形数据源为SRTM3地形三维数据,经ArcGIS坐标及地理投影转换,生成数字高程(DEM)文件,分辨率90m。2.4探空数据、地形数据对敏感点预测结果的影响在将上述污染源数据、气象数据及地形数据输入到AERMOD模型后,分别建立如下几个预测方案以分析探空数据、地形数据对敏感点预测结果的影响。在复杂地形的前提下,探空数据的有无对预测结果的影响;在平坦地形的前提下,探空数据的有无对预测结果的影响。2.5不考虑探空数据因素的条件下,地形数据、复杂地形、日变化的传播对预测结果的影响(1)在复杂地形的前提下,探空数据对预测结果的影响见表2。由表2和表3可知,在复杂地形的条件下,有探空数据时的预测结果均比无探空数据时预测结果在敏感点最大地面浓度值大其中小时浓度变化幅度为7.87%~51.19%变化幅度超过20%的占57.1%,日平均浓度变化幅度为1.06%~56.58%,变化幅度超过20%的占42.8%,影响效果较大,且最大值出现时刻不同。由此可见,在复杂地形的条件下,探空数据有无对预测结果影响很大。(2)在平坦地形的前提下,探空数据对预测结果的影响见表4。由表4和表5分析可知,在平坦地形的条件下,有探空数据时的预测结果均比无探空数据时预测结果在敏感点最大地面浓度值大,其中小时浓度变化幅度为7.98%~52.21%,变化幅度超过20%的占57.1%,日平均浓度变化幅度为0.73%~58.82%,变化幅度超过20%的占42.8%,影响效果较大,且最大值出现时刻不同。由此可见,在不考虑地形因素的条件下,探空数据有无对预测结果影响很大。(3)在考虑探空数据的前提下,地形数据对预测结果的影响见表6。由表6和表7可知,在考虑探空数据影响的条件下,平坦地形时的预测结果比复杂地形时预测结果在敏感点最大地面浓度值大,其中小时浓度变化幅度为0.49%~5.64%,日平均浓度变化幅度为0.20%~8.09%,影响效果一般,而且最大值出现时刻相同。由此可见,在考虑探空数据因素的条件下,地形数据是否考虑对预测结果影响一般。(4)在不考虑探空数据的前提下,地形数据对预测结果的影响见表8。由表8和表9分析可知,在不考虑探空数据影响的条件下,平坦地形时的预测结果比复杂地形时预测结果在敏感点最大地面小时浓度变化幅度为-0.96%~6.63%,日平均浓度变化幅度为-0.53%~8.37%,影响效果一般,而且最大值出现时刻相同。由此可见,在不考虑探空数据因素的条件下,地形数据是否考虑对预测结果影响一般。3探空数据的选取及处理AERMOD模型是《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2-2008)中推荐的进一步预测模型之一,但是在使用AERMOD模型时,应特别注意模型所需数据(探空数据和地形数据)的选取及处理,数据选取和参数设定不得当,都会造成运算结果较大的偏差。(1)在地形数据