CALPUFF与烟团模式在复杂地形环境风险评估中的比较分析

CALPUFF模式是一个多层、多物种、非稳态的烟团扩散模式,可以模拟时空变化的气象场对污染物输送、转化和清除的影响,其气象场由实际气象观测资料结合中尺度气象模式模拟结果、实际地形土地利用资料等根据质量守恒原理诊断给出。应用CALPUFF模式系统对四川省罗家寨气田典型的高含硫天然气集输管线破裂过程的风险影响进行了环境风险评估,并与该项目环评报告中用大气扩散烟团模式得到的风险评估结果进行对比。结果表明,CALPUFF模式从诊断风场得到的最不利气象条件以及最不利气象条件下的风场与大气扩散烟团模式指定的最不利气象条件和诊断风场存在较大差异,从而导致了H2S扩散的差异。其中,CALPUFF模式得到的最不利气象条件下各风向的瞬时严重伤害和半致死浓度值范围沿着山谷走向分布在东北、西北和南方,而大气扩散烟团模式模拟的结果也出现在其他方向。另外,CALPUFF模式模拟得到的30 min平均最大浓度分布结果中半致死浓度范围与其他模式结果一致,比大气扩散烟团模式结果小得多。     

天然气瞬时泄漏扩散规律及其影响因素研究

为分析和预测天然气泄漏的扩散距离、扩散面积及扩散后的不动火区域,有效控制事故发生及降低事故后果,以某天然气储罐为例,对天然气瞬时泄漏的扩散规律进行了数值仿真。首先,确定适用于轻气的高斯烟团模型;然后,基于高斯烟团模型进行仿真分析,绘制天然气瞬时泄漏扩散的等质量浓度曲线和动火燃爆区域;第三,分析泄漏量、大气稳定度、地表粗糙度等因素对天然气扩散的影响,并分别确定不同条件下的动火燃爆区域;最后,基于数值仿真分析结果,提出天然气泄漏后的应急疏散和救护措施。结果表明:天然气扩散距离和面积随泄漏量增大而增大;大气越稳定,扩散的距离和范围越大;扩散距离随地面粗糙度增大而减小。     

MM5/CALMET/CALPUFF数值模式在关中地区SO2环境空气总量控制中的应用

利用中尺度气象数值模式MM5、边界层风温场诊断数值模式CALMET和污染物扩散多源数值模式CALPUFF,模拟和预测了关中地区2007年逐时气象要素场和S02的质量浓度分布.SO2质量浓度预测结果与监测结果的对比分析表明,年均质量浓度的预测与监测值比较接近,日均质量浓度的预测与监测值的时间变化趋势基本一致.污染物扩散轴线与主导风去向一致.西安、咸阳和铜川污染物的扩散主要沿东北、西南方向,宝鸡、商洛主要沿西北、东南方向,渭南市沿着秦岭北麓向东西方向扩散,表现出关中特有地形和气象条件对污染物扩散的影响.在现状SO2排放源和不考虑城乡界线的条件下,以各市SO2年均质量浓度最大值点作为控制点,年均质量浓度的二级标准为判断条件,采用等比例消减原则测算关中地区SO2的环境空气总量约60万t/a,西安、咸阳、宝鸡、渭南、铜川、洛南分别约9万t/a、11万t/a、7万t/a、29万t/a、2万t/a、2万t/a;在考虑城乡界线的情景下,关中地区SO2允许排放总量约31万t.     

有毒重气泄漏安全距离数值方法

以有毒重气硫化氢气体为对象,利用非正常排放扩散模型计算气体泄漏时地表扩散浓度场,对比研究两种极端大气稳定度条件下浓度场分布规律和特征,确定了各自情况下的安全距离。研究结果表明,大气稳定度对H2S扩散后果影响大,F条件下的浓度值相对较大但其扩散范围较小;该模型能定量地描述气体扩散地面浓度分布场,能快捷和科学地预测浓度和源强、风速、大气稳定度以及时间空间等的关系。笔者所用的方法克服了现实情况中安全距离设定单一的弊端,对有毒重气泄漏安全规划等有指导作用。     

长江江苏段船舶大气污染物排放清单及时空分布特征研究

为了明晰长江江苏段船舶的污染排放特征,支撑长三角船舶排放控制区建设工作,选取4个典型断面,利用船舶自动识别系统数据(AIS)、实地观测调研数据和劳氏船级社(LR)等机构的船舶特征信息,采用船舶交通排放估算模型(STEAM2),建立了2017年长江江苏段4个典型断面的船舶排放清单,分析了各断面船舶污染源排放的空间分布和时间变化规律。结果表明:长江江苏段各断面船舶大气污染物排放均以SO2和NOx为主;排放量高值区为镇江润扬大桥和江阴长江大桥断面;3—4月为船舶排放的高峰期,2月和9月为低谷期;普通货船、集装箱船的污染物排放贡献率最高,超过总污染物排放的90%。     

燃气连续泄漏扩散的三维模拟研究

准确掌握和明晰燃气泄漏扩散规律,准确地表达出在实际地理空间中燃气泄漏扩散浓度场的分布情况,具有十分重要的意义.以气体热力学、动力学、湍流扩散的梯度理论和统计理论为基础,分析在静风条件下无限空间瞬时点源扩散模式,考虑烟气抬升高度等因素,采用移动烟团积分方法,建立了改进的静风条件下地面点源的天然气连续泄漏扩散模型.以Matlab对模型作计算处理和数值模拟,并以CFD软件进行了模拟验证.     

顺德空气中SO2浓度的时空变化规律分析

以工业为主导的经济发展模式导致顺德区大气中SO2污染呈增长趋势,其中工业过程排放的SO2是顺德大气环境的首要污染物.以顺德区2003-2008年的SO2浓度监测值为研究对象,深入分析了其SO2浓度的时空变化规律及影响因素.结果表明,顺德区SO2污染物浓度随时间和空间的变化特征明显,其中乐从镇的SO2污染为全区10个镇街...     

基于修正A值法的吉林市城区控制区大气环境容量研究

为了解吉林市城区的大气容量,以2018年吉林市气象数据和污染物质量浓度数据为基础,分别采用单箱模型法和保证达标率法对A值进行修正,同时对吉林市城区控制区内大气环境容量和低架源年允许排放总量进行估算.结果表明:单箱模型法修正A值为6.600,概率公式达标率保证法得到 SO2、NO2、PM10和 PM2.5的A值分别为5.600、5.600、5.665、5.777;单箱模型法修正A值日分布呈单峰分布,月变化无明显规律;两种方法修正A值得到的大气环境容量Qa和低架源年允许排放总量限值Qb有一定差异.研究可为控制吉林市大气污染物排放总量和产业结构优化与调整提供依据.     

土方施工阶段扬尘扩散特征数值模拟

土方施工是建筑工程施工中扬尘排放最为显著的阶段,会造成严重的大气环境污染.为了制定有效的防控措施,需对扬尘质量浓度及分布规律进行分析.采用欧拉-拉格朗日气固两相流数学模型,对土方施工阶段不同基坑深度、不同风速下颗粒物的扩散过程进行数值模拟,并得到不同工况下颗粒物的扩散特征.结果表明,围挡和基坑壁对施工扬尘的扩散有抑制作用,但随着风速增加,抑制作用变小.相同风速下,随着基坑深度增加,扩散到基坑外面扬尘颗粒物的质量浓度降低,当基坑深度由2 m变为6 m,风速为3 m/s时,每个点位的质量浓度平均下降6.6％左右;当基坑深度由2 m变为6 m,风速为6 m/s时,每个点位的质量浓度平均下降9.5％;当基坑深度由2 m变为6 m,风速为12 m/s时,每个点位的质量浓度平均下降11.6％.障碍物的迎风面、2个障碍物之间以及围挡边缘的颗粒物质量浓度显著高于其他区域,应重点监测并做好降尘措施.     

炼油企业SO2的源特征分析评价及空气质量预测

分析炼油企业的SO2的源特征及环境浓度分布特征,可反应此行业的SO2排放现状.利用高斯点源模型对石油化工行业造成的SO2地面浓度进行预测.利用模糊数学法进行环境空气质量预测.结果表明,该区域环境空气属清洁.     

风浪流影响下的船舶废气排放测度模型研究

船舶速度是船舶废气排放量计算的重要影响因子。为更加准确地测度船舶废气排放量,考虑海洋环境场对船舶速度的影响,分析了风、浪、流影响下的船舶运动,利用获取的实时风、浪、流信息对船舶AIS提供的航速进行修正,在此基础上建立了风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型,并介绍了船舶引擎功率的估算方法,以及排放因子和负荷因子的确定。最后,选取某散货船和客滚船的两个航次,分别采用传统模型和风、浪、流影响下的船舶废气排放计算模型进行计算,以CO2排放量反推油耗,并计算其与实际油耗的误差,结果表明,与传统模型计算结果相比,基于风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型得到的误差均有所减小,分别减小16.90%、18.60%、21.59%、21.94%,验证了模型的有效性。     

基于AIS数据的长江口船舶排放清单研究

为了研究繁忙水域的船舶排放清单,基于船舶自识别系统(Automatic Identification System,AIS)的数据建立了针对不同船型的船舶排放计算模型。先根据AIS数据中包含的船舶尺度数据计算各类船型的发动机功率,然后运用基于AIS数据的模型计算船舶排放清单及排放分担率,最后对船舶排放的空间分布进行分析。以2010年长江口水域的船舶交通流数据为基础,计算该水域的船舶排放清单,结果表明:1)在各类船舶废气排放物中,CO2排放量最多,NOx和SOx次之,N2O最少,结果合理可信;2)各类船型的排放分担率分别为5.36%(客船)、6.59%(散货船)、51.47%(集装箱船)、15.95%(油船)、5.37%(渔船)、15.27%(其他船型);3)船舶排放聚集区主要是长江口的南、北槽航段及其附近的码头水域。     

雾霾时车辆尾气排放对驾驶员能见度的影响

针对北京道路车辆尾气排放对雾霾时驾驶员道路能见度的影响问题,建立了雾霾时车辆尾气排放与驾驶员道路能见度关系模型。该模型以车辆为单元建立车辆尾气排放元胞,考虑了车辆尾气排放后的污染物物理和化学变化,并以车道中的尾气排放位置截面及截面单元、交叉口处的尾气排放位置区间为模型单元。为验证该模型,于2016年10月-2017年2月和2017年10月-2018年2月,在北京地区部分路网检测了驾驶员道路能见度等数据,并统计了各时段驾驶员道路能见度的分布情况。对建立的关系模型进行仿真,结果表明,该关系模型的仿真结果与实际检测数据的误差占比平均值小于4. 98%,验证了该关系模型用于描述北京市道路车辆尾气排放对雾霾时驾驶员道路能见度影响的有效性。     

基于STEAM的靠港船舶大气污染物排放清单研究

随着我国船舶排放控制区的设立,船舶大气污染物排放成为社会广泛关注的热点。以对城市影响显著的内河靠港船舶为研究对象,采用本土化的船舶交通排放估算模型(STEAM),结合船舶自动识别系统(AIS)中的船舶轨迹信息、船舶档案数据库信息及调研信息,实现基于船舶活动的"自下而上"的排放清单编制。将上述研究成果应用于南京龙潭集装箱港区,得到2014年该港区船舶大气物排放量分别为PM103.452 9 t、PM2.52.762 3 t、NOx196.004 4 t、SOx2.896 6t、CO 20.624 5 t、HC 8.127 8 t以及CO212 554.289 5 t。与整个港区排放相比,靠港船舶是SOx和NOx排放的重要来源,占比分别达到70.76%和58.16%。基于排放特性分析提出靠港船舶减排路径。     

基于船舶操纵模拟的船撞桥概率研究

针对船舶在桥区水域航行过程中撞击桥墩的碰撞概率问题,建立并验证了船舶操纵数学模型,模拟了船舶在不同风、水流等条件下的航行情况,改进了AASHTO船舶撞桥概率模型中几何概率的算法,提出了以模拟试验样本的航迹带中心位置坐标为均值,以模拟实验样本结果计算的方差为方差的几何概率模型,同时引入停船概率模型。将改进后的模型应用于北江油金大桥船舶操纵模拟及船撞概率的研究,预测2020年北江油金大桥受上行船舶碰撞年频率大约2.81×10-6次/a,受下行船舶碰撞年频率3.43×10-4次/a,总碰撞频率3.461×10-4次/a。     

首都国际机场移动源大气污染物排放清单研究

根据收集到的首都国际机场飞行区活动水平数据,采用适合估算各类移动源污染物排放量的方法和排放因子,建立了2013年首都国际机场移动源排放清单。结果表明,首都国际机场2013年移动源NO_x、CO、HC、SO2和PM_(2.5)排放总量为6 287.1 t、3 596.1 t、364.2t、373.4 t和185.0 t,分别占北京市各污染物总体排放的3.4%、0.3%、0.1%、0.4%和0.2%。其中非道路移动源是各污染物排放的最大贡献源,NO_x、CO、HC、SO2和PM_(2.5)排放量的90.7%、86.7%、79.4%、97.4%和81.3%来源于飞机,中型窄体客机及大型宽体客机贡献突出。相较而言,道路移动源排放比例较低,对HC、CO、PM_(2.5)和NO_x各污染物的贡献率为9.1%、8.6%、6.7%和4.4%。通过标准LTO循环方法估算飞机逐月排放,对LTO循环次数与各污染物排放量进行拟合,发现飞机排放的HC、CO、NO_x、SO2和LTO循环次数之间呈现较为明显的正相关关系,从而提出一种本地化的基于LTO循环次数估算飞机污染气体排放量的简单方法。此外,减少滑行时间可有效降低飞机在LTO循环过程中的污染物排放。     

冬季减排对广东省空气污染的影响分析

使用WRF-SMOKE-CAMx模型模拟了2017年1月广东省各市的主要大气污染物,模型对SO 2,O 3,PM 10和PM 2.5的模拟效果较好,但对NO 2存在低估,目前的排放源清单可能普遍低估了NO x的排放量。与基准年2015年相比,预测2020年广东省人为源的SO 2,NO 2,CO,PM 10,PM 2.5,VOCs,NH 3排放分别下降40%,32%,37%,23%,25%,31%,18%。在气象场与2017年1月一致的假设下,2020年同期广东省各市平均NO,NO 2,SO 2,PM 10,PM 2.5月均值下降率分别为31%,19%,17%,14%,14%。O 3平均浓度出现反弹,涨幅均值为11%,主要是由NO滴定效应减弱导致,显示了广东省臭氧污染防治的难度。不同地区气态污染物浓度变化率存在较大差异,2020年冬季珠三角地区的臭氧浓度上升显著,粤东与粤北的上升幅度相对较低;各市气溶胶的变化率相对较接近。     

一种在线监测机动车尾气超标排放的有效方法

分析机动车尾气污染现状和国内外有效的监测治理方法,对利用汽车OBD尾气监控系统判别车辆尾气超标的方法进行了探讨,并对移动污染源(机动车)的动态监测和管理提出见解,认为运用这个方法可以减少机动车尾气污染和降低排放总量。     

中庭式建筑内回廊排烟方法有效性的研究

中庭式建筑各楼层均通过中庭相连,因此给建筑物内机械排烟设计造成了困难.近年来一些学者提出了回廊排烟的概念,但并没有进行深入的研究.本文采用二维线性羽流模型对回廊排烟过程进行了描述,从理论上分析了采用回廊排烟控制建筑内烟气蔓延的效果.并采用FDS对一实际中庭式建筑采用回廊排烟的效果进行了模拟,对理论分析进行了验证.还对回廊内蓄烟池的深度进行了讨论,提出将回廊蓄烟池深度设为1 m左右是比较合适的.     

街区建筑物对城市交通隧道废气排放的影响

采用大气边界层模式和随机游动扩散模式相连接的模拟方法,对上海市拟建的交通隧道排气口附近街道建筑物区域的气流分布和废气排放物浓度场进行了数值模拟分析,设计了6种方案,并按不同的废气排放形式,分别分析了街区的地面污染物质量浓度分布.结果表明,在建筑物存在的情况下,排风口造成的地面污染物质量浓度的最高值会很大,可达0.44 mg/m3,若换成排风塔,则为0.13 mg/m3; 没有建筑物的情况下,由排风口和排风塔造成的地面污染物最高质量浓度分别为0.11 mg/m3,0.4 mg/m3.当风速增大,质量浓度会降低,最大值分别从0.44 mg/m3降为0.2 mg/m3,和从0.13 mg/m3降为0.1mg/m3.分析表明,建筑物附近的气流特征对污染物扩散会起引导作用: 垂直方向上,导致污染物从高空被带入地面; 水平方向上,使得污染物在下风向堆积; 当风速增大时,地面污染物质量浓度值降低.同时研究表明,对排风塔污染物散布起主要作用的是水平方向的气流结构,而对排风口的污染物散布起主要作用的则是其附近建筑物的背风侧的气流下洗效应和水平流场,因此建筑物背风侧有可能成为重污染区.