大气污染模型介绍

2、 AERMOD模型 AERMOD模型的设计是基于统计理论的正态烟羽 模式。其包含三个方面的内容：AERMOD（大气扩散 模型）、AERMAP（ AERMOD 地形预处理）和AERMET （ AERMOD 气象预处理）。 AERMOD特殊功能包括对垂直非均匀的边界层的 特殊处理，不规则形状的面源的处理，对流层的三 维烟羽模型，在稳定边界层中垂直混合的局限性和 对地面反射的处理，在复杂地形上的扩散处理和建 筑物下洗的处理。
ADMS模型的优缺点 优点：1）ADMS可详细的模拟3000个网格污染源， 1500个街道污染源和1500个工业污染源（包括点源、 面源和体污染源）能够同时模拟。 2）ADMS中交通线源的污染物排放量计算，使用一 个污染排放因子的数据库，其可以与污染排放数据 库连接。 3）ADMS可以与商业化地理信息系统（例如Mapinfo 和ArcView）软件结合在一起。ADMS的气象处理器 可以处理各种输入数据。如风速、日期、时间、地 表热力通量和边界层高度计算边界层参数等。 缺点：1） ADMS模型无法计算复杂的风场。 2） ADMS模型现阶段中文版的某些功能还不够完善， 而英文版对于操作人员有一定的要求性，不利于普 及。
AERMOD模型应用 ① 杨洪斌、张云梅、邹训东、刘玉彻等在沈阳应用 AERMOD模型系统还礼并验证了空气扩散模型。 ② 丁峰、李时蓓、蔡芳等对 AERMOD模型系统在国 内环境影响评价中实例验证的研究成果，宁波市 北仑地区SO2、NO2 预测浓度值与现状监测的比 值在0.5～2.0的频率数分别为64.3%、85.7%。 ③ 王格利用铁岭市在2004年的PM10（可吸入颗粒） 和SO2大气环境监测资料、污染排放清单资料和 气象资料，运用AERMOD模型对铁岭市大气环境 质量区域进行了评价。 ④ 刘永清对AERMOD模型种采用的大气边界层理论 和大气扩散方法进行了分析。
ADMS模型的应用
① 胡刚、张军、袁辉、崔志强在重庆某复杂地形区 域应用ADMS模型预测H2S地面浓度。 ② 王海波应用ADMS模型对抚顺市空气质量预测。 ③ 徐伟嘉、刘永红、余志等应用ADMS-Urban模拟 广州市天河区机动车尾气排放的NOX的扩散过程。 ④ 辽阳地区应用ADMS-Urban模型计算了在不同条 件下SO2日均浓度。 ⑤ 沙维奇利用ADMS城市大气扩散模型测算鞍山市 空气中的SO2环境容量。
（1）气象数据输入模块，应用标准的气象站数据， 产生模型运行所需的数据，如边界层高度， M-O长 度,摩擦速度，风向，降水率，边界层逆温层和温度 梯度等。 （2）边界层参数计算模块，计算出边界层的平 均风速，湍流分量，湍流的长度尺度和Lagrangian 时间尺度，能量耗散率，温度和浮力频率。 （3）烟羽抬升和浓度计算模块用于计算扩散参 数和浓度分布。 （4）复杂地形模块及建筑物模块提供了山地、 沿海、城区及建筑物尾迹中的污染浓度计算方法。
采用非稳态三维拉 格朗日烟团输送模 型，可以处理有时 空变化的恶劣天气 条件和污染源参数， 比高斯烟羽模式使 用范围更广
计算中考虑 的为题
下垫面对污染物干 沉降的影响，干沉 降、湿沉降 质量守恒原理对风 场进行诊断，可用 于非定常、非稳定 的气象条件下的模 拟计算
复杂风场的 处理
处理污染的距离
处理的源类型
点，线，面体等类型 点，线，面等类型的 的源，主要用于恒定 源。 的工业源。不适用露 天矿类型的源
用途
各种基本气态污染物 模拟大气主要污染物 处理惰性污染物以及 （SO2，NO2,CO）， 和有毒物质的连续排 线性消除和化学转化 放 机制 可吸入悬浮颗粒物 PM10和PM2.5以及总 悬浮颗粒物TSP，研 究大气容量及大气质 量管理措施，应用于 环境评价和规划
大气污染扩散模型
大气污染扩散模型是一种用以处理大气污染物 在大气输送、扩散问题的物理和数学模型，在理论 模型基础上结合排放参数、气象资料集地形条件等 开发出各种应用软件，用于空气污染预报、环境影 响评价、城市大气环境容量测算及城市规划和决策 等。 我国2008年12月，环境保护部颁发实施《环境 影响评价技术导则大气环境》（HJ2.2--2008）推荐 三种模型，分别是ADMS、AERMOD和CALPUFF模型。
1、ADMS（Atomspheric Dispersion Modeling
System）模型应用基于Monin-Obukhov（M-O）长度 和边界层高度来描述边界层结构和参数的最新物理 知识。 ADMS模型是一个三维高斯模型，以高斯分布公 式为主计算污染浓度，但在非稳态条件下的垂直扩 散使用了倾斜式的高斯模型。ADMS模型系统包括气 象数据输入模块，边界层参数计算模块，烟羽抬升 和浓度计算模块，干湿沉降和化学处理模块和复杂 地形模块及建筑物模块。
区别区其他 模型的特点
是用Moniu—Obukhov 长度和边界结构的最 新理论，精确定义边 界层特征参数，采用 连续性普适函数或无 纲量表达形式。在不 稳定条件下摒弃高斯 模式体系，采用PDF模 式以及小风对流模式。 重力沉降、干沉降、 湿沉降、建筑物下洗 和化学变化的迁移转 化。 不能
考虑了地形对污染 物浓度分布的影响， 在计算中AERMOD模 型是用了分界流线 的概念，即将扩散 流场分为两层结构， 认为障碍物上的污 染物浓度值取决于 烟羽的两种极限状 态 点源排放是考虑附 近建筑物造成的空 气动力学气流下洗 的影响，干沉降 不能
CALPUFF模型流程图
CALPUFF模型的优缺点
优点：1）CALPUFF模型适用于考虑细致的湍流扩散 模拟、区域尺度污染物长距离输送和污染物二次转化 等问题的空气质量模拟；2） CALPUFF模型不仅可以 提供用户界面直接输入污染源的各项数据所需参数， 而且还提供了外部文件形式输入污染源数据的功能。 缺点：1） CALPUFF模型中CALMEF模块所需的气象、 地理资粮的前处理工作量以及CALPUFF模式所需要的 污染源前处理工作量大，同时，CALPUFF模型中的一 些污染源参数，如太深计算有效参数，初始垂直扩散 等参数难以确定；2） CALPUFF模型所用的数值方程 较为繁琐。
考虑了地形对污染物浓度分布的影响在计算中aermod模型是用了分界流线的概念即将扩散流场分为两层结构认为障碍物上的污染物浓度值取决于烟羽的两种极限状态采用非稳态三维拉格朗日烟团输送模型可以处理有时空变化的恶劣天气条件和污染源参数比高斯烟羽模式使用范围更广计算中考虑的为题重力沉降干沉降湿沉降建筑物下洗和化学变化的迁移转化
AERMOD模型系统流程图
AERMOD模型应用的优缺点 优点：1）用于控制AERMOD运行的Inp参数文件语法 简洁，相关控制参数简单明了。
2）该模型能按用户需要，一次计算同时输出各种各 样格式和要求的文件，如输出小时浓度、日均、季 均、年均不同保证率的浓度值，以及不同污染源的 影响值、预测区各点最大浓度值等。若配合相关软 件（如Excel、Sufer和Arcview等），后期分析制图 会更加方便。 缺点:1)部分气象数据获取不易。 2）目前常用的AERMOD模式系统为美国EPA网站推出 的DOS版本，没有Windows用户熟悉的窗口式界面。
名称
ADMS模型
AERMOD模型
CALPUFF模型
模型介绍
三维高斯模型，由高 基于统计理论的正态 非稳态三维拉格朗日 斯模式发展而来的模 烟流模式，稳定态的 烟团输送模式，由高 型。、 烟羽模型，高斯模式 斯模式和拉格朗日模 发展而来的模型 式共同发展而来
<50km短距离污染物 的污染 点源，线源，面源， 体源和网格等类型的 源。特别适用于高架 点源的大气扩散模拟 <50km短距离污染物 的污染 >50km长距离污染 宋宇等2002年利用CALPUFF模型研究了石景山区 PM污染对北京市的影响，通过监测数据比较，利 用CALPUFF模型系统较能成功的模拟石景山区飘 尘污染。 ② 王繁强等以CALPUFF模型为核心建立了区域大气 质量评价数值模式系统平台，利用2004年的气象 资料对某工程模拟分析，较好的模拟了污染浓度 分布范围，风场，回合层高度的关系。 ③ 邹旭东、杨洪斌、刘玉彻利用CALPUFF模型模拟 了2006年1月15日沈阳地区大气污染物扩散，结 果表明， CALPUFF模型能够直观、真实的模拟大 气环境中污染物浓度分布。
3、CALPUFF模型
CALPUFF为三维非稳态拉格朗日扩散模式系统， 与传统的稳态高斯相比能更好的处理长距离污染物运 输（50k以上的距离）。 CALPUFF模型由三部分组成：1.一个气象模块，可以 同时用来诊断和分析风场的处理器CALMET）; 2.Gaussian烟羽扩散模式，包括化学清除，干沉降， 湿沉降，复杂地形的计算，下降气流的形成，烟羽结 构以及其他的一些功能（CALPUEF）； 3.对模型输出的气场、浓度场、沉降通量的后处理模 块（CALPOST）。