CALPUFF模式的标准化应用技术研究_伯鑫
CALPUFF技术导则
图 1－2
CALPUFF 模型中可选择的模块
-3-
2 CALMET 气象模型
2.1 CALMET 气象场原理
CALMET 是利用质量守恒连续方程， 在三维网格模拟域中描述小时风场与 温度场的气象模块， 其核心部分包括诊断风场以及微气象场模式。它通过质量守 恒连续方程对风场进行诊断， 在输入模式所需的常规气象观测资料或大型中尺度 气象模式输出场后，CALMET 模式将自动计算并生成包括逐时的风场、混合层 高度、大气稳定度和微气象参数等的三维风场和微气象场资料。CALMET 模块 在三维风场模拟过程中详细考虑了地形的动力学影响、倾斜气流和阻塞效应。
2.2 技术研究
2.2.1 网格系统（Grid System）
CALMET 气象模块的网格是一个由 X、Y、Z 方向构成的三维网格系统，图 2－1 以一层 7×4 网格的例子举例说明了 CALMET 的网格系统的构成。 其中“grid point”指的是每一个网格的水平与垂直方向的中心交点，"cell face"指两个相邻网 格的边界线，气象网格的位置是由地理坐标（X,Y）决定的。
Relative Humidity Data for Visibility Calculations (VISB.DAT)
Predicted Concentration Fields (CONC.DAT)
CALPUFF Output List File (CALPUFF.LST)
CALPOST Postprocessor
I
1 简 介
1.1 CALPIUFF 模型概述
空气质量扩散模式研究方法基本上是在把握城市下垫面特征和气象场特征 的基础上， 掌握各种类型的污染物排放源资料，进而运用边界层湍流扩散理论及 大气化学理论确立污染物迁移、 扩散和转化的规律。目前空气质量扩散模式的种 类繁多，应用时首先通过对关心的污染源和污染物、模拟的时空范围及分辨率、 模拟区域的下垫面特征几个方面选择空气质量扩散模式，如在时空范围方面，对 于小尺度的空气质量模拟，一般只需考虑大气的扩散稀释作用，而对于中、大尺 度的空气污染， 则还需考虑污染物的化学转化和干、 湿沉积等其它物理化学过程。 CALPUFF 模型是美国 EPA 推荐的由 Sigma Research Corporation （现在是 Earth Tech, Inc 的子公司）开发的空气质量扩散模式，它由 CALMET 气象模块、 CALPUFF 烟团扩散模块和 CALPOST 后处理模块三部分组成。 CALPUFF 是用于非定常、非稳态的气象条件下，模拟污染物扩散、迁移以 及转化的多层、 多物种的高斯型烟团扩散模式，它模拟的尺度可以从几十米到几 百公里，在近距离模式可以处理如建筑物下洗、浮力抬升、动力抬升、部分烟羽 穿透和海陆交互影响等过程，在远距离可以处理如干、湿沉降，化学转化，垂直 风修剪和水上输送等污染物清除过程。模式可以处理逐时变化的点源、面源、线 源、体源等污染源，可选择模拟小时、天、月以及年等多种平均模拟时段，模式 内部包含了化学转化、干湿沉降等污染物去除过程，充分考虑下垫面的影响，输 出结果主要包括逐时的地面网格和各指定受体点的污染物浓度。 应用 CALPUFF 扩散模式对空气质量进行模拟时，主要是通过： ① CALMET 气象模块通过质量守恒连续方程对风场进行诊断，在输入模式 所需的常规气象观测资料或大型中尺度气象模式输出场后， 自动计算并生成包括 逐时的风场、 混合层高度、 大气稳定度和微气象参数等的三维风场和微气象场资 料； ② CALPUFF 烟团扩散模块通过对 CALMET 输出的气象场与相关污染源资 料的叠加，在考虑到筑物下洗，干、湿沉降，化学转化，垂直风修剪等污染物清 除过程情况下，模拟污染物的传播及输送； ③ 通过 CALPOST 后处理模块输出所需结果来完成的。 具体路线见图 1－1。
CALPUFF模式在大气风险评价中的应用
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）开发，是美国国家环保局
（ＵＳＥＰＡ）长期支持开发的法规导则模型，也是我国环境保护部颁布的《环境影响评价技术导 则 大气导则》（修订版）推荐的模式之一１２Ｊ。国内ＣＡＬＰＵＦＦ模式在常规Ｆ况卜．的人气扩散
模拟评价已经有了一些应用。宋宇、陈家宜等１３】２００２年利用ＣＡＬＰＵＦＦ研究了彳ｉ景山区ＰＭｌ０ 污染对北京市的影响，详细解析了石景山区各主要污染物对市区不同区域浓度的贡献，认为通 过监测数据比较，利用ＣＡＬＰＵＦＦ模拟系统能较成功地模拟ｔｉ景山区飘尘污染。张雯婷等【４】 利用ＣＡＬＰＵＦＦ模型模拟了贵刚建筑扬尘对ＰＭｌ０浓度的贡献。王繁强等【５Ｉ以ＣＡＬＰＵＦＦ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］：程模拟分 析。杨多兴等１６ｌ利用ＣＡＬＰＵＦＦ与ＭＭ５模式系统，模拟了２００４年门头沟排放的人气颗粒物 浓度的时空分布及向北京主城区的输送过程。王淑兰等１７ｌ利用ＣＡＬＰＵＦＦ系统研究了珠江三 角洲城市间空气污染的相互影响。王红磊等１ｓ１进行了ＣＡＬＰＵＦＦ模型在大气环境容量测算 中的应用研究。黄艳玲等１９Ｊ利用ＣＡＬＰＵＦＦ模型进行了佛山市中心城区Ｊ：业污染源排放的数 值模拟。程真等ｆｌ ｏ】应用ＣＡＬＰＵＦＦ模型研究了长三角燃煤电厂烟气脱硫对二氧化硫污染的 改善效果。岳丽等【Ｉｌｌ利用ＣＡＬＰＵＦＦ模拟了２００４年贵州某“西电尔送”火电厂项目火电厂。 四川某石化项目将ＣＡＬＰＵＦＦ应用丁大气环境影响评价。 采用ＣＡＬＰＵＦＦ模式进行大气风险评价的很少，本文结合案例介绍了采Ｈｊ ＣＡＬＰＵＦＦ模 式在人气风险环评中的应用方法和效果。
钟浓度０．４２２ｍｇ／ｍ３，最人小时浓度０．０９２ｍｇ／ｍ３，超过居民区最大容许浓度Ｏ．Ｏｌ ｍｇ／ｍ１，小 于ＭＡＣ浓度１０
calpuff模型理解
1、calfull模型为非定常（静风、复杂地形）三维（垂直坐标采用地形追随坐标，水平结构为等间距的网格，空间分辨率为一至几百公里，垂直不等距分为30 多层）拉格朗日烟团输送模式，主要包括污染物之排放、平流输送、扩散，干沉降以及湿沉降等物理与化学过程。
calfull模型分为三个模块，CALMET(利用质量守恒原理对风场进行诊断，包括逐时风场、混合层高度、大气稳定度（PGT 分类）、各种微气象参数等)、CALPUFF（模拟污染物传输行为的集成模式进行空气质量模拟，CALPUFF模拟系统的输出主要包括网格和各指定点的污染物浓度）、CALPOST（计算结果后处理软件，对CALPUFF 计算的浓度进行时间分配处理，并计算出干（湿）沉降通量、能见度等）。
2、calmet模拟污染物从污染源排放后的扩散过程，扩散参数由微气象参数计算得到；calpuff模拟系统输出主要包括网格和各指定点的污染物浓度；calpost式后处理模块，该模块能够将CALPUFF生成的污染物浓度场文件依用户的不同目的进行相应处理，如生成网格化或者指定点逐时浓度、日均浓度、月均及年均浓度等文件．3、calpuff与aermod的区别，calpuff模型可以处理长距离污染物运输（50km以上的区域），能模拟中等尺度范围；而aermod模型模拟50km以内的区域。
4、CALMET是气象模型，用于在三维网格模型区域上生成小时风场和温度场。
CALPUFF是非稳态三维拉格朗日烟团输送模型，它利用CALMET生成的风场和温度场文件，输送污染源排放的污染物烟团，模拟扩散和转化过程。
CALPOST通过处理CALPUFF输出的文件，生成所需浓度文件用于后处理。
5、Calpuff模型对数据要求很高，calmet需要的数据至少包括每日逐时地面气象数据和一日俩次的探空数据，目前中国国内气象站提供的地面气象数据一般为一日四次气象数据。
当某些气象数据缺失时，CALMET会通过插值等技术来估算风场、温度场、湍流场等等，这样子降低了模型气象场的精确度，最终会降低模拟结果的精确度。
CALPUFF模式的标准化应用技术研究_伯鑫
20
农业非灌溉用地
60
湿地
20*பைடு நூலகம்
农业灌溉用地
61
森林湿地
30
牧地
62
非森林湿地
40
林地
70
荒地
51
小水体
80
冻土
54
海湾及河口
90
冰原地带
技术复核发现，某些项目网格距设为 100~500 m，而采样格点数仅设为 1，导致大部分土地利用类型 代码被水体代替，土地利用数据失真，见图 4。图 3~4 为不同分辨率和采样格点数下的土地利用图，从图中 可以看出，网格分辨率越高，土地利用缺失量越大；采 样格点数越大，土地利用缺失量越小。
2 模式应用的主要问题
2.1 应用范围 根据大气环评导则 HJ 2.2-2008 附录 A 规定，
CALPUFF 适用于评价范围大于 50 km 的区域和规划 环境影响评价项目。技术复核发现，一些环评项目（非 复杂风场，评价范围小于 50 km）采用 AERMOD 预测 结果超标，因此环评单位改用 CALPUFF 替代 AER－ MOD 以期降低预测结果，但未说明采用 CALPUFF 模式的依据，也无相关风场数据来验证。 2.2 网格设置与分辨率
《CALPUFF模式用于放射性核素不同尺度的迁移扩散研究》
《CALPUFF模式用于放射性核素不同尺度的迁移扩散研究》篇一一、引言随着核能利用的普及，放射性核素迁移扩散的问题越来越受到关注。
在放射性核素的研究中，其不同尺度的迁移扩散是一个关键的科学问题。
近年来，计算流体动力学模型如CALPUFF在放射性核素迁移扩散的研究中得到了广泛的应用。
本文将详细探讨CALPUFF模式在放射性核素不同尺度的迁移扩散研究中的应用。
二、CALPUFF模式简介CALPUFF是一种基于高斯烟羽模型的气象模型，适用于模拟大气中污染物的长距离传输和扩散。
它利用大气环境中的物理、化学和气象条件来模拟放射性核素的迁移和扩散过程，并可根据不同尺度的研究需求调整模型参数。
三、CALPUFF模式在放射性核素迁移扩散研究中的应用1. 大尺度迁移扩散研究在大尺度迁移扩散研究中，CALPUFF模式能够有效地模拟放射性核素在大气中的长距离传输和扩散过程。
通过调整模型参数，可以更好地反映不同气象条件对放射性核素迁移扩散的影响。
此外，CALPUFF模式还可以与其他地理信息系统（GIS）相结合，实现空间数据的可视化处理和分析。
2. 中尺度迁移扩散研究在中尺度迁移扩散研究中，CALPUFF模式能够更精细地模拟放射性核素在局部地区的扩散过程。
通过建立详细的地理和环境信息数据库，可以更准确地模拟放射性核素在不同地形、气象条件下的迁移和扩散过程。
这对于评估局部地区放射性核素污染风险和制定相应的防护措施具有重要意义。
3. 小尺度迁移扩散研究在小尺度迁移扩散研究中，CALPUFF模式可以用于模拟放射性核素在微观尺度上的迁移和扩散过程。
这有助于研究放射性核素在土壤、水体等介质中的迁移和转化过程，为评估核事故等紧急情况下的放射性核素污染风险提供科学依据。
四、案例分析以某核事故为例，我们利用CALPUFF模式对该事故中放射性核素的迁移和扩散过程进行了模拟。
通过调整模型参数，我们成功地模拟了放射性核素在不同时间、不同空间尺度的迁移和扩散过程。
大气扩散CALPUFF模型技术综述
先利用区域平均风速获得笛卡尔坐标系中风
速的垂直分量 w, 再计算转化成地形跟踪坐标系中 的垂直速率 W。
w = ( V @ ¨h1 ) exp( - kz )
( 1)
W
=w
-
u5ht 5x-来自v5ht 5y
( 2)
式中, V 为区域平均风速, m / s; ht 为地形高度,
m; k 为与稳定 度有关的 指数衰减 系数; z 为 垂直
时间等参数计算, 其风分量调入风场调整空气动力 学影响。坡面流算法根据 M ahrt的射 流 ( shooting flow s)参数化基础 [ 4] , 射流 是浮力驱动的气 流, 依 靠微弱的平流输送、地表曳力、坡面流层的夹卷作
用平衡。坡流层厚度随坡顶高程而变化。
S = Se[ 1- exp( - x /L e) ] 1 /2
) 9)
第 21卷 第 3期
伯鑫等. 大气扩散 CALPU FF模型技术综述
2009年 6月
动力学、坡面流、地形阻塞效应调整, 产生第一步风 场, 导入观测数据, 并通过插值、平滑处理、垂直速 度计算、辐散最小化等产生最终风场; 微气象模块 根据参数化方法, 利用地表热通量、边界层高度、摩 擦速度、对流速度、莫宁 - 奥布霍夫长度等参数描 述边界层结构。
PUFF 解决此问题的方 法一种是采用 积分采样方
法即 CALPUFF 积 分 烟 团 方 法 ( 最 早 用 于 MESOPUFF Ò ); 另一种是沿风向拉长非圆形烟团, 解 决释放足够烟团的问题, 即 Slug方法 [ 2] 。
2. 2 CALPUFF 积分烟团
在 CALPUFF 烟羽扩散模型中, 单个烟团在某 个接受点的基本浓度方程为:
(
2018版大气环评导则技术复核研究——以垃圾焚烧厂为例
第43卷㊀第2期2021年3月环㊀境㊀影㊀响㊀评㊀价Environmental Impact AssessmentVol.43,No.2Mar.,2021收稿日期:2020-06-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(71673107)作者简介:马岩(1990 ),男,黑龙江佳木斯人,硕士,助理工程师,主要研究方向为大气污染模拟㊁大气环境管理等,E -mail:840205789@通讯作者:伯鑫(1983 ),男,山东烟台人,博士,高级工程师,主要研究方向为排放清单及大气污染模拟,E -mail:188672200@2018版大气环评导则技术复核研究以垃圾焚烧厂为例马岩1,2,伯鑫1,2,康明雄3,崔磊4,王彤5,李时蓓1,21.生态环境部环境工程评估中心,北京㊀100012;2.国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室,北京㊀100012;3.福建省环境保护设计院有限公司,福建福州㊀350012;4.中圣环境科技发展有限公司,陕西西安㊀710000;5.陕西省环境调查评估中心,陕西西安㊀710000摘要:为了规范‘环境影响评价技术导则大气环境“(HJ 2.2 2018)发布后的大气环境影响评价技术复核工作,本研究结合2018版大气导则要求,制定了大气环境影响评价技术复核路线图,总结了基础数据㊁模型参数㊁预测结果等方面的复核要点,建立了大气环评技术复核体系,并以A 市㊁H 市㊁Q 市㊁R 市垃圾焚烧厂环评报告为案例,开展大气环境影响评价技术复核研究,归纳了复核案例中的常见问题,以期为评估机构㊁环评单位提供技术参考㊂关键词:环境影响评价;大气导则;技术复核;垃圾焚烧厂DOI :10.14068/j.ceia.2021.02.008中图分类号:X823㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:2095-6444(2021)02-0033-05Study on Technical Review for Atmospheric EIA Guideline (2018):Take Waste Incineration Plants as CasesMA Yan 1,2,BO Xin 1,2,KANG Mingxiong 3,CUI Lei 4,WANG Tong 5,LI Shibei 1,21.Appraisal Center for Environment and Engineering,Ministry of Ecology and Environment,Beijing 100012,China;2.State Environmental Protection Key Laboratory of Numerical Modeling for Environment Impact Assessment,Beijing 100012,China;3.Fujian Environmental Protection Design Institute Co.,Ltd.,Fuzhou 350012,China;4.Zhongsheng Environmental Technology Development Co.,Ltd.,Xiᶄan 710000,China;5.Shaanxi Environmental Investigation and Assessment Center,Xiᶄan 710000,ChinaAbstract :In order to standardize the technology review of atmospheric environmental impact assessment (EIA)after the release of TheTechnical Guidelines for Environmental Impact Assessment (HJ 2.2 2018),this study formulated roadmap for the review of atmosphericEIA technology;summarized the review points involving basic data,model parameters,prediction results;established an atmospheric EIA technology review system.And carried out a review study of atmospheric EIA technology with the EIA reports of incineration plant in A,H,Q and R cities as cases,summarizing common problems in review cases,with a view to provide technical reference for evaluation agenciesand environmental assessment units.Key words :Environmental Impact Assessment(EIA);atmospheric guidelines;technology review;waste incineration plant㊀㊀2018年生态环境部发布了‘环境影响评价技术导则大气环境“(HJ 2.2 2018)[1](以下简称 2018版大气导则 )㊂为规范2018版大气导则发布后的大气环境影响评价技术复核工作,近年来,生态环境部环境工程评估中心利用法规模型㊁大数据等手段开展了大气环境影响评价技术复核工作,以此强化环评事中事后的监管[2]㊂通过对垃圾焚烧㊁石化等行业开展的㊀㊀㊀环㊀境㊀影㊀响㊀评㊀价第43卷大气环境影响评价技术复核,发现相关环评报告存在模型参数设置不合理等问题㊂因此,本研究结合2018版大气导则的要求,以垃圾焚烧厂环评报告为案例,开展环评技术复核研究,对大气环评技术复核要点进行梳理,形成了大气环评技术复核技术路线,以此为环评单位的大气环境影响预测㊁评估单位的大气环评技术复核工作提供参考㊂1㊀大气环评技术复核路线与要点1.1㊀大气环评技术复核路线本研究的大气环境影响评价技术复核路线见图1㊂具体工作流程如下:对原始文件进行完整性审核,若环评单位提供的资料不全,则要求环评单位补充和完善资料;若环评单位提供的资料齐全,则依据2018版大气导则的要求,对基础数据㊁模型参数等进行复核:若基础数据㊁模型参数不合理,则出具复核报告(不进行进一步复核);若基础数据㊁模型参数合理,则开展模拟,将技术复核结果㊁环评报告预测结果进行比对,并出具复核报告㊂1.2㊀基础数据复核(1)污染源污染源复核主要包括复核污染源的一致性和参数设置的合理性㊂一方面,复核环评报告和模型输入文件中的大气污染源是否一致;另一方面,复核排放高度㊁烟囱直径㊁烟气流速㊁源坐标㊁源海拔高程㊁排放源强等污染源参数设置是否合理㊂(2)环境空气保护目标环境空气保护目标是大气环境影响的主要对象,因此,环境空气保护目标的准确性是大气环境影响评价的基础㊂环境空气保护目标复核主要包括复核环评报告与模型输入文件中的环境空气保护目标是否一致;环境空气保护目标经纬度㊁高程与实际是否存在偏差㊂(3)现状浓度环评报告现状章节㊁预测章节及模型输入文件中的环境空气质量现状浓度应保持一致;环境空气保护目标及网格的环境质量现状浓度计算方法应满足2018版大气导则要求㊂1.3㊀模型参数复核(1)网格设置预测网格设置需要满足2018版大气导则的要图1㊀大气环境影响评价技术复核路线图Fig.1㊀Atmospheric environmental impactassessment technical review roadmap求㊂AERMOD和ADMS模型要求,距离源中心5 km㊁5~15km㊁大于15km的网格间距,分别不超过100m㊁250m㊁500m㊂CALPUFF模型要求,预测范围小于50km的网格间距不超过500m,预测范围大于100km的网格间距不超过1000m㊂(2)参数设置预测模型主要参数包括地形参数㊁地表参数和气象数据㊂根据2018版大气导则要求,需要选用分辨率不小于90m精度的地形数据,并提取污染源㊁环境空气保护目标等的高程;地表参数主要包括地表粗糙度㊁反照率㊁波文比等,具体可参考生态环境部环境工程评估中心AERSURFACE在线服务系统[3]等;气象数据包括地面㊁高空数据,应选取近43第2期马岩等:2018版大气环评导则技术复核研究 以垃圾焚烧厂为例㊀㊀㊀3年中完整的1个日历年的数据,复核中还应关注模型输入文件中的气象数据是否有缺失和调整㊂(3)预测范围2018版大气导则规定:预测范围应覆盖环评范围,并覆盖各污染物短期浓度贡献值占标率大于10%的区域,以及PM2.5年平均浓度贡献值占标率大于1%的区域㊂如果评价范围内包含环境空气功能区一类区,预测范围应覆盖项目对一类区的最大环境影响㊂(4)预测内容和时间预测因子应选取有环境质量标准的评价因子㊂预测因子达标的按达标区的预测内容和评价要求开展;预测因子不达标的按不达标区的预测内容和评价要求开展㊂预测时间选取评价基准年,预测时段取连续一年㊂重点复核环评报告和模型输入文件是否存在遗漏污染源㊁遗漏预测因子,预测时间设置是否合理等问题㊂1.4㊀预测结果复核(1)预测结果核算预测结果核算应考虑模型输出的所有网格点和环境空气保护目标㊂若评价范围涉及一类区,还要单独核算一类区的所有网格点㊂(2)评价内容和方法的复核按2018版大气导则要求,预测项目在正常排放的情况下,复核内容应包括环境空气保护目标和网格点主要污染物的短期浓度和长期浓度贡献值及其最大浓度占标率;预测项目在非正常排放的情况下,复核内容应包括环境空气保护目标和网格点主要污染物的1h最大浓度贡献值及其占标率㊂按要求,环境影响叠加需要叠加现状浓度,并对环境空气保护目标和网格点主要污染物的保证率日平均质量浓度和年平均质量浓度进行符合性判定,一类区和二类区进行分类叠加㊂对不达标因子进行评价的项目,如果无法获得该区域规划达标年的污染源清单或预测浓度场,则需要核算该评价因子的年平均质量浓度变化率k值㊂重点复核环境影响叠加是否叠加现状浓度㊁一类区和二类区是否进行分类叠加㊁保证率日平均质量浓度算法是否正确㊁k值算法是否正确等问题㊂(3)评价结论的复核应按2018版大气导则对达标区㊁不达标区的评价要求,对建设项目大气环境影响评价结论进行相应复核㊂重点复核项目在正常排放的情况下,污染源短期或年均浓度贡献值的最大浓度占标率是否满足2018版大气导则要求;项目环境影响是否符合环境功能区划或满足区域环境质量改善目标㊂若评价范围涉及一类区,还需复核是否包含对一类区的评价结果㊂2㊀垃圾焚烧厂大气环评技术复核案例2.1㊀垃圾焚烧厂排污节点随着城镇化水平的提高,我国城市生活垃圾日益增多,2018年清运量为22802万t[4],我国已成为生活垃圾产生量最大的国家㊂由于焚烧处理技术具有处理规模大㊁周期短㊁减量性高㊁占地小㊁能源回收效率高等优点[5],逐步成为主流技术,2018年我国生活垃圾焚烧处理占生活垃圾无害化处理的45.1%[4]㊂图2㊀生活垃圾焚烧发电工艺流程及产排污节点图Fig.2㊀Process flow and blowdown node diagram ofdomestic waste incineration power generation我国主要的焚烧技术为移动式炉排焚烧[6],典型发电生产工艺流程及产排污节点见图2㊂由于生活垃圾组分复杂,焚烧过程会产生一系列化学污染物,包括酸性气体㊁重金属㊁二英等㊂生活垃圾焚烧工艺复杂,大气污染物组分特殊,对生态环境㊁土地资源及人类健康都有影响,同时伴随着邻避现53㊀㊀㊀环㊀境㊀影㊀响㊀评㊀价第43卷象[7]㊂因此,生活垃圾焚烧行业大气环境影响评价的科学性至关重要,对大气环境影响评价复核体系的研究迫在眉睫㊂近年来,国内外学者对生活垃圾焚烧行业大气环境影响的研究主要集中在环境影响评价[8-9]等方面,而对大气环评技术复核的研究较少㊂因此,基于本研究建立的大气环评技术复核体系,结合生活垃圾焚烧行业的大气环评技术复核开展案例应用㊂2.2㊀垃圾焚烧厂大气环评技术复核分析本研究基于2018版大气导则㊁‘生活垃圾焚烧污染控制标准“(GB18485 2014)[10]等相关文件要求,结合大气环评技术复核路线和复核要点,分别对A市㊁H市㊁Q市㊁R市垃圾焚烧厂环评报告进行大气环境影响评价技术复核,其常见问题归纳见表1㊂2.2.1㊀基础数据复核分析(1)污染源数据不一致㊂以Q市为例,环评报告工程分析中的焚烧尾气HF污染物排放源强与模型输入文件的数据不一致㊂(2)环境空气保护目标不一致㊂以H市为例,环评报告与模型输入文件中的环境空气保护目标坐标偏差较大,如某乡偏差达1000m㊂(3)遗漏重要环境空气保护目标㊂以R市为例,环评报告遗漏了风景名胜区等重点环境空气保护目标㊂2.2.2㊀模型参数复核分析(1)高程设置不合理㊂以H市为例,模型输入文件中的卸料大厅无组织面源的地面高程设置为0,与实际地面高程(72m)不相符㊂(2)气象数据不合理㊂以R市为例,在模型输入文件提供的每日地面气象数据中,有290个数据的总云量低于低云量,不符合逻辑㊂(3)地表参数设置不合理㊂以Q市为例,环评报告将地表参数划为3个扇区,地表类型分别为农村㊁城市㊁农村与遥感图片相差较大,且未给出划分依据;特别是环评报告中划分的135ʎ~180ʎ扇区,所取的地表参数与AERSURFACE在线服务系统获得的参数(波文比㊁粗糙度)差异较大,具体见表2㊂表1㊀垃圾焚烧厂大气环评技术复核案例分析常见问题Table1㊀Common problems in cases study of technical review of atmospheric EIA for waste incineration plants大气环评技术复核常见问题A市H市Q市R市㊀㊀㊀基础数据复核污染源数据不一致 Ә 环境空气保护目标不一致 Ә遗漏重要环境空气保护目标ӘӘ Ә㊀㊀㊀模型参数复核高程设置不合理 Ә气象数据不合理 Ә地表参数设置不合理ӘӘӘӘ遗漏污染源ӘӘ遗漏预测因子ӘӘ ㊀㊀㊀预测结果复核环境影响叠加未叠加现状浓度 Ә遗漏一类区现状浓度的叠加 Ә 叠加现状浓度错误 Ә保证率日平均质量浓度算法错误 Ә ㊀㊀注:Ә代表存在问题㊂表2㊀AERSURFACE在线服务系统与Q市某垃圾焚烧厂环评报告中的地表参数对比Table2㊀Land surface parameters of AERSURFACE online service system and EIA report of a waste incineration plant in Q city AERSURFACE在线服务系统获取参数环评报告提供参数季节(月)扇区波文比粗糙度/m扇区波文比粗糙度/m 春季(3㊁4㊁5)120ʎ~150ʎ0.280.151春季(3㊁4㊁5)150ʎ~180ʎ0.280.125夏季(6㊁7㊁8)120ʎ~150ʎ0.330.387夏季(6㊁7㊁8)150ʎ~180ʎ0.330.336秋季(9㊁10㊁11)120ʎ~150ʎ0.450.387秋季(9㊁10㊁11)150ʎ~180ʎ0.450.336冬季(12㊁1㊁2)120ʎ~150ʎ0.450.112冬季(12㊁1㊁2)150ʎ~180ʎ0.450.091135ʎ~180ʎ0.5111110.51㊀㊀(4)遗漏污染源㊂以H市为例,环评报告拟建项目为三期扩建工程,对一㊁二期工程提出了整改63第2期马岩等:2018版大气环评导则技术复核研究 以垃圾焚烧厂为例㊀㊀㊀削减方案,但环境影响叠加预测时未考虑一㊁二期 以新带老 削减源的影响㊂(5)遗漏预测因子㊂以A市为例,大气预测遗漏了对重金属(如As㊁Mn等)的预测评价㊂2.2.3㊀预测结果复核分析H市㊁Q市㊁R市垃圾焚烧厂项目均位于环境空气质量达标区,预测结果复核发现的问题主要集中在环境影响叠加方面,具体问题如下: (1)环境影响叠加未叠加现状浓度㊂以Q市为例,环评报告环境影响叠加时,NH3㊁H2S仅叠加区域在建㊁拟建项目贡献值,未叠加现状浓度㊂(2)遗漏一类区现状浓度的叠加㊂以H市为例,项目涉及一类区某沿岸红树林自然保护区,在一类区环境影响叠加时,仅叠加了NH3㊁H2S㊁HCl等因子的现状浓度,未对NO2㊁SO2等其他因子开展环境影响叠加预测评价㊂(3)叠加现状浓度错误㊂以R市为例,环评报告对一类区和二类区进行了NH3㊁H2S等评价因子现状浓度的补充监测;但叠加预测时,未按一类区㊁二类区进行分类叠加现状浓度㊂(4)保证率日平均质量浓度算法错误㊂以Q市为例,环评报告将NO2等长期监测日平均质量现状浓度求保证率后,再与预测点贡献值叠加作为预测点保证率日平均质量浓度,与2018版大气导则中保证率日平均质量浓度计算方法要求不符㊂2.3㊀垃圾焚烧厂大气环评技术复核小结基于对上述垃圾焚烧厂环评报告进行的大气环境影响评价技术复核,结合2018版大气环评导则实施情况,由表1可知,发现的主要问题为遗漏预测因子㊁遗漏重要环境空气保护目标和地表参数设置不合理,约占总问题的47%;其次为环境影响叠加未叠加现状浓度㊁叠加现状浓度错误和遗漏污染源,约占总问题的26%㊂环评单位㊁评估机构应重点关注以上问题,尤其地表参数设置不合理㊁遗漏重要环境空气保护目标更应引起重视㊂3㊀结㊀语本研究结合2018版大气导则要求,总结了基础数据㊁模型参数㊁预测结果等方面的复核要点,建立了大气复核技术路线图,研究成果对评估㊁环评等工作具有很强的指导作用㊂目前,大气环评技术复核工作主要依靠复核人员的经验,下一步应结合云计算㊁人工智能等手段,开展大气环评技术复核验真系统研究,形成环评 云复核 ,提高复核工作效率,为地方评估工作提供有力的技术支持和服务㊂参考文献(References):[1]㊀生态环境部.环境影响评价技术导则大气环境:HJ2.2 2018[S].北京ʒ中国环境出版集团,2018.[2]㊀张尚宣,伯鑫,周甜,等.AERMOD模式在我国环境影响评价应用中的标准化研究[J].环境影响评价,2018,40(2)ʒ51-55.[3]㊀伯鑫,王刚,田军,等.AERMOD模型地表参数标准化集成系统研究[J].中国环境科学,2015,35(9)ʒ2570-2575.[4]㊀国家统计局.中国统计年鉴[M].北京ʒ中国统计出版社,2019.[5]㊀简敏菲,饶丹,孙望舒,等.南方小城镇生活垃圾热解焚烧灰渣中微塑料与重金属的赋存特征[J].环境化学,2020,39(4)ʒ1012-1023.[6]㊀房德职,李克勋.国内外生活垃圾焚烧发电技术进展[J].发电技术,2019,40(4)ʒ367-376.[7]㊀孙蕾.邻避时代循环经济的新闻报道及公众参与研究[J].厦门大学学报(哲学社会科学版),2020(2)ʒ52-65. [8]㊀陈英,李琦,董树杰.生活垃圾焚烧发电项目环境影响评价要点研究[J].环境与发展,2020,32(4)ʒ37-38.[9]㊀韩业军.生活垃圾焚烧发电项目环境影响评价要点分析[J].节能,2019,38(5)ʒ146-148.[10]㊀原环境保护部.生活垃圾焚烧污染控制标准:GB18485 2014[S].北京ʒ中国环境出版社,2014.73。
AERMOD与CALPUFF模型在某核基地环境影响评价中的应用
AERMOD与CALPUFF模型在某核基地环境影响评价中的应用AERMOD与CALPUFF为我国《环境影响评价技术导则-大气环境》（HJ2.2-2008）中推荐的预测模式，二者在适用条件、应用尺度、气象与地形预处理等方面各有优势。
本研究采用两个模式对某核基地内烟囱排放的放射性气态流出物进行模拟，比较二者模拟结果可以得出，在污染源、预测范围以及计算网格相同的情况下，两者的模拟结果相近，没有数量级的差别，在该基地的适用性均较好。
标签：AERMOD；CALPUFF；环境影响评价引言AERMOD模式为稳态高斯烟羽模型，适用于评价范围小于50公里的近场项目[1]，该模型以扩散统计理论为出发点，假设污染物的浓度分布在一定范围内符合正态分布，适用于农村或城市地区、简单或复杂地形[2]。
CALPUFF模型为三维非稳态拉格朗日烟团扩散模式，是美国国家环保局（USEPA）长期支持开发的法规导则模型。
适用于几十米至几百千米评价范围的大气质量模拟，也适用于小范围的复杂风场的大气质量模拟。
本研究针对2010年北京某核基地内烟囱排放的放射性气态流出物，选取同一时间段、同样的计算参数，利用AERMOD与CALPUFF模式进行扩散模拟，通过模拟结果的对比分析，判断二者在该基地的适用性，也为以后该基地环境监测及环境评价工作中模型的选取提供实例支持。
1 国内外研究现状现阶段AERMOD模式应用相对广泛，而CALPUFF在国内的应用多以科研为主，应用于环境影响评价、大气风险评价、尤其是核设施领域的放射性核素的扩散模拟等领域的相对较少，有待进一步推广。
国内AERMOD与CALPUFF模式在常规工况下的大气扩散模拟评价已有一些应用与开发，例如：栾忠庆等[3]分析了AERMOD和CALPUFF对同一项目模拟结果的异同；杨多兴等[4]与赵亮[5]都利用CALPUFF模式与中尺度氣象模式MM5进行空气污染的模拟；伯鑫[6]建立了CALPUFF动态可视化系统以及CALPUFF-AERMOD耦合系统；崔慧玲[7]在CALPUFF的基础上加入了对放射性核素的放射性衰减的模拟计算与干湿沉积参数，并建立了事故情况下的剂量估算模式。
Calpuff模型技术报告
CALPUFF模型的系统简介CALPUFF为非定常三维拉格朗日烟团输送模式o CALPUFF采用烟团函数分割方法，垂直坐标采用地形追随坐标，水平结构为等间距的网格，空间分辨率为一至几百公里，垂直不等距分为30多层。
污染物包括SO2、NOx、CmHn、03、CO、NH3、PM 10 （TSP）、Black Carbon, 主要包括污染物之排放、平流输送、扩散，干沉降以及湿沉降等物理与化学过程oCALPUFF模型系统可以处理连续排放源、间断排放情况, 能够追踪质点在空间与时间上随流场的变化规律。
考虑了复杂地形动力学影响、斜坡流、FROUND数影响及发散最小化处理。
CALPUFF模拟系统，包括诊断风场模型CALMET.髙斯烟团扩散模型CALPUFF和后处理软件CALPOST三部分。
CALPUFF模式可运用于静风、复杂地形等非定常条件。
其中CALMET 利用质量守衡原理对风场进行诊断，输出包括逐时风场、混合层高度、大气稳定度（PGT分类）、各种微气象参数等。
CALPOST为计算结果后处理软件，对CALPUFF计算的浓度进行时间分配处理，并计算出干（湿）沉降通量、能见度等。
近年来，国内研究者对calpuff模型在空气质量模拟开展了一系列研究工作，如calpuff模式模拟能见度情况，模拟放射性核素迁移扩散情况，模拟秸秆焚烧造成的环境影响，可视化二次开发，区域大气环境容量测算，风速和风功率密度分布，区域重点行业大气污染等。
简介釆用美国环境保护署（US EPA）推荐的用于模拟污染物传输行为的集成模式------ CALPUFF模拟系统进行空气质量模拟.CALPUFF模拟系统包括维诊断气象模型（CALMET）、空气质量扩散模拟（CALPUFF）和后处理软件（CALPOST）三部分•该系统采用时变的气象场资料，充分考虑下垫面对污染物下湿沉降的影响，同时考虑复杂地形的动力学效应以及静风等非定常条件，能很好地模拟不同尺度污染物扩散情景.CALPUFF模拟系统采用高斯烟团模式，利用CALMET产生的气象场以平流输送烟团的形式模拟污染物从污染源排放后的扩散过程.扩散参数由微气象参数化方法计'算得到.该模拟系统利用在取样时问内进行积分的方法来节约计算时间.CALPUFF模拟系统的输出主要包括网格和各指定点的污染物浓度.CALPOST是后处理模块，该模块能够将CALPUFF生成的污染物浓度场文件依用户的不同目的进行相应处理，如生成网格化或者指定点逐时浓度、日均浓度、月均及年均浓度等文件.CALPUFF数据需求地理物理资料地表粗糙度、土地使用类型、地形高程、植被代码。
CALPUFF模型的应用与研究开题报告
CALPUFF模型的应用与研究开题报告一、研究背景大气污染已成为世界范围内的环境问题之一，研究大气污染物的来源、传输和影响，有助于制定有效的环保政策和减少人类的健康风险。
CALPUFF模型是一种用于大气传输模拟的数学模型，可以预测大气污染物的浓度分布和传输特征。
该模型已广泛应用于大气污染控制方面，对于推动环境保护和可持续发展具有重要意义。
二、研究目的本研究的目的是探究CALPUFF模型在大气污染传输模拟方面的应用和研究进展，包括模型的原理、特点、模拟误差控制等方面，总结近年来的研究成果，探索该模型在大气污染治理和环境管理方面的应用价值。
三、研究内容1. CALPUFF模型的原理和特点2. CALPUFF模型的结构和算法3. CALPUFF模型的误差控制和模型验证方法4. CALPUFF模型在大气污染传输模拟方面的应用5. CALPUFF模型在环境管理和大气污染治理方面的应用6. CALPUFF模型的研究现状和趋势四、研究方法和技术路线本研究采用文献调研的方法，收集CALPUFF模型相关的研究文献和资料。
通过文献分析和总结，深入研究CALPUFF模型的原理和特点，分析模型的结构和算法，探讨模型的误差控制方法和模型验证技术。
同时，收集CALPUFF模型在大气污染传输模拟、环境管理和大气污染治理等方面的应用案例，总结近年来的研究成果。
最后，对CALPUFF模型的研究现状和趋势进行概括和评价。
五、研究意义和预期结果本研究可以深入探究CALPUFF模型的原理和特点，为模型的应用和优化提供科学依据；同时，可以总结CALPUFF模型在大气污染传输模拟、环境管理和大气污染治理等方面的应用案例，为政策制定和环境管理提供参考。
预期结果为完整的CALPUFF模型应用和研究进展报告，提供具有参考价值的实践指南和决策支持。
不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF_模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究
㊀第43卷㊀第2期2023年㊀3月㊀辐㊀射㊀防㊀护Radiation㊀ProtectionVol.43㊀No.2㊀㊀Mar.2023㊃辐射防护评价㊃不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF 模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究鲍昕杰1,杨宗甄1,陶乃贵1,张晓峰1,王一川2(1.苏州热工研究院有限公司,江苏苏州215004;2.生态环境部核与辐射安全中心,北京102445)㊀摘㊀要:通过沿海某核电厂址在不同大气稳定度条件下开展的示踪试验,验证了CALPUFF 模式中三种大气扩散参数方案在不同大气稳定度条件下的数值模拟效果㊂研究结果表明,实测湍流方案的模拟效果受大气稳定度分类结果的影响较小,综合评估结果最好㊂在模式模拟大气稳定度分类结果和基于气象塔实测数据的大气稳定度分类结果一致的条件下,微气象方案模拟结果略差于实测湍流方案模拟,好于PG 方案㊂在环评重点关注的不利天气条件下,采用微气象方案或PG 方案的模拟结果可能会与实际浓度分布结果有偏差㊂为了解决长期实测湍流数据不易获取的问题,将用于大气稳定度分类的气象塔实测数据及对应时段的湍流观测资料进行拟合,构造出各大气稳定度条件下湍流脉动标准差方程㊂统计结果表明,结合了大气稳定度指标的拟合湍流方案模拟效果良好,对于提高核电厂大气扩散模拟效果具有一定的实用意义㊂关键词:CALPUFF ;大气稳定度;示踪试验;大气扩散参数;湍流观测中图分类号:X169文献标识码:A㊀㊀收稿日期:2021-12-23作者简介:鲍昕杰(1987 ),2010年本科毕业于南京信息工程大学大气科学专业,工程师㊂E -mail:baoxinjie01@ 通信作者:王一川㊂E -mail:lv1018@0㊀引言CALPUFF 模型作为法规㊁导则支持的三维非稳态拉格朗日烟团输送模型,在环境保护领域有着广泛应用[1-5]㊂国内外针对CALPUFF 模型应用及参数化设置已开展了很多研究,主要涉及气象场WRF 模式[2-3]㊁微气象方案[5]㊁边界层高度[6]㊁网格及地形[7]㊁时空分辨率[8-10]等方面的研究㊂上述研究中以野外示踪试验法验证模式有效性是最为直接的方法,如朱好及Cui 等采用内陆复杂地形条件的厂址野外示踪试验成果对CALPUFF 模式进行模拟研究[8-10];王博等采用计算流体力学(CFD)软件对某滨海核电厂址的大气扩散特征进行模拟与验证[11];胡二邦等对高斯烟羽模式进行验证研究[12-13];陈晓秋及康凌等分别采用沿海核电厂址野外示踪试验对随机游走模式进行模拟研究[14-15]㊂前人的研究均说明数值模式能一定程度的反映实际污染物扩散情况,但从大气稳定度角度来看,前人通过野外示踪试验研究数值模式的有效性主要涉及单一的中性类天气,对于各类大气稳定度与数值模式模拟结果的关系较少关注㊂大气稳定度是大气扩散能力的直接表征,可通过相关气象要素采用合适的方法得出分类结果,不同大气稳定度条件下的大气扩散参数有明显差异,而大气扩散参数的选取又直接影响污染浓度分布,故有必要开展大气稳定度及大气扩散参数对数值模式模拟结果影响的研究㊂为了获取各类大气稳定天气条件下的示踪试验结果,本研究采用物联网自动化远程控制采样系统进行捕捉㊂通过对CALPUFF 数值模拟结果与实测结果分析,说明大气稳定度分类结果及大气扩散参数方案对数值模拟结果的影响㊂同时,本文结合大气稳定度判别指标提出一种拟合湍流大气扩散参数方案,并通过统计验证结果说明该方案模拟效果良好㊂㊃541㊃㊀辐射防护第43卷㊀第2期1㊀数值模式介绍CALPUFF模式主要由以下四部分模块组成:资料准备前处理模块(包括气象和土地数据处理)㊁CALMET气象模块㊁CALPUFF扩散模块㊁CALPOST后处理模块㊂为了更精确的反映厂址中小尺度风场特征,本研究的地形数据选择USGS30ᵡ分辨率资料,地表类型数据选用30m高分辨率资料㊂CALMET模块的气象数据输入方案采用厂址10m高度气象观测数据结合WRF中尺度天气预报模式(采用美国NCEP全球再分析资料)模拟的三维气象场作为地面+高空气象数据组合输入方案㊂近地层风场设置为采用实测数据进行外推,通过CALMET 模块内构的动力学方程框架及多种物理参数化过程获取精细化的空间网格气象场及大气稳定度㊁混合层高度㊁莫宁-奥布霍夫长度等微气象参数用于驱动CALPUFF模块计算污染物浓度㊂CALMET模式的大气稳定度分类方法为Pasquill-Gifford-Turner体系方法(以下简称P-G-T 分类法)[16]㊂P-G-T分类法分类结果受云量影响较大,而目前云量观测站点分布较稀疏,要获取有厂址代表性的云量数据难度较大,实际模拟时一般采用WRF数值模拟的三维气象场作为高空场(包括高空风㊁温㊁压㊁云量等数据)输入CALMET 模式㊂除P-G-T分类法外,常见的大气稳定度分类方法还有温度梯度法㊁温度梯度-风速法㊁风向脉动标准差法㊁边界层湍流参量法等[17]㊂在各稳定度分类方法中,温度梯度-风速法数据获取方式相对简单㊁精度要求不高,且兼顾了大气热力和动力的特征㊂根据相关规范,核电厂需开展厂址区域气象梯度观测,因此,温度梯度-风速法一般被推荐作为核电厂址区域大气稳定度的分类方法㊂CALPUFF模块提供5种大气扩散参数方案[18],包括微气象方案㊁实测湍流方案㊁Pasquill-Gifford(PG)扩散参数方案(以下简称PG方案)㊁MESOPUFFⅡ方案等,一般情况下多采用微气象方案,若有现场实测湍流数据,可采用实测湍流方案反映厂址实际扩散特征,从偏保守角度考虑,PG 大气扩散参数为核电厂环评中常用的扩散参数㊂本文采用CALPUFF V6.42版本,主要模拟参数设置为:(1)网格范围为12kmˑ12km,网格分辨率100m;(2)释放源参数采用示踪试验实际的释放装置口径㊁烟气出口速率㊁高度(采用塑料管释放㊁释放速率均匀㊁无机械及热力抬升作用㊁海拔约60m),释放源强采用归一化源强1mg/s;(3)由于CALMET气象场分辨率为1小时,因此释放的开始及结束时间选取最接近试验时间的整点;(4)采用适用于局地尺度的Slug烟团积分方案[18];(5)分别采用微气象方案㊁实测湍流方案㊁PG方案3种大气扩散参数方案对模拟结果进行对比分析㊂2㊀示踪试验概况㊀㊀本次野外示踪试验区域为典型的沿海平坦地形厂址,东南侧都为海洋,陆地主要在西南和西北侧,厂址周边最大地形高差仅约50m,试验在秋季进行,试验期间主要盛行NNE风向,示踪试验布点方案为由近及远大致布设5条采样线,各弧线距离释放点大致距离为1㊁2㊁3㊁5㊁7km㊂图1给出示踪试验采样点分布图㊂红点表示采样点;ʀ表示释放点㊂图1㊀示踪试验采样点分布图Fig.1㊀Map of sampling points for tracer test本研究的示踪试验采用物联网自动化远程控制采样系统,近年来采用类似系统开展研究的有Marco Falocchi等人[19]在意大利东北部山谷地形开展的野外示踪采样㊂每次试验释放SF6总质量为30~40kg,每次试验完成三次采样,每次采样10min,间隔5min㊂示踪气体分析采用气相色谱-电子捕获检测(GC-ECD)方法,所有采样浓度结果归一化为大气弥散因子(s/m3),检出下限设为1ˑ10-8s/m3㊂示踪试验共完成19次有效试验,根据现场气象观测数据采用温度梯度-风速法进行大气稳定度分类,气象塔观测数据采用每10分钟10m温㊃641㊃鲍昕杰等:不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF 模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究㊀度㊁80m 温度㊁10m 风速数据进行大气稳定度分类,观测期间取权重大于80%的作为本次实验的大气稳定度分类结果,若各稳定度权重均小于80%,则取占比较大的两个大气稳定度代表该实验段存在大气稳定度变化㊂经统计,示踪实验期间共出现C 类3次㊁D 类12次㊁F 类1次,D-C 类1次㊁D-B 类1次㊁F-D 类1次,覆盖了不稳定类㊁中性类㊁稳定类天气条件㊂同时,在第5~18次示踪试验期间开展了同步湍流观测,观测高度为厂址气象塔10m 高度,根据整点前30分钟数据计算出的湍流脉动标准差代表该时段的湍流特征值㊂由于厂址气象站的海拔高度约30m,厂址附近地形平坦,故本厂址气象塔湍流观测受下垫面影响较小,观测到的湍流数据可代表本厂址周边的大气扩散特征㊂3㊀大气稳定度分类结果分析采用CALMET 模式自带的P-G-T 分类法对各示踪实验时段的大气稳定度进行分类,由于CALMET 采用的气象数据为每小时准点数据,故统计时采用与实验时段最接近的准点进行大气稳定度分类统计,若试验时段内的大气稳定度分类有差异,则记录大气稳定度的变化情况㊂表1给出根据现场气象观测数据采用温度梯度-风速法统计的稳定度分类结果和CALMET 模式P-G-T 分类法大气稳定度分类结果的对比情况㊂由表1可知,示踪试验期间两种大气稳定度分类方法的分类结果大体一致,部分存在差异,值得关注的是第18次试验模拟结果为D 类,而温度梯度-风速法分类结果为F-D 类,且F 类持续1小时以上,可认为本次实验结果受稳定类天气条件影响较大㊂表1㊀各次试验天气条件Tab.1㊀Weather conditions for each test㊀㊀考虑到示踪试验样本数有限,为进一步分析上述两种大气稳定度分类方法分类结果的规律,本文采用厂址地区气象塔2018年10月整月的逐时观测数据进行样本统计,统计结果见表2㊂由表2可知,P-G-T 分类法模拟结果中出现F 类稳定度结果明显较多,D 类稳定度结果明显偏少㊂这主要是由于P-G-T 分类法重点关注高空云量数据对稳定度的影响,在原理上与温度梯度-风速法不同,故分类结果存在一定差异㊂表2㊀长序列(N =696)数据稳定度分类结果对比(%)Tab.2㊀Comparison of classification results (%)oflong sequence data stability (N =696)㊃741㊃㊀辐射防护第43卷㊀第2期4㊀模拟结果有效性分析为分析各大气扩散参数方案的模拟效果差异,本研究分别采用PG方案㊁微气象方案和实测湍流方案进行CALPUFF数值模拟,分析各方案在不同大气稳定度分类结果下的模拟效果,并将模拟结果与示踪试验结果进行比较分析㊂4.1㊀模拟浓度场分布个例分析㊀㊀图2和图3给出了数值模式划分大气稳定度(P-G-T分类法)和现场气象观测数据(温度梯度-风速法)划分大气稳定度结果相一致情况下,数值模拟结果与示踪试验结果对比图(分别为第5次㊁第10次㊁第15次试验)㊂从浓度分布形态来看,实测湍流方案与微气象方案模拟结果相对接近,PG 方案模拟的浓度场分布较为长窄,在稳定类天气条件下PG方案模拟浓度分布范围明显较实测浓度分布范围小㊂同时,由图3可知,在不稳定和中性天气条件下,各方案与实测值偏差基本在2~3倍左右;在稳定类天气条件下,PG方案在近区浓度明显较实测值偏大5~6倍㊂出现上述结果主要是由于PG 扩散参数的获取基础为近地面源的示踪试验,在应用于高架源时,往往其水平及垂直扩散参数σy㊁σz 值偏小[17],因而造成近区浓度相对偏大㊂红点表示本次示踪试验采样到浓度的采样点;(a)㊁(d)㊁(g):湍流方案;(b)㊁(e)㊁(h):微气象方案;(c)㊁(f)㊁(i):PG方案㊂图2㊀稳定度分类结果一致时不同扩散参数方案模拟浓度分布图Fig.2㊀Different diffusion parameters were used to simulate the concentrationdistribution diagram with same stability classification results㊃841㊃鲍昕杰等:不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF 模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究㊀图3㊀稳定度分类结果一致时不同扩散参数方案采样点计算结果对比图Fig.3㊀The comparison diagram of the calculation results of sampling points in differentdiffusion parameter schemes with the same stability classification results㊀㊀图4和图5给出两种大气稳定度分类结果不一致时对比结果(示踪试验第18次试验)㊂由图可知,实测湍流方案模拟结果与示踪试验实测值分布较为接近,在远端有个大值区,具备典型的F类稳定度条件下污染物浓度分布特征,即由于垂向扩散能力较弱,近区的污染物不能充分扩散至地面,而在相对远的地方出现了大值区;而微气象方案和PG 方案则没有模拟出该种浓度分布特征㊂(a)实测湍流方案;(b)微气象方案;(c)PG 方案㊂图4㊀稳定度分类结果不一致时不同扩散参数方案模拟浓度分布图Fig.4㊀Different diffusion parameters were used to simulate the concentrationdistribution diagram with different stability classification results㊃941㊃㊀辐射防护第43卷㊀第2期图5㊀稳定度分类结果不一致时不同扩散参数方案采样点计算结果对比图Fig.5㊀The comparison diagram of the calculation resultsof sampling points in different diffusion parameterschemes with the different stability classification results㊀㊀通过上述分析可知,在根据现场气象观测数据(温度梯度-风速法)划分为极稳定的F 类大气稳定度条件下,若模拟大气稳定度(P-G-T 分类法)为非稳定类天气,采用微气象方案或PG 方案的模拟结果可能会与实际浓度分布结果有偏差,而采用实测湍流方案的模拟结果能更接近实测值㊂4.2㊀模拟结果定量统计分析㊀㊀为了定量分析预测值与实测值偏离程度,本研究统计了四个指标,分别是相对偏差(FB )㊁归一化均方误差(NMSE )㊁2倍差值比例(FAC 2)㊁3倍差值比例(FAC 3)㊂相关指标的定义如下:FB =(c 0-c s )0.5(c 0+c s )(1)NMSE =(c 0-c s )2c 0c s(2)式中,c 0为实测值,c s 为模式预测值㊂FAC 2为满足0.5ɤc sc 0ɤ2的数据百分数,FAC 3为满足13ɤc s c 0ɤ3的数据百分数㊂㊀㊀考虑到示踪试验情景的复杂程度以及气象条件的随机波动等影响因素,下风向各弧线的峰值浓度随距离变化的规律性更强,常作为数值模式检验评估的特征量[10-12]㊂在核电厂环评及事故应急的实际应用中,下风向峰值浓度是 三关键 分析及是否采取干预措施的重要判断指标㊂综合上述原因,本研究选取各次试验中下风向各采样弧线的峰值浓度作为特征量来定量评估模拟效果㊂Hanna 等[20-22]综合考虑试验情景复杂程度㊁源项不确定性以及气象条件的随机波动等影响因素,在不要求模拟值和实测值在时间和空间上一一对应的条件下,推荐了下列描述环境模型模拟性能的可接受标准,即模拟偏差在2倍以内份额高于50%(FAC 2ȡ0.5),相对偏差在30%内(-0.3<FB <0.3),以及随机偏差在2倍以内(NMSE <4,越接近0越好)[15]㊂根据胡二邦等[12]采用的模式有效性检验指标,模拟值与实测值的比值在0.3~3.0之间的比例(FAC 3)达到68%以上,即可表明模拟值与实测值符合性较好㊂为保证各方案统计样本数的一致性,本研究选取湍流观测时间段内的示踪实验实测值与模拟预测值进行统计分析,并选取各弧线峰值浓度来预估模拟效果㊂表3和表4分别给出大气稳定度分类结果一致和不一致时的统计分析结果,其中N 为满足统计条件的峰值浓度样本数㊂表3㊀大气稳定度分类结果一致时各弧线峰值浓度统计评估结果(N =39)Tab.3㊀Statistical evaluation results of peakconcentrations of arcs when the classificationresults of atmospheric stability are consistent (N =39)表4㊀大气稳定度分类结果不一致时各弧线峰值浓度统计评估结果(N =11)Tab.4㊀Statistical evaluation results of peakconcentrations of arcs when the classificationresults of atmospheric stability are inconsistent (N =11)㊀㊀结合表3和表4的评估结果总体来看,实测湍流方案的模拟效果最好,各统计指标均能满足评价指标,这与朱好等人[10]在复杂地形条件下开㊃051㊃鲍昕杰等:不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究㊀展的CALPUFF模拟值与示踪试验实测值对比研究结果总体上是一致的,即采用了实测湍流数据的模拟结果更接近实测值㊂从区分大气稳定度分类结果是否一致的评估结果来看,在大气稳定度分类结果一致时,实测湍流方案各项统计指标均能满足评估指标,且效果最好;微气象方案的相关统计评估指标与实测湍流方案相对接近,大体上能达到或接近评估指标;PG方案的FAC2和FAC3均没有满足评估指标㊂在大气稳定度分类结果不一致时,实测湍流方案相对其他两个方案优势明显,均能满足评估指标,且表4中实测湍流方案的FAC2及FAC3相对表3中的数值降幅较小;表4中微气象方案与PG方案的FAC2和FAC3均没有满足评价指标,且表4中这两种方案的FAC2和FAC3相对表3中的降幅较大㊂根据CALPUFF模式模拟的基本浓度方程可知[18],影响某个接受点浓度主要的因子是大气扩散参数,不同大气扩散参数方案的模拟结果出现差异本质是由于获取大气扩散参数的方法不同㊂通过研究三种大气扩散参数方案的机理及其与大气稳定度的关系,实测湍流方案是通过三维超声仪观测到的湍流特征量作为大气扩散参数输入模式模拟进行模拟㊂经统计分析可知,大气越稳定,观测到的湍流特征量越小,反之越大;微气象方案是CALPUFF模式通过相似理论采用微气象参数(莫宁-奥布霍夫长度㊁摩擦速度等)计算获取大气扩散参数的,计算时采用了一系列复杂的迭代公式[18],对于稳定类和非稳定类大气稳定度条件下所采用的计算公式是不同的,大气越稳定,对应公式计算出的大气扩散参数值越小,反之越大;PG 方案则为一套基于大量实验数据的大气扩散参数经验值,其选取方法直接受大气稳定度分类结果影响,故可能无法精确反映厂址的特征大气扩散条件㊂在气象塔实测数据和CALMET模拟大气稳定度分类结果相同时,CALMET模拟获取的微气象参数基本能匹配当时的气象条件,从而通过微气象方案计算出的大气扩散参数与实测值接近;反之若两种大气稳定度分类结果不同,则相关微气象参数可能与实际情况有偏差,造成大气扩散参数的偏差,最终可能导致模拟浓度结果的明显差异,本次实验发现这种差异在极稳定类天气中表现的相对明显㊂5㊀拟合湍流方案及模拟效果分析㊀㊀从目前湍流数据的实际应用来看,厂址湍流观测一般在全年典型季节开展,采用有代表性时段的湍流数据来分析厂址的大气扩散特征,一般不开展全年实时湍流观测㊂为了获取更多能代表厂址一般特征的湍流数据用于提高模式模拟效果,本文提出一种通过厂址气象塔实测的常规气象数据拟合湍流脉动标准差进行数值模拟的方案,即拟合湍流方案㊂根据吴艳标等[23]的研究成果,湍流脉动标准差σv㊁σw与风速有较明显的线性关系,但随稳定度增加,其线性关系逐渐减弱㊂因此,本文引入另一个指示大气稳定条件的特征量温度梯度进行线性方程的拟合,以提高拟合效果㊂利用本次示踪试验期间湍流观测的σv㊁σw与现场气象观测数据得到的温度梯度㊁风速进行二元线性回归拟合,其基本方程形式为:σv㊁w=A1+A2ˑΔT+A3ˑU(3)式中,σv㊁w为横向或垂向湍流脉动标准差;ΔT为温度梯度(取10~80m梯度);U为10m风速; A1㊁A2㊁A3为方程系数㊂将观测到的整点湍流特征值与对应时次的气象塔整点温度梯度和风速值归为一组数据,参与拟合的样本共404组数据,按照不同的大气稳定度进行分类,采用多元线性回归模型拟合方程的系数并计算相关系数[24],结果见表5㊂表5㊀湍流脉动标准差拟合结果Tab.5㊀The fitting result of standard deviationof turbulence fluctuation㊀㊀根据皮尔逊相关系数度量指标,相关系数R 在0.8~1.0为极强相关,0.6~0.8为强相关㊂由表5可知,在不稳定类和中性类条件下拟合方程的相关系数达到极强相关(0.8~1.0),在稳定类㊃151㊃㊀辐射防护第43卷㊀第2期条件下拟合方程的相关系数达到或接近于强相关(0.6~0.8),说明上述方程拟合出的湍流脉动标准差在统计学上具有一定的可靠性㊂采用前文所述各统计指标验证拟合湍流方案在数值模式应用的可靠性,表6给出拟合湍流方案㊁实测湍流方案㊁微气象方案统计分析结果㊂表6㊀各弧线峰值浓度与示踪试验结果统计分析(N=50) Tab.6㊀Statistical analysis of peak concentrationsand tracer test results of each arc㊀㊀由表6可知,拟合湍流方案模拟效果也均满足评估指标,其总体模拟效果好于微气象方案,略差于实测湍流方案,说明拟合湍流方案也能较好的应用于CALPUFF模式模拟中㊂综合上述分析结果,采用拟合湍流方法获取的回归方程系数A1㊁A2㊁A3可在非湍流观测时段拟合适用于本厂址的湍流特征值,并用于CALPUFF 模式的大气扩散参数输入㊂6㊀结论与建议㊀㊀本文采用CALPUFF中三种不同大气扩散参数方案模拟某沿海平坦地区大气污染物浓度扩散,并将模拟结果与不同大气稳定度条件下的示踪试验结果进行比较,得出以下结论:1)实测湍流方案的模拟效果受大气稳定度分类结果的影响较小,模拟效果是三种大气扩散参数方案中最好的㊂2)模式模拟的大气稳定度分类结果与基于气象塔实测数据的大气稳定度分类结果一致时,微气象方案模拟效果略差于实测湍流方案,好于PG 方案㊂3)在环评重点关注的不利天气条件下(稳定类天气),采用微气象方案或PG方案的模拟结果可能会与实际浓度分布结果有偏差,而采用实测湍流方案的模拟结果能更接近实际浓度分布㊂4)为解决长期实测湍流数据不易获取的问题,本文提出了一种基于厂址气象塔常规观测气象数据的拟合湍流方案,通过该方案获取了适用于本厂址的湍流特征值回归方程系数,统计评价指标表明,拟合的湍流值应用在CALPUFF模式中模拟效果良好,可作为缺少模拟时段实测湍流数据但有代表时段湍流数据时的一种大气扩散参数方案,对于提高核电厂大气扩散模拟效果具有一定的实用意义㊂针对实际观测与数值模拟获取的大气稳定度有较大差异的其他情形,建议在后续研究中可结合现场示踪实验及湍流观测成果对数值模式的大气扩散参数方案的适用性作进一步分析论证,以达到最优的模拟效果㊂参考文献:[1]㊀王志铭.一种基于人口分布的大气环境红线划定技术[J].环境科学与技术,2019,42(S1):194-198.WANG Zhiming.A determining methodology of atmospheric environment red line basing on population distribution:taking Guangzhou city for example[J].Environmental Scienceand&Technology,2019,42(S1):194-198.[2]㊀杨景朝,伯鑫,田军,等.WRF四维同化数据在空气质量法规模型CALPUFF的应用研究[J].环境工程,2018,36(7):165-169.YANG Jingchao,BO Xin,Tian Jun,et al.Application of four-dimension data assimilation methods in CALPUFF[J].Environmental Engineering,2018,36(7):165-169.[3]㊀舒璐,杨宏,马丹阳,等.WRF水平分辨率对CALPUFF模拟污染物浓度的影响[J].环境保护科学,2019,45(6):84-91.SHU Lu,YANG Hong,MA Danyang,et al.Effect of WRF horizontal resolution on pollutant concentration simulated by CALPUFF[J].Enviromental Protection Science,2019,45(6):84-91.[4]㊀阚慧,伯鑫,屈加豹,等.2015年海南省火电行业大气环境影响研究[J].中国环境科学,2019,39(1):428-439.KAN Hui,BO Xin,QU Jiabao,et al.Air quality impacts of power plant emissions in Hainan province[J].China Environmental Science,2019,39(1):428-439.㊃251㊃鲍昕杰等:不同大气稳定度分类法及扩散参数方案对CALPUFF模拟结果的影响及拟合湍流方案的研究㊀[5]㊀Ruggeri M F,Lana N B,Altamirano J C,et al.Spatial distribution,patterns and source contributions of POPs in theatmosphere of Great Mendoza using the WRF/CALMET/CALPUFF modelling system[J].Emerging Contaminants,2020(6):103-113.[6]㊀Loeck J F,Schramm J,Bodmann B.On a model for pollutant dispersion in the atmosphere with partially reflectiveboundary conditions and data simulation using CALPUFF[J].American Journal of Environmental Engineering,2018,8(4):112-117.[7]㊀Mateusz Rzeszutek.Parameterization and evaluation of the CALMET/CALPUFF model system in near-field and complexterrain Terrain data,grid resolution and terrain adjustment 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CALPUFF模型在洋浦区域环境空气影响评价中的应用
（ 海南省环境科学研究院， 海南 海 口 ５ ００ ） ７２ ６
摘 要： 空气的预测评价技术方法众多， 环境 评价模型 多 多样 ， 用的技术条件各异 ， 种 其应 要求的状 态参数 亦不 同。 Ｕ Ｆ模型作为一种预测分析模 型 ， 区域环境 大气预 测的分析 应 用评 价 中具有其独特 的优 点与特 Ｆ 在
ｍ ｅ ｐ ｅｒｎｖｒ ｕ ｈｒｃｅ ｓ ｃ， ｕｈａ ｃｎ ｌ ｃｌｏ ｄｔ ｎｏ ｐ ｈ ａ ｏ ， ｄｔｅｓ ｔ ａａ ｅｅ ｑ ｅｔ ＂ｅ ｄ ｓ ｏ ｌ ａ ｐａ ａｉ ｓ ａａｔｒ ｔ ｓ ｓｃ ｓ ｅｈ ｏ ｇ ａ ｎ ｉｏ ｎａ ｐ ｃｔ ｎ ａ ａｅｐｒｍ ｔｍ ｒ ｕｓ ｄ８０ ｌ ｉ ｏ ｃ ｉｉ ｔ ｏ ｉ ｃ ｉ ｉ ｎ ｈ ｔ ｅ ｅ １ －
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calpuff模型的应用与研究
calpuff模型的应用与研究Calpuff模型及其应用及研究摘要：Calpuff模型是一个模拟大气污染分布和迁移过程的三维非定常污染模型，可以准确地评估大气污染物的空间分布、沿流域传输和气象服务标准（AMS），且拥有良好的计算效率，受到世界各地科学家的广泛应用和研究。
本文综述了Calpuff模型的基本原理和特性，随后介绍了Calpuff模型的实例应用以及过程，最后介绍了Calpuff 模型研究的现有状况以及未来发展方向。
关键词：Calpuff模型；实例应用；Calpuff研究1.Calpuff模型Calpuff模型是由美国环境保护署（EPA）开发的一款污染物在大气中的传输、散布和转移过程的模拟程序，分布在空中的污染物被小气候要素如温度、湿度、风速方向和风压变化所影响，Calpuff模型可以在三维空间上模拟不同风和气候条件下污染物的大气传播。
Calpuff模型在模拟过程中，不仅考虑了大气流场，而且也考虑了污染物与环境因子和大气化学因子的作用。
Calpuff模型采用数值方法根据现实环境中的风速、温度和污染物的数量等参数，对大气中污染物的分布进行模拟计算。
2.Calpuff模型的应用Calpuff模型适用于模拟不同类型污染物在大气中的迁移过程，包括氮氧化物、二氧化硫、烟尘、粉尘等。
Calpuff模型可以用于污染物年度限量值、景观空气污染、地下水污染以及地表水污染等的计算。
Calpuff模型的模拟结果及其精确度受计算精度所影响，因此，在实际应用中，必须进行精度校核，以确保模拟结果的准确性。
例如，Calpuff模型可用于模拟城市化进程给都市大气质量带来的影响，以及模拟废气排放对大气破坏的贡献。
3.Calpuff模型研究Calpuff模型被广泛应用于世界各地空气污染控制，环境保护和气象学领域，在过去的20年中，关于Calpuff模型的研究也有了显著的发展。
研究者们已经完善了Calpuff模型的基础理论，改进了该模型空间分析、质量计算和参数检验等功能，开发出了改进版的Calpuff模型，并将其应用于大气污染情景评估、城市空气质量监测和预测研究。
CALPUFF模型系列课程(2024)
模拟结果
输出城市内部的污染物浓度分 布、超标天数、健康影响等指
标。
2024/1/29
16
区域传输模拟案例
案例背景
选择跨越多个行政区域的地区 ，如长三角或珠三角，研究污
染物的区域传输。
2024/1/29
数据准备
收集整个区域的气象、地形、 排放源等数据，确保数据的完 整性和一致性。
模型设置
调整模型参数以考虑区域间的 相互影响，如风向、风速、地 形等。
14
04
CALPUFF模型案例分析
2024/1/29
15
城市空气污染模拟案例
01
02
03
04
案例背景
选择具有代表性的大型城市， 如北京或洛杉矶，分析城市内
部的空气污染情况。
数据准备
收集城市的气象、地形、排放 源等相关数据，为模型提供输
入。
模型设置
根据城市特点调整模型参数， 如建筑物高度、街道宽度等， 以更准确地模拟城市环境。
模拟结果
输出污染物的传输路径、浓度 变化、影响范围等信息。
17
敏感区影响评估案例
案例背景
选择自然保护区、风景名胜区等敏感区域， 评估周边污染源对其的影响。
模型设置
根据敏感区的特点调整模型参数，如地形复 杂度、气象条件等。
2024/1/29
数据准备
收集敏感区的地形、气象、生态等数据，以 及周边排放源的信息。
计算效率
AERMOD模型通常比CALPUFF模 型计算效率更高，但CALPUFF模 型在处理复杂地形和长距离传输 时更准确。
2024/1/29
20
与CAMx模型比较
1
原理差异
CAMx模型是一个三维欧拉空气质量模型，而 CALPUFF模型是一个拉格朗日粒子扩散模型。
基于CALPUFF模型模拟沧州市铸造行业减排效果评估
Evaluation of Emission Reduction of Cangzhou Foundry Industry Based on CALPUFF 作者： 雷团团[1];李时蓓[1];伯鑫[1];屈加豹[1];马岩[1];毛娜[2];路瑞娟[2]
作者机构： [1]生态环境部环境工程评估中心,北京100012;[2]沧州市生态环境保护科学研究院,河北沧州061000
出版物刊名： 环境影响评价
页码： 68-74页
年卷期： 2021年 第5期
主题词： 铸造行业;大气污染;CALPUFF模型;减排效果评估
摘要：采用CALPUFF模型,评估铸造行业提升改造后对沧州市空气质量的改善效果.以2017年为基准年进行核算,从炉窑改造、末端治理技术升级、无组织排放管控三个角度进行情景分析.在执行减排策略下,沧州市铸造行业SO_2、NO_x、PM_(2.5)、VOCs减排量分别达224.4 t/a、282.1 t/a、5631.9 t/a、245.6 t/a,较现状排放情景减排效率分别为50.95%、41.13%、80.28%、55.74%.模拟结果显示,现状情景下SO_2、NO_x、PM_(2.5)、VOCs对国控点的年均浓度贡献值分别为0.09μg/m~3、0.12μg/m~3、1.58μg/m~3、0.08μg/m~3,优化情景下SO_2、NO_x、PM_(2.5)、VOCs对国控点的年均浓度贡献值分别为0.05μg/m3、
0.08μg/m3、0.40μg/m~3、0.04μg/m~3,PM_(2.5)浓度下降1.18μg/m~3,改善效果显著.。
《CALPUFF模型技术方法与应用》简介
《CALPUFF模型技术方法与应用》简介
佚名
【期刊名称】《环境影响评价》
【年(卷),期】2016(038)004
【摘要】作者：伯鑫出版社：中国环境出版社书号：978-7-5111-2714-3定价：108元（附光盘）出版日期：2016年5月本书总结了作者在CALPUFF应用、模型开发、环评项目复核等方面的多年经验,结合国内案例需求,论述了CALPUFF模型的基础数据预处理、气象场模拟、大气污染扩散模拟、数据后处理、绘图、动画制作等内容,探讨了CALPUFF在我国的标准化应用研究,介绍了CALPUFF在火电行业等方面的应用研究。
【总页数】1页(P4-4)
【正文语种】中文
【中图分类】X21
【相关文献】
1.污染物传输扩散模型CALPUFF模型在大气污染防治中的应用
2.AERMOD与CALPUFF模型在某核基地环境影响评价中的应用
3.CALPUFF大气扩散模型研究与应用进展
4.CALPUFF模型在石化项目PM2.5模拟计算中的应用
5.CALPUFF模型在合肥地区SO_2大气环境容量测算中的应用
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基于CALPUFF模型的山东省独立焦化行业大气污染物分析与预测
基于CALPUFF模型的山东省独立焦化行业大气污染物分析与预测陈晓春;李建晖;陈少博;尤倩;陈晓辉;伯鑫【期刊名称】《工程科学学报》【年(卷),期】2024(46)7【摘要】基于已建立的2018年山东省高分辨率独立焦化行业排放清单,结合焦化行业制定的相关政策,本研究设置了基准情景(BAU-2018、BAU-2025、BAU-2035)和减排优化情景(ERO-2025、ERO-2035),使用CALPUFF模型模拟了各情景下山东省独立焦化行业SO_(2)、NO_x、PM_(10)及PM_(2.5)的污染情况及各污染物的减排潜力.研究结果表明,在BAU-2018情景中,山东省各市SO_(2)、NO_x、PM_(10)和PM_(2.5)的年均贡献比例的范围分别为0.06%~0.84%、0.01%~0.63%、0.04%~0.19%和0.07%~0.21%;在各阶段中,ERO-2025情景较于现状(BAU-2018)的各污染物排放与贡献浓度降低幅度最大;最优情景ERO-2035较于BAU-2018,SO_(2)、NO_x、PM_(10)、PM_(2.5)和CO_(2)的排放量分别为减少了60.12%、78.24%、75.07%、74.20%和37.47%,SO_(2)、NO_x、PM_(10)和PM_(2.5)年均贡献浓度降幅分别为60.74%、78.56%、75.00%和74.53%.全面执行超低排放标准对污染物减排具有显著效果,同时显示出巨大的污染物与CO_(2)的协同减排潜力.【总页数】13页(P1311-1323)【作者】陈晓春;李建晖;陈少博;尤倩;陈晓辉;伯鑫【作者单位】北京化工大学化学工程学院;首都经济贸易大学管理工程学院【正文语种】中文【中图分类】X51【相关文献】1.基于CALPUFF模型的炼油工程大气环境风险预测2.基于CALPUFF模型的典型工业园区大气环境容量差异性分析3.钢铁与焦化行业大气污染物排放及空气质量影响分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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20
农业非灌溉用地
60
湿地
20*
农业灌溉用地
61
森林湿地
30
牧地
62
非森林湿地
40
林地
70
荒地
51
小水体
80
冻土
54
海湾及河口
90
冰原地带
技术复核发现，某些项目网格距设为 100~500 m，而采样格点数仅设为 1，导致大部分土地利用类型 代码被水体代替，土地利用数据失真，见图 4。图 3~4 为不同分辨率和采样格点数下的土地利用图，从图中 可以看出，网格分辨率越高，土地利用缺失量越大；采 样格点数越大，土地利用缺失量越小。
2.3.3 地面气象 CALPUFF 预处理程序 SMERGE 可识别的地面
气 象 数 据 有 CD144、SAMSON、HUSWO、TD3505 等 国外气象部门提供的气象数据格式，对数据质量有严 格要求。而国内地面气象数据格式与国外气象数据格 式差异较大，需要将国内的数据进行插值等预处理， 才能被模式读取。
ＣＡＬＰＵＦＦ模式的标准化应用技术研究
伯鑫 1,2， 吴忠祥 3， 王刚 4， 胡翠娟 1,2， 丁峰 1,2， 吴成志 4， 李时蓓 1，2 *
（1. 环境保护部环境工程评估中心，北京 100012； 2. 国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室，北京 100012； 3. Exponent，Maynard，MA，USA 01754； 4. 三捷环境工程咨询有限公司，浙江 杭州 310012）
3. Exponent，Maynard，MA，USA 01754; 4. Trinity Consultants, Hangzhou 310012, China）
Abstract：Aiming at the problems of CALPUFF existing in the atmospheric EIA in China, a standardized proposal was put forward about the CALPUFF in application scope, the grid setting, basic datum, model parameters, public participation and so on, solving the current non-standard problem of CALPUFF applications, providing technical support and services for the na－ tional environmental planning, total amount control and environmental impact assessment. Key words：CALPUFF; air pollution; CALMET; EIA; standardized application
复核基础数据发现的常见问题包括：基础数据选
用错误、基础数据处理方法错误、基础数据缺失、基础 数据来源未说明等。 2.3.1 地形数据
目前国内可免费获取的地形数据有美国地质调 查 局（USGS）的 SRTM30/GTOPO30 数 据（精 度 900 m）、美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NI－ MA)联合测量的 SRTM3（精度 90 m）数据、以及美国 NASA 与日本经济贸易工业部 （METI） 联合测量的 ASTER GDEM （精 度 30 m） 数 据 ， 可 直 接 用 于 CALPUFF 模式的数据为 GTOPO30 和 SRTM3。大气 环评导则中推荐的预测网格点的分辨率为：距源中心 1 km 范围内设置为 50～100 m，距源中心 1 km 外设 置为 100～500 m[1]，故 90 m 分辨率的 SRTM3 数据基 本满足要求。
技术复核发现，某项目处理一日 4 次观测的云量 数据时，其他时刻的云量未按大气导则要求进行插 值，而是简单设置成 0。此外，复核还发现环评单位虽 提供了地面观测数据，但在 CALMET 气象预处理时 未使用地面观测数据，仅使用 MM5/WRF 模拟数据来 驱动 CALMET，也缺少模拟气象数据与实测数据的 验证过程。 2.3.4 高空气象
《环境影响评价技术导则— ——大气环境》HJ 2.22008 中以推荐模式清单方式引进美国进一步预测模 式 CALPUFF，在国内环评工作中得到了广泛的应用， 获得了良好的效果 [1]。近些年来，国内研究者对 CALPUFF 在空气质量模拟开展一系列科学研究，例 如张丹等[2]利用 CALPUFF 模式模拟了重庆市能见度 情况；崔慧玲[3]、张玉珍等[4]利用 CALPUFF 模式模拟 放射性核素迁移扩散情况；杨怀荣等[5]利用 CALPUFF 模拟秸秆焚烧造成的环境影响；伯鑫等[6]对 CALPUFF 开展了可视化二次开发研究；任重等[7]采用 CALPUFF 模式型核算出大亚湾的区域环境容量；杜吴鹏等[8]采 用 MM5 与 CALMET 模拟了北京地区不同高度的风 速和风功率密度分布；王淑兰等[9]、赵伟等[10]分别采用 CALPUFF 模拟了珠江三角洲城市、北部湾经济区重 点产业大气污染情况。这些研究大多数研究围绕科研 领域，而关于 CALPUFF 在我国环评领域的应用，例
第 37 卷 第 12O 期 2014 年 12 月
Environmental Science & Technology
Vol.37 Dec.
第No32.17021卷O4
伯鑫，吴忠祥，王刚，等．ＣＡＬＰＵＦＦ 模式的标准化应用技术研究［Ｊ］．环境科学与技术，２０１４，３７（１２Ｏ）：５３０－５３４． Ｂｏ Ｘｉｎ， Ｗｕ Ｚｈｏｎｇｘｉａｎｇ， Ｗａｎｇ Ｇａｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＬＰＵＦＦ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，３７（１２Ｏ）：５３０－５３４．
1 CALPUFF 模式简介
《环境科学与技术》编辑部：（网址）ｈｔｔｐ：／／ｆｊｋｓ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ（电话）０２７－８７６４３５０２（电子信箱）ｈｊｋｘｙｊｓ＠１２６．ｃｏｍ 收稿日期：2014-04-18；修回 2014-05-28 基金项目：国家环保公益性行业科研专项（201309062） 作者简介：伯鑫（1983-），男，硕士，主要研究方向为大气环境质量模拟、污染源清单及大气技术复核，（电子信箱）boxinet@；* 通讯作者。
CALPUFF 模式的三维气象数据中，各个气象格 点的气象数据可不相同，这也是 CALPUFF 模式的扩 散理论优势之一，考虑到烟团的迂回、回流等情况， CALPUFF 气象网格范围应大于受体网格范围。
技术复核发现，有些项目未设置缓冲区，从而导 致受体网格边界附近的污染物浓度有较大误差。此 外，大气环评导则 HJ 2.2-2008 要求预测受体的分辨 率距源中心 1 km 内设置为 50～100 m，距源中心 1 km 外设置为 100～500 m[1]。技术复核发现，有些项目 将气象网格的分辨率设成了 100 m，但由于土地利用 数据采用了 1 km 分辨率数据，导致土地利用数据失 真的情况（见 2.3.2 节）。 2.3 基础数据
如数据前处理、参数选取、模式规范化使用等应用研 究，则尚未见到报道，仅有少量侧重于不同模式结果 对比等方面的文献[11-12]。
自 2007 年以来，环境保护部环境工程评估中心 依据国家相关环境管理要求和技术导则规范，针对重 点项目环境影响报告书中有关大气环境影响预测与 评价部分开展的一系列大气技术复核工作，发现一些 环评单位在 CALPUFF 的使用过程中，存在参数设置 不规范、基础数据处理错误等问题，导致环评报告大 气预测结果不可信，最终影响环评审批和环境管理决 策的科学性。因此本文通过分析环评报告、原始大气 预测文件等资料，指出其中常见的问题，为规范 CALPUFF 在我国环评中标准化应用提出解决方案和 建议对策。
CALPUFF 气象模块 CALMET 在生成三维气象 数据时需要地形、土地利用、地面气象、高空气象、降 水等 基 础 数 据 。 CALPUFF 自 带 了 前 处 理 程 序 ，如 TERREL、CTGPROC、MAKEGEO、SMERGE、READ62、 PMERGE、CALMM5 等。这些前处理程序是基于国外 现有的数据源及数据格式设计的，而国内的数据格 式、精度、要素与模式要求都有一定的差距，因此有些 时候需要将国内的数据进行二次加工。
2 模式应用的主要问题
2.1 应用范围 根据大气环评导则 HJ 2.2-2008 附录 A 规定，
CALPUFF 适用于评价范围大于 50 km 的区域和规划 环境影响评价项目。技术复核发现，一些环评项目（非 复杂风场，评价范围小于 50 km）采用 AERMOD 预测 结果超标，因此环评单位改用 CALPUFF 替代 AER－ MOD 以期降低预测结果，但未说明采用 CALPUFF 模式的依据，也无相关风场数据来验证。 2.2 网格设置与分辨率
５３２
第 37 卷
土地利用类型，见表 1。由于该数据分辨率为 1 km，若 气象网格分辨率设成 1 km 以下，很多气象格点内就 会找不到土地利用数据，且默认被水体替代（代码为 55），从而造成土地利用图失真的现象。
表 1 CALMET 中土地利用类型编码
类型
描述
类型
描述
10
城市及建筑用地
55
大水体
第 12O 期
伯鑫，等 ＣＡＬＰＵＦＦ 模式的标准化应用技术研究
５３１
CALPUFF 模式系统是中国环境保护部、美国环 保署推荐的用于模拟污染物输送、转化和清除过程的 法规模式[1]。CALPUFF 模式为非稳态三维拉格朗日烟 团模式，可结合时空变化的气象场条件，考虑了复杂 地形动力学效应以及静风等非稳态条件。CALPUFF 模式系统主要包括 CALMET 气象模式、CALPUFF 扩 散模式以及一系列前/后处理程序。CALMET 气象模 式可利用地形、土地类型、气象观测数据以及中尺度 气象模式数据，生成 CALPUFF 所需的三维气象场， 包括风场、温度场等。CALPUFF 利用 CALMET 生成 的气象场，模拟污染物的传输、扩散、干湿沉降以及化 学转换过程[13-14]。