河谷地帶的大氣污染預(yù)測(cè)模型研究.pdf

1、人口、資源與環(huán)境已經(jīng)成為現(xiàn)今世界公認(rèn)的三大問(wèn)題。在過(guò)去的30~40年間，伴隨著人口急劇增長(zhǎng)、工業(yè)迅猛發(fā)展、資源的過(guò)度消耗而導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題日漸嚴(yán)重。尤其是近幾年，隨著霧霾越來(lái)越頻繁的發(fā)生，其引起的各種社會(huì)問(wèn)題越來(lái)越多的影響著每個(gè)人的日常生活，人們開(kāi)始真正的關(guān)注大氣污染這一由來(lái)已久的環(huán)境問(wèn)題?，F(xiàn)在大氣污染問(wèn)題不再是某個(gè)區(qū)域，某個(gè)地區(qū)，某個(gè)國(guó)家的問(wèn)題；城市空氣污染已經(jīng)成為了全世界關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題，它已經(jīng)不同程度的對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展產(chǎn)生威脅。

2、r>　　由于河谷地帶地形復(fù)雜，逆溫天氣較多，周?chē)降貙?duì)氣流的阻擋作用較大，使得位于此類(lèi)地形的城市大氣污染問(wèn)題更為嚴(yán)重。蘭州市是我國(guó)大氣污染問(wèn)題嚴(yán)重的城市之一，它是一個(gè)典型的河谷地帶發(fā)展起來(lái)的城市，而且又是一個(gè)工業(yè)集中的城市，目前針對(duì)蘭州大氣污染擴(kuò)散及預(yù)報(bào)方面的研究較多，但是目前還未有蘭州地區(qū)的分析大氣預(yù)測(cè)模型應(yīng)用的適用性及模型使用條件對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果影響的對(duì)照性研究。
　　蘭州市內(nèi)風(fēng)速小，一年四季逆溫發(fā)生頻率為81％，冬季可高達(dá)96%，

3、空氣流動(dòng)性差且有大量工業(yè)廢氣排放，大氣中的一次和二次污染物在這種不利氣象條件下不容易擴(kuò)散，致使空氣環(huán)境質(zhì)量較差。蘭州市作為建國(guó)后重點(diǎn)建設(shè)的新興工業(yè)城市之一，在快速工業(yè)化和城市化發(fā)展的進(jìn)程中，由于其工業(yè)布局和能源結(jié)構(gòu)不夠合理，高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，外部生態(tài)環(huán)境條件差，冬春季節(jié)沙塵天氣活動(dòng)頻繁，又加之當(dāng)?shù)氐匦蔚孛布捌渌a(chǎn)生的不利于污染物擴(kuò)散的氣象條件，因而導(dǎo)致蘭州市的大氣污染尤為嚴(yán)重。蘭州的大氣污染問(wèn)題已經(jīng)成為制約其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，

4、很大程度上束縛了蘭州市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
　　皋蘭縣位于甘肅省中部地區(qū)，皋蘭縣氣候?qū)俑拭C中部冷溫帶亞干旱區(qū)，大陸性氣候顯著，四季分明，冬季寒冷且長(zhǎng)，夏季炎熱期短?？偟臍夂蛱卣魇牵航邓∩?，氣候干燥，風(fēng)沙多，日照短，蒸發(fā)量大。
　　本文在利用2007年、2010～2012年位于皋蘭縣石洞鎮(zhèn)莊子坪村的甘肅騰達(dá)冶金爐料有限公司、皋蘭錦鑫鐵合金有限公司、甘肅鴻豐電石有限公司三家現(xiàn)有企業(yè)的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)報(bào)告，選取早期（2007年7月，20

5、10年12月）監(jiān)測(cè)值作為本底值，采用新增工業(yè)窯爐做為貢獻(xiàn)源，同時(shí)收集皋蘭縣氣象觀測(cè)站2012年1月～12月逐日逐時(shí)氣象資料、NOAA/ESRL站點(diǎn)探空數(shù)據(jù)以及美國(guó)宇航局提供的航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪srtm數(shù)據(jù)，利用Aermodsystem3.3大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)選定預(yù)測(cè)區(qū)（蘭州市皋蘭縣石洞鎮(zhèn)莊子坪村）進(jìn)行大氣擴(kuò)散模擬研究。通過(guò)對(duì)比按平坦地形（軟件默認(rèn)預(yù)測(cè)條件）進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)和考慮地形參數(shù)（輸入地形參數(shù)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入地形文件及地形圖件）進(jìn)行

6、模擬預(yù)測(cè)，得出典型日和四季氣象條件下的貢獻(xiàn)值，了解預(yù)測(cè)模式對(duì)于河谷地帶的預(yù)測(cè)能力，進(jìn)而討論模型對(duì)當(dāng)?shù)氐匦螖?shù)據(jù)的敏感性及該區(qū)地形對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響；利用模型進(jìn)行各關(guān)心點(diǎn)的日均值模擬預(yù)測(cè)，比較兩種情況下軟件預(yù)測(cè)模擬結(jié)果與現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（2011年7月，2012年7月及2012年12月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)）的相關(guān)性。
　　根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)比分析得出以下結(jié)論：
　　1、通過(guò)對(duì)全年最大小時(shí)及最大日均值模擬，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示兩種情況下模擬結(jié)果出現(xiàn)的時(shí)刻

7、、點(diǎn)位不同；地形數(shù)據(jù)對(duì)Aermodsystem模型模擬的結(jié)果有影響。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示兩種情況下模擬的濃度最大值出現(xiàn)的時(shí)刻、出現(xiàn)的點(diǎn)位不同；關(guān)心點(diǎn)處的模擬結(jié)果相近，由于關(guān)心點(diǎn)多為農(nóng)村平坦地區(qū)，雖然地形因素對(duì)落地濃度有一定影響，但其對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果影響較??；地形數(shù)據(jù)對(duì)Aermodsystem模型模擬的結(jié)果有影響。
　　2、對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)春夏秋冬四季的模擬結(jié)果比較情況可見(jiàn)，考慮地形因素時(shí)預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)的四季均值小于不考慮地形因素時(shí)的預(yù)測(cè)值（SO2春季除外），

8、且最大值出現(xiàn)位置不同，說(shuō)明在預(yù)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)地形因素對(duì)大氣落地濃度點(diǎn)有影響。污染物擴(kuò)散等值線分布情況區(qū)別較大，考慮地形時(shí)污染物擴(kuò)散等值線更能體現(xiàn)污染物對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)域的污染情況。
　　3、對(duì)夏季、冬季預(yù)測(cè)結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析結(jié)果表明：夏季的預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)于冬季的預(yù)測(cè)結(jié)果、與監(jiān)測(cè)值有較大的相關(guān)性；模型在考慮地形因素時(shí)的預(yù)測(cè)值與監(jiān)測(cè)值的相關(guān)性更好，更接近于監(jiān)測(cè)值?？傮w來(lái)看Aermodsystem模型能較好的反應(yīng)預(yù)測(cè)區(qū)的大氣狀況及地形影響，對(duì)地形

9、數(shù)據(jù)的處理有一定效果。
　　通過(guò)以上模擬結(jié)果及研究分析可知：在蘭州市皋蘭縣這種河谷地帶的氣象及地形條件下，Aermodsystem模型在采用地形數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)點(diǎn)源、小區(qū)域的模擬效果是有效的，且對(duì)地形數(shù)據(jù)敏感，模擬效果較好。在河谷地帶應(yīng)用此軟件時(shí)使用地形數(shù)據(jù)能夠獲得更優(yōu)的預(yù)測(cè)結(jié)果。
　　但是由于本研究的條件有限，無(wú)法獲取針對(duì)性較完善的現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（如選取特征污染物進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)），預(yù)測(cè)因子影響因素較多，本論文的預(yù)測(cè)區(qū)域較小，預(yù)測(cè)區(qū)域?qū)?/p>

10、鄉(xiāng)村地區(qū)，對(duì)Aermodsystem模型的研究只能從整體上分析，結(jié)論多為定性分析。
　　建議在下一步研究中擴(kuò)大Aermodsystem模型的預(yù)測(cè)區(qū)域，選擇一個(gè)蘭州市內(nèi)的大的區(qū)域，并設(shè)計(jì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)方案，進(jìn)行同期監(jiān)測(cè)，選用特征因子，減少環(huán)境中其他排放源對(duì)監(jiān)測(cè)值的影響，再對(duì)模型中的各參數(shù)單獨(dú)分析，通過(guò)與監(jiān)測(cè)值的比較，找到敏感性較強(qiáng)的參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行修正，從而更好的利用該模式進(jìn)行河谷地帶的大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)，為建設(shè)項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)提供更可靠的