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第二代大气扩散模式在我国环境影响评价中已经得到了广泛的应用,并得到法规的认可,我国2008版《环境影响评价技术导则-大气环境》将AERMOD、CALPUFF、ADMS列为大气环境影响评价的推荐模型,但是无论AERMOD、CALPUFF,还是ADMS都不是由我国环境相关工作人员开发的,只是将三个模型在应用上中国化。模型从理论的初步形成到理论的系统化,再到这些理论通过计算机语言表达出来,是个漫长而系统的过程,模型开发人员也是在深厚的理论基础上,结合对计算机的应用,才使这些系统能够完成。
本文以AERMOD为研究对象,希望通过对模型的深入分析,探索模型数值模拟的原理。第一章对研究背景进行说明,明确了研究目的、内容及技术路线。第二章对模型的发展及模型的基本理论进行了总结概述,阐明大气扩散模型在我国的应用与研究现状。第三章则重点分析了AERMOD模型的演变发展,分析总结了模型功能上的一些变化与改进。AERMOD模型从开发至今已经20个年头,2005年美国EPA用AERMOD取代ISC3,使AERMOD成为美国的法规模型,我国2008年将AERMOD列为法规模型。而我国法规、技术导则等文件中对模型的介绍还是局限在2004版AERMOD上,第三章总结分析了从2004至今,模型升级版Version06341、Version07026、Version09292、Version11059相对于04300版本的功能变化。其变化主要分布在以下几个方面:污染源参数、城市条件参数、优化处理、地形参数、背景浓度和输出结果上。第四章以AERMOD的理论为基础,用AERMOD模型的开发工具FORTRAN语言,再现模型的开发程序,从参数的设定到模拟结果的输出对模型的开发程序进行了大量的研究,总结气象预处理程序AERMET对气象数据的处理过程,地形预处理程序AERMAP对地形的模拟核心及浓度计算程序AERMOD建立气象场及浓度模拟到结果输出的过程,将AERMOD如何将众多参数、系统理论模拟出来的算法过程呈现出来,为模型应用人员更好地了解模型提供帮助。AERMET处理数据时会优先选择使用现场观测文件提供的数据,其次才是常规地面气象观测资料(SURFACEFILE)和一天两次的探空资料(SOUNDING FILE)。AERMOD首先利用AERMET传递的气象数据建立模拟气象场,然后再对污染源、预测点等信息进行处理,计算污染物的扩散浓度,输出结果。第五章结合AERMOD模型的功能变化,对模型进行案例验证。首先探讨了模型对地表特征参数和点源参数以及计算模式的灵敏性,探讨了各参数对污染物扩散的影响,其次对模型的一些功能进行案例模拟分析,对比不同功能的差异。结果表明,控制污染物的排放速率是防治污染的根本,适当提高烟囱的高度,加大烟囱的内径,提高烟气的出口温度,加大烟气的出口流速都会促进污染物的扩散,另外地面越粗糙,波文比越小,反照率越大,也越有利于污染物的扩散。AERMOD对复杂地形、城市、顶盖源和水平源等计算模式的反应也很灵敏。