大气污染物随机扩散模型模拟

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1、大气污染物随机扩散模型模拟常文凯大气污染物随机扩散模型模拟常文凯(华北电力大学，河北保定071000)摘要:以分子随机扩散理论为基础，提出一种用计算机模拟污染物扩散的方法。二维平面模拟区域内指定位置放置的点群为污染源排放的污染物，污染物绝对浓度和单位步长圆面积内点密度成正比。瞬时点污染源是基本模型，每个点单次运动距离相同、方向随机。有风时，点在风的方向上有随机增量。加上扩散边界后需要按照边界轮廓在模拟区域内设置边界函数，并设定边界附近点单步重复的次数来控制点越过边界的难度。连续源需要把多层瞬时源叠加。经多次模拟后统计浓度分布可预测指定点污染物浓度。实验表明该模型适合在大范围内模

2、拟连续源扩散以及短时间小范围的瞬时源污染物扩散。在污染物寻源和浓度分布预测中需要的实地观测点少。关键词:大气污染;随机;模拟;预测中图分类号:X511文献标识码:A文章编号:1007－0370(2012)03－0033－03ArandomwalkmodeltosimulatetheatmosphericpollutantChangWenkai(NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofAutomation，Baoding，HeBei071000)Abstract:Amethodtosimulatetheatmosphericpol

3、lutantbycomputerisraisedatthebasisofthetheoryofstochasticprocess．Somepointsareputinatwo－dimensionalareatosimulatethepollution．Theabsoluteconcentrationofpollutantsisproportionaltothenumberofthepointsincircularareawithonestepradius．Instantaneouspointsourcesareabasicmodel．Thedistanceissamefrome

4、achpointofeachmovement．Butthedirectionisrandom．Pointsshouldaddarandomlengthbasedonwind．Theboundaryfunctionsareneededwhenthesimulationareahaveboundary．Instantaneouspointsourcesputupcontinuitypollutionsourcesaftermanylevelsoverlying．Pollutantconcentrationdistributionisclearafterstatisticsthesi

5、mulationresultsofmanytimes．TestresultshowthatthismodelissuitableforcontinuitypollutionsourcesinlongtimeandInstantaneoussourcesinshorttime．Andthemodelneedsfewerpointstofoundthepollutionsourceorpredictthepollutantconcentrationdistribution．Keywords:atmosphericpollution;random;simulate;predict［3

6、］引言直观的信息。污染物扩散模型常分为无风瞬时源模式、有风瞬时1模型源模式、有风连续点源模式等基本模型加以研究。根据1．1污染物模拟方法风速、下垫面情况等得出参数带入方程求解析解的方法在二维区域中，以点代表污染物，则点的密度代表污可得大气是由巨量气体分子组成的流体介质，大气运动染物的浓度(证明见1．3)。在给定动态模型初始条件是分子运动在宏观微尺度上的统计平均状态，描述大气时，需要在指定的位置上放置个点作为污染物。在要分结构和状态的物理量也都是分子运动物理量在宏观微尺析的区域内任何位置上污染物的浓度只与扩散到该位置［2］度上的统计平均值。预测和分析污染物扩散时应该充点的密度有关

7、。因此，放置的点数和排放污染物的绝对分考虑气体运动的随机性，利用统计学分析结果。地面量无关，只要足够大就可以很好地模拟实际情况。另附近的污染物空间分布情况具有较高的研究价值。以地外，如果增大，程序的计算时间就增加。一般取N∈平面为基准的二维平面扩散模型可以为研究人员提供更［3000，10000］时模拟效果较好。—33—北方环境第25卷第3期2012年6月模拟的区域内任何位置点的密度ρi和实际污染物的绝同样风速也是一个相对值，和绝对风速、被模拟地域对浓度σi成正比。实地取得少量的采样点绝对浓度