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1、1998年5月系统工程理论与实践第5期污染气体扩散模型的可视仿真王红卫刘振元郑楚光(华中理工大学系统工程研究所,华中理工大学煤燃烧国家重点实验室,武汉430074)摘要污染气体扩散模型的仿真在环境影响评价起着重要的作用,本文主要研究了污染气体的仿真模型及其参数计算方法,提出了仿真系统中的可视化形式及相应的算法,最终运用本仿真系统,对某市热电厂三期工程的扩建前后的SO2长期平均浓度进行仿真。关键词气体扩散模型可视仿真仿真系统VisualSimulationoftheGaseousPollutantDiffu
2、singModelsWangHongweiLiuZhenyuanZhengChuguang(HuazhongUniversityofScienceandTechology,Wuhan430074)AbstractSimulationofgaseouspollutantdiffusingmodelsplaysakeyroleinenviron-mentalimpactassessment.Inthepaper,thesimulatingmodelsofgaseouspollutantdif-fusingand
3、itscaculatingmethodsoftherelatedparametersarestudied,thecontentofvisualizationanditsalgorithmsarealsopresented.Atlast,thereisanexampleinwhichlong-termaverageconcentrationSO2roundaboutthethird-termprojectextersionofaheatandpowerplantinsomecityissimulated.Ke
4、ywordsgaseousdiffusingmodel;visualsimulating;simulatingsystem1引言环境问题自70年代提出以来,在过去的二、三十年里受到各国各组织的高度重视。1994年3月我国政府发表了“中国二十一世纪人口、环境与发展”白皮书,环境保护正式被列入我国的一项基本国策,但目前因为各方面的原因,在环境问题上现状和趋势仍十分严峻。环境影响评价制度作为工程建设的一项重要制度,在一些西方发达国家已实行多年。在每一项大型工程开工之前,均要经过严格的环境评价,这些环境评价包括污染
5、气体、噪声和水等的综合评价。我国因经济相对落后,环境保护也落后于西方发达国家,近年来,虽在工程上马之前也进行环境评价,但所采用的支持环境评价的工具十分落后,大多只是一些功能单一的计算软件包,无法做到对污染气体扩散的可视仿真及相应的环影响评价全过程的支持。本文从研究污染气体的仿真模型的选择及其参数计算方法出发,综合考虑实际工程中可能出现的各种因素和条件来预测污染气体对环境影响的程度,并将气象、地形、污染源等因素纳入仿真计算中,从而建立包括原始数据录入及分析、扩散模型的自动选择和仿真结果可视化的仿真系统,为探索
6、一套完整的、合理的多因素综合评价方法提供依据和参考。2系统分析本文于1996年11月1日收到华中理工大学煤燃烧国家重点实验室开放基金和国家青年自然科学基金(79400007)资助48系统工程理论与实践1998年5月污染气体扩散的可视化仿真系统根据已有的气象资料(对过去气象观测的总结)对某一地区的拟建工程进行大气环境影响的可视化仿真和预测。系统流程如图1所示。在仿真和预测中,涉及到气体扩散模型的选择、相关参数的计算、浓度值估算及可视化仿真输出等环节。图1系统流程图2.1气体扩散模式影响污染气体扩散的因素很多
7、,不同地形有不同下垫面,造成风场、温度场不同,扩散模式及相关参数也就有较大差异。自然界逆温的产生、消失、微风及静风作用、危险风速、下垫面清洗作用以及污染气体相互间的化学作用等也会产生不同的扩散效果。在仿真计算中应根据具体的气象条件、地形条件及污染源因素来选择相应的模型。针对污染源排放特征常用的大气扩散模式有点、线、面三种模式,对分布较集中的高架污染群可近似作一个点源来处理,对分布较开阔的低矮污染群采用面源模式处理。大气环境影响评测工作中用得最多的是高架连续点源模式,它假设地面无吸附作用,在有风(平均风-速u
8、1m/s)时,有[1,3]:222-Qy(z-H)(z+H)C(x,y,z;H)=-exp-2exp2+exp-22yzu2y2z2z-其中:C(x,y,z,H)为(x,y,z)处的一次性浓度;Q为污染源源强;y,z为y,z方向的扩散系数(平均风向为x轴正向);H为污染源有效源高;由此还可推出在污染气体对环境影响预测中常用的几个模型:1)地面浓度;2)地面上轴线的浓度;3)地面上最大浓度及对应的
