一種基于wrf-chem的大型點(diǎn)污染源大氣環(huán)境影響評價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及大氣環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種大型點(diǎn)污染源的大氣環(huán)境 影響評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷提高，城市機(jī)動(dòng)車的快速增長， 能源消費(fèi)需求日益增大，我國城市大氣污染已由煤煙型污染轉(zhuǎn)變?yōu)閃高濃度PM2.5為特征的 復(fù)合型大氣污染，霧靈問題成為困擾人類發(fā)展的嚴(yán)峻問題。
[0003] 環(huán)境影響評價(jià)制度是我國的一項(xiàng)基本環(huán)境保護(hù)法律制度，是指對規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目 實(shí)施后可能造成的環(huán)境影響進(jìn)行分析、預(yù)測和評估，提出預(yù)防或者減輕不良環(huán)境影響的對 策和措施，進(jìn)行跟蹤監(jiān)測的方法與制度。為開發(fā)建設(shè)活動(dòng)的決策、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的合理布局、制 定環(huán)境保護(hù)對策和進(jìn)行科學(xué)的環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)，對確定經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向和保護(hù)環(huán)境等 一系列重大決策上都有重要作用。
[0004] 在我國，對于建設(shè)項(xiàng)目的大氣環(huán)境影響評價(jià)，主要采用了《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo) 則-大氣環(huán)境》（町2. 2-2008)中推薦的Ξ種模式：大氣擴(kuò)散模式AERM0D(AirDispersion Modeling)、穩(wěn)態(tài)大氣擴(kuò)散模式ADMS和非穩(wěn)態(tài)拉格朗日煙團(tuán)模式CALPUFF。AERMOD是一個(gè) 穩(wěn)態(tài)煙羽擴(kuò)散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬點(diǎn)源、面源、體源等排放出的污染物在 短期和長期的濃度分布，適用于農(nóng)村或城市地區(qū)、簡單或復(fù)雜地形，評價(jià)范圍小于等于50km 的一級、二級評價(jià)項(xiàng)目。ADMS是一個(gè)Ξ維高斯模型，W高斯分布公式為主計(jì)算污染濃度， 煙羽擴(kuò)散的計(jì)算使用了當(dāng)?shù)剡吔鐚拥膮?shù)，化學(xué)模塊中使用了遠(yuǎn)處傳輸?shù)能壽E模型和箱式 模型，可計(jì)算各取值時(shí)段的濃度值，適用于評價(jià)范圍小于等于50km的一級、二級評價(jià)項(xiàng)目。 CALPUFF是一個(gè)煙團(tuán)擴(kuò)散模型系統(tǒng)，可模擬Ξ維流場隨時(shí)間和空間發(fā)生變化時(shí)污染物的輸 送、轉(zhuǎn)化和清除過程，適用于從50公里到幾百公里范圍內(nèi)的模擬尺度，包括了近距離模擬 和長距離模擬的計(jì)算功能。運(yùn)些模式方法可W較好的模擬建設(shè)項(xiàng)目對于常規(guī)氣態(tài)污染物和 顆粒物濃度的影響，是大氣環(huán)境影響評價(jià)工作中重要的技術(shù)手段。
[0005] 由于2013年W來我國頻繁爆發(fā)了大范圍的嚴(yán)重霧靈事件，PMz.e成為建設(shè)項(xiàng)目環(huán) 境影響評價(jià)中關(guān)注的新增指標(biāo)。而現(xiàn)有的Ξ種模式中，AERMOD和ADMS模式系統(tǒng)均無法提 供PM2.誠模擬預(yù)測，雖然CALPUFF模式可W計(jì)算PM2J農(nóng)度，但是由于模式中化學(xué)機(jī)理過于 簡單，對PM2.5的模擬效果較差，尤其是對排放量大、對周邊環(huán)境有較大影響的大型點(diǎn)污染源 項(xiàng)目的模擬誤差可能更大，同時(shí)該模式對小于50公里的中小尺度環(huán)境影響描述能力不足。
[0006] 現(xiàn)有的第Ξ代空氣質(zhì)量模式包括多尺度空氣質(zhì)量模型版)呢L-3/CAMQ(Community MultiscaleAir如alityModelingSysem)、大氣化學(xué)傳輸模式CAMx(Community AtmosphereModel)和WRF-C肥Μ模式，第Ξ代模式包含復(fù)雜完善的氣相化學(xué)和氣溶膠化學(xué) 機(jī)理，對ΡΜ2.南較好的模擬能力。其中，WRF-C肥Μ是一種氣象過程和化學(xué)過程同時(shí)發(fā)生，完 全在線禪合的大氣化學(xué)模式，與M0DEk3/CMAQ和CAMx相比，它的化學(xué)和氣象過程使用相同 的坐標(biāo)體系和參數(shù)化方案，不存在時(shí)間上的插值，并且能夠在線反映化學(xué)過程和氣象過程 之間的反饋?zhàn)饔?，從而能夠模擬再現(xiàn)一種更加真實(shí)的大氣環(huán)境。由于模式在區(qū)域模擬的效 果與物理化學(xué)參數(shù)化方案密切相關(guān)，需要針對福射、陸面過程、邊界層、微物理、云物理、氣 相化學(xué)、氣溶膠化學(xué)等方案參數(shù)化來完善系統(tǒng)模擬的效果，而目前環(huán)境影響評價(jià)工作中缺 少使用WRF-CHEM開展的相關(guān)工作，沒有能夠適應(yīng)環(huán)境影響評價(jià)的參數(shù)化方案和方法體系。
[0007] 綜上，國內(nèi)現(xiàn)有的大氣環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)方法對于大型點(diǎn)污染源的環(huán)境PM2.5影響 模擬效果較差，不能適用大型點(diǎn)污染源的環(huán)境影響評價(jià)工作；現(xiàn)有的第Ξ代空氣質(zhì)量模型 缺少在環(huán)境影響評價(jià)領(lǐng)域的工作，沒有相適應(yīng)的方法體系。因此，急需在新一代空氣質(zhì)量模 型的基礎(chǔ)上開發(fā)建立可準(zhǔn)確評估大型點(diǎn)污染源對環(huán)境影響的方法（特別是嚴(yán)重污染氣象 條件下對PMz.e影響的評估方法）。本發(fā)明為解決該問題提供了一套新的思路和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)上述大氣環(huán)境影響評價(jià)中PM2.5準(zhǔn)確評價(jià)方法的空白，提出 一種基于WRF-CHEM的大型點(diǎn)污染源大氣環(huán)境影響評價(jià)方法，W實(shí)現(xiàn)模擬更準(zhǔn)確和適用范 圍更大的優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用W下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的。
[0010] 一種基于WRF-CHEM的大型點(diǎn)污染源大氣環(huán)境影響評價(jià)方法，包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理子 系統(tǒng)、最佳方案選擇子系統(tǒng)、污染源大氣環(huán)境影響預(yù)測子系統(tǒng)和可視化展示子系統(tǒng)；包括W 下步驟： W11] 1.獲取模擬時(shí)間內(nèi)，美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中屯、（肥CP)全球氣象場分析資料 FNL(FinalOperationalGlobalAnalysisdata)數(shù)據(jù)和美國國家海洋和大氣管理局(N0AA)全球海面溫度場SST(seasurfacetemperature)數(shù)據(jù)，作為驅(qū)動(dòng)WRF-C肥Μ運(yùn)行的 氣象資料； 陽〇1引 2.獲取模擬時(shí)間內(nèi)，中分辨率成像光譜儀（Moderate-resolutionImaging Spectroradiometer，簡稱MODI巧地表利用類型數(shù)據(jù)和地面高程數(shù)據(jù)，作為驅(qū)動(dòng)WRF-C肥Μ 運(yùn)行的地形資料；
[0013] 3.根據(jù)評估項(xiàng)目的地理位置和評估范圍設(shè)定評估區(qū)域，對氣象資料和地形資料進(jìn) 行預(yù)處理，獲得與WRF-CHEM模式設(shè)定網(wǎng)格分布一致的輸入數(shù)據(jù)。
[0014] 進(jìn)一步的，在模式的網(wǎng)格設(shè)置上，水平方向采用蘭勃特化ambert)投影方式，設(shè)定 四層嵌套網(wǎng)格，水平網(wǎng)格距分別為81km、27km、9km和3虹1，其中第一層范圍為15~55。N， 70~140°E，包括了東亞的大部分地區(qū)，第二、Ξ、四層的范圍根據(jù)具體項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)定，在 垂直方向上采用eta坐標(biāo)系，共分為30層，其中距地表1km包含8層，模式頂為20hpa;
[0015] 4.選擇對空氣質(zhì)量模擬具有較大影響的不同參數(shù)化方案組合，設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)方 案，其中對空氣質(zhì)量模擬具有較大影響的不同參數(shù)化方案組合具體為：福射過程、陸面過 程、邊界層過程、微物理過程和云物理等物理過程，氣相化學(xué)和氣溶膠化學(xué)等化學(xué)過程。福 射過程包括RRTMG方案和Du化ia方案，陸面過程包括No址方案和RUC方案，邊界層過程包 括YSU方案和MYJ方案，微物理過程包括Lin方案和WSM-3方案，云物理過程包括Grell3D 方案和KF方案，氣相化學(xué)模擬包括RADM2方案和CBM-Z方案，氣溶膠化學(xué)模擬包括MADE/ S0RGAM和MOSAIC方案，具體方案組合參見下表：
[0016]
[0017] 5.獲取人為源排放和天然源排放清單，人為源排放主要包括了電力、工業(yè)、交通、 居民和農(nóng)業(yè)等人類活動(dòng)所排放的S化、NOx、畑3、VOCs、一次PMz.g、一次PMi。、BC和0C等污染 物，天然源排放主要包括了各類植被所排放的VOCs和森林、草原火災(zāi)等生物質(zhì)燃燒排放的 各類污染物，對排放數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲得與WRF-CHEM模式區(qū)域設(shè)定一致的具有時(shí)間、水 平和垂直分布的輸入數(shù)據(jù)。
[001引進(jìn)一步的，對不同排放源的數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：
[0019] 1)四層嵌套網(wǎng)格對應(yīng)的人為源排放數(shù)據(jù)分別來自：第一層取自全球排放數(shù)據(jù)