[发明专利]一种基于WRF-CHEM的大型点污染源大气环境影响评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气环境影响评价技术领域，尤其涉及一种大型点污染源的大气环境影响评价方法。

背景技术

随着我国经济水平的快速发展，城市化进程的不断提高，城市机动车的快速增长，能源消费需求日益增大，我国城市大气污染已由煤烟型污染转变为以高浓度PM_2.5为特征的复合型大气污染，雾霾问题成为困扰人类发展的严峻问题。

环境影响评价制度是我国的一项基本环境保护法律制度，是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法与制度。为开发建设活动的决策、经济建设的合理布局、制定环境保护对策和进行科学的环境管理提供科学依据，对确定经济发展方向和保护环境等一系列重大决策上都有重要作用。

在我国，对于建设项目的大气环境影响评价，主要采用了《环境影响评价技术导则-大气环境》(HJ2.2-2008)中推荐的三种模式：大气扩散模式AERMOD(AirDispersionModeling)、稳态大气扩散模式ADMS和非稳态拉格朗日烟团模式CALPUFF。AERMOD是一个稳态烟羽扩散模式，可基于大气边界层数据特征模拟点源、面源、体源等排放出的污染物在短期和长期的浓度分布，适用于农村或城市地区、简单或复杂地形，评价范围小于等于50km的一级、二级评价项目。ADMS是一个三维高斯模型,以高斯分布公式为主计算污染浓度，烟羽扩散的计算使用了当地边界层的参数，化学模块中使用了远处传输的轨迹模型和箱式模型，可计算各取值时段的浓度值，适用于评价范围小于等于50km的一级、二级评价项目。CALPUFF是一个烟团扩散模型系统，可模拟三维流场随时间和空间发生变化时污染物的输送、转化和清除过程，适用于从50公里到几百公里范围内的模拟尺度，包括了近距离模拟和长距离模拟的计算功能。这些模式方法可以较好的模拟建设项目对于常规气态污染物和颗粒物浓度的影响，是大气环境影响评价工作中重要的技术手段。

由于2013年以来我国频繁爆发了大范围的严重雾霾事件，PM_2.5成为建设项目环境影响评价中关注的新增指标。而现有的三种模式中，AERMOD和ADMS模式系统均无法提供PM_2.5的模拟预测，虽然CALPUFF模式可以计算PM_2.5浓度，但是由于模式中化学机理过于简单，对PM_2.5的模拟效果较差，尤其是对排放量大、对周边环境有较大影响的大型点污染源项目的模拟误差可能更大，同时该模式对小于50公里的中小尺度环境影响描述能力不足。

现有的第三代空气质量模式包括多尺度空气质量模型MODEL-3/CAMQ(CommunityMultiscaleAirQualityModelingSysem)、大气化学传输模式CAMx(CommunityAtmosphereModel)和WRF-CHEM模式，第三代模式包含复杂完善的气相化学和气溶胶化学机理，对PM_2.5有较好的模拟能力。其中，WRF-CHEM是一种气象过程和化学过程同时发生，完全在线耦合的大气化学模式，与MODEL-3/CMAQ和CAMx相比，它的化学和气象过程使用相同的坐标体系和参数化方案，不存在时间上的插值，并且能够在线反映化学过程和气象过程之间的反馈作用，从而能够模拟再现一种更加真实的大气环境。由于模式在区域模拟的效果与物理化学参数化方案密切相关，需要针对辐射、陆面过程、边界层、微物理、云物理、气相化学、气溶胶化学等方案参数化来完善系统模拟的效果，而目前环境影响评价工作中缺少使用WRF-CHEM开展的相关工作，没有能够适应环境影响评价的参数化方案和方法体系。

综上，国内现有的大气环境影响评价技术方法对于大型点污染源的环境PM_2.5影响模拟效果较差，不能适用大型点污染源的环境影响评价工作；现有的第三代空气质量模型缺少在环境影响评价领域的工作，没有相适应的方法体系。因此，急需在新一代空气质量模型的基础上开发建立可准确评估大型点污染源对环境影响的方法(特别是严重污染气象条件下对PM_2.5影响的评估方法)。本发明为解决该问题提供了一套新的思路和方法。

发明内容

本发明的目的在于填补上述大气环境影响评价中PM_2.5准确评价方法的空白，提出一种基于WRF-CHEM的大型点污染源大气环境影响评价方法，以实现模拟更准确和适用范围更大的优点。

为实现上述目的，本发明是采用以下技术手段实现的。