[发明专利]一种降低大气环境影响的机场单跑道方位选择方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种降低大气环境影响的机场单跑道方位选择方法。

背景技术

飞机在机场跑道起飞时的污染物排放量占据了地面所有运行阶段中所排放污染物总量的较大比例。并且机场附近多为开阔区域，促进了污染物的传输与扩散，由此对机场周边近地面(1000m以下)的大气环境产生了一定影响。而航班流量的不断上涨，跑道利用率的不断增加将导致这种负面影响愈加严重。由于污染物的扩散与风向密切相关，因此在选取机场跑道方位时需综合考虑跑道方位与污染物扩散的关系，从而更合理选取跑道方位，降低飞机起飞导致的大气环境恶化，保障附近的生态环境稳定和人类生活健康具有重要意义。

目前，根据我国《民用机场总体规划规范MH5002-XXXX》主要以安全高效为原则，进行机场跑道规划，而在规划初期，虽有考虑跑道方位对环境的影响，但主要以降低飞机起降噪声对机场周边的影响为主导进行跑道方位的选取，忽略了不同跑道方位对大气环境影响的差异。国内外学者主要从跑道运行效率的角度出发研究跑道规划的合理性，并未关注跑道方位对大气环境所造成的影响。

目前，新建机场多以单跑道为主，为此，选择有利于降低对大气环境影响的机场单跑道方位对新建机场未来的绿色发展至关重要。因此，基于飞机起飞时的污染物排放与扩散研究，结合不同的跑道方位，评估机场不同跑道方位时对周边大气环境的影响，进而选择机场单跑道方位方案是益于降低对大气环境负面影响的重要手段也是亟需开展的重要研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种降低大气环境影响的机场单跑道方位选择方法，解决了现有在对机场跑道方位进行选取时主要关注运行效率的提升，从而忽略了飞机在跑道起飞时的污染物排放对大气环境负面影响的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低大气环境影响的机场单跑道方位选择方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，通过预测机场未来航班与气象信息数据，确定机场单跑道方位取值范围；

步骤二，计算飞机起飞阶段各污染物排放量；污染物包括NOx、SOx、CO、HC和PM。

步骤三，建立AERMOD大气扩散模型，分别对不同跑道方位导致评估区域内的飞机污染物排放进行模拟，得到相应的评估区域内污染物的浓度；

步骤四，基于不同跑道方位对应的污染物浓度计算相应的面积，并以面积最小对应的跑道方位即为对大气环境影响最小的跑道方位方案。

优选地，所述步骤二具体包括以下步骤：

步骤S201，计算飞机在起飞阶段内NO_x、SOx、CO、HC的排放量，计算公式为：

E_ij＝(TIM_j*60)*(FF_j)*(EI_ij)*(Ne_j)

其中：E_ij为j型飞机在起飞阶段污染物i(NO_X,SO_XCO,HC)的排放量(g)；EI_ij为j型飞机在起飞阶段中污染物i的排放指数(kg/s)；FF_j为j型飞机使用单发动机在起飞阶段的燃油流率(kg/s)；TIM_j为j型飞机在起飞阶段的运行时间(min)；Ne_j为j型飞机上使用的发动机个数；

步骤S202，计算飞机在起飞阶段内的PM排放量，计算公式如下：

CI＝0.06949(SN)^1.234，SN≤30

CI＝0.0297(SN)²-1.803(SN)+31.94，SN＞30

Q_mixed＝0.7769(AFR)(1+BPR)+0.877

EI_total＝EI_PMnvol+EI_PMvol-FSC+EI_{PMvol-FuelOrganics}

E_PMj＝TIM_j×FF_j×EI_total