[发明专利]气体污染源扩散模拟预测算法

权利要求书

1.一种气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，该算法针对高污染性场所进行定向设计，包括以下步骤：

（1）利用MM5模拟中尺度高空资料、地面气象资料以及大气流边界层参数作为原始数据；

（2）利用AERMOD模型进行污染浓度值以及扩散面积的预测，并在AERMOD模型的基础上建立GIS耦合模型，该GIS耦合模型面向不同的应用场景提供了四个细节层次的数据服务，分别为体块模型、基础模型、标准模型和精细模型。

2.根据权利要求1所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的大气边界层参数由地表特性决定，包括不稳定层结的边界层参数和稳定层结的边界层参数；当地表显热通量大于零时，大气为不稳定层结，形成不稳定层结的边界层参数，出现在日出后至日落前的白天，地表受太阳辐射加热，形成向上的热量传输；显热通量H由能量平衡方程表示：，式中为潜热通量，G为土壤热通量，为净辐射率；计算出显热通量后，再采用迭代法计算出莫宁长度：，式中k=0.4为卡曼常数；为干空气密度，单位为kg/m³；C为空气定压比热容，单位为j/（kg·k）；T为环境气温，单位为K；u为谢才系数；g为重力加速度，单位为m/s²；H为高度，单位为m；稳定层结的边界层参数直接由云量、风速和气温计算地表摩擦速度和温度尺度。

3.根据权利要求1或2所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的地面气象资料包括近5年内化工园区每日逐时气象监测站监测的风向、风速、总云量、低云量、气温、相对湿度、露点温度和气压，以及气象观测站观测的探空资料，该探空资料包括化工园所属地区气象观测站近5年每日07时和19时，地面至2000m高空的气压、风向风速、干球温度和露点温度，每间隔50m设置一层观测点，共41层观测点。

4.根据权利要求3所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的气象监测站在无人值守的恶劣环境下全天候全自动正常运行，每一个气象监测气象站作为子站，向中心站传送数据。

5.根据权利要求1所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的MM5模拟中尺度高空资料为化工园有毒有害气体监测点的经度、纬度和海拔高度，模式计算区为双重嵌套：第一重网格精度 2km，16×16个网格；第二重网格精度为5 km，38×38个网格；其中边界层物理过程参数化使用MellorYamada的level2.5闭合方案和MRF方案；地形地表资料包括30'水平分辨率的SRTM3资料和USGS资料；气象资料为北京时间08时与20时化工园所在地境内地面气象监测站的观测资料和探空站的观测资料，以每天世界时12:00时的NCEP再分析资料为初始时刻，输出高空资料为地面至1050 m共21层中，每层的气压、干球温度、露点温度、风速和风向。

6.根据权利要求1所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的AERMOD模型进行污染浓度值的预测值为：，该预测值由三种污染源的质量浓度组成，；为因下沉气流直接扩散到地面的直接源的质量浓度单位为g/m³；为上升气流扩散到混合层顶层的间接源的质量浓度，单位为g/m³，其计算公式与直接源最大的区别是模拟浮力烟羽的滞后反射；为穿透进入混合层上部稳定层中的穿透源质量浓度，单位为g/m³，其在稳定和对流条件下均满足高斯分布。

7.根据权利要求1所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的体块模型的基底轮廓线基于获取的1：500、1：1000、1：2000的比例尺地形图中，建筑物的基底轮廓线直接生成，并与地形图保持一致；体块模型依据地形、道路、水系、建筑物基底的几何形状及建筑高度生成几何模型，材质使用单色表示。

8.根据权利要求1所述的气体污染源扩散模拟预测算法，其特征在于，所述的基础模型选择仿真贴图或者公开渠道获取的影像进行贴图，三维建模增加真实感，版本数据只负责数据加工建模，不保证原始数据采集的真实性和现势性。