[发明专利]基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法

摘要

本发明涉及基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法，本发明以污染物排放在线监测数据、环境质量在线监测数据以及基于WRF模型计算机程序化计算出的大气环境容量数据为基础核算大气污染物减排量，并最终生成大气污染物减排方案，并且由于WRF模型可以计算预报未来一周内气象参数，可以据此预报一周内的大气环境容量，因此使用本发明技术方案的方法，可在重污染天气到来之前提前制定减排方案，并可制定时间精度为1小时的短期污染物减排方案，使得区域内的大气污染减排方案处于动态控制，更加适用短期减排方案的制定，完美契合可持续发展战略的部署，将破坏降到最低，适合推广应用。

主权项

1.基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法，其特征在于，分为以下几个步骤：第一：计算污染物排放量数据：污染源排放污染物浓度、排气量等数据由安装在排气口的传感器记录并传输至服务器，建立相应数据库，由数据库中获取所需参数从而计算出污染物排放量数据，计算公式如下：M_h＝ρ_h×V_h，式中：M_h污染源每小时污染物排放量，单位：千克；ρ_h每小时污染物排放平均浓度，单位：千克/立方米；V_h每小时污染物排放体积，单位：立方米；第二：基于WRF模型计算污染物大气环境容量：基于WRF模型的计算机程序化计算大气环境容量的方法，计算步骤如下：步骤一：计算某一选定区域W污染物的大气环境容量，选定所要计算区域中心坐标为北纬A，东经B，边长为X*Y的范围，计算时间长度为K年L月M日0时‑23时，根据公式：δ＝[0.006918‑0.399912cosθ0+0.070257sinθ0‑0.006758cos2θ0+0.000907sin2θ0‑0.002697cos3θ0+0.001480sin3θ0]×180/π，式中：θ₀＝360d_n/365,deg；δ—太阳倾角，deg；d_n—一年中日期序数，0，1，2……，364，得出所要计算区域K年L月M日的太阳倾角δ；步骤二：将步骤一中求得的太阳倾角代入公式：式中：h₀—太阳高度角，deg；—当地纬度，deg；t—北京时间，h；λ—当地纬度，deg；计算区域中心坐标为：北纬A，东经B，得出0时‑23时各个时间段内对应的太阳高度角h₀，根据太阳高度角可知：K年L月M日昼间为c‑d时，夜间为g‑h时，e‑f时；步骤三：查询地面气象sam文件得出网格点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内对应的总云量/低云量；步骤四、由太阳高度角h₀、总云量/低云量、以及昼夜情况查询太阳辐射等级表得出所要计算区域中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内对应的太阳辐射等级；步骤五：将以上数据参数由WRF模型运算完成输出所要计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内的风速U、干沉降速率Ud、降水速率R；步骤六：由太阳辐射等级与风速的对应关系，查询大气稳定度等级表得出计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内的大气稳定度等级；步骤七：结合地区序号表确定计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，所处的地区序号，并且结合大气稳定度等级查询我国不同地区和在不同大气稳定度等级下所对应的as/bs数值，求得计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内对应的as/bs数值；步骤八：综合计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内对应的风速以及0时‑23时各个时间段内对应的as/bs数值，求得网格点中心坐标为：北纬A，东经B，地转参数f以及0时‑23时各个时间段内对应的大气混合层厚度H；步骤九：大气环境容量Q的表达式表示为：其中：H:大气混合层厚度m；U：风速m/s；U_d:干沉降速度m/s；R：降水速率mm/a；ω_r：清洗比，由《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》GB/T13201‑91里规定取值为1.9×10^‑5；C_s：污染物标准浓度mg/m³；S：区域面积km²；Q：大气污染物容量10⁴t/a；区域内存在不同大气功能区时各功能区A_i计算公式为：A_i＝AC_i，式中C_i为大气环境质量标准规定的第i功能区类别对应的年日平均浓度限值mg/m³；Q_i＝A_i×C_si×S_i/S^1/2，式中：C_si：大气环境质量标准规定的第i功能区类别对应的年平均浓度限值(mg/m3)；S_i：第i功能区面积；C_i、C_si由查询气象文件及相关国家标准获得；计算得出计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时各个时间段内对应的Q_i值，由于公式中Q_i值量纲为10⁴t/a，乘以系数1.14最终得出小时值Q_hi对Q_hi进行求和得出计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时‑23时内W污染物的大气环境容量。第三：基于WRF模型预报污染物大气环境容量：预报污染物大气环境容量方法与计算大气环境容量方法基本相同，在计算时风速、降水速率、干沉降速度、太阳倾角等参数采用由WRF模型生成的未来相应时段的预报参数，最终得到预报的污染物大气环境容量Q_hb。第四：计算大气污染物减排量及生成污染物减排方案：大气污染物减排量J_h及未来大气污染物减排量J_hb计算公式如下：在对历史时期进行减排量研究时使用公式1，在指导未来一段时间污染物减排工作时使用公式2，其中当J_h，J_hb值为正数时表明该地区污染物排放超标，当J_h，J_hb值为负数时表明该地区大气环境容量仍有剩余，可容纳更多的大气污染物。