大气环境影响预测软件开发研究

大气环境影响预测软件开发研究

论文摘要

大气环境影响预测是环境影响评价过程中计算量最大,涉及模式最复杂的工作环节之一,与传统的手工计算方法相比,使用专用的预测软件将大大提高工作效率和计算准确率。本文通过对大气扩散模式及相关算法的分析,设计了适用于计算机处理的复合源模式,在此基础上,使用Visual Basic 2005 Express Edition为开发工具,构建了一套完整的大气环境影响预测软件系统。本系统针对目前国内普遍应用的《大气环评助手》(EIAA)等软件与国外先进软件的差距,从设计思想、核心技术等各方面加以改进。首先,自主开发的数字高程模型系统可以通过地形图的等高线或离散的高程数据点构建不规则三角网(TIN),从而获得任意点处的高程信息。本系统将高程数据运用在大气扩散模式的计算过程中,通过修正有效源高(He)等参数来提高复杂地形条件下的预测计算精度。其次,自主开发的等值线绘图引擎具有更好的视觉表现力:可以按照浓度值使用不同的透明度或颜色对等值线进行填充,也可以根据浓度使用连续的透明色输出矢量的烟羽扩散模拟图,绘图结果可以在地图及遥感影像上叠加。此外,面向报告书的设计和属性表样式的参数录入界面提供了更加易用的操作方式,基于VSA脚本引擎的自动化接口为本系统可扩展性提供了更好的支持。本文使用了宁波环境科学研究院六五软件工作室开发的《大气环评助手》和国家环保总局环境工程评估中心环境质量模拟重点实验室(ACEE-LEM)开发的《点源标准验算程序》(SrcP)对本系统进行了计算验证。结果表明本系统计算结果整体上准确可靠。部分模式计算结果的微小差距可能是由于具体计算方法和计算精度不同所引起,需要进一步研究和验证。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 大气环境影响预测与评价概述
  • 1.2 国内外大气扩散模型
  • 1.2.1 传统高斯扩散模型
  • 1.2.2 改进的高斯扩散模型
  • 1.2.3 新一代大气扩散模型
  • 1.2.4 特殊环境下适用的模型
  • 1.2.5 我国现行法规大气扩散模型
  • 1.3 大气环境影响预测软件
  • 1.3.1 大气环境影响预测软件的研发意义
  • 1.3.2 各种扩散模型的官方预测软件
  • 1.3.3 国内外第三方大气环境预测软件
  • 1.3.4 国内大气环境影响预测软件的研发现状及存在的主要问题
  • 1.4 本文所研究的主要内容
  • 2 法规大气扩散模式计算方法
  • 2.1 法规大气模式的参数化方法
  • 2.2 坐标变换
  • 2.2.1 计算机坐标系与地图坐标系的变换
  • 2.2.2 地图坐标系与污染源——风向相对坐标系的变换
  • 2.3 点源大气扩散预测模式
  • 2.3.1 有风时点源扩散模式
  • 2.3.2 静小风点源扩散模式
  • 2.3.3 非正常排放模式
  • 2.3.4 颗粒物(尘)模式
  • 2.3.5 长期平均浓度模式
  • 2.3.6 有风模式的计算范围
  • 2.3.7 烟气抬升高度的计算方法
  • 2.3.8 有风时扩散参数的选取方法
  • 2.3.9 混合层高度的计算
  • 2.3.10 高程数据对有效源高的修正
  • 2.3.11 最大落地浓度的计算
  • 2.4 线源模式
  • 2.4.1 微元的划分
  • 2.4.2 计算参数的选取
  • 2.5 面源(体源)模式
  • 2.5.1 点源修正法
  • 2.5.2 数值积分算法
  • 2.6 复合源模式
  • 2.6.1 总流程
  • 2.6.2 模式选取计算流程
  • 2.7 本章小结
  • 3 系统的设计与开发
  • 3.1 开发工具的选择
  • 3.2 系统的组成结构
  • 3.3 用户界面
  • 3.3.1 主界面及其特点
  • 3.3.2 大气环境模型窗格
  • 3.3.3 报告书编辑器
  • 3.4 数字高程模型系统
  • 3.4.1 高程信息的获取
  • 3.4.2 TIN的构建
  • 3.4.3 平三角形的消除算法
  • 3.4.4 任意点处高程的计算
  • 3.5 等值线绘图引擎
  • 3.5.1 等值线绘图算法概述
  • 3.5.2 等值点的拟合计算
  • 3.5.3 等值线的追踪和绘制
  • 3.5.4 等值线绘图程序设计
  • 3.5.5 完善等值线绘制引擎
  • 3.6 基于VSA脚本引擎的自动化系统
  • 3.6.1 VBA和VSA
  • 3.6.2 VSA引擎在本系统中的作用
  • 3.6.3 引入VSA引擎
  • 3.7 大气环境模型
  • 3.8 本章小结
  • 4 系统的计算验证与应用
  • 4.1 计算验证的方法与工具
  • 4.2 基本计算参数验证
  • 4.2.1 混合层高度的计算
  • 4.2.2 烟气抬升高度的计算
  • 4.3 点源模式计算及验证
  • 4.3.1 有风模式
  • 4.3.2 静小风模式
  • 4.3.3 事故排放模式
  • 4.3.4 静小风下的事故排放模式
  • 4.3.5 颗粒物(尘)模式
  • 4.3.6 多气象资料支持下的点源模式
  • 4.4 线源计算验证
  • 4.5 面源模式计算对比
  • 4.6 考虑地形数据时点源的计算
  • 4.7 VSA脚本的运用实例
  • 4.8 等浓度曲线制图系统的附加功能运用
  • 4.9 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录 A 标准正态函数计算方法比选
  • 附录 B 相关的计算机图形学算法
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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