大气污染扩散模型的研究及在环境应急系统中的实现

论文摘要

随着我国工业的不断发展,突发性环境污染事故已成为一个不可忽视的重大问题。突发性环境污染事故由于没有固定的排放方式和排放途径,事故发生的时间、地点、环境也具有很大的不确定性,因此处理起来难度比较大。本文构建的环境突发事故应急处理系统以地理信息系统(GIS)为基础,通过电子地图实现对辖区内所有固定及移动的在线监测设备的实时监控,将发生污染事故的危险降到最低限度。对于突发性的污染事故,能够及时调度环境监测车辆对污染事故进行定位跟踪监测,根据现场数据生成模拟扩散模型,快速模拟污染物的扩散趋势和范围,并利用环境事故处理专家系统提出合理、准确的事故应急处理方案,为突发性环境事故的预警、处理提供了先进的技术手段和决策支持。由于高斯模式的计算简单、精度较高等特点,本论文主要研究并建立了基于高斯模式的大气污染扩散模型,介绍了烟气抬升公式及不同污染源对预测点的横向扩散参数和垂直扩散参数的确定方法。本研究运用国标法确定高斯模式中烟气抬升高度、横向及垂直扩散参数并模拟点源排放的具体情况对扩散参数进行了修正。论文最后介绍了如何将大气扩散模型在环境应急系统中实现并应用其对突发性大气污染事故进行预测,包括环境参数及污染参数的获取方法及计算结果在系统中的表现。输出结果主要以两种方式表现:等值线方式和条形图方式,论文中详细介绍了等值线的绘制方法。论文描述的应急系统实现了污染源的监视、数据的自动获取、等值线绘制等功能,实现了预测结果的直观、快速的可视化表达,可以对制定应急决策及进行应急处理工作进行有效地辅助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 大气污染物概述
• 1.3 课题研究现状及意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 2 地理信息系统（GIS）及环境应急系统
• 2.1 地理信息系统（GIS）简介
• 2.1.1 GIS 的诞生和含义
• 2.1.2 GIS 的组成
• 2.1.3 GIS 经历的发展阶段
• 2.1.4 GIS 的应用趋势
• 2.2 环境应急系统简介
• 2.2.1 系统模块结构
• 2.2.2 系统功能设计与实现
• 3 目前大气污染物扩散主要研究方法
• 3.1 主要的扩散模式的研究
• 3.1.1 高斯模式
• 3.1.2 中尺度模式
• 3.1.3 大涡模式
• 3.1.4 湍流封闭模式
• 3.2 主要的扩散模型的研究
• 3.2.1 大气扩散烟团轨迹模型
• 3.2.2 A-P 插值模型
• 3.2.3 箱式模型
• 3.2.4 区域大气污染物总量控制模型
• 3.2.5 ADMS 大气扩散模型
• 3.2.6 ATSTEP （分段烟羽模型）大气扩散模型
• 4 基于高斯模式的扩散模型的建立
• 4.1 模型参数的确定
• 4.1.1 污染源参数
• 4.1.2 环境参数
• 4.1.3 烟气抬升高度
• y与σ_z'>4.1.4 扩散参数σ_y与σ_z
• 4.2 模型的建立
• 4.2.1 高架连续点源基本公式
• 4.2.2 有风时下风向点源扩散模式
• 4.2.3 小风或静风时点源扩散模式
• 4.2.4 长期平均浓度
• 4.2.5 多源排放模式
• 5 系统的实现与应用
• 5.1 等值线实现方法
• 5.1.1 使用MapX 绘制椭圆
• 5.1.2 转换地图坐标系
• 5.1.3 二维图形变换
• 5.1.4 绘制某浓度的等值线
• 5.2 操作过程
• 5.3 预测结果
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读学位期间的主要成果