一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，包括：1）根据敏感区域预测点位置建立坐标系，确定面源污染源位置及预测点坐标；2）确定污染源的面源高度；3）根据面源高度确定排放处的风速；4）确定扩散参数；5）建立扩散模型，根据监测点测得的污染物浓度，反向计算污染物排放源强；6）根据源强正向计算预测点污染物的浓度，叠加环境本底值后得到预测点的实际浓度值；7）将步骤6）中正向计算得到的预测点污染浓度和环境标准进行比对，判断污染物浓度是否超标，本发明专利技术依托工业园区周边建设的空气自动监测站点实时监测的污染物浓度，通过建立污染物扩散模型，反推污染源强，最终形成敏感点污染物浓度的计算方案，能够在源强未知时为园区污染物扩散进行预测和预警。

A method for simulating the concentration of pollutants in sensitive areas

Including the method, the invention discloses a simulated concentration sensitive area of pollutants: 1) according to the coordinate system to establish location prediction sensitive region, determine the coordinates of non-point source pollution prediction and location; 2) to determine the pollution source of non-point source height; 3) according to the non-point source emissions at the height of determining wind speed; 4) to determine the diffusion parameters; 5) the establishment of diffusion model, according to the pollutant concentration monitoring points measured, reverse computation of pollutant emission intensity; 6) according to the concentration of the strong positive prediction of point source pollutants, superposition of background value obtained after predicting actual concentration of points; 7) step 6) than predicted point pollution concentration and environmental standards in the forward calculated, judging whether the concentration of pollutants exceed the standard, the pollutant concentration site real-time monitoring of the invention relying on industrial park surrounding the construction of air automatic monitoring, through A pollutant dispersion model is established, which can deduce a strong pollution source and finally form a sensitive point pollutant concentration calculation plan. It can predict and warn the pollutant dispersion in the park when the source strength is unknown.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法
本专利技术属于环境监测
，尤其涉及一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法。
技术介绍
随着国家的发展，从民间到政府的环保意识越来越强，环境监测作为环保中的重要一环，。然而目前的自动监测站测得的大气中污染物浓度的数据主要用作超标预警，应用性不强，并且目前的大多数预测是直接引用企业污染物排口的浓度数据作为源强，对其扩散模拟进行研究。而在工业园建设初期及企业排污数据未接入的情况下，源强属于未知信息，因此无法建立准确有效的模型。随着自动监测的大范围采用，利用有效的自动监测数据对突发性污染事件进行预警(即当污染事件发生时快速进行污染范围和污染程度的预测)成为研究和应用的热点。当工业园企业污染物排放数据不全或企业违规排放的情况下，如何模拟预测其对园区周边敏感区域(居民住宅、广场等公共区域)的影响，以便环境管理部门及时掌握制定相应污染防护控制措施，是园区环境管理者、环保相关部门和周边百姓最为关心的大事。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，依托工业园区周边建设的空气自动监测站点实时监测的污染物浓度，通过建立污染物扩散模型，反推污染源强，最终形成敏感点污染物浓度的计算方案，增强自动监测数据的实用性，能够在有限条件(源强未知)下为园区污染物扩散预警。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，包括：1)根据敏感区域预测点位置，建立坐标系，确定面源污染源位置及预测点坐标；2)确定污染源的面源高度；3)根据面源高度确定排放处的风速；4)确定扩散参数；5)建立扩散模型，根据监测点测得的污染物浓度，反向计算污染物排放源强；6)根据源强，正向计算预测点污染物的浓度，叠加环境本底值后得到预测点的实际浓度值；7)将步骤6)中正向计算得到的预测点污染浓度和环境标准进行比对，判断污染物浓度是否超标。进一步的，所述步骤1)根据敏感区域预测点位置建立坐标系，确定面源污染源位置及预测点坐标包括评价区域网格划分与污染区域网格划分。其中，评价区域网格划分具体为：将面源污染区域的中心点定为总源强的等效点，将厂区近似看作一个网格，网格面积与厂区的面积近似相等，矩形的对角线连线的交点即为面源污染区域的中心点，依据主导风，分别以每一网格的中心点P为坐标原点，沿主导风向下风向为x轴，垂直于风向的方向为y轴建立直角坐标系，可得到各监测相对该直角坐标系的坐标。污染区域网格划分具体为：确定污染物影响评价范围，即预测预警范围，污染物排放源所在区域作为中心划定预测区域的坐标网格，根据网格划分原则和本项目中园区的实际情况，设置网格等距点，将面源污染区域划分为一定大小的网格，以东西方向为x轴，南北方向为y轴，以网格的中心点为坐标原点建立直角坐标系，面源的中心点尽量与工业园区中心点重合，根据风向具体划分。进一步的，所述步骤4)确定扩散参数具体为：由太阳高度角和云量查表确定太阳辐射等级，再由太阳辐射等级和地面风速可查到对应的大气稳定度，即a，b，c，d的对应值，代入式(1)其中σy0为面源水平方向初始扩散参数，σz0为面源垂直方向初始扩散参数计算可得可知虚点源至以面源中心为坐标原点的坐标系y轴距离Ly和虚点源至以面源中心为坐标原点的坐标系z轴距离Lz，计算得到总的扩散参数：σym＝a(x+Ly)b及σzm＝c(x+Lz)d；其中，σym为虚点源水平方向的扩散参数，σzm为虚点源垂直方向扩散参数，W为网格宽度；H为面源的有效高度，x为坐标系中的x轴坐标。进一步的，所述步骤5)建立扩散模型，根据监测点测得的污染物实际浓度，反向计算污染物排放源强具体为：通过自动监测获取该处污染物实际浓度(去除环境本底值)；根据风速选用高斯大气污染物的面源扩散模型，当有风时(1.5m/s<u<10m/s)扩散浓度计算公式为：小风或者无风时(u≤1.5m/s)，扩散浓度计算公式为：其中，x、y为预测点平面直角坐标的横坐标与纵坐标，C为预测点污染物扩散浓度，Qi为第i组颗粒的源强,u为平均风速，σym为面源水平方向的扩散参数，σzm为面源垂直方向扩散参数，σxm为顺风扩散参数，vi为颗粒物沉降速度，αi第i组粒径地面反射系数，dpi第i组平均粒径，μ为空气粘度，ρp为颗粒密度，H为有效源高，R为监测点到坐标原点距离，T为静风持续时间；根据式(2)、(3)逆向推导计算出源强。本专利技术所达到的有益效果是：1)实用性强：直接准确获取工业园区污染企业排放源强比较困难和敏感，而获取环境自动监测站的实时监测数据相对比较容易。对大多数在建园区和初期投入使用的园区，或者企业存在漏排、偷排等违法操作，污染物排放数据未全部传入工业园环境管理系统，在这些特殊情况下，为保障园区周边大气环境安全，有效应对环境污染问题，本专利技术具备很大的实用价值。2)效率更高：本专利技术通过对评价区域和污染源区域划分，建立坐标系，将各参数代入模型进行计算，并快速判断该敏感区域的，污染物浓度是否超标，该方式适宜工程应用，为工业园区环境管理工作的高效运转提供技术支持。3)应用前景广泛：该方法将模型进行简化，减少入参，便于编程开发，计算结果与中国环保部推荐污染物扩散浓度模拟结果较为吻合，具有很大的工程应用和管理应用前景。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术评价区域网格划分图；图3为本专利技术中污染物面源网格划分图。具体实施方式为了进一步描述本专利技术的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步描述。参照图1-图3，一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，本专利技术基于高斯模式，按照风速选择有风和小风、静风模型，通过对污染物面源网格划分，分别确定园区周边敏感点的污染物浓度，再进行叠加计算。坐标系建立，确定污染源位置及预测点坐标评价区域网格划分将面源污染区域的中心点定为总源强的等效点，将厂区1近似看作一个网格，网格面积与厂区1的面积近似相等，矩形的对角线连线的交点即为面源污染区域的中心点，依据主导风，分别以每一网格的中心点P为坐标原点，沿主导风向下风向为x轴，垂直于风向的方向为y轴建立直角坐标系，可得到各监测相对该直角坐标系的坐标。污染区域网格划分确定污染物影响评价范围，即预测预警范围，污染物排放源所在区域作为中心划定预测区域的坐标网格，根据网格划分原则和本项目中园区的实际情况，设置网格等距点，将面源污染区域划分为一定大小的网格，以东西方向为x轴，南北方向为y轴，以网格的中心点为坐标原点建立直角坐标系，面源的中心点尽量与工业园区中心点重合，根据风向具体划分。确定面源高度根据工业园园区各企业加工生产过程污染源排放高度实际高度确定有效源高H，为了简化有关计算，有效源高H的确定可直接采用污染源排放的平均高度。确定排放处的风速根据排放高度(源高)确定排放处的风速。确定扩散参数由太阳高度角和云量查表确定太阳辐射等级，再由太阳辐射等级和地面风速可查表得到对应的大气稳定度(大气稳定度指近地层大气作垂直运动的强弱程度，当气温垂直递减率γ>-1℃/100m时，大气呈不稳定状态。γ＝-1℃/100m大气呈中性状态，γ<-1℃/100m时大气呈稳定状态)，即a，b，c，d对应值(a，b，c，d为经验系数，查表获得)，代入公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据敏感区域预测点位置，建立坐标系，确定面源污染源位置及预测点坐标；2)确定污染源的面源高度；3)根据面源高度确定排放处的风速；4)确定扩散参数；5)建立扩散模型，根据监测点测得的污染物浓度，反向计算污染物排放源强；6)根据源强，正向计算预测点污染物的浓度，叠加环境本底值后得到预测点的实际浓度值；7)将步骤6)中正向计算得到的预测点污染浓度和环境标准进行比对，判断污染物浓度是否超标。

【技术特征摘要】
1.一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据敏感区域预测点位置，建立坐标系，确定面源污染源位置及预测点坐标；2)确定污染源的面源高度；3)根据面源高度确定排放处的风速；4)确定扩散参数；5)建立扩散模型，根据监测点测得的污染物浓度，反向计算污染物排放源强；6)根据源强，正向计算预测点污染物的浓度，叠加环境本底值后得到预测点的实际浓度值；7)将步骤6)中正向计算得到的预测点污染浓度和环境标准进行比对，判断污染物浓度是否超标。2.根据权利要求1所述的一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，其特征在于：所述步骤1)根据敏感区域预测点位置，建立坐标系，确定面源污染源位置及预测点坐标包括评价区域网格划分与污染区域网格划分。3.根据权利要求1所述的一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，其特征在于，所述步骤4)确定扩散参数具体为：由太阳高度角和云量查表确定太阳辐射等级，再由太阳辐射等级和地面风速可查到对应的大气稳定度，即a，b，c，d的对应值，代入式(1)其中σy0为面源水平方向初始扩散参数，σz0为面源垂直方向初始扩散参数计算可得可知虚点源至以面源中心为坐标原点的坐标系y轴距离Ly和虚点源至以面源中心为坐标原点的坐标系z轴距离Lz，计算得到总的扩散参数：σym＝a(x+Ly)b及σzm＝c(x+Lz)d；其中，σym为虚点源水平方向的扩散参数，σzm为虚点源垂直方向扩散参数，W为网格宽度；H为面源的有效高度，x为坐标系中的x轴坐标。4.根据权利要求1所述的一种模拟计算敏感区域污染物浓度的方法，其特征在于，所述步骤5)建立扩散模型，根据监测点测得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁艳，谢凯，王亦宁，郝秀峰，曹翊军，俞旭东，陈文鑫，刘海泉，贾坤，
申请(专利权)人：南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32