基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法技术

基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法，S1.记录产业集群VOCs的排放水平进行反演模拟所需的参数；S2.经纬度的坐标变换；S3.走航监测点位与VOCs排放源相对位置的计算；S4.有组织源排放系数计算；S5.无组织源排放系数计算；S6.排放强度反演；S7.VOCs污染排放溯源；S8.模拟效果验证；S9.产业集群VOCs污染空间分布特征模拟。本发明专利技术以产业集群VOCs走航监测结果，反演低矮工业集群背景浓度及各个有组织、无组织源排放水平。在此基础上，根据反演获得的背景浓度及源强信息，重新模拟计算园区VOCs污染物分布特征，解决了产业集群VOCs污染排放溯源的困难，实现对环境的智慧化管理和监控。监控。监控。

【技术实现步骤摘要】
基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法


[0001]本专利技术涉及污染物扩散模拟与溯源
，尤其涉及一种基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机物(VOCs)是PM
2.5
与O3污染的共同前体物，是现阶段京津冀区域城市群开展PM
2.5
、O3污染协同防治的重要抓手，摸清VOCs污染排放强度、区域分布及成分特征对于针对性开展PM
2.5
、O3污染协同防治具有重要的意义。我国对于石化、化工等行业VOCs污染物的全流程管控相对系统、完整，这些行业一般涉及大量的高架源排放。然而，对于以小型企业为主的低矮产业集群VOCs排放，受制于排放企业数量众多、企业规模小、污染收集效率低、无组织排放问题严重、治理设施效率低下、污染间断排放等因素的影响，环境管理工作仍然存在底数不清、排放水平难以实时量化的问题，是影响VOCs污染防治策略落实到园区、企业层面的重要阻碍因素。
[0003]近年来，随着VOCs走航监测技术的逐渐成熟，走航监测方法已成为掌握低矮产业集群VOCs污染精细分布的重要手段，并在环境管理过程中获得广泛应用，现阶段，通过走航监测手段，能够获得产业集群周界及内部道路污染分布的监测结果，但从园区内道路至排污企业的溯源及排放水平的核算，仍然需要依靠环境管理人员的现场调研及监测，成为影响环境管理智慧化、精细化水平的重要因素，从而使我国工业园区大气污染物排放的控制与管理陷入了溯源难、监管难的困境。

技术实现思路
<br/>[0004]本专利技术为解决上述问题提供了一种基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法。
[0005]本专利技术所采取的技术方案：
[0006]基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法，其步骤为：
[0007]S1.记录产业集群VOCs的排放水平进行反演模拟所需的参数，参数包括观测日期、气象条件、走航监测数据、有组织源参数和无组织源参数，低矮工业集群VOCs实时排放量算法输入参数如表1所示；
[0008]表1
[0009][0010]S2.经纬度的坐标变换：采用WGS
‑
84坐标系对走航监测点位经纬度、排气筒经纬度、无组织源中心点经纬度进行坐标，在模拟分析前，将走航监测点位经纬度、排气筒经纬度、无组织源中心点经纬度，通过高斯投影坐标正算公式将经纬度坐标转换为平面直角坐标系坐标；
[0011]S3.走航监测点位与VOCs排放源相对位置的计算：
[0012](1)排放源及走航监测点位平移，将排放源M
j
平移至Z轴(0,0,c
j
)，在空间直角坐标系中，走航监测点位A
i
(x
i
,y
i
,z
i
)按向量平移至另一点B
ij
(x
ij
,y
ij
,z
i
)，则有：
[0013][0014](2)观测点位相对排放源的角度计算：以Y轴正方向为起点，沿顺时针方向转到所转过的角度为θ
ij
(0≤θ
ij
＜2π)，则：
[0015]①
y
ij
≠0时：
[0016]若y
ij
＞0且x
ij
＝0，则θ
ij
＝0；
[0017]若y
ij
＜0且x
ij
＝0，则θ
ij
＝π；
[0018]若x
ij
＞0，则：
[0019]若xij＜0，则：
[0020]②
y
ij
＝0时：
[0021]若x
ij
＝0，走航监测点位与排放源不可能重合，数据错误；
[0022]若x
ij
＞0，则
[0023]若x
ij
＜0，则
[0024](3)判断走航监测点位是否位于排放源下风向，将风向为ω转化为弧度(W)为：ω的单位
°
，正北风为0
°
，正东风为90
°
，令β
ij
＝|θ
ij
‑
W|，
[0025]若或表明走航监测点位A
i
位于排放源Q
j
的下风向，需要模拟排放源
Q
j
的扩散对A
i
点位VOCs浓度的影响；
[0026]若表明走航监测点位A
i
位于排放源Q
j
的上风向或垂直方向，不需要考虑排放源Q
j
的扩散对A
i
点位VOCs浓度的影响；
[0027](4)计算B
ij
对风向的夹角：
[0028]若或对B
ij
(x
ij
，y
ij
，z
i
)进行坐标旋转，旋转后的坐标为B
1ij
(x
1ij
，y
1ij
，z
ij
)，其中：实现对走航监测点位A
i
对排放源M
j
的坐标变换，以B
1ij
(x
1ij
，y
1ij
，z
i
)作为走航监测点位坐标进行后续扩散模拟；
[0029]S4.有组织源排放系数计算：逐一建立有组织源源强(Q
j
)与各个走航监测点位VOCs浓度(C
i
)的变化关系，根据稳态扩散模型，二者满足如下关系式，定义α
ij
为排放系数，C
i
＝α
ij
Q
j
；若走航点位位于排气筒的下风向，α
ij
可表示为：
[0030][0031]其中：u为10m高度处的平均风速；σ
yij
、σ
zij
为扩散系数，受大气稳定度影响，大气稳定度通过Pasquill分类方法计算，扩散系数的计算方法如表4所示；
[0032]表4扩散系数的计算方法
[0033][0034]S5.无组织源排放系数计算：通过虚拟点源法进行无组织源扩散的模拟，将污染企业按污染源的分布划分若干正方形，宽度为B
j
，每一正方形均视为一个无组织源单元，将无组织源等效为上风向与其相距为x
0ij
的虚拟点源，虚拟点源在无组织源中心线处产生的烟
流宽度与无组织源正方形宽度相等，如图5所示，x
0ij
可根据大气稳定度进行计算，虚拟点源与面源单元中心距离x
0ij
如表5所示，根据大气稳定度进行扩散系数σ
yij<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于走航监测的产业集群VOCs污染溯源分析方法，其特征在于，步骤如下：S1.记录产业集群VOCs的排放水平进行反演模拟所需的参数，参数包括观测日期、气象条件、走航监测数据、有组织源参数和无组织源参数；S2.经纬度的坐标变换：采用WGS
‑
84坐标系对走航监测点位经纬度、排气筒经纬度、无组织源中心点经纬度进行坐标，在模拟分析前，将走航监测点位经纬度、排气筒经纬度、无组织源中心点经纬度，通过高斯投影坐标正算公式将经纬度坐标转换为平面直角坐标系坐标；S3.走航监测点位与VOCs排放源相对位置的计算：(1)排放源及走航监测点位平移，将排放源M
j
平移至Z轴(0,0,c
j
)，在空间直角坐标系中，走航监测点位A
i
(x
i
,y
i
,z
i
)按向量平移至另一点B
ij
(x
ij
,y
ij
,z
i
)，则有：(2)观测点位相对排放源的角度计算：以Y轴正方向为起点，沿顺时针方向转到所转过的角度为θ
ij
(0≤θ
ij
&lt;2π)，则：
①
y
ij
≠0时：若y
ij
&gt;0且x
ij
＝0，则θ
ij
＝0；若y
ij
&lt;0且x
ij
＝0，则θ
ij
＝π；若x
ij
&gt;0，则：若x
ij
&lt;0，则：
②
y
ij
＝0时：若x
ij
＝0，走航监测点位与排放源不可能重合，数据错误；若x
ij
&gt;0，则若x
ij
&lt;0，则(3)判断走航监测点位是否位于排放源下风向，将风向为ω转化为弧度(W)为：ω的单位
°
，正北风为0
°
，正东风为90
°
，令β
ij
＝|θ
ij
‑
W|，若或表明走航监测点位A
i
位于排放源Q
j
的下风向，需要模拟排放源Q
j
的扩散对A
i
点位VOCs浓度的影响；若表明走航监测点位A
i
位于排放源Q
j
的上风向或垂直方向，不需要考虑排放源Q
j
的扩散对A
i
点位VOCs浓度的影响；(4)计算B
ij
对风向的夹角：若或对B
ij
(x
ij
,y
ij
,z
i
)进行坐标旋转，旋转后的坐标为B
1ij
(x
1ij
,y
1ij
,z
ij
)，其中：实现对走航监测点位A
i
对排放
源M
j
的坐标变换，以B
1ij
(x
1ij
,y
1ij
,z
i
)作为走航监测点位坐标进行后续扩散模拟；S4.有组织源排放系数计算：逐一建立有组织源源强(Q
j
)与各个走航监测点位VOCs浓度(C
i
)的变化关系，根据稳态扩散模型，二者满足如下关系式，定义α
ij
为排放系数，C
i
＝α
ij
Q
j
；若走航点位位于排气筒的下风向，α
ij
可表示为：其中：u为10m高度处的平均风速；σ
yij
、σ
zij
为扩散系数，受大气稳定度影响，大气稳定度通过Pasquill分类方法计算；S5.无组织源排放系数计算：通过虚拟点源法进行无组织源扩散的模拟，将污染企业按污染源的分布划分若干正方形，宽度为B
j
，每一正方形均视为一个无组织源单元，将无组织源等效为上风向与其相距为x
0ij
的虚拟点源，虚拟点源在无组织源中心线处产生的烟流宽度与无组织源正方形宽度相等，x
0ij
可根据大气稳定度进行计算，根据大气稳定度进行扩散系数σ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娜，秦龙，周阳，张志扬，王妍溪，翟鸿哲，姚立英，
申请(专利权)人：天津市生态环境科学研究院天津市环境规划院，天津市低碳发展研究中心，
类型：发明
国别省市：