硕士学位毕业论文PPT答辩-CALPUFF系统应用研究.ppt

学号： 学生： 导师：,calpuff系统应用研究,论文主要内容,引言,calpuff系统理论,aermod系统理论,calpuff动态可视化系统开发与应用研究,calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,nankai university,结论与展望,研究背景,环境影响评价技术导则 大气导则（hj2.2-2008）4月1号生效， 新一代大气扩散模型 calpuff，国内待进一步推广 。,calpuff模式存在着局限性和相对适用性，在任何环境条件下都利用calpuff模式进行大气污染预测，摒弃了其他推荐模式例如aermod在近场预测方面上的优点，这显然是不正确的。,基于上述背景，利用常规基础信息资源，结合环评实际应用，将calpuff进行二次开发，同时耦合calpuff和aermod各自优点，使calpuff模型系统计算结果合理科学，是本论文重点研究工作之一。,相同的气象、地理、污染基础数据，模型使用人员对模型的理解和 操作存在差异，预测出来的结果可能存在较大差异。,1、欧拉（euler）系统 2、拉格朗日（lagrangian）系统,大气扩散参考系统,大气扩散基本理论,大气扩散理论,1、梯度输送理论（简称k理论） 2、湍流统计理论 3、相似理论,旧大气导则hj/t2.2-93发布于1993年， 其中的推荐模型为高斯扩散模式,中国空气质量模式,空气质量模式应用背景,新大气导则（hj2.2-2008），09年4月1号正式实施，将国际流 流行的3种环境质量预测模式作为国家法规模式，这三种预测模 式包括aermod、adms及calpuff等。,isc3模式，属于第一代法规模式,国际常用空气质量模式,空气质量模式应用背景,adms大气扩散模型是由英国剑桥环境研究中心(cerc)开发的 一套先进的大气扩散模型，属新一代大气扩散模型。,1、通过对calpuff二次开发，建立calpuff动态可视化系统， 将calpuff输出的数据分布特征动态可视化。 2、根据calpuff和aermod各自的优势，研究设计calpuff-aermod 耦合模型系统，以更加完善真实地反映大气污染物的输送和扩散。 3、以实例分析了calpuff和aermod在近场上的结果对比。,主要研究内容,研究内容,研究思路,内容框架,第二章calpuff系统理论,第二章calpuff系统理论,第二章calpuff系统理论,内容框架,第二章calpuff系统理论,系统模块,第二章calpuff系统理论,calmet工作流程,calmet为calpuff烟团扩散模型提供必要的三维气象场，它对初始猜测风场（mm4或者mm5网格风场、常规监测的地面与高空气象数据）进行地形动力学、坡面流、地形阻塞效应调整，产生第一步风场，将观测数据导入第一步风场中，并通过插值、平滑处理、垂直速度计算、辐散最小化等以产生最终风场，并根据湍流参数化方法，计算湍流尺度参数。,第二章calpuff系统理论,calmet工作流程,第二章calpuff系统理论,calmet输出结果,混合层高度,第二章calpuff系统理论,calmet输出结果,第一层风场（地面）,第二章calpuff系统理论,calmet输出结果,第五层风场（ 1000米）,第二章calpuff系统理论,calmet输出结果,输出温度场,第二章calpuff系统理论,calpuff烟团扩散模式,calpuff烟团模型模拟计算释放的污染物独立于排放源，使得烟团能对周围的气象环境参数做出及时和既时的变化，同时，这个模型本身还保证了对烟团的在任意的多个采样周期的计算追踪，一直到被模拟的烟团完全稀释，或是最终超出模型设定的模拟计算范围。,calpuff 采用的是非稳态三维拉格朗日烟团输 送模型，比高斯烟羽模式使用范围更广。,第二章calpuff系统理论,calpuff烟团扩散模式,烟团排放过程的连续模拟结果,第二章calpuff系统理论,calpuff预测火山灰扩散,研究内容,第二章calpuff系统理论,更好的处理长距离污染物运输（50千米以上的距离范围） 小风及静风条件 水陆边界或者海岸线的影响 蒸腾型面源和线源（森林火灾）,烟团模型不适合对近场进行预测 calmet通过插值，降低了模型气象场的精确度,优点,calpuff模式优缺点,缺点,第三章aermod系统理论,第三章aermod系统理论,内容框架,第三章aermod系统理论,aermod 是基于最新的行星边界层理论而逐步发展起来的新一代空气扩散模型。aremod是曾广泛应用的iscst3模型的发展和升级，主要功能保持了前后一致的兼容性 aermod 是一种稳态烟羽模型，适用于乡村环境和城市环境、平坦地形和复杂地形、地面源和高架源等多种排放扩散情形的模拟预测 适用于评价范围小于等于50km,aermod简介,第三章aermod系统理论,系统模块,第三章aermod系统理论,aermod原理,aermet输入数据包括常规地面气象观测资料和一天两次的探空资料，以及补充的地面气象观测点资料，来确定aermet 的尺度参数和边界层廓线数据 aermap是aermod地形输入数据的地形预处理器40-43，它把输入的网格点的地理位置参数，例如数字化地形数据格式（dem数据），经过计算转化成aermod所需的地形数据 aermod 模型可以考虑复杂地形对污染物浓度分布的影响，在稳定边界层（sbl），在垂直和水平方向的浓度分布看作高斯分布。在对流边界层（cbl），水平分布也看作是高斯分布，但是垂直分布考虑用概率密度函数来描述,第三章aermod系统理论,aermet气象场,aermet风场,calmet风场,第三章aermod系统理论,aermod属于高斯稳态烟羽模式，适用范围一般小于50km，不适合中等尺度范围的污染预测。 在静小风条件下不适用。 无法处理水陆边界或者海岸线的影响,aermod模式局限性,第三章aermod系统理论,第四章calpuff动态可视化,第四章calpuff动态可视化系统开发与应用研究,1、一般空气质量模型输出的数据很难进行 直观的动态演示。 2、风险泄露烟团对区域的影响可以通过 动态可视化系统对其进行描述。,第四章calpuff动态可视化,calpuff动态可视化研究背景,1、surfer 2、visual basic,第四章calpuff动态可视化,calpuff动态可视化开发工具,系统流程,第四章calpuff动态可视化,calpuff动态可视化原理,第四章calpuff动态可视化,叠合形成风场图,calpuff动态可视化原理,第四章calpuff动态可视化,叠合形成浓度场图,calpuff动态可视化实现,第四章calpuff动态可视化,连续排放,calpuff动态可视化实现,第四章calpuff动态可视化,泄露事故,内容小节,该系统可以将典型天气条件下calpuff输出的数据分布特征动态可视化。 能模拟持续排放污染物或短时间泄露烟团的迁移扩散轨迹随时间的变化情况和趋势，为公众参与、大气环境影响评价、风险环境评价和事故应急决策提供支持和帮助。,第四章calpuff动态可视化,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,calpuff-aermod耦合系统,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,17个现场试验研究的数据，aermod在简单和复杂地形的近场应用得到了充分验证。而calpuff系统模型在近场的试验验证十分有限。 开发出一个calpuff-aermod耦合系统，该系统在近场范围内（50公里以内）采用aermod模式，中等尺度（50公里以外）的范围采用calpuff模式进行预测计算。,calpuff-aermod耦合系统预测范围,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,系统框架,案例分析,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,厂址位于广东省东莞市虎门镇沙角区,关心点位置,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,地面气象站位置,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,高空气象站位置,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,耦合系统预测结果,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,so2小时最大浓度分布图,耦合系统预测结果,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,no2小时最大浓度分布图,耦合系统预测结果,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,pm10日均最大浓度分布图,耦合系统预测结果,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,so2小时浓度前10大值位置图,calpuff-aermod耦合系统近场so2小时最大浓度对比分析,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,第五章calpuff-aermod耦合系统及实例应用研究,1、从关心点结果看，近场范围内calpuff预测结果总体 比aermod大 2、网格点最大小时浓度aermod浓度过大，主要原因在 于该点位于长安莲花山和大岭山处，海拔较高，导致 aermod控制高度较高，最终浓度大于calpuff。,calpuff-aermod耦合系统近场so2小时最大浓度对比分析,第六章结论与展望,构建了calpuff动态可视