（环境工程专业论文）大气环境风险预测软件的编制.pdf

中文摘要 环境风险评价得到了越来越多的关注，是环境影响评价的一个重要章节。环 境风险评价中风险预测是整个过程的一个重要环节。由于事故条件下，污染物排 放速度快，排放量大，整个排放过程复杂，涉及泄漏、爆炸、火灾等多种灾害， 因此在风险预测中，不能采用常规的扩散模式来进行模拟。 该论文深入分析了国内外环境风险评价的发展趋势与成果，以h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 建设项目环境风险评价技术导则为基础，深入研究了相关模型，并编制成大 气环境风险预测软件，进行了以下研究： ( 1 ) 深入的研究了大气环境风险评价中污染物的泄漏模型及预测模型，并对 预测模型进行了修正，使之更贴近实际； ( 2 ) 深入研究了泄漏过程中闪蒸蒸发与质量和热量蒸发对计算点叠加影响的 问题，并通过软件可以实现多情景同时预测； ( 3 ) 一年逐月逐时气象资料的录入与选取，使预测结果更符合评价区域的气 象条件。 该论文系统的介绍了软件的主要内容，并最终编制成该软件，将有助于开展 大气环境风险评价工作。 关键词： 大气环境风险评价风险预测预测软件 a b s t r a c t e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n ti sa n r a c t i n g g r o w i n ga 竹e n t i o n ，a n da ni m p o n a n t s e c t i o no fe n v i r o n m e n t a l l m p a c ta s s e s s m e n t t h ef o r e c a s to f p o l l u t a n td i s p e r s i o ni s a ni m p o r t a n tp a no fe n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t 1 nc a s eo f e m e 唱e n c y ，r c l e a s eo f p o l i u t a n th a sah i g hs p e e d ，i a l g eq u a n t i t ya n dc o m p l e xp r o c e s sw i t hs p i l l ，e x p l o s i o n a n df i r e s ot h em o d e lo f t h ed i s p e r s i o no f e m e 唱e n c yi sd i f 琵r e n tf - r o mg e n e r a lm o d e l a c c o r d i n gt ot b c h n i c a lg u i d e li n e sf o re n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n to np r o e c t s ( h j 厂r l6 9 2 0 0 4 ) a n dt h es t u d yo fe n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tr e s e a r c ha th o m e a n da b r o a d ，t h es o 觚a r eo fa t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t a lr i s kp r e d i c t i o ni sd e v e l o p e d ， w i t ht h ef o l l o w i n gc h a r a c t e r i s t i c s ： ( 1 ) t h ep a p e rs t u d i e st h es p i l lo fp o l l u t a n ta n dt h ep r e d i c t i o nm o d e l ，a n df i x e s t h em o d e it oc l o s et ot h ea c t u a is i t u a t i o n ( 2 ) t h ep a p e rs t u d i e st h ec o m b i n e de f f e c to fi n s t a n t a n e o u se v a p o r a t i o np o l l u t a n t ， m a s se v a p o n l t i o np o l l u t a n ta n dh e a te v a p o r a t i o np o l l u t a n t ( 3 ) t h em e t e o r o l o g i c a ld a t ao fay e a rw hi c hm a k e st h ec o m p u t a t i o nt oc l o s et o t h ea c t u a ls i t u a t i o nc a nb ei n p u t e di n t ot h es o 行w a r e t h i sp a p e ri n 们d u c e st h em a i nc o n t e n to ft h es o r w a r e ，锄d d e v e l o p st h e s o r w a r ef i n a l l y ，w ii lb e n e f i tf o rt h e a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t k e y w o r d s ： a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t r i s kp r e d i c t i o n p r e d i c t i o ns o r w a r e 第一章绪论 第一章绪论 环境风险评价是环境影响评价工作的主要组成部分之一，特别是对于化工类 项目，进行环境风险评价尤为重要。1 9 8 4 年发生了震惊世界的印度博帕尔市农 药厂异氰酸酯泄漏事件，19 8 6 年发生了切尔诺贝利核电站事故，2 0 0 7 年发生了 吉化爆炸事件，一系列的事故引起的环境问题推动了环境风险评价的发展。 目前国际上环境风险评价的发展主要有三条线：( 1 ) 概率风险评价，它是在事 故发生前，预测某设施( 或项目) 可能发生什么事故及其可能造成的环境( 或健 康) 风险；( 2 ) 实时后果评价，其主要研究对象是在事故发生期间给出实时的有毒 物质的迁移轨迹及实时浓度分布，以便做出正确的防护措施决策，减少事故的危 害；( 3 ) 事故后果评价，其主要的研究对象是在事故停止后对环境的影响。 目前国内外开展的环境风险评价基本可归属于第一种，概率风险评价。 环境风险评价兴起于2 0 世纪7 0 年代，主要是在发达的工业国家，特别是美 国的研究尤为突出1 1 | 。1 9 7 5 年美国核管会完成了w a s h 1 4 0 0 报告，对核电站进 行了系统的安全研究，并完善和发展了概率风险评价的方法。1 9 8 3 年，美国国 家科学院提出【2 3 】：风险评价“四步法”，即危害鉴别、剂量效应关系评价、暴 露评价和风险表征。随后美国国家环保局颁布了致癌风险评价指南、致畸风 险评价指南、化学混合物的健康风险评价指南、发育毒物的健康风险评价指 南、暴露风险评价指南和内吸毒物的健康评价指南、男女生殖性能风险 评价指南等，并进行了多次修订。1 9 8 7 年欧盟立法规定了对可能发生化学事 故风险的企业必须进行环境风险评价。 2 0 世纪9 0 年代以后生态风险评价逐渐成为研究热点，美国国家环保局在 1 9 9 2 年生态风险评价框架的基础上，正式出台了生态风险评价指南，其他国 家，如加拿大、英国、澳大利亚等国也在9 0 年代中期提出并开展了生态风险评 价的研究工作1 3 “】。 1 9 9 0 年原同家环境保护总局发布第0 5 7 号文( 查) 要求对重大环境污染事 故隐患进行环境风险评价。2 0 0 4 年原国家环保总局发布建设项目环境风险评 价技术导则h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 ，至此环境风险评价作为环境影响评价工作的一个重 要组成的地位逐渐确定下来，并有了可以依据的技术导则。 第一章绪论 1 1 环境风险评价的概念及课题的提出 1 1 1 环境风险 环境风险是由自然原因和人类活动( 对自然或社会) 引起，并通过环境介质 传播，对人类社会及自然环境产生破坏、损害以至毁灭性作用等不幸事件发生的 概率及其后果。环境风险按风险源分类可分为化学风险、物理风险及自然灾害引 发的风险；按承受风险的对象分类可分为人群风险、设施风险及生态风险1 5 j 。 h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 建设项目环境风险评价技术导则中对环境风险的定义如下： 环境风险是指突发性事故对环境( 或健康) 的危害程度，用风险值尺表征， 其定义为事故发生概率p 与事故造成的环境( 或健康) 后果c 的乘积，用r 表 示，即：r 【危害单位时间】= 尸【事故单位时间】c 危害事故】峥j 。 1 1 2 建设项目环境风险评价 建设项目环境风险评价是指对建设项目建设和运行期间发生的可预测突发 性事件或事故( 一般不包括人为破坏及自然灾害) 引起有毒有害、易燃易爆等物 质泄漏，或突发事件产生的新的有毒有害物质，所造成的对人身安全与环境的影 响和损害，进行评估，提出防范、应急与减缓措施6 1 。 1 1 3 环境风险评价基本程序 ( 1 ) 风险识别 风险识别范围应包括建设项目所涉及的所有过程，包括：运输、储存、生产 过程、公用工程及辅助设施，对涉及的所有化学品进行风险识别，并根据识别结 果按照易燃、易爆、有毒有害等分类对化学品分类，按照起火、爆炸和泄漏确定 风险源。 一般来说易燃易爆物质具有如下特点：引燃、引爆后在短时间内释放出大量 能量的物质，由于具有迅速地释放能量的能力产生危害，或者是因其爆炸或燃烧 而产生的物质造成危割7 1 。 有毒有害物质指物质进入机体后，累积达一定的量，能与体液和组织发生生 物化学作用或生物物理变化，扰乱或破坏机体的正常生理功能【8 】。可以引起急慢 性毒性、致癌性、致畸性、腐蚀性等危害。 第一章绪论 臣卿 评价系统 t 吒夏困 臣圃 譬 口圃 否 是 节 臣堕匦) 图1 1 风险评价基本程序图 一般涉及到危险化学品的生产过程、运输、存储及辅助工程均应进行重大危 险源辨识，应根据物质的理化性质进行风险识别。 ( 2 ) 源项分析 该过程需要根据风险识别的结果确定最大可信事故，并确定污染源的相关参 数。 。 ( 3 ) 后果计算 根据源项分析结果，采用合理的预测模式，计算污染物对周围环境的影响。 ( 4 ) 风险评价 根据事故出现概率、造成的后果确定风险值，并进一步确定风险的可接受水 平，并提出风险管理和应急预案。 环境风险评价的核心在最大可信事故的确定，只有最大可信事故确定合理， 才能提供合理的决策依据，环境风险评价最复杂的工作为后果计算，本软件的编 制针对后果计算阶段，将模式进行程序化。由于环境风险评价工作主要关心的是 污染源对周围环境( 或健康) 的影响，本软件主要针对泄漏源或事故发生时的伴 一 可砰甲器 第一章绪论 生污染进行计算。 污染源泄漏共有三种类型：液体泄漏；气体泄漏；两相泄漏。 1 1 4 课题的提出 由于环境风险评价需要进行定量计算，并且涉及数学、环境学等多个学科， 计算时数据较多，处理较为复杂，所以好的环境风险评价软件可以有效的解决环 境风险评价中出现的定量计算的问题。 根据h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 建设项目环境风险评价技术导则中的相关规定，建设 项目环境风险评价工作后果计算提供了有害气体的扩散和有害物质在水体中的 扩散影响的计算方法，未对风险发生时有害物质对土壤、地下水等影响提出相应 的计算模式或方法。 鉴于目前环评中环境风险评价主要的侧重点在有害气体的扩散的影响，所 以，根据自身工作实践编制一套适用于环评工作的大气环境风险评价软件。 1 2 国内外大气环境风险计算软件的介绍 目前国内大气环境预测计算采用模式为美国国家环保局的法规模式a e n n o d 或c a l p u f f ，及英国剑桥公司的a d a m s 计算软件。 a e 珊o d 模型包括源及其参数选项、计算点选项、气象数据选项和输出结果 选项，a e n n o d 所选的气象数据和地形数据由a e 邢e t 和a e 舯a p 进行预处理提供， a e m e t 通过对气象数据的处理，为a e m o d 提供所需要的边界层参数；a e m a p 通过对地形数据的处理输出源及计算点的海拔高度，然后直接应用于a e 邢o d 模 型2 1 。该模式属于稳态烟羽模型。 c a l p u f f 模型包含三个主要组成【1 3 _ 训，分别为c a l m e t 、c a l p u f f 和 c a l p o s t 三部分。其中c a l p u f f 为非稳态拉格朗日高斯烟团模型，可以用来 处理复杂地形的影响，水面输送，海岸线影响，建筑物下洗、干湿沉降和简单的 化学转化；c a l m e t 是一个气象数据处理模型，可以诊断风场，如斜坡流、地 形动力学、地形阻隔、发散最小化处理及微气象模型；c a l p 0 s t 是一个后处理 软件，可以对计算浓度进行时间平均，计算沉积通量等。 以上软件作为常用的计算模式，需要的计算参数较多，计算较为复杂，大量 的数据需要不同的软件进行处理，并不能完全反映出事故条件，特别是瞬间或突 发的事故中污染物的迁移扩散。目前国内外均有大气环境风险预测方面的软件： ( 1 ) 目前国内应用比较广泛的环境风险方面的软件有r i s k s y s t e m ，该软件由 石家庄环境科学院王如建在建设项目环境风险评价技术导则( h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 ) 4 第一章绪论 烟团模型的基础上编制的。由于该软件推出时间较长，功能不断完善，目前最新 版本为v e r s i o n l 2 版，但是不能进行多情景同时计算。 ( 2 ) s l a b 模式，s l a b 可以用来模拟重气体释放的扩散。该模型建立在由 z e m 锄( 1 9 8 2 ) 最早提出的重气体云的空气卷吸和重力扩张理论的基础上。s l a b 模型目前版本可以用来处理连续的、有限持续时间内和瞬间释放的污染源，污染 源有四种类型：地面蒸发池，水平喷射，排气筒或竖向喷射以及地面瞬间释放。 根据蒸发过程，蒸发池类污染源假定为纯蒸汽。其余类型的源可能为纯蒸汽或者 是气液混合物i l 引。 该模式只能计算重气体或者是急剧喷出的气体，属于盒子模型，计算软件采 用d o s 界面，可视化程度不高，一次只能计算一个污染源。 ( 3 ) d e g a d l s 由美国e p a 开发，有毒有害化学气体的不定时从的化学品减压操作中释放对 公众健康造成重大影响，常规的空气污染扩散模型可能刁i 能应用在评估这类重大 排放事件中，尤其当释放气体重于空气时。d e g a d i s 模型设计用来模拟大气扩 散地面的，面源重气体( 或气溶胶) 云以释放零动量释放进平坦地区大气边界层。 d e g a d i s 描述了扩散过程，伴随着重力驱动和气体卷吸进行大气边界层，但是 d e g a d i s 不能用在高速释放的气体扩散中【1 6 】。 该模式也是d o s 界面，并且不能应用在高速释放的气体扩散中，并且预处 理软件较多，需要连续运行多个计算程序。 1 3 课题的必要性及主要工作 1 3 1 课题的必要性 国外开发模型主要以美国为主，这与美国较早开展环境风险评价以及其长期 的投入是分不开的，国外免费模型计算精度较高，计算参数较多，但是界面化程 度低，且需要进行大量的预处理工作，将基础资料处理成可进行计算的文件格式。 目前同内比较流行的环境风险评价软件为r i s k s y s t e m ，该软件推出时间较 长，经过了国内环评工作的检验，但是该软件的主要缺点是：每次只能计算 一个源项，不能多个源项同时计算；气象资料需要用户手动输入，不能直接 读取a e r n l o d 气象资料，对逐月逐时的气象资料进行计算。 鉴于此，通过对大气环境风险评价的研究，根据h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 建设项目环 境风险评价技术导则编制一款能够解决以上问题的软件可以提高工作效率，解 决目前风险评价软件中存在的一些问题。 第一章绪论 1 3 2 课题的主要工作 结合目前国内外的环境风险评价的优缺点，以建设项目环境风险评价技术 导则h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 为基础依据，编制的计算程序实现以下几个功能： ( 1 ) 解决了泄漏过程中闪蒸蒸发与质量和热量蒸发须分别作为污染源进行预 测，并叠加影响的问题； ( 2 ) 通过软件可以实现多情景同时预测( 多源预测，不同气象条件及不同预 测时刻的同时预测输出) ，提高了风险计算的效率； ( 3 ) 通过对导则推荐模式以及污染物传送过程的分析，对导则推荐模式进行 了修正和变型，使之更贴近实际； ( 4 ) 实现了逐月逐时气象资料的录入与选取，使预测结果更符合评价区域的 气象条件； ( 5 ) 提供了快速图形绘制和数据输出功能，提供了基础资料前处理工具。 6 第二章软件采用模型及相关计算参数 第二章软件采用模型及相关计算参数 2 1 液体泄漏模型 液体泄漏速度计算采用伯努利方程计算： q l 。= cd a p 式中：q 广液体泄漏，k g s ； b 裂口之上液位高度，m ； g r 液体泄漏系数； 彳裂口面积，m 2 ； 乎一重力加速度m s 2 ； p - - 一容器内压力，p a ： r 液体密度，k m 3 ： 尸r 环境压力，p a 。 在该过程中在喷口不应有液体的急剧蒸发。 2 2 气体泄漏模型 气体泄漏划分为临界流和次临界流： 当满足以下条件时，气体泄漏属于音速流动( 临界流) ： 争( 南) 而 当满足一下条件时，气体泄漏属于亚音速流动( 次临界流) ： 墨 f ，三 酉 尸 l 七+ 1 式中：p 一容器内介质压力，p a ； 卜气体的绝热指数( 热熔比) ； r 一环境压力，p a 。 气体泄漏速度如下： ( 2 1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) 第二章软件采用模型及相关计算参数 q g = y c d a p( 2 4 ) 式中：铷气体泄漏速度，k g s ； 肝一分子量，i m o l ； y _ 制，_ 钟悃( 卅j ， 2 3 两相泄漏模型 假定液相和气相是均匀的，且互相平衡，两相流泄漏计算按下式计算： 鱿g = c d 彳厄砸习( 2 6 ) 式中： q l g 两相流泄漏速度，l s ： c d 一两相流泄漏系数，可取o 8 ； 彳裂口面积，m 2 ； 卜操作压力或容器压力，p a ； p 广临界压力，p a ，可取尸c = 0 5 5 尸； p 两相混合物的平均密度，k g m 3 ，由下式计算： p 2 万 万 ( 2 _ 7 ) p lp 2 式中：p l 液体蒸发的蒸汽密度，k m 3 ； p 2 液体密度，k m 3 ； 凡一蒸发的液体占液体总量的比例，由下式计算： 凡：掣 3 ( 2 8 ) 第二章软件采用模型及相关计算参数 式中：q 一两相混合物的定压比热，j “k k ) ； 死r 两相混合物的温度，k ； 您一液体在临界压力的沸点，k ； 阡一液体的汽化热，j l ( g 。 当凡 1 时，表明液体将全部蒸发成气体，这时应按气体泄漏计算；如果凡 很小，则可近似按液体泄漏公式。 污染物泄漏后应根据蒸发量来确定污染源排放量，蒸发方式有三种：闪蒸蒸 发、热量蒸发和质量蒸发。 2 4 闪蒸蒸发模型 过热的液体在喷出时，由于压力的变化，使液体急剧蒸发， d 1 ：生旦 一 ，l 式中： q l 一闪蒸量，k g s ； f 1 一闪蒸蒸发时问，s ； 昕一液体泄漏总量，蚝； f 一蒸发的液体占液体总量的比例，按下式计算 f ：生坠二型 估算模式如下： ( 2 9 ) ( 2 1 0 ) 式中：c r p 一液体的定压比热，j ( 蚝k ) ； 死一液体在常压下的沸点，k ； 死一泄漏前液体的温度，k ； 日一液体的汽化热，j l ( g 。 若p o 2 ，则不太可能形成液池；当， l0 0 0 o 9 1 4 3 7 0o 2 8 1 8 4 6o 1 0 0 0 b o 8 6 5 0 1 4o 3 9 6 3 5 3 1 0 0 0 0 9 1 9 3 2 5o 2 2 9 5 0 0o 1 0 0 0 b - c o 8 7 5 0 8 6o 31 4 2 3 8 10 0 0 0 9 2 4 2 7 9o 1 7 7 1 5 4 1 1 0 0 0 c 0 8 8 6 9 4 0o 2 3 2 1 2 3 1 0 0 0 ，n 0 9 2 6 8 4 9o 1 4 3 9 4 01 1 0 0 0 0 8 8 6 9 4 0 o 1 8 9 3 9 6 1 0 0 0 o 9 2 9 4 1 8o 1 1 0 7 2 6l 1 0 0 0 o 8 8 8 7 2 3 o 1 4 6 6 6 9 1o o o o 9 2 5 1 1 8 o 0 9 8 5 6 3 1l 1 0 0 0 o 8 9 2 7 9 4o 1 2 4 3 0 8 l0 0 0 o 9 2 0 8 1 8o 0 8 6 4 0 0 1l 1 0 0 0 o 8 9 6 8 6 40 1 0 1 9 4 7 1 0 0 0 o 9 2 9 4 1 80 0 5 5 3 6 3 4l 1 0 0 0 0 8 8 8 7 2 30 0 7 3 3 3 4 8 10 0 0 1 3 1 1 2 1 5 40 0 7 9 9 9 0 4 o 3 0 0 a 1 5 1 3 6 0 o 0 0 8 5 1 7 7 l 3 0 0 5 0 0 2 1 0 8 8 l 0 0 0 0 2 1 1 5 4 5 5 0 0 。 o 9 6 4 4 3 5 o 1 2 7 1 9 0o 5 0 0 1 0 9 3 5 6 o 0 5 7 0 2 5 5 0 0 。 0 9 4 1 0 1 5 o 1 1 4 6 8 2o 5 0 0 1 0 0 7 7 0 o 0 7 5 7 1 8 2 5 0 0 c o 9 1 7 5 9 5o 1 0 6 8 0 3 0 o 8 3 8 6 2 8 o 1 2 615 2 o 2 0 0 0 c - d o 7 5 6 4 l oo 2 3 5 6 6 7 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 8 1 5 5 7 5 o 1 3 6 6 5 9 1 0 0 0 0 0 8 2 6 2 1 2 0 1 0 4 6 3 4 o 1 0 0 0 d o 6 3 2 0 2 3 o 4 0 0 1 6 7 1 0 0 0 1 0 0 0 0 o 5 5 5 3 6 o 8 1 0 7 6 3 1 0 0 0 0 0 7 7 6 8 6 4 0 11 l7 7 l o 2 0 0 0 d - e 0 5 7 2 3 4 7 o 5 2 8 9 9 2 2 2 0 0 0 10 0 0 0 0 4 9 9 1 4 9 1 0 3 8 l o 1 0 0 0 0 0 7 8 8 3 7 0 0 0 9 2 7 5 2 9 o 1 0 0 0 e o 5 6 5 1 8 8 o 4 3 3 3 8 4 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 4 1 4 7 4 3 1 7 2 4 l 1 0 0 0 0 0 7 8 4 4 0 00 0 6 2 0 7 6 5 0 l o o o f o 5 2 5 9 6 90 3 7 0 0 1 5 1 0 0 0 lo o o o 0 3 2 2 6 5 9 2 4 0 6 9l 10 0 0 0 表2 - 5 静小风条件下扩散参数 稳定度 y 0 1 地 奶o m su o 0 5m s “o m su o 0 5m s a o 9 30 7 6 1 5 7 1 5 7 b o 7 6 0 5 6o 4 7 0 4 7 c 0 5 50 3 5 0 2 1 o 2 1 d 0 4 7 o 2 70 1 2 0 1 2 eo 4 4 0 2 4 o 0 70 0 7 f0 4 4 0 2 4 0 0 5 0 0 5 1 4 第二章软件采用模型及相关计算参数 对于面源采用虚拟点源法进行修正， 散参数修正公式如下： 叫= 掣+ l s 4 3 韶= 甜+ 厅2 1 5 式中：卜面源边长，聊； 阡一面源高度，朋。 2 9 坐标系转换模型 通过对扩散参数的修正来计算面源，扩 ( 2 一1 8 ) 由于需要对关心点进行预测，并且需要对读取的气象资料进行分析，需要根 据风向对坐标进行转换，坐标转换公式如下： a n 9 1 = i 5 卑3 1 4 j5 9 2 6 一n n g 戤= ( x a ) 毒c o s n n g l j ra - b ) 鼻s 锄a n g l q 一、吣 y y = - ( x n ) 真s i n 骶9 1 ) 七g - b ) 奄c o s q n 9 1 ) 式中： 耽一转换后z 坐标，m ； 一转换后j ，坐标，m ； 口馏一风向，弧度； 嗍卜一风向，弧度。 2 1 0 本章小结 通过对目前实际在应用的模型进行分析，筛选出适宜于本软件的模型，并对 模型的参数进行了分析，确保能够在软件中顺利输入计算参数。 ( 1 ) 深入分析了泄漏模型，并对污染物的泄漏进行了定量分析及过程分析， 特别是对闪蒸过程中液体的挥发进行了分析，说明了计算中如何进行过程模拟； ( 2 ) 对预测模型进行了参数修正，特别是对h j 厂r 16 9 2 0 0 4 建设项目环境风 险评价技术导则所推荐的多烟团模型进行了修正，实现了多烟团浓度的叠加计 算，并考虑了预测时刻时烟团与计算点的相对距离； ( 3 ) 对面源污染进行了扩散参数的面源修正； 第二章软件采用模型及相关计算参数 ( 4 ) 建立了计算过程中的坐标系，用来转换计算点、污染源的相对位置。 第三章软件- 丰要模块 3 1 主要模块简介 第三章软件主要模块 本软件采用v b 6 0 + a c c e s s 进行编制，v i s u a lb a s i c 是一种可视化的，面向对 象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发w i n d o w s 环境 下的各类应用程序【1 8 】；a c c e s s s 是由美国微软公司发布的关联式数据库管理系统， 是m i c r o s o ro 币c e 成员之一，具有简单易用的特点。 a d o 的对象模型定义了一个可编程的分层对象集合，包括c o n n e c t i o n 、 c o m m a n d 和r e c o r d s e t 三大对象和e n o r s 集合、p a r a m e t e r s 集合、f i e l d s 集合和 p r o p e r t i e s 集合对象【憎j 。 软件主要结构见图3 1 ，软件初始界面如图3 2 。 图3 1 本软件结构图 一 第三章软件主要模块 二一 i 亏菰磊赢磊2 2 2 曼曼曼曼黑曼曼曼号号舅号曼罚昌罱号罱：i冲珥i 最脯1 牛哳ri 曼，电，l 崎印一 图3 2 软件初始界两 软件使用的整个流程见图3 3 。 1 8 第三章软件主要模块 3 2 文件存储系统 点击“文件”菜单，会出现如图3 4 界面，下拉菜单中将显示文件的操作， 包括新建项目文件、打开项目文件和退出三个菜单选项。 型 退出l 图3 4 文件菜单选项界面 3 2 1 新建项目文件菜单 点击“文件”菜单下二级菜单“新建项目文件”即可生成一个指定路径和指 定文件名的项目所需文件，采用a c c e s s 作为项目存储文件。 a c c e s s 中表格的建立采用a d o 技术，通过o l ed b 进行数据库连接，将需 要生成的i e t 引擎字符串参数赋值于给定的字符，该字符串为 ”p r o v i d e r = m i c r o s o n j e t o l e d b 4 o ：d a _ t as o u r c e = ”& “文件路径”，并采用c r c a t e 方法创建表格，创建表格的核心代码如下： n n 锄e = p r o v i d e 产m i c r o s o f t j e t o l e d b 4 o ：d a _ t as o u r c e = ”& 文件路径 r s c a t c r e a t ef l n a m e r s c a t a c t j v e c o n n e c t i o n = n n a m e 表格创建完成后需要对其进行设置，包括表格名称与字段。核心代码如下： r s t a b n a m e = ”表名称” r s t a b c o l u m n s a p p e n d 字段”字段类型 新建项目文件共生成7 个a c c e s s 表格，分别用来存储污染物参数、气象资料、 泄漏参数、源项及预测参数、计算结果等，创建表格名称及含义见表3 1 。 1 9 笫三章软件车要模块 新建项目文件的主要源代码见附录a 。 3 2 2 打开项目文件菜单 通过“文件”菜单下二级菜单“打开项目文件”，即可根据提示打开一个指 定路径的项目文件，即确定j e t 引擎字符串参数后，直接打开该连接，即可打开 项目文件，打开项目文件的主要代码见附录b ，其核心代码如下： 选择要打开的表，代码如下： s p l r e s o = ”s e l e c t 幸仔o m表名称” 打开选定表，代码如下： r s r e s o o p e ns p l r e s o 3 3 污染物模块 存储文件被打开或建立以后，点击“项目”菜单，在下拉菜单中，即可出现 “污染物选项”菜单，点击该菜单即可调用污染物模块，对污染物的相关性质进 行设置，污染物理化性质数据将被存储于名称为“污染物”的a c c e s s 表格中。 进入污染物选项模块界而的方法见网3 5 ，污染物选项模块启动界而见图3 6 。 第三章软件主要模块 研= 城鼠睦评价 j 一二 口- r w ，- 口 i 盈 0f 1 ! t ；j = i 旺曩m 脯j = _ 。一! 誓_ j 囊j 7 磐嬲 囊 _ l f l b i 。一 ， 二7 ? 翟 一。叶1 一、1 - t 型一 、- 。 一灞荔 攀骥善：，1 0 ij 参j j 。一| i 、_ 麓+ ：l ，。i ji “? i 潮 黪豢警棼；i i ；、；j 。i ；：二- + i 一曩。：。，岁i 岛誊。簧i 蠡瀚 群蘩粪爹i 麓j | 鎏，? | | 誉j i i | | i | | i 鬻潮 醚豢滋鏊滚豢荔基懑滋滋粪篷濯 污染物选项录力 氨 污染物名称 m ，分子星，k g ，m 0 1 环境质量标准，m g ，m 3 车间卫生标准，m m 3 半致死维度，m m 3 工d l km m 3 w ，气化热，k g t b ，沸点温度k c p ，定压比热，k gk m 1 ，蒸汽密度，k 暑m 3 m 2 ，液体密度，k m 3 p b ，表面蒸汽压，p a k ，绝热指数 增加修改删除 “* “一m m u k m “m “_ “一 _ u 一_ _ _ m 4 _ “q m “_ _ _ ￥_ _ _ _ 一h 图3 - 6 污染物选项模块启动界面 污染物理化性质包括分子量、环境质量标准、车间卫生标准、半致死浓度 ( l c 5 0 ) 、i d l h ( 立即威胁生命和健康浓度) 、汽化热、沸点温度、定压比热、 蒸汽密度、液体密度、表面蒸汽压和绝热指数，污染物表格主要字段及代表的理 化性质见表3 2 。 蔷| | 釜| | | | | | | | 第三章软件主要模块 该模块通过界面上增加、修改、删除、保存四个按钮来实现对项目文件的添 加、修改、删除和存储操作。通过l i s t 控件、文本框控件以及a c c e s s 的交互使 用，使输入过程更加直观，选定污染物的理化性质将显示于文本框中。 该模块核心过程为：使用f i n d 查询功能实现污染物的查询，并通过界面上 的按钮进行操作。 该模块主要代码见附录c 。 3 4 气象资料模块 点击“项目”菜单后即可在下拉菜单中显示“气象资料”子菜单，点击后即 可进入气象资料模块，进入方法见图3 7 ，启动界面见图3 8 。 文件国霍霍单项计苴参数汁苴萁他梗式引用 图3 7 气象资料模块调用路径 文件项目单项计簋参数计篁苴他梗式引用 懑 经纬度 经度 纬度 由云量计簋稳定度 由0 日a 文件读 气象数据 稳定度提颤 医域选择 农村或远郊区 ，工业区或城市 懑 麟 糕麟麟 裂 图3 8 气象资料模块启动界面 南于该软件进行计算时仅需要风向、风速、总云、低云四项气象资料，所以 气象资料a c c e s s 表格共设置七个字段分别用来存储气象资料及稳定度，气象资 料”a c c e s s 表格字段见表3 3 。 燃燃 第三章软件主要模块 点击“由0 q a 文件读入气象数据”按钮，即可将指定路径的气象数据读入 到a c c e s s 表格和界面的表格控件中，输入经纬度后，即可进行稳定度的计算。 单击单选按钮控件选取所在区域情况，即可进行稳定度提级计算。 目前国内大部分的计算软件气象资料的输入采用情景假定的方式，即风速选 取静小风、大风和年平均风速，稳定度选取稳定、不稳定和中性三种情况，然 后进行组合预测，该组合可以尽可能的选取典型气象条件，但是与实际气象条件 差别较大，本软件可以读取o q a 格式的全年气象资料，并根据总云低云的量 计算当时的大气稳定度，使计算情景更接近实际气象条件。 o q a 文件为a e 册o d 的气象资料格式文件，具有特定的数据格式和含义， 其格式见图3 9 。 3 4 。 图3 9 0 q a 文件数据格式冈 图3 9 显示了了o q a 文件的数据格式，图中数字对应数据格式及含义见表 一 第三章软件主要模块 _ = 一 表3 4 0 q a 文件数据格式一览表 标示序弓 气象参数 单石一 _ 一二： ( 1 ) 日期 y y m m d d h h 。 ( 2 ) 降水量 m m 4 l o o o ( 3 ) 海平面压力 m b a r + l o ( 4 ) 测点压力 m b a p l o ( 5 ) 云层高度 k m 1 0 ( 6 ) 总云低去 十分制 ( 7 ) 1 层云层状况 ( 8 ) 2 层云层状况 ( 9 ) 3 层云层状况 a 回 4 层云层状况 ( 1 1 ) 5 层云层状况 6 层云层状况 蚴 天气代码( 临近地) 天气代码 a 9 a s o s 天气 十分制 asos高度km母10 。 ( 1 7 ) 水平可见度 k m 宰l o 干球温度 1 0 湿球温度 木1 0 露点温度 】o ( 2 1 ) 相对湿度 ( 2 2 ) 风向 。l o ( 2 3 ) 风速 1 0 + m s 根据o q a 文件格式，将文件中逐月逐时的气象数据以数组的形式提取出来， 然后根据数据文件的格式对字符串进行分解，提取出风向、风速、总云、日期等 需要的数据。 气象资料提取及录入的程序语言主要的控制流程见图3 1 0 ： 第三章软件主要模块 图3 1 0 气象资料提取及录入流程图 该模块主要代码见附录d 。 气象资料中提供了根据总云低云来计算稳定度的功能，其计算方法采用制 定地方大气污染物排放标准的技术方法g b t 3 8 4 0 9 1 推荐方法进行计算： ( 1 ) 太阳高度角的计算： 万= l o 0 0 6 9 1 8 一o 3 9 9 9 1 2 c o s 吼+ o 0 7 0 2 5 7s i n 岛一o 0 0 6 7 5 8 c o s 2 吼+ o o 0 0 9 0 7 s i n 2 吼 一o 0 0 2 6 9 7 c o s 3 岛+ o o o l 4 8 0 s i n3 晚】l8 乡二 ( 3 1 ) 式中： 矽o 一3 6 0 d n 3 6 5 ，d e g ： 万太阳倾角，d e g ； 幽一年中日期序数，0 ，l ，2 ，3 ，3 6 4 。 以此计算出太阳高度角： 办o = a r c s i n b i n 矽s i n 万+ c o s 妒c o s 万c o s ( 1 5 ，+ 五一3 0 0 ) 】 式中：加一太阳高度角，d e g ； 2 6 ( 3 2 ) 第三章软件主要模块 参一当地纬度，d e g ； 卜北京时间，h ： a 当地经度，d e g 。 ( 2 ) 再从表3 - 5 由太阳高度角向。和云量查出太阳辐射等级。 表3 5 太阳高度角查询 总云量低云量 夜间 j 1 0 办o 1 5 。 1 5 。 办o 3 5 。3 5 。 6 5 。 4 4- 2- l+l+2 + 3 5 7 4- 10 + 1+ 2 + 3 8 4- l 0 0+ l + 1 5 5 700 o o+ 1 8 8o0 0 o0 ( 3 ) 根据表3 - 6 ，由地面风速和太阳辐射等级查出稳定度等级： 表3 6 稳定度查询表 地面风速 人阳辐射等级 m s+ 3 + 2+ 1 o12 1 9aa b bd ef 2 2 9 a bb cde f 3 4 9 bb c cdd e 5 5 9c c ddd dd 6 ddd dd d 大气稳定度等级计算过程，参考了张民建提出的将两个表转换为两个二维数 组的算法【2 0 】。大气稳定度等级计算过程主要代码见附录e 。 3 5 计算网格模块 点击“项目”菜单，在下拉菜单中点击“关心点设置”子菜单即可调用网格 点设置和关心点设置界面。模块调用方法见图3 11 ，启动界面见图3 。1 2 。 第三章软件主要模块 1 ，7 z f 言r zr 强；五4 n ：“一正_ 一 e i 团 面目e 丑粥l j = 一l 占乒置 麓鬟瀵麟鬻鬻鬻蒸鬻鬻黪鬻黼 蕊疆鍪缓瓣糕蘸凝臻荔茧女辍j 鍪鎏溅j 藏移辩撮碣i 蕊纛；蒸瑟窖渡萋髅螽荔蔷霜 i ；础z _ 聪麓豢蕊溅麓缝豁：黧薹溪鐾鬻麓潮 鳓 蕾分圆日嫡擅 l 麓雾麟糍纛瓣蒸震鬻震潞荔豢鼗饔蕊 i 计算网格模块共分两大块，一个是计算网格的设定子模块，用来计算区域整 体情况，与“i 叫格点设置”a c c e s s 表格链接；另一个是关心点设置子模块，用来 计算关心点的污染物地面质量浓度，与“关心点设置”a c c e s s 表格链接。两个存 第三章软件主要模块 储表格字段分别见表3 7 和表3 8 。 表3 7 网格点设置表格字段一览表 宁段类型 含义程序巾符号 x 1 起始坐标双精度m x b e 2 i l l x 2 终点坐标 双精度 m x e n d x 方向网格点双精度 y 1 起始坐标 双精度 m y b e g i n y 2 终点坐标双精度my e n d y 方向网格点双精度 表3 8 关心点设置表格字段一览表 字段 类型含义 程序巾符号 名称字符串 x 坐标 双精度mx y 坐标双精度mv 网格点设置子模块中，需要输入网格的横、纵坐标的起始点、终止点以及在 横、纵方向上的网格点的个数；在关心点设置子模块中，需要输入关心点的名称 及坐标。点击保存，即可将计算点的信息分别输入到网格点设置表格和关心点设 最表格中。 该模块的主要代码见附录f 。 3 6 泄漏源计算模块 点击“项目”菜单，在下拉菜单中即可出现“泄漏源选项”子菜单，点击即 可调用泄漏源模块，调用方法见图3 1 3 ，该模块启动界面见图3 1 4 。 泄漏源选项模块中需要设置泄漏类型，输入排放系数、泄漏口面积、容器内 压力、容器内温度、泄漏口上液位高度和释放高度等参数。该模块的存储文件为 “污染源a c c e s s 表格，表格字段见表3 9 。 图3 1 3 泄漏源模块调用路径 盖鬯塑重纛蠹蓊露鬣纛蕊； 薯曩目墨圈皇i i i i i i r 一目 f r a m e l 鳗趣圈| 污染掘名称 氨泄漏 图3 - 1 4 泄漏模块启动界面 3 0 曼臼 第三章软件主要模块 通过l i s t 控件、文本框控件和a c c e s s 表格交互使用，点击l i s t 控件中泄漏 源名称即可将泄漏源的相关参数显示于文本框中，并通过增加、修改、删除和保 存按钮实现对存储文件的操作。 该模块主要代码见附录g 。