刘延朋1 邱华2 刘影3
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摘要：本文通过探究复杂地形大气扩散模式最新理论与浓度预测模式的基础上分析复杂地形条件下大气环境影响评价技术要点，并研究大气环境评价展望，以供参考。
关键字：复杂地形大气扩散模式；大气环境影响评价技术要点
一、复杂地形大气扩散模式的最新理论与浓度预测模式
1、地形与大气流场模拟
地形对大气污染物输送扩散的影响可描述为2个方面：大尺度地形起伏会导致近地面一定高度的气流场（包括温度场、风场、湍流特征等）不同，进而影响污染物在水平和垂直方向的输送和扩散；地形对大尺度气流场影响的模拟，可先利用中尺度气象模式（如MM5、WRF）模拟较大区域受地形影响的网格格点（如27km×27km）的长期逐小时地面和高空气象要素诊断场，再用气象预处理模块（如AERMET、CALMET等）将这些格点气象要素及其相对应的行星边界层参数，一并传输给AERMOD或CALPUFF和ADMS作为浓度预测计算初始条件；小尺度下复杂地形的起伏可能导致烟羽传输、扩散过程中受山体的阻挡，水平方向烟羽将直接撞击到山体地形上并被迫分流绕过山体，垂直方向烟羽将沿山体地形表面向上抬升并向前传输扩散，进而导致污染物落地浓度的变化。
2、AERMOD模式烟羽落地浓度的计算
AERMOD模式中AERMAP地形预处理模块，使用网格化地形数据计算各预测点的地形高度尺度。利用流线分层高度，AERMOD将地形对污染物浓度的影响视为两种极端情况水平型烟羽和流过地形型烟羽组合，使平坦简单地形或不同程度复杂地形的影响，都在同一个模式中计算。
3、CALPUFF模式对烟团落地浓度的计算
CALPUFF模式中TERREL地形数据预处理器对地形数据进行网格场化、极坐标网格化转换。基于复杂地形扩散模式（CTDMPLUS）的CALPUFF复杂地形模块，则利用网格镶嵌手段模拟小尺度复杂地形对地面污染物浓度的影响。主要包括3个步骤：在CALMET模块中根据大尺度地形调整风场；在对大尺度风场几乎没有影响的条件下，精确地模拟烟团和地形的相互作用；对烟团（PUFF）和地形的相互作用进行简化处理（包括大尺度、小尺度地形特征）；对次网格尺度复杂地形采用流线分层高度估算烟团撞到山体的污染物的偏离变化，采用烟羽路径系数调整方法和所谓的应力调整方法对地形引起的烟团高度变化、烟团碰撞山体过程、扩散参数增大效应进行简单的参数调整等。
二、复杂地形条件下的大气环境影响评价技术要点
1、在采用进一步预测模式进行浓度预测时，由于地形的起伏对污染物的传输、扩散会有一定的影响，须输入地形数据。为避免人工判断的失误，应将地形数据先输入模式中，由模式自动判别是简单地形或复杂地形。
2、应根据评价区域（尤其是距排气筒5km范围）地形特征（主要依据实地调查并定性描述）、地形参数（主要依据精确数据的获取并定量描述），分析大尺度复杂地形对流场的影响，和小尺度复杂地形对污染物扩散的影响。
3、复杂地形的地形示意图是环境影响报告书的基本附图之一，复杂地形数据输入文件是基本附件之一。应同时给出数字高程地形图或三维网格图、等高线图以及卫星遥感图等，浓度分布图均应叠加到地形图上表述，并结合预测结果分析污染物扩散和浓度分布受地形影响的特征与规律。
4、除预测范围内各网格点的地理坐标、海拔高度、地形高度尺度外，还应给出各环境敏感区、区域最大浓度点、场界受体计算点、其他关心点以及各污染源点的地形数据值，并列表、绘图精确表述。
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5、结合地形复杂性、污染源及环境敏感区的布局，应在预计受复杂地形或复杂风场影响落地浓度最大的区域适当增加环境空气质量监测点的设置，以反映环境敏感区的空气质量现状和建设项目最大影响。
6、复杂地形是选址、总图、排气筒高度和建设项目大气环境可行性论证必须考虑的关键和不利条件。必须进行科学、客观的定量与定性评价，并针对不利或制约因素提出减缓或避免不利影响的优化方案。应以计算结果确定项目的大气环境防护距离或卫生防护距离，各行业卫生防护距离标准不适用于复杂地形。
7、在复杂地形区域的建设项目，应比简单平坦地形区域采取更为严格的污染治理措施或更高的排放高度。可考虑采取的措施包括：另选厂址，避免在山脚、山谷地带设置污染源排放口；优化总平面布置，改变排气筒与复杂山体位置，避免复杂风场、背风涡下洗等影响；提高排气筒高度，或设置GGH，避免复杂地形对污染物排放、输送和扩散的影响；合理规划建设规模及污染物排放量或采取更为严格的污染治理措施，进一步削减有组织、无组织排放源强，避免出现受地形影响的高浓度污染。
8、若浓度预测结果超标区域位于环境敏感区、超标范围大、超标严重等，而又不能采取有效措施使项目实施后的大气环境可接受的，则项目不可行；若超标区域仅在山体一定高度上非环境敏感区，应根据超标范围、程度、概率、持续时间等，结合污染控制措施改进方案的可行性结论，综合判断项目实施后的大气环境可接受程度。
三、大气环境评价研究展望
1、开展战略性大气环境评价
大气环境问题的区域性特征日趋明显，与工业化、城市化进程密切相关。应加强对大空间尺度和长时间尺度下大气环境污染源的识别，对重点产业发展可能带来的局地特征污染物的大气环境影响进行预测评估，分析区域中长期典型大气环境问题的生成与区域大气环境及污染排放之间的关系，为区域大气污染联防联控、划分大气污染重点区域提供依据，有助于协调解决区域和城市大气污染防治的重大问题。
2、关注城市化进程的大气环境影响
城市化发展带来热岛强度和范围越来越大，城市区域小风面积增大，风速减小，从而引起城市内大气污染物不断积累，加重城市的大气污染。目前，机动车排放污染物成为我国大气污染物的主要来源之一，大中城市武器污染已经呈现出煤烟型和汽车尾气复合型污染的特点，增加了大气污染治理的难度。应当关注珠三角、长三角等大城市群地区的区域性大气污染，开展氮氧化物、有机污染物等复合污染问题，逐步加强对臭氧及PM2.5等新型复合污染物指标的研究。
3、重视大气污染物输送机制研究
随着区域经济一体化发展，大气污染也呈现出区域一体化趋势。由于大气污染的扩散性，解决单独某个城市的空气污染问题已不能完全不受外部地区污染物的影响。研究得出，相邻地区污染源的中远距离输送对大气环境质量的影响越来越大，外部输入性污染会加重区域的大气污染。目前对平原地区污染物扩散的问题已经得到较好的控制，对城市的研究也成效显著。但是在工矿企业和建在河谷、丘陵、海陆交界等复杂地形之中的城市，这种复杂地形上的大气扩散规律的研究还有待进一步发展，为解决这些地区的空气污染问题，还应更加系统的研究。
四、结束语
综上所述，加强对复杂地形大气扩散模式在环境影响评价应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此，进行进一步研究和验证，进而提出有效减少复杂地形条件下的规划和建设项目实施后对环境的影响，从而提高复杂地形地区的环境质量，减少大气污染物对评价区域环境空气的污染意义重大。
参考文献
[1]王栋成,王勃,王磊,邱粲.复杂地形大气扩散模式在环境影响评价中的应用[J].环境工程,2010,28(6).
[2]朱好,张宏升,蔡旭晖,李凤菊,刘新建.CALPUFF在复杂地形条件下的近场大气扩散模拟研究[J].北京大学学报,2013,49(3).
论文作者:刘延朋1,邱华2,刘影3
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/29
标签：地形论文; 污染物论文; 尺度论文; 大气论文; 浓度论文; 模式论文; 区域论文; 《防护工程》2018年第15期论文;