[ISC长期模型在烟台市空气污染控制规划中的应用_陈开平] 烟台市规划局
才 声 ; ; 袖 钟牙
S ha n g h a i En
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n e e s
2002
年
第21卷
第8 期
!S C 长期模型在烟台市空气污染 控制规划中 的应用
eat AP Pl i i n o o
fI S CLT to the S tu d y
傅立新
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r Po l uton an n n g n ty l fAi i C o n tro l Pl i i Ya n ta i C i
,
陈开 平
U 垃v
马 永亮
it n g , Be y j i i 首 次将 I s
(清华 大 学环境 科 学与 工 程 系 北 京
10
) 8 4 0
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,
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l( ) 084) X
摘要
,
CL T
模 型 应 用 在 烟 台市 空 气 污 染 综 合 控 制 规 划 中 研 究 在 进 行 模 式 验 证 的 基 础 上 模 拟 了
,
。
。
50
2
、
NO
:
长 期平 均
’
浓度 进 行 了 城 市 空气 污 染特 征 分 析 及 控 制 效 果 的预 测 结果 表 明 i s C L T 模 型 完 全 适 用 于 在 气 象参 数 的 获 得 受 到 限制 的 情 况下 2 二 模拟 大气 污染 物的 长 期 浓 度 分 布 ; 部分 主 要 高架 污 染 源 以及 低 架 点源 是 烟 台 市 5 0 污染 的 主 要 来源 ; 在 市 中心 区 环 境 空 气 中 N o
,
,
3 来源 于 机 动车 排放 ; 实 施 综合 治 理方 案 后 区 域 5 0 浓度 的 2 1
,
2
浓度 基 本 达 到 国 家 一级 标 准
。
关键词
:
S c 长 期模 型 I
空气 污 染 控 制
规划
烟 台市
山 区 的 部分 区 域 共 含 8 个 街道 办 事 处 ( 1 6 4 个 居 民委
,
1
引言
20
员会 ) 巧 个乡镇
、
、
365
个 自然 村 研 究 将 面 源调 查 分 的 网 格 对 重 点 区 域 再细 分 为
, ,
。
世纪 9 0 年代 以来
2
,
IS C
、
短 期 模 型 (IS C S T 3 )被
x
为
2 0 0 Om
/
“
2 00 0m
应用 于 模 拟 规 划 市 区 5 0 得 了不 错 的效 果
so
u re e
。
N o
和
CO
的时 空 分 布 在
,
1 000m
1 000 m
的 网格 结 果 如 图
。
1
所示
。
分 析 各 类 污 染 源 对污 染 物 浓 度 的 分 担 率 等 研 究 上 取
〔‘2 ] 。
,
流 动 源 的 调 查 以道 路 为 主 烟 台 区 共 有 从 南 大 街 到 昆仑 山 路 的 1 1 2 条 主 要道路 按道 路状 况 选 取 其 中
,
有关
g T
xs e L T
er
长期 模 型 (In d u str ia l
,
e
o
m p le x
一 lo n
m )的 应 用 研 究 国 内 尚不
的
262
个路
口
。
这些路
, ,
口 将 12 1
条 主要 道路分 成 了
、
多见 烟 台 市 空 气质 量 控 制 规 划研 究 的 目标 是 全 年 污 染 物 浓 度 达 标 由于 气 象 和 排 放 源 数 据 部 分 受 到 限 制 综 合 考 虑 了 费 用 效 益状 况 后 我 们 首 次 将 I S
, ,
,
34 1
个 路 段 连 线 根 据各 路
口 的座标 值
路 段 的 宽度
、
和 路 面 的相 对 高 度 计 算 出 路 段 面 源 的 起 始 坐 标 路
C
长
期模 型 (I S
2
C LT
) 3
〔3
]
应 用 到该 研 究 中
。
模 型 建 立 与 研 究 方法
本 研 究 对 烟 台市 区 内 的 5 0
。
‘
琢 盯峰 已 瓜
2
、
T SP
和
NO
:
浓 度的
,
。如 了 心 淤长
:
} U娜 几 矛 称国犷〕 〕
砂聂卫刁 刁
时空 分布 情 况 和 各 类污 染 源 对 污染 物 浓 度 的分 担 率 进 行 了 模 拟 主 要 内容包 括 气 象 和排 放 数 据 参数 化 形 成
}
;
,
:
丫} :
庄 了二 二 ( ! 训二仁 已 同 水训 卿笼 李
毋
份发
;
沙
输 人 文件 ; 进 行模 式验 证 与 参 数 修正 使 之 适合 烟 台的
,
实 际 条件 ; 通 过 模 式模 拟 烟 台市 污 染 物 浓 度 的分 布 特
征 分 析 气象 排 放 等 条 件 对 污 染 物 浓度 的 影 响
2 1
.
,
、
。
建 立 网格 化 排 放 源 清 单
统计 建 立 的 污 染 物 排 放 清 单 的 基 准 年 为
。
1995
8
一
区 块面 积(
4 一 幸福
n l k
Z
):
5一
l 一 八角 ( 3 6
):
):
2 一 开 发区 ( 3 6
);
7
3一 福山 ( 6 8
一
): ); ):
( 8 );
16
芝果
一
岛 (20
45
6
一
西郊
(46
);
市 中西
(7
年 为 了 方 便 模 型 模 拟 本研 究 将 部 分 污 染 源 合 理 分 配 到 不 同 区 域 将 污 染 物 的 统 计 数 据 网格 化 纬
37 20
“ ’
,
。
,
市 中东 (
12
一
);
9
南郊 (
);
20
一
东郊 (
4 3) ;
22一莱
山(
。
10 0
解家庄 ( 5 8 );
1
13 一
牟平 ( 7 2 ) :
14 一 养
马岛 ( 加 )
烟 台 市 大 气 污 染 源 固 定 源 的调 查 范 围 确 定 为 北
一
图
F ig
u re
烟 台市大 气污 染源 调 查范 围
M aP
o
37 4 0
“
,
‘ ,
东经
2
。
12 1 0
“ ,
‘
一
12 1 4 0
“
‘ ,
即西 起 南北宽
、
l
e s
f
a ir
se o
u t io Po ll
n
so ure e s
福山八角镇 东止牟平大 窑镇 东西 长
2 6k m
、
48 km
,
in v
t ig a t io n
Pe
in
,
Ya n t a i
,
,
总 面积 为
、
57 5k m
在 这 个 范 围 内包 括 了 芝 果
区 莱 山 区 经 济 技 术 开 发 区 的 全 部 区 域及 牟 平 区 福
第一 作 者 陈开平 男 17 9 7 年 出生 2 0 0 年 毕业 于 清华 大 学 在读 硕 士 研 究 生 参加 本项 研 究 工 作 的 还有郝 吉 明 同志
, , 。
。
一 49 4 一
s C r
长期模 型 在 烟 台市 空 气 污 染控 制规划 中 的应 用
,
陈开 平
面宽 度 路段 长度 路 段倾 向角等 长 期模 型 输入 数 值 剩 下 的道 路 依 照 所 在 位 置 平 均 分 摊 到各 个 网 格
子 是 不 同 的 本 研究 调 查 了 每 个 路 段不 同 车 型 的 比例
,
。
。
、
、
季 ; 而大 气 处 于 稳 定 层 结 时 夏 季 平 均 混 合 厚 度 大 于 冬 季 根 据 美 国环 保 局 推 荐 使 用 的 U A M 光 化 学 模 式
。
机 动 车 在 不 同运 行 条 件 和 环 境 条 件 下 的 排 放 因
,
的 建 议 : 在 城 市 由于 热 岛 效 应 的 影 响 即使 在 夜 间
, ,
,
也 会有 混 合 层 的 发展 且 最 低 高 度为 2 5
,
。
0m 0m
左右 因此
。
,
每 种车 型 由 m
2 2
.
o
i le b s
模 式 计 算 出 不 同 的 排放 因 子
、
〔4 ]
将 烟 台 市 夜 间最 低 混 合 层 高 度 取 为 2 5
2 3
.
风速廓 线
。
气象参数处理 模 式需 要 的 1 9 9 5 年 烟 台市 的 风 向 风 速 和 温 度
,
指 数 采 用 国 家 气象 局 推 荐 的 城 市 风 速 廓 线 指数 值 模式验证 表
1
数据 均 从 烟 台市 气 象 局 获 得 并 采 用 帕 斯 奎 尔 一 特 纳 法 确定 稳 定 度 级 别
。
是
1
3
个监测点的 5 0 和
2
NOx
的I S
C
长 期模 型
。
模 拟值 与 监 测 值 I S
,
C
短 期 模 型 模 拟 值 的对 比 分 析
,
由于 目 前 烟 台市 各 高 度层 气 象 观 测 资 料 的 缺 乏
。
从表
N O
:
可 以看 出 I S
CL T
模 式对 烟 台 市 5 0
,
:
和
直 接获 得模 型 所 需 的逐 时混 合 层 高 度 比 较 困 难 根 据 烟 台 市 以往 的 气象 统 计 资 料 发 现 在 夏 季 不 稳 定 情 况
下 混合层 平均厚度最 大的是煤 气厂监测点
1 10 7 6 m ;
.
的 模 拟 结 果 很 好 地 反 映 了实 际 污 染 物 浓 度 用
模 式来 模 拟 和 预 测 烟 台市
C LT 50
:
、
,
I CL T S
N O:
结果的可
,
,
,
为
靠 性 满 足 污 染 物 年 均 浓 度 模 拟 的 要 求 计 算结 果 同 时 表明 i s
,
。
在 冬 季 稳 定 类 条件 下 混 合层 平 均 最 小 厚
,
.
,
模 式 的 模 拟值 普 遍 比 I S
%
,
C ST
模 拟值 低
度 是福 山环保 局 监 测 点 为 8 2
,
7m
。
在 区 域 大 气 处于 不
结 果相差基本在 1 0 基 本 可 以替 代 I S
、
之内 说 明 I S C L T 模 拟的结果
稳定 或 中性 条 件 时 平均 混 合 厚 度 一 般 是 冬 季 大 于 夏
烟 台市年均
T a b le 1
50
s
2
,
CST
的模 拟 结 果 但 对 于 气 象 参 数 的
,
和 N O 浓 度 ! SC LT 的模 拟值与监 测值
u
s CS r T
an
5 年) 模 拟 值 的 比较 (1 9 9
}S C S T
n i s
CO
o
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2
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o n tr a t i
in
Ya n t a
199 5
监 测点
西 郊 化工 站
污染 物
N S 0 5
2 Z X
s C L T 模 拟值 I
IS C S T
模拟值
/ m
3
监 测值 (“ g/
.
与 IS C S T 模 拟 ) 值 的偏 差 (% )
一 一 一 一 一
与 监 测值 的 相
(p g
/ m
.
3
)
(
料g
‘. ‘ 1
)
m
3
对误 差 (% )
一
一
13 6 8 29
.
1.
, 八 r 乙 , 0 ‘ U 飞 4 1 6 1 C 6 0 I
,l 0 n O J
, , 一 、 产 1 J 、n , j X l 14 o 6 1
‘
8 06
.
18 0 8
.
3
轴 承厂
东郊 技 术开 发 区
134 6
.
…
。
8 44
.
16 2 9 10 2 7
.
4 94
.
一
5 1 0
.
8 93
.
6
一
一
.
25
40 5
.
16 4 9
.
5 81
,
.
12 2
.
一
6 87
.
35 79
要 求 却 降 低 了很 多
3
。
括 高 架点 源 的 影 响 对 西郊 测 点 而 言 高 架 点源 的 5 0
,
2
3 以 上 对 环境 空
气 5 0 排放 量 占 西 郊 总 排 放 量 的 2 /
,
2
烟 台 市 大 气 污 染 特征 分 析
利用
ISC
/ 浓 度 的 贡 献将 近 1 3
50
,
。
要 控制 西 郊 测 点 的
,
50
:
浓度 除
,
,
长期模 型对不 同高度污染源排 放
2
,
2
重 点 对 面 源 和 低 架 点 源 的排 放 进 行 严 格 控 制 外 对高
对 烟 台市 结 果见表
50
:
,
3 2
个 监 测点 的 影 响进 行 年均 浓度 初 步模 拟
。
架源的 境空气
50
:
50 50
:
:
减排 也 不 容 忽 视 尽 管 其 单位 排 放 量 对 环
/ 左右 浓 度 增 加 的 作 用 只 有 低 架 源 的 14
,
。
从表
可知 造成轴 承厂测点环 境空 气
50
2
浓 度 较 高 的 原 因主 要 是 来 自面 源 和 低 架 点 源 的 浓 度超 标 的 原 因 还 包
西郊 化 工 监 测 站 所 代 表 的 西 郊 工 业 区 是 烟 台 市 污 染最 严 重 的 地 区 监 测 值 超 过 了 1 5 0
2
排 放 造 成 西 郊化 工 站 测点
表2
T
a b le
林
l m g
,
。
轴
不 同 高度 排放 源及 重 点 排放 源 对 监测 点 5 0 年 均浓 度的 贡献 (
o
林g
/
m
a n
3
)
t
2
Co n
t
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2
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ro
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l 50
e o n e e n t ra tio n
污染 源
监测 点
面源
西 郊化 工 站
34 8
.
低架 点源 ( 2 0
68 3
.
一
4 5m
)
高架 点源 ( >
45 3
.
4 5m
)
电厂 乙 站 (
13 4
>
15 0m
)
电厂丙 站 ( > 15 0 m )
1 . ‘ 1 . J , J 、 一 乙
.
n ,0 n 石
4
气 , J 乙
轴承 厂
东 郊 技术 开 发 区
6 1 9
.
63 4
.
16 3
.
.
21
.
1
14 4
.
13 0
.
1
.
…
一49 5 一
SC I
长期 模 型 在 烟 台 市 空气 污 染 控制规划 中的应 用
,
陈开 平
、
承 厂 代 表 的市 中心 污 染 状 况也 不 容 乐 观 监 测 值 达 到
了
1 5 0 林g / m
,
,
分析 及 能源预 测 能源 消费结 构分析 提 出了调整 产 业 布 局 发 展 城 市 集 中供 热 限 制 燃 用 中 高 硫 煤
、
、 、
,
,
东 郊 监 测 站 代表 的地 区 污 染 最 轻 达 到
。
。
,
、
了 国 家 三 级 标 准 因 此 西 郊 工 业 区 和 市 中心 区 域 是 烟
燃 料 替 代 推广 型 煤 及 治 理 重 点 污 染 源 的 综 合 治 理 方案
。
台 市 大 气 污 染 控 制 的 重 点 区域 从
2
,
个 电厂 的模 拟 值 来 看 在 西 郊 化 工 监 测 站 和
,
应用 I S 和 措施
.
C LT 3
模型 计 算 表 明 通 过 上 述 治 理 对策
20
,
轴 承 厂 监 测站
郊 监 测站
,
2
个 电厂 造 成 的 污 染相 当大 尤 其在 西
。
,
,
20 05
年和
t
0 年 烟 台市 1
,
50
:
削减 量 将分 别
2
个 电厂 的总 污 染 物 浓度 值 占了 高架 源造 成
/ 2 1
达到 6 8 8 万
3 7
.
和
9
t
,
.
5 万 1
、
t
,
50
:
2
排放 总量将 分别为
3
污 染 浓度 值 近
另 外从
2
2
个 电厂 对 不 同监 测站 的 污
,
。
万 和4 4 1 万
t
.
空 气 中 5 0 浓 度 能达 到 功 能 区 划
染 物 浓 度 影 响 比 较 分 析 可 以看 出 它 们 对 西 郊 监 测 站 的 影 响远 大于 对 其它
,
要求
。
20 05
年 西 郊 轴承 厂 和 东 郊
60 8 49 8
.
,
个监测点的 5 0
,
,
2
个 监 测 站 的 影响 这 说 明尽 管 2
15
浓度 将分 别 为
、
.
和26
.
0 林g / m
点源 的贡 献 和
。
个 电厂 的排放 高度 都超过 了
。
n r 0
,
但 由于 地 域和 气象条
,
面源 的贡献 都有 较大 的下 降 芝果 区 的污 染物浓 度 将 达 到 国家二 级 标 准 部 分地 区 达到 一级 标 准 到
2 0 10
,
,
件 的原 因 其污染 物 浓度分 布 还是呈 现 出 了一 定 的地域 特征 另 外 在 西 郊 工 业 区 和 市 中心 区 最 大的 是 2 5
一
。 。 ,
50
:
浓度 贡献 率
年
3
,
50
2
污 染 将得 到进 一 步 控 制 西 郊 轴 承 厂 和
0
:
,
、
5 m 的 低架 点 源 在轴承 厂 面 源 的贡 献 4
,
。
东郊
9 1
5
5 1
. .
个监 测站 的 5
,
,
浓度将分别 为
36 2
.
、
25 4
.
和
。
达 到 了 与低 架点 源 同样 的水平 限 制 低架 点源 和面 源污 染 物 的排放 是烟 台市 大气 污染 物排 放控 制 的当务 之急 表
3
0 料g / m
区域
50
2
浓 度 将 基 本达 到 国 家 一 级 标 准
列 出 了 点 源 面 源 和 交 通 源 对 烟 台市
。
、
No
x
污
结论
用
IS C L T 3 No
x
,
染 的影响 从表
3
可 知 最 主 要 的 污 染 物 浓度 贡 献 来
。
,
长 期 模 型 模 拟 烟 台市 区 各 个 测 点 的
。
自于 交 通 源 和 点 源 在 轴 承 厂 监 测 站 交 通 源 对 污 染 物 浓 度 的分 担 率 为
2/ 3
,
,
50
2
和
浓度 结 果 的相 关 性 较 好 I S
。
CLT3
长期模
西郊监测站点 源和交通源所
,
型在 气 象 参 数 的 获 得 受 到 限 制 的 情 况 下 完 全 适 用 于 城市 大气污染物浓度模 拟
5 2
.
/ 造 成 的 污染 物 浓 度 分 担 率 大 致相 当 分 别 接 近 了 1
,
2
。
随着烟 台市交通 的 发展 交通 源必 然是造 成烟 台市
N Ox
烟 台 市 西郊 工 业 区 5
,
0
2
浓度 贡献率最 大的是 高
一
浓 度 的主 要 来 源 预 计 到
,
。
。
,
2 0 10
年 在 不采取任
o
x
,
架 点 源 在 市 中心 区 则 是 2 5
5 3
.
45 m
的低架点源
N o
x
。
何 交 通 规 划 管理 措 施 的情 况 下 烟 台市 的 N 超过 国家三级标准
表3
s o u re e s
、
浓度将
烟 台市 市 中 心 区 交 通 源 造 成 的
x
浓 度 占所 有
,
污染源造成的 N o
m
“
/ 浓度 的 2
3
。
x 点 源 面 源及 交通 源 对 N O 浓度 的贡 献 ( 似 g /
)
5 4
.
全 面 实 施 烟 台市 空 气 污 染 综 合 治 理 方 案 后 到 年 西郊 轴 承 厂 和 东 郊
60 8 49 8
.
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200 5
,
、
3
个监测点 的 5 0 : 浓度
3
。
d
m
o
s o u re e s
NO
,
e o n e e n t ra
t io n
将分别为
、
.
和26
,
.
0 “g / m
、
到
、
2 0 10
年
,
50
:
污
分 类 源的 贡 献
监测 点
西郊
N O
二
年 平均 值
14 6
.
染 将 得 到进 一 步 控 制 西 郊 轴 承 厂 东 郊 浓 度 将 分 别
为
36 2 25 4
.
、
.
和 19
。
.
0 协g zm
,
,
区域 5 0
2
浓 度将 基 本 达 到
点源
轴承厂
16
.
3
国家 一 级 标 准
6 9
.
面源
轴承厂 东郊 西郊
::
.
参考文 献
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交通源
轴 承厂
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5 2
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228
, ,
.
气 z I 6 n 1 0
气 ,、乙 一 、 , J J j ,
.
谢 绍东 张远 航 唐 孝炎 境 科学
,
机 动车 排 气 污 染物 扩散 模式
一
环
. -
19 99
.
,
所 有 排放 源
轴承 厂
东郊 全 市 平均
20
’
(l )
5
:
104
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10 9
.
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,
EPA 19 9 5
.
4 54 / B
00
3a
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5
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M
b ile s D C
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,
EPA 4 50 / 4
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烟 台 市空 气 质 量 规划 分 析
基 于 烟 台 市 区 大 气污 染 源 状 况 调 查 和 污 染 特 征
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