大气污染扩散模型.docx
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大气污染扩散模型
大气污染扩散分析及其
风险模拟系统的成立
摘要：
本文就目前我国污染现状做了简单分析，对于大连海事大学东西山两个供热站做了调查，并给出评价。
详细介绍了大气污染风险模拟系统的开发进程和软件的界面和大体操作。
关键字：
供热站，模拟，浓度。
一．概述
为了保护大气环境，我国许多城市开展了大气污染综合整治，控制计划或总量控制计划方面的研究工作。
例如上世纪八十年代以来，上海市别离开展了有关二氧化硫和大气颗粒物及其排放总量控制的多个大型课题研究。
这些工作对于城市范围的大气环境现状评价，控制污染源和控制治理设施调查是很有价值的。
可是，以往这些环境计划型的“软课题”研究工作，存在着一路的缺点是研究的主要功效是大厚本“静态”的研究报告，查阅方案，表格很不方便。
专门是经济高速进展的现阶段，城市计划常有更新，原来的企事业单位可能扩建，改造或改良，新的单位不断成立，因此研究报告中的评价，预测和计划，常常是在较短时刻后即失去有效性。
虽然环境监测数据，污染源数据和优化削减方案等数据库应用数据库软件存储，能够更新，可是这些数据库彼此独立，污染源数据库的更新并非能说明对大气环境大发生的可能影响和更新优化削减方案数据库。
我国环境问题日趋严峻，突发性环境事故时有发生。
如深圳市化学危险品库燃烧大爆炸等。
做好突发环境污染事故的应急处置，是最大限度减少损失的关键！
在此背景下，咱们通过对大连第三发电厂和海事大学锅炉房实地考察，查阅了大量资料，进行了大量的调查和分析，开发了大气污染风险模拟系统，并对大气污染治理方面提出了自己的意见。
以此为咱们海大百年华诞送上贺礼。
二．大气污染分析
1.污染物概述
依照国际标准化组织（ISO）的概念,大气污染是指大气中污染物浓度达到有害程度，超过环境质量标准,破坏了生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。
（1）主要污染物
颗粒污染物（气溶胶状态污染物）——飘尘、降尘、总悬浮微粒（TSP）、粉尘、烟、雾、飞灰、黑烟
气态污染物——硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化合物、卤素化合物
（2）来源：
工业生产废气的排放（主要来源），生活炉灶与采暖锅炉和交通运输等
（3）危害：
1．对全世界气候的影响，比如说大气中二氧化碳的含量增加。
2．臭氧层破坏。
3．对人和生物的影响。
2.全世界污染现状
在最新的一期《自然》（Nature）杂志中，有一篇题为“SatelliteviewalertsChinatosoaringpollution”的文章。
文中说：
Airqualityisworsethanthought—andisdeterioratingfast（空气质量比想象的要糟糕，而且还在急速的恶化）。
卫星图片显示中国大气污染的严峻程度堪忧。
越是红色越是严峻。
由图可见，欧洲日本普遍在比较低的蓝色领域，北美五大湖区是进展了二百连年的老工业集中地，但此刻也不如咱们红。
还有些泛红的，如南非，印度，也和咱们是一个毛病，只是不如咱们崛起的那么快算了。
3.中国污染情形
中国大气污染源散布
2007年，二氧化硫排放量为万吨，烟尘排放量为万吨（其中工业烟尘万吨，生活烟尘万吨），工业粉尘排放量为万吨，别离比2006年下降%、%、%。
4.大连重点工业区散布
大连重点工业区散布
三.调查实践进程
咱们选在了校内的两个供热站和大连第三发电厂作为调查地址，因为它离咱们学习生活的地址很近，和咱们的学习生活有直接的关系。
1.大连第三发电厂位于大连海事大学救生馆右后方，其周边有国家电网等企业，其周边有围墙，门卫阻止咱们进入调查，通过询问周边的的工人和居民，咱们取得了一些信息。
其主体烟囱高度150M,其南面临海,在冬季盛行北风时其污染气体会随风排向大海，能够专门好避免气体污染物对城市的污染，不过按照咱们调查，大连第三发电厂已停产数年。
2.大连海事大学西山锅炉房，始建于1997年，其烟囱高度为45m，其锅炉利用的是烟煤，其迎风机35kw，鼓风机11kw，水泵30kw，主要除尘设备为除尘器。
每一年5个月的供暖期给新区供热，每一年消耗3000T左右的煤。
一样在冬季工作的时候，其烟气主要排向大海，有效避免对市区的污染。
3.东山供热站，是东山和西山（除新区）的中心供暖站，于2002扩建到此刻的规模，主要供给食堂和游泳馆的暖气，利用的主如果二类煤，其主要除尘设备为湿式除尘器，里面装水8T，一般用纯碱吸收硫化物，减少污染物的排放。
它的烟囱高45M，工作是排烟温度为度，冬季一般为偏北风，临近海边，气体正好被吹到海边，校内污染较少，设计较合理，为广大师生提供了便利。
有时候能够看见其烟囱排除白色的烟气，咱们能够看见的部份是水雾，并非是什么污染物，废气通过一系列的处置已经达到道国家排放标准。
4.按照煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。
煤中有7种物质，主要成份是碳，约占60--80%，其余的6种物质氢氧硫氮水灰约占20--40%，碳完全燃烧后生成物为二氧化碳，不完全燃烧时还会产生一氧化碳。
其中的硫分，在燃烧时生成二氧化硫。
二氧化硫的排放会造成大气污染，在地面周围富集会影响人的健康，而大气中二氧化硫也是造成酸雨的主要因素，也是当前环境保护部门减排、限排的主要目标。
下表列出了不同的排放量对烟囱的要求
表一二氧化硫排放标准
排放源
排气筒高度（m）
标准值（kg/h）
一级
二级
三级
四级
燃煤
电站
45
150
200
280
480
60
300
400
500
800
80
600
800
1000
1600
100
900
1300
1500
2300
120
1200
1800
2200
3000
150
1700
2400
2800
4000
110
2000
3200
3800
5000
180
2800
4000
6000
7000
240
3400
4800
8000
9000
天然气
工业
20
-
12
14
18
30
18
24
30
40
50
43
58
74
100
70
67
90
120
160
90
114
152
206
290
120
182
243
332
468
四.软件开发
1.模型选择
考虑到实际污染物扩散情形，小组同窗在深刻的讨论下，软件当选用了“高架持续点源的地面浓度模型”。
以此来模拟绘制出污染物扩散范围和其浓度转变散布情形。
以排气筒地面位置为原点，风速V>=1.5m/s时某一点（X，Y），小于24小时取样时刻的浓度c（mg/m3），可按下式计算：
式中：
Q——单位时刻排放量，mg/s；
Y——该点与通过排气简的平均风向轴线在水平面上的垂直距离，m；
σy___垂直于平均风向的水平横向扩散参数，m；
σz——铅直扩散参数，m；
U——排气筒出口处的平均风速，m/s。
式中：
H——排气筒有效高度，m；
式中：
α1-----横向扩散参数回归指数；
α2——铅直扩散参数回归指数；
1----横向扩散参数回归系数；
2—铅直扩散参数回归系数；
X——距排气筒下风方水平距离，m。
2.开发进程
考虑到咱们学习过VB和VC++，虽然VB相对简单容易上手，但咱们对VC++兴趣更大，所以咱们选择MFC开发程序。
咱们自己先从图书馆借来一些关于MFC的参考书，通过一段时刻对MFC环境的熟悉由擅长编程的胡卓萌同窗将模型转化成运算机语言，然后小组讨论软件的界面和操作环境。
（1）.读图、参数输入对话框等大体框架的成立
第一，咱们利用MFC成立了一个单文档程序，在主菜单中加入了“读取位图”和“设定参数”两个按钮，并别离将它们在View类中成立了相应的函数，通过弹出对话框的形式来读取位图信息和用户针对实际情形设定的参数。
而且咱们将位图从内存中转移并显示在客户区。
（2）.对话框参数传递函数的实现
第二，咱们必需将对话框中取得的参数从对话框的类中转移到View类中，以便将这些数据处置，并通过画图函数显示出来。
咱们通过在View类中成立对话框类的对象，然后挪用对话框类的公有函数，将用户设定的参数传递过来。
（3）.地图坐标与软件界面坐标的转化
由于污染模型公式中的坐标参数是一维形式，因此，为了在位图上描述由于风向的不同而造成污染区域扩散方向不同，咱们需要将原来的坐标进行平移和旋转，而且还要按照位图比例尺进行适当的缩小。
这一部份都由咱们通过数学模型推导而来。
（4）.模型函数算法的运算机语言实现
此部份要求咱们用运算机语言来对咱们的模型公式进行“翻译”，将图上每一个点的坐标通过转换以后都代入到式中进行判断，按照不同的浓度结果将其归类到不同的污染程度中。
（5）.污染扩散模型的图像形式表现
要将所得的结果通过图像形式反映出来，咱们需要将各点以不同色调的形式表现出来。
在画图进程中，咱们把判断所得结果逐点绘在客户区中，并于右上角绘制了图示。
（6）.程序的调试
任何一个程序都少不了这一环节，固然，在以上每一个步骤中咱们都进行多次调试、纠错。
在最后，咱们又从程序的稳固性、兼容性上进行了调试，使得程序加倍完善。
3.功能介绍
需要输入的参数有研究区域风向，风向，载入软件位图的比例尺，污染源坐标，烟囱高度，污染源强度。
在不同浓度的污染物显示方面，咱们划分为四个区间，别离用红色，橙色，黄色，绿色表示，表示浓度依次减小。
设计之初，各类颜色代表的浓度区间固定的，后来小组成员讨论感觉如此会使软件的应用范围很狭小。
后来通过改良，使各个颜色代表的浓度范围能够由键盘输入，如此若是想明白某个浓度区间的范围就很容易了。
系统能够模拟有风条件下，不超过24小不时的污染物扩散情形。
对于研究城市工厂排放散布和突发性污染事故的分析都有深刻的意义。
工厂的选址应该尽可能安排在城市的下风向，如此能够有效避免排除有害气体对城市环境的破坏。
对于突发性污染事故，研究其浓度散布能够有效的做好人员的疏散工作。
4.演示效果
第一载入一张适合位图。
在参数栏中设置各个参数如下：
单击开始模拟，效果如下图所示：
在窗口的右上角，显示不同显色所代表的浓度范围，在污染源周围有小椭圆区域显示红色，此区域浓度最大。
五.意见与建议
（一）.宏观上
1.大气污染不是“内政”，是个全世界性的问题，应该增强国际间的合作。
2.成立一个覆盖全国、设备和技术先进的空气质量监测系统，对全国的空气质量进行监测、做出评价。
3.增强国家的立法办法，成立政府、企业和公众的新型互动关系。
（二）.微观上
4.提升和改良各类除尘除烟，脱硫等技术而且要严格依照国家标准排放。
5.工厂建造的时候厂址要选在下风向，减少有害气体向城区扩散，对城市环境的破坏。
6.烟囱的高度要合理，使之能够符合国家排放的标准。
7.对于突发性爆炸或其他污染物扩散事件，应当及早预测其散布情形，做好人畜的疏散工作，避免事故进一步扩大。
参考文献
[1] 李旭详《gis在环境科学与工程中的应用》，电子工业出版社，
[2] 季学李，姜宇，《空气污染控制工程》，化学工业出版社，
[3] 郑彤，陈春云，《环境系统数学模型》化学工业出版社，
[4] 吴忠标，《大气污染控制工程》，科学出版社，
[5] 马建红，沈西挺，《VisualC++程序设计与软件技术基础》，中国水利水电出版社，
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