新一代大气扩散模型《ADMS)应用研究孙大伟 新一代大气扩散模型(ADMS)应用研究 Apply Research on New Generation Atmosphere Diffusion ModeI(ADMS) 孙大伟 (朝阳市环境科学研究所 朝阳 122000) 摘要应用一般的高斯模型与新一代大气扩散模型(ADMS)，分别计算了朝阳市区在不同的气象条件下的SO 日均 浓度，并与实蒯浓度进行了对比分析。结果表明：应用ADMS模型可以得到与实蒯浓度较一致的结果。 关麓词 ADMS模型 一般高斯模型 浓度模拟 相关性 Abstract This paper calculated the average concentration values of S()：in different weather by normal Gauss～Model and ADMS，and compared them with the monitoring concentration values．The result showed that the concentration values that were calculated through ADMS in accordance with the monitoring values． Key words AOMS Normal Gauss--Mod~l Simulant Concentration Relativity 1 引言 ADMS模型耦合了大气边界层研究的最新进 展，利用常规气象要素来定义边界层结构，在模式 计算中只需要输入常规气象参数，使得污染物浓度 计算结果更准确、更可信，因而能更好地描述大气 扩散过程。ADMS模型与其它大气扩散模型的一 个显著区别是：使用了Moniu一0bukhov长度和 边界结构的最新理论，精确地定义边界层特征参 数。ADMS模型摒弃了Pasqill稳定度分类法，将 大气边界层分为稳定、近中性和不稳定三大类；同 时摒弃了跃变式Pasqill曲线或幂指数形式的扩散 参数体系，采用连续性普适函数或无量纲表达式的 形式；在不稳定条件下摒弃了高斯模式体系，采用 PDF模式及小风对流模式，可以模拟计算点源、线 源、面源、体源所产生的浓度，ADMS模型特别适 用于对高架点源的大气扩散模拟。 2 扩散模型 2．1 一般的高斯扩散模型 对于高架连续点源，若把坐标原点取在排放点 正下方的地面上，X轴的正向指向平均风方向，y 收稿日期2003一O6—29 作者简介：孙大伟(1956一)，男，沈阳人．高级工程师． 轴在水平面上垂直于X轴，Z轴垂直向上延伸．则 高斯模式的基本形式是： c(z， ，z，H )=[ ]exp[一蕞]· [exp[一 ]+exp[一 ]] 高架点源的地面浓度是： c(z， ，。，H )一 古 l_exp[一 22一 Hi 式中：C一污染源下风向任一点(z，y，z)的污 染物浓度，mg／m。； 、d 一 和z方向的扩散系数，m： U一污染源排放口的平均风速，m／s； Q～源强，mg／s； H 一烟囱的有效源高度，m。 2．2 ADMS模型 2．2．1 PDF模式 在不稳定条件下，对低浮力 烟羽采用well(1984)的PDF模式计算地面浓度， 即： c 唧 1~Y- - YF]。} 式中： ～Y方向扩散参数 。由下式确定： 维普资讯 http://www.cqvip.com 

环境保护科学第30卷 总第121期2004年2月 ，(o,z／u)／[1+o．5x／(u )] (Fmo．1，“／牡『m≥2) 【0．8F x z (F >o．1，u／w <2) 式中： 一地面横风向积分浓度，mg／m 。由 下式确定： 警=== 一磊+ 崔 2．2．2 小风对流尺度模式 在不稳定条件下， 对高浮力烟羽采用briggs(1985)的小风对流尺度 模式，即：当 O或L<03且u／w．≥2) t0．8F ／ 3 (L>o，且“／zc_．<2) 2．3 ATDL模型 在一般的高斯模型系统中采用有面源高度的 ATDL模型来计算由面源产生的污染物浓度。该 模式根据城市污染源分布的实际情况，把它们划分 成多箱排列的面源，并假设源强的空问分布均匀， 污染扩散遵循窄烟云规律，计算点A的地面浓度 为： =C--7rZ 3 I“{Qo f o~馏 I exp卜 ]l习2Z0 7r “ D 一 一(，l N ex一丽h2+ZQ T3Lbxq pE z} ex一丽 z} 式中：K 一计算点A的地面浓度，mg／m。 Q0一计算点所在源块的源强， mg／s·rn。； Q，一其上风方向第i号源块的源强， mg／s·rn ； L一网络的边长m； “一平均风速，m／s； b，q～分别为确定大气垂直扩散标准 的参数，它们随不同稳定度类别而 取不同的值，并满足 一bxq的关 系； ^一面源的平均高度，rfl； N一上风方网格数。 3模式中源参数的选取 3．1源参数的选取 利用朝阳市大气污染源排放清单，将高度大于 20m的烟囱做为点源处理；20m以下的工业源按 面源处理，民用排放源也做面源处理。 3．2 高斯模式中d 和 的选取 根据朝阳市历年观测得到的资料，统计得到中 性层结时 和 的一般表达式如下： d =0．1984x。·。。。 d，=0．3743x。· 0。。 非中性层结时按文献(2)选取。 3．3 烟囱出口处平均 的选取 根据朝阳市历年观测得到的资料，统计得到中 性层结时U的表达式如下： 7 U一2．9[ ] 。。 上U 非中性层结时其中的风指数按文献(2)选取。 3．4 H 的选取 H —H +△^ 式中：H 一烟囱的几何高度，m； △^一烟气抬升高度m，有关△^的计算 法见文献(2)。 4计算结果分析 4．1计算结果 本文用上述两种模型计算了2002年1月朝阳 市区3个监则点(一建预制厂、园林管理处、市农机 公司)的S0。日均浓度值。表1给出了各点位计 算得到的SO：日均浓度值和实测浓度值。 维普资讯 http://www.cqvip.com 

新一代大气扩散模型(ADMS)应用研究孙大伟 表1不同模式SO：浓度计算 值及实测日均值／(mg·m ) 由表1可知，用高斯模型计算时，地面浓度日 均值均小于相应的监测值，用ADMS模型计算时， 有两个点位的计算值大于监测日均值，另一个点位 则相反，监测值大于日均值。 4．2模型的统计学比较 一般来说，模型预测性能的好坏可以用模型的 估算值P与实测值0之间的相关程度来检验。但 P与0之间显著相关并不一定意味着它们的期望 值P与0之间很好地吻合。Willmott(4)建议采 用符合指数d并结合系统均方误差MSEs与非系 统均方误差MSEu来判断模型预测性能的好坏。 符合指数d定义如下： N ∑(P一01 ) =1一 三L————～ ∑[I P I+I()，。『] 式中：N为观测样本总数，P 和0 分别为： P 。一P 一0 0 一0 一0 知道系统误差与非系统误差各自所占的百分 分额是很重要的。一个好的模型，其系统均方误差 应趋向于零，而非系统误差应趋向于均方误差。系 统均方差与非系统均方误差分别由下述两式给出： N ‘ MSE—N ∑(P 一0f)。 i=1 N ‘ MSE。一N 一1∑(P。一P )。 =： 式中：P—n+bOi，n和b分别表示P和0相 关直线的截距和斜率。 表2给出了三个监测点S0 的日均计算值与 实测值的统计比较结果。 表2 S()2日均浓度计算值与实 值统计结果／(mg·m ) 由表2可知，两种模型相比，不论是相关系数 r，还是符合系数d，ADMS模型均比一般高斯模型 好，其相关系数和符合指数分别为0．76；fl1 0．77， 而一般高斯模型分别为0．74和0．59，而且ADMS 模型的非系统均方差也比高斯模型小，由此可见， 在朝阳地区应用ADMS模型预测地面SO。浓度 优于一般的高斯模型。 5 结论 (1)用高斯模型计算时，地面浓度日均值小于 相应的监测值；用ADMS模型计算时，有两个点位 的计算值大于监测日均值，另一个点位则相反，监 测值大于日均值。 (2)计算表明：ADMS模型的相关系数和符合 指数分别为0．76和0．77，而一般高斯模型分别为 0．74和0．59，而且ADMS模型的非系统均方差也 比高斯模型小，说明在朝阳地区应用ADMS模型 预测地面SO：浓度优于一般的高斯模型。 参 考 文 献 1．北京市环境保护科研所编．大气污染防治手册．上海：上海科学 技术出版社，l987． 2．HJ／T2．1—2．3—93，环境影响评价技术导则．北京：中国环境科 学 版社，l994． 3．李滇林，陈荣延．有面源高度ADTL模式．中国环境科学．1983 (3)． 4．Willmott，《Bulletin of American Meteorologoical~ietyI．C．J．+ Vo1．63。l309～1313，1986． 一69— 维普资讯 http://www.cqvip.com