天津大气稳定度特征及基于湍流扩散系数优化的空气质量数值模拟研究

空气质量模式中湍流引起的垂直混合与湍流扩散系数K密切相关.为避免针对强稳定边界层计算中可能出现“无湍流大气”(即K=0)的异常结果,模式通过预设最小湍流扩散系数Kzmin,定义了K值的下限.检验表明天津空气质量模式整体模拟效果较好,但02:00—08:00存在系统性偏高的问题.针对这一问题,本文在天津大气稳定度特征分析和模式评估基础上,利用气象塔和系留获取真实湍流扩散系数,试验性修正重污染期间Kzmin取值,以期探索提升稳定层结条件下天津空气质量模式PM_2.5模拟能力.结果表明：天津不同大气层结稳定度占比分别为4.91%(强不稳定)、9.33%(不稳定)、18.86%(弱不稳定)、50.29%(中性)、13.00%(较稳定)和3.61%(稳定).大气稳定条件下PM_2.5浓度(62.6μg·m^-3)相较不稳定和中性条件(38.8μg·m^-3)升高61.3%,02:00—08:00稳定大气层结占比显著提升(28.2%),模式对该时段PM_2.5浓度模拟存在系统性高估现象(9.3%)....     

平行岭谷山区大气湍流特征初探

我国长江中上游的很多地区呈条状山脉与丘陵交互组成的平行岭谷地貌,并分布数量众多的对大气环境污染严重的大型工业企业,本文利用现场扩散试验资料,研究了平行岭谷山区的大气湍流特征,分析了大气污染的扩散方式和途径。     

固定点大气湍流观测计算核电厂地区大气扩散参数的方法

本文对在核电厂设置固定点湍流观测点计算核电厂大气扩散参数的方法进行介绍,并结合广东大亚湾核电站计算结果进行讨论。计算结果表明该法计算的厂址区域扩散参数与P-G扩散参数基本相当,说明该法对于当地气载放射性污染物扩散的防护有一定指导意义。     

太原市大气扩散示踪试验

太原市位于山西中部,东、西两山夹峙,汾河南北中贯,地形北部较高,南部开放,西部有一缺口,是一个封闭不完全的盆地。风速较小,1971—1980年平均风速为2.5m/s,静风频率为24％。在无系统天气过境时,近地层气象十分复杂,城南和城北、河东和河西的地面风往往不同。 近年来,太原市大气污染日趋严重,我们于1985年10—11月在太原地区进行了大气扩散示踪试验,以期能对该地区大气污染物的输送和扩散有所了解。     

城市街区大气流动与汽车尾气扩散的三维数值模拟

道路交通已成为现代城市的主要污染源，利用数学模型预测汽车排放污染物对大气环境的影响成为主要手段。针对一个典型城市街区的大气流动和汽车排放物扩散问题进行三维数值模拟分析，揭示了污染物在不同高度建筑物。不同宽度街道和十字道路所组成的街区峡谷内外的大气流动和污染物迁移扩散特征，同时反映了街道走向的影响。研究表明：由于受街道布局和大气边界层的影响，污染物主要集中在街区峡谷内（特别是近地面附近)难以扩散，易造成局部高浓度污染；由于流场的非均匀性和三维特征，污染物浓度呈现非均匀扩散特性。     

城市小区气象与污染扩散数值模式建立的研究

建立了一个城市小区尺度模式。该模式为三维非静力高分辨，取κ-ε湍流闭合方案。除考虑空气动力学作用外，引入了作为城市特征的街区建筑物布局及其高度、朝向和对短波辐射的遮蔽以及不同地表利用类型等特征影响，用强迫-恢复法计算地面温度，同时加入了污染物平流扩散方程。模式经专门布置的实测资料验证并用其模拟了北京一个小区中的气象条件和污染物扩散特征。结果表明：模式能够较合理的地反映由于建筑物遮蔽造成的温度差异以及不同下垫面上的温度变化；能够较好地模拟实际气象条件下的气象要素场特征和不同建筑物布局和土地利用类型的气象要素场特征，风场与观测比较一致；NOx浓度的模拟基本上反映了小区整体污染物浓度的变化趋势和特征，与观测值有一定的可比性；模式对不同城市小区可有良好的模拟能力。     

广州地区典型清洁与污染过程的大气湍流与物质交换特征

利用2004年5月至2005年8月在广州番禺观测的一套陆气相互作用资料,结合污染物浓度资料分析广州地区污染过程与清洁过程的湍流交换特征,重点分析了近地层稳定度、风、湍流能量、物质通量与污染物的关系.分析表明平均风速与平均湍流能量的相关系数高达0.9以上,风速越大湍流能量也越大;污染物浓度与平均风速、湍流能量的相关性较高,其次是与水汽通量,均呈显著的负相关关系.污染过程期间平均风速、湍流能量与水汽通量仅为清洁过程的0.48、0.59、0.51倍,不利于污染物平流与扩散的气象条件降低一半,导致污染物的累积可达3~6倍.污染过程期间污染物之间存在较好的相关,尤其是PM10与NO2之间的相关性较高;而在清洁过程期间,污染物之间的相关性显著下降,PM10与NO2之间的相关性很低.     

海南岛地区大气输送和扩散特征的数值模拟

采用中尺度气象模式WRF及风场诊断模式CALMET,结合轨迹分析和拉格朗日随机游走模拟方法,分析了海南岛地区低层大气中尺度水平输送和扩散特性,并计算了各季平均大气扩散模态.结果表明,该区域大气污染物的扩散和输送主要受到大尺度背景环流、海陆风等局地环流及地形绕流等的影响.海陆风局地环流是沿海城市源排放的大气污染物向海南本岛输送和扩散的主要机制.北部城市海口的大气扩散对岛内影响最大,冬季平均影响范围可覆盖西北半部;春、秋季主要影响西北和北部区域;夏季对本岛的影响仅限于北部沿岸.南部城市三亚的大气扩散对岛内影响较小,秋季向西南海面的扩散对本岛几乎没有影响;冬、春季对三亚以西沿岸的影响有所增加;夏季扩散影响全面指向岛内,并因地形的作用而东、西向大角度扩展,影响海岛南部的大部分沿岸地区.西北部昌江的平均输送扩散方向与当地海岸线的走向基本一致,污染影响不易深入到岛内.其中,秋季扩散影响以偏西南方向为主,仅对昌江西南部分海岸有少量影响;冬、春季扩散形态类似但影响范围扩大到以东方市为代表的低山盆地地带;海岛西北部大部分沿海地带可受到昌江夏季扩散的影响,但平均扩散方向指向东北偏北的海面.     

河口水域水环境状况模型研究进展

就河口水域水环境状况模型研究进展进行了述评和分析,包括二维和三维河口水动力数学模型以及描述水环境中介质运移的数学模型。本文以河口水域尾水海洋处置排放口近区和远区的模型研究为对象,对该水域模型研究进展进行了分析;另外,考虑到河口水域复杂的水动力状况、不同环境介质的相互作用等,本文对模型发展的趋势提出了一些建议,对河口水域资源管理和模拟预测具有一定意义。     

杭州湾地区核电厂大气中尺度扩散特征研究

采用拉格朗日随机粒子扩散模式和当地实际气象资料,模拟以秦山核电厂为排放源的大气污染物在杭州湾地区的中尺度扩散情况.对代表性年份(1996)各季中月整4个月模拟结果的分析表明,各季平均扩散输送特征受季节变化和当地海陆地形分布的影响明显.春夏季(4,7月)以溯杭州湾往偏西和偏北内陆方向的输送为主,冬秋季(1,10月)主要为向杭州湾南岸及外海诸方向的输送.区域平均扩散能力以春季(4月)为强,秋季(10月)较弱.污染物扩散输送出模拟区域的平均时间春季略小于15h,秋季约24h,冬夏季约20h.     

考虑雾的微物理特征条件下的水雾扩散数值模拟研究

由于雾滴谱的不易获得，传统的水雾扩散研究一般不考虑其滴谱特征，而将其雾滴粒径作为常数处理。为此，引入实测的雾滴谱资料，考虑水雾在流专程 的扩散，蒸发及相变潜热对流场的反馈机制，利用三维非线性PLB方程组，采用工程上实用的湍流[E-ε]闭合方案，建立了一个高分辨率的PBL模式来模拟不同层结下，水电站泄洪产生的水务的扩散及共对环境湿度的影响，模拟结果表明，引入雾滴谱后的水雾扩散范围和相对湿度改变范围与不考虑雾滴谱条件下的相比，与日俱增接近实测，符合甚好。     

A numerical simulation of kinetic constraint on evaporation of ammonium nitrate in diffusion denuder

ＡｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｋｉｎｅｔｉｃｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｏｎｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｏｆａｍｍｏｎｉｕｍｎｉｔｒａｔｅｉｎｄｉｆｕｓｉｏｎｄｅｎｕｄｅｒＳｈｅｎＪｉＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ...     

基于CALPUFF大气扩散模式空气环境总量控制对策研究

本文基于CALPUFF大气扩散模式与MM5气象模拟技术,深入开发、解析污染源普查数据,通过对主要污染物源解析和环境质量实测数据拟合,分析区域污染源排放对空气环境质量的影响,研究各类污染源总量控制多种方案,最终提出与环境容量相适应的总量分配方案和相关控制对策,并为包头市中心城区环境质量达标制定控制方案,为科学利用区域大气环境容量提供技术支持。     

戈壁荒漠上大气稳定度分类方法探讨和大气湍流变化特征

为了研究戈壁荒漠上大气扩散规律和边界层结构。根据气象铁塔常规气象观测和湍流观测的结果,分析戈壁荒漠大气边界层温度梯度和湍流变化的一些特征。分析结果表明,同其它下垫面相比温度梯度日变化大,与风速的关系较为奇特。采用通常P─T分类标准直接应用该地区作大气稳定度分类,与实际情况有较大误差,须经适当修改后才能使用。湍流统计量的日夜变化强,表明戈壁荒漠下垫面的热力作用对湍流混合的助长和抑制。这些特征为进一步分析戈壁荒漠上大气边界层结构和大气扩散研究提供了依据。     

喀斯特山区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

研究土地利用变化与生态系统服务价值（ESV）的演变对优化喀斯特脆弱山区的土地资源配置和推进生态恢复具有重要意义。以贵州省瓮安县为例,利用2001年、2011年、2019年3期遥感影像数据,通过CA-Markov模型预测2027年土地利用格局,定量分析研究区2001—2027年土地利用和ESV的时空演变趋势。结果表明：瓮安县土地利用类型以林地和耕地为主,耕地向林地的转移较为剧烈,林地和建设用地面积持续增加,建设用地和水域的动态度最大;ESV总体呈上升趋势,耕地向林地转移是ESV增加的主要贡献项,ESV增加区域主要发生在瓮安县西部和东北部地区,未来ESV低值区仍分布在中部城镇地区;服务类型产生的ESV主要以土壤形成与保护服务为主,其次为水源涵养服务和生物多样性保护;林地和耕地是引起研究区ESV变化的敏感因子,研究区ESV对改进的价值系数缺乏弹性。研究期内瓮安县土地利用结构变化显著,生态系统服务价值明显提升。

     

韶石山风景区岩石中的名胜古迹

韶石古道是古代上京古道的一段。韶石山是唐宋以来的旅游胜地，岩洞、崖壁中遗留众多的名胜古迹，如岩庙、石寨、石刻石雕、岩画、岩棺墓等珍贵的历史遗迹。     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.