绘制大气污染物等浓度图的新方法

绘制大气污染物等浓度图的新方法摘要针对当前绘制大气环境影响评价等浓度分布图存在的问题与不足，介绍了一种通过计算机直接在评价区地图上绘制各种等浓度分布图的新方法。文章给出了作图的基本步骤及系统所绘制的几类等浓度分布图，同时分析了该绘图方法诸多优点。关键词:大气环境影响评价等浓度分布图模式计算Matlab1前言目前，在大气环境影响评价中，绘制污染物等浓度分布图的方法有2种：1种是通过绘图仪，在评价区地图上绘制污染物等浓度分布图；另1种是通过计算机绘制等浓度分布图，打印输出后与地图相拼合。它们的共同缺点是绘图与地图相剥离、定位不精确、操作不方便。本文针对上述问题研究开发了1种通过计算机直接在评价区地图上绘制等浓度分布图，且输出等浓度分布图与地图一体化图形的新方法。2作图方法本文选用Matlab软件进行绘图，该软件集数值计算、图形处理、符号处理于一体，在化工、电子、汽车、建筑、航空等诸多领域均有广泛的应用。绘制等浓度图之前需选择1幅合适的评价区地图，既可以是印刷版地图（通过扫描仪扫描成图形文件），也可以是来自光盘地图库或者其它绘图软件绘制的电子版地图，该系统可识别BMP、JPEG、TIFF、PCX、XWD等格式的图形文件。绘图的基本步骤是：进入Matlab系统后，先读入并显示评价区地图，然后把原图的比例尺转换成作图时的比例尺。具体方法为：根据原图的比例尺，用鼠标在显示屏上点取代表一定实际距离(如1km、10km等)的2点，测出2点的坐标值，把2点坐标值之差除以实际距离，即得出转换后的作图比例尺，再以一定的步长对评价区地图进行网格化。步长的大小决定了作图的精度，一般以原图比例尺或者评价区地图的1/50~1/200步长网格化并作图。网格化之后须进一步计算各网格节点处的浓度值，浓度值的计算有2种途径：1种是利用系统本身编写的内部大气质量模型进行计算，如高架点源有风时高斯烟流模式、静小风模式、多源模式等，此方法一般适合于污染源相对单一的建设项目大气环境影响评价。其计算步骤是：先将所有网格节点坐标以污染源中心为原点进行坐标系平移，再以主导风向的下风向为X轴进行坐标系的旋转，然后乘以转换后的作图比例尺，得到新的坐标值，代入模式进行浓度计算。另1种是利用外部模式进行浓度计算，如对于城市的多污染源，可选用美国国家环保局推荐使用的ISCST3(IndustrialSourcesComplexShortTermVersion3)大气污染扩散模型，该模型能够模拟由各类污染源排放的污染物在各种气象条件和下垫面条件下稀释扩散过程，包括烟气抬升、输送、扩散、迁移与清除等过程，其基本原理是稳态封闭型高斯烟流模型。ISCST3模型很适合于城市尺度多污染源的模拟计算，包括点源、线源、面源、体源等类型，污染物包括CO、SO2、NOx、TSP、PM10等。模拟的时段包括年平均、季平均、月平均、日平均及小时平均，适用于极坐标、直角坐标下的各种网络。由外部模式计算出的浓度值可被系统读入识别。获得了各网格节点处的浓度之后，就可以绘制等浓度分布图了。绘图系统将按照指定的目标浓度值把计算浓度值等于目标浓度值的网格节点连线成图(不在网格节点时要进行插值计算)；也可以指定需要绘制的等值线条数，绘图系统将自动地在最大浓度值和最小浓度值之间按照等间距绘制出指定条数的等值线。这样，既绘制出了等值线图与评价区地图一体化的图形，并可以打印输出，也可以存成各种格式的图形文件而被其它软件所引用，如Word、PhotoShop、PowerPoint等。3各类等浓度分布图的绘制对于单一的高架点源在有风条件下和静小风条件下短期平均浓度等值线图的绘制，采用内部模型进行浓度计算并绘图，对于多个高架点源（以2个为例），也可以采用内部模型，方法与单一的高架点源类似，只是要对每一个源单独进行计算，然后把相同网格节点的浓度值进行叠加再连线成图，对于城市多污染源，选用外部模型ISCST3计算出包括点源、面源、线源在内的各种污染源对市区长期平均浓度的影响，然后系统读入计算结果并绘制等浓度分布图。4结论本文介绍了一种绘制大气污染物等浓度分布图的新方法，实现了通过计算机直接在评价区地图上绘制等浓度分布图并输出等浓度图与地图一体化的图形。同时，该方法集成了多种空气质量模型，既适合于建设项目大气环境影响评价，也适合于城市的大气环境影响评价。本文的完成得到了哈尔滨工业大学环境工程系孙寿家老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢，同时对清华大学环境科学与工程系的贺克斌、郝吉明两位老师的指导与帮助表示衷心的感谢。第一作者余学春，男，1973年出生，现为清华大学在读博士研究生。