多模式综合污染溯源方法与流程

1.本发明涉及污染监测，特别涉及多模式综合污染溯源方法。


背景技术：

2.当前，工业园区污染现状主要问题包括：工业区内污染源众多，排放无规律，企业的烟囱、储罐以及高塔等建筑分布会改变正常扩散途径，加之厂界等开放空间难以封闭监测、常规监测的时间和空间覆盖有限、企业排放清单质量不高等原因，导致企业排放烟羽及其迁移扩散途径无定形、污染源头监测及溯源困难等问题。而现有的大气模型多用于已知排放源参数情况下的扩散模拟，在反算污染源头位置和计算源强等方面较难实现。为了解决上述技术问题，主要采用以下技术方案：
3.1.利用走航监测实现园区溯源，形成工业园区vocs或常规参数的分布地图，并对tvoc高值区域定点采样进行组分分析。此方法能快速有效的找出污染源，但需要走航人员随时响应；另外走航速度不宜过快也不能全天候行驶监测，在时效性上存在一定不足，易错过污染时段，收到投诉再响应可能会扑空等问题；此外石化园区丙烯丙烷等低碳污染严重，但走航车响应度较差，不易测出。
4.2.利用源解析技术，在解析城市vocs来源和恶臭来源已有实际应用，利用源解析技术可识别出排放源的来源和不同排放源对vocs的贡献率，但无法锁定排放源的位置。
5.3.利用气体扩散模型模拟污染物的污染，大多是在气象场稳定且风向不变等理想条件下计算，当前使用的多数模型不能区分重气和非重气；现实中工业区气象场多变，气流受建筑物等影响较大，单一风向风速条件下模拟误差较大。


技术实现要素：

6.为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种多模式综合污染溯源方法。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
8.多模式综合污染溯源方法，所述多模式综合污染溯源方法包括以下步骤：
9.(a1)构建气象场；获得工业园区整体风场并处理不同建筑区块的风速廓线，得到工业园区流场；
10.(a2)构建扩散模型；根据各种污染物的分子量的不同选择扩散模型，扩散模型包括高斯烟羽扩散模型和slab扩散模型；
11.(a3)污染源溯源反演；根据监测站点的数据获得超标污染物，根据超标污染物选择扩散模型；
12.根据多站点的监测数据、排放源的位置及其排放的污染物，获得可能的污染排放源；
13.对可能的污染排放源，利用所述流场，获得各排放源烟气的抬升高度，并模拟不同等级源强和校正系数时下风向各坐标处的污染物浓度数据，获得各站点的污染物真实监测
值和模拟值的偏离程度，当各站点的偏离程度最小时，输出排放源的位置和源强；
14.利用所述排放源的位置和源强，以及当前气象场，利用选择的扩散模型输出污染物扩散范围及范围内部分位置的浓度大小。
15.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
16.利用站点的实测气象数据以及园区的建筑三维结构数据，结合大气传送模式等重构工业区小尺度的精细化气象场，提高了溯源准确性；
17.综合考虑气体性质使用不同的扩散模式，且扩散模型录入所有工业园区排放源信息，溯源准确性更高；
18.利用网格化布点的真实观测数据，以及精准的站点的地理位置信息，代入扩散方程，通过程序自动推算源强以及源位置；并根据模拟值与实际值差异大小输出最佳运算结果。
附图说明
19.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
20.图1是根据本发明实施例的多模式综合污染溯源方法的流程图。
具体实施方式
21.图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
22.实施例1：
23.图1给出了本发明实施例的多模式综合污染溯源方法的流程图，如图1所示，所述多模式综合污染溯源方法包括以下步骤：
24.(a1)构建气象场；获得工业园区整体风场并处理不同建筑区块的风速廓线，得到工业园区流场；
25.(a2)构建扩散模型；根据各种污染物的分子量的不同选择扩散模型，扩散模型包括高斯烟羽扩散模型和slab扩散模型；
26.(a3)污染源溯源反演；根据监测站点的数据获得超标污染物，根据超标污染物选择扩散模型；
27.根据多站点的监测数据、排放源的位置及其排放的污染物，获得可能的污染排放源；
28.对可能的污染排放源，利用所述流场，获得各排放源烟气的抬升高度并模拟不同等级源强和校正系数时下风向各坐标处的污染物浓度数据，获得各站点的污染物真实监测值和模拟值的偏离程度，当各站点的偏离程度最小时，输出排放源的位置和源强；
29.利用所述排放源的位置和源强，以及当前气象场，利用选择的扩散模型输出污染
物扩散范围及范围内部分位置的浓度大小。
30.为了提高气象场的准确性，进一步地，构建气象场的方式为：
31.获得工业园区建筑物的三维结构，并标注建筑物的类型和用途；
32.在所述工业园区网格化布设监测点，获得污染物数据和气象数据；
33.结合所述气象数据及气象局数据，使用wrf模型模拟出工业园区整体风场；
34.将所述工业园区建筑物资料及当地地形数据作为输入，进行建筑区块划分，采用幂指数廓线分别计算出与任一区块的风速廓线；
35.区块间利用插值法过渡，获得工业园区流场。
36.为了获得更准确的风速廓线，进一步地，校正所述风速廓线，具体方式为：
37.u
′
＝(1 0.1
·
p)
·
u，u、u
′
分别是校正前后的风速廓线，p是单位面积建筑百分比。
38.为了构建与工业园区匹配的气象场，进一步地，所述风速廓线为：
39.z2≤200m；z2＞200m，u是风速，u1是站点的高度z1处的风速，z2是烟囱排放口高度，m是风速垂直廓线的指数，与所处位置的类型和大气稳定度有关，所述位置的类型包括城市和乡村。
40.为了准确地获得大气稳定度，进一步地，所述大气稳定度的获得方式为：
41.根据云量和太阳高度角获得太阳辐射值，根据所述太阳辐射值结合地面风速给出大气稳定度，所述大气稳定度包括较强不稳定、不稳定、较弱不稳定、中性、较弱稳定和较强稳定。
42.为了获得与污染物匹配的扩散模型，进一步地，在扩散模型选择中，若污染物的分子量大于空气，选择slab扩散模型，若污染物分子量不大于空气，选择高斯烟羽扩散模型。
43.为了准确地获得可能的污染源，进一步地，可能的污染排放源的获得方式为：
44.根据污染物的类别，在上风向寻找与所述类别对应的可能的污染排放源，所述污染排放源的信息包括企业名称、排放位置及坐标。
45.实施例2：
46.根据本发明实施例1的多模式综合污染溯源方法在工业园区中的应用例。
47.在该应用例中，多模式综合污染溯源方法包括以下步骤：
48.(a1)构建气象场；获得工业园区整体风场以及不同建筑区块的风速廓线，得到工业园区流场，构建气象场的方式为：
49.获得工业园区建筑物的三维结构，并标注建筑物的类型和用途；
50.在所述工业园区网格化布设监测点，获得污染物数据和气象数据；
51.结合所述气象数据及气象局数据，使用wrf模型模拟出工业园区整体风场；
52.将所述工业园区建筑物资料及当地地形数据作为输入，进行建筑区块划分，得到多个建筑区块，采用幂指数廓线分别计算出与任一区块的风速廓线，所述风速廓线为：
53.z2≤200m；z2＞200m，u是风速，u1是站点的高度z1处的风速，z2是烟囱排放口高度，m是风速垂直廓线的指数，与所处位置的类型和大气稳定度有关，所述位置的类型包括城市和乡村；
54.大气稳定度abcde，f城市0.100.070.200.250.30乡村0.070.150.100.150.25
55.所述大气稳定度的获得方式为：
56.根据云量和太阳高度角获得太阳辐射值，根据所述太阳辐射值结合地面风速给出大气稳定度，所述大气稳定度包括较强不稳定(下表中a)、不稳定(下表中b)、较弱不稳定(下表中c)、中性(下表中d)、较弱稳定(下表中e)和较强稳定(下表中f)；
[0057][0058]
校正所述风速廓线，具体方式为：
[0059]
u
′
＝(1 0.1
·
p)
·
u，u、u
′
分别是校正前后的风速廓线，p是单位面积建筑百分比；
[0060]
区块间利用插值法过渡，获得工业园区流场。
[0061]
(a2)构建扩散模型；根据各种污染物的分子量的不同选择扩散模型：若污染物的分子量大于空气，选择slab扩散模型，若污染物分子量不大于空气，选择高斯烟羽扩散模型；
[0062]
(a3)污染源溯源反演；根据监测站点的数据获得超标污染物，根据超标污染物选择扩散模型；
[0063]
根据多站点的监测数据、排放源的位置及其排放的污染物，获得可能的污染排放源，具体方式为：根据污染物的类别，在上风向寻找与所述类别对应的可能的污染排放源，所述污染排放源的信息包括企业名称、排放位置及坐标，如下表所示：
[0064]
序号企业车间/排放口车间/排放口坐标与超标站点距离1企业1xx车间
ꢀꢀ
2企业2xx排放口
ꢀꢀ…ꢀꢀꢀꢀ
[0065]
对可能的污染排放源，利用所述流场，获得烟气抬升高度，并模拟不同等级源强和校正系数时下风向各坐标处的污染物浓度数据，获得各站点的污染物真实监测值和模拟值的偏离程度，当各站点的偏离程度最小时，输出排放源的位置和源强；
[0066]
利用所述排放源的位置和源强，以及当前气象场，利用选择的扩散模型输出污染物扩散范围及范围内部分位置的浓度大小。