AERMOD模型在规划环境影响评价中的应用

AERMOD模型在规划环境影响评价中的应用

黄协洪

珠海市金湾区环境保护局广东珠海519000

摘要：近年来，开展规划环境影响评价的重要性和紧迫性在我国逐渐得到认识。文章结合实际，就AERMOD模型在规划环境影响评价中的应用展开探究，并通过实际案例就气适用性进行论述。

关键词：大气环境；规划环境影响评价；AERMOD模型

伴随着时代的进步和社会经济的发展，工业化程度的提高，不合理的能源结构、产业结构和高耗能的经济增长模式使得我国环境污染问题越来越严重。开展环境治理势不可挡。规划环境影响评价是环境影响评价（EnvironmentalImpactAssessment）在规划层次的实施，是一种在规划层次及早协调环境与发展关系的制度手段与技术手段，是对规划或计划及其替代方案的环境影响进行规范、系统、综合的评价的过程。作为协调区域发展和大气环境保护的一种新兴手段，规划环境影响评价正得到越来越多的重视和广泛的应用。然而，在实际应用中，随着环境影响评价难度的提升，规划环境影响评价技术方法的欠缺和不适应已成为制约环境影响评价发挥作用的主要障碍。其中，AERMOD模型是美国国家环保署与美国气象学会联合开发的一种大气扩散模型，2008年作为我国《环境影响评价技术导则-大气环境》推荐模型之一引入国内以来，得到了广泛的应用，国内针对该模型也开展了较多研究，

1.AERMOD模型简要介绍

AERMOD模型由美国环保局联合美国气象学会组建的法定模型改善委员会开发，在小范围环境影响预测方面有着良好的应用效果，后来我国将其引入并应用到大气环境影响评价中。该模型是以扩散统计理论作为基础依据，通过构建稳态烟羽模型，假设在一定范围内，大气中的污染物浓度符合高斯分布特征，来完成规划环境影响评价的。AERMOD模型主要由AERMOD扩散模块、AERMET气象预处理模块以及AERMAP地形预处理模块三大部分组成，气象数据的运算处理由AERMET模块完成，可以为模型运行提供所需行星边界层参数，而AERMAP模块能够对输入模型的地形数据进行简化处理，方便模型使用。利用AERMOD模型，人们不仅能够得知污染物分布情况，还可以对其影响面积及持续时间做出判断。另外，对于点源、面源、体源等不同污染源，人们都可以借助该模型进行环境影响评价。除此之外，实际应用过程中，该模型还不受地形、地域及空间因素的影响，适用范围较广，无论是城市环境还是乡村环境，都能够通过模拟和预测对其做出评价。这些都是AERMOD模型所具有的优点，其值得在规划环境影响评价中推广并应用[1]。

2.规划环境影响评价中AERMOD模型的应用

将AERMOD模型应用到规划环境影响评价中时，人们应从以下环节进行严格把控，才能充分发挥其应用优势，得到较为精准的预测结果。

2.1获取气象资料

要想对大气环境做出准确预测，应先获取地区气象资料。在AERMOD模型系统中安装有专门的预处理器，可以采集各项气象数据，并对其进行处理并转化数据格式，然后将其提供给AERMOD扩散模块进行预测分析。使用AERMOD模型开展规划环境影响评价工作时，地面气象数据和探空数据都是所需的气象资料，其中前者主要包括全年逐日逐时的风速、风向、气温、云层覆盖率和云底高度等，后者主要包括气压、露点温度、位势高度、风向、风速等。AERMET模块对所获得的气象资料进行处理后，会根据其类型的不同自动生成两个文件，即地面气象数据文件和探空廓线数据文件，二者包含各自所对应的多项参数。前者主要为边界层参数，具体包括Monin-0buhov长度、混合层高度、温度、表面流、表面摩擦速度等，后者所属参数主要有位势高度、风向、风速等。当前对于气象观测数据，尚未形成统一规范，与AERMOD模型之间可能存在不匹配或者不适用问题，为便于气象资料的分析和处理，应对其进行补充和调整，为后续工作的进行提供可靠依据。AERMOD模型与EIAA模型相比，所需气象资料较多，内容繁杂，覆盖范围较广，还需逐日逐时统计，因此应尤为重视该环节工作，这样才能得到较为精准、有效的气象资料处理结果[2]。

2.2获取地形资料

地形资料也是AERMOD模型运算时所需的重要基础资料，与规划环境影响评价存在紧密关系，必须认真对待该应用步骤。为方便地形资料的获取，依托AERMOD模型构建规划环境影响评价系统时，同样设置有专门的预处理器，由AERMAP模块采集并存储各项地形资料，并以网络化形式将其呈现出来。通过所得地形资料，人们可以明确评价区域任意一点或者所有网格点的地理坐标、地形高度等各项地理空间参数，在AERMAP模块经过处理后，然后将其提供给AERMOD扩散模块进行预测分析，具体包括高度尺度、地形高度等相关信息，可顺利实现对评价区域内的地形情况分析。AERMOD模型与EIAA模型相比较，在地形参数方面有着更高的要求，仅仅提供三维坐标是无法支持模型运行的，对此，应结合AERMOD模型运行需求，获取更为全面的地形参数。

2.3输入污染源参数

得到所需气象资料和地形资料后，在对评价区域环境影响进行分析预测时，还应确定各项污染源参数，因为AERMOD模型适用于点源、面源、体源等多种类型污染源，所以人们应结合实际情况输入对应参数，以支持模型完成模拟预测。如果污染源类型为点源，则应向模型中输入排放速率、烟囱高度、烟气温度、烟囱出口内径、烟囱出口烟气排放速率、烟囱地理坐标等参数。如果污染源类型为面源，则其分为规则形状和不规则形状两种，对于前者应输入排放速率、面源长宽高及方向角、定点地理坐标等参数，对于后者应输入排放速率、面源多边形点数、高度及烟羽初始高度、定点地理坐标。如果污染源类型为体源，则应输入排放速率、体源长宽高、顶点地理坐标等参数。

2.4确定各项参数

AERMOD模型运行过程中，在选择具体参数时，仅仅根据输入的参数是无法完成的，需要计算并分析所得气象资料、地形资料及污染源资料，然后才可确定最佳参数，以此作为规划环境影响评价依据[3]。

2.5输出内容

选择合适的参数后，评价地区的环境经AERMOD模型预测分析后，能够输出更加全面的内容，任意网格点以及敏感区域污染物浓度大小，都可以在模型中表示出来，并且能够以曲线图形式对其未来变化趋势进行预测。对于污染物浓度高低，人们不仅能够得到其年平均值和日平均值，还可以了解每个小时的具体情况。除此之外，人们还能够采用逐日逐时方式将其表示出来，在等值线图上各项输出内容更加直观、清晰，便于人们掌握更加详细的污染物浓度变化。在预测污染源变化趋势时，对于较高的浓度值，人们可综合考虑时间和地理坐标，利用AERMOD模型完成浓度值的排序。另外，可以将模型所得评价及预测结果，与国家规定的环境质量标准进行对比，在等值线图中找出超标浓度，确定其可能出现的时间及地理坐标，便于提前采取防治措施，防止大气污染进一步加重。

2.6预测结果可信度

AERMOD模型当前仍处于探索应用阶段，但是其应用效果是显而易见的，尤其是在评价范围小于50km2时，相比于EIAA模型等传统模型，评价预测结果具有较高的精准性。实践证明，在频率为0.5～2.0时，对于SO2气体，利用AERMOD模型所得的预测结果与实际监测结果比值约为64.3%，对于NO2气体，利用AERMOD模型所得的预测结果与实际监测结果比值约为85.7%，表明模型可信度良好，可实现对大气污染变化情况的有效预测分析，具有较高的实用价值，值得推广和普及。

3.规划环境影响评价中AERMOD模型的应用案例

为证明AERMOD模型在规划环境影响评价的适用性，此次研究结合实际案例对其分析，现将具体应用过程整理如下[4]。

3.1案例概况

以某地区一汽车产业园区作为规划环境评价区域，该园区总面积约为10.2km2，园区内产业包括汽车零件制造业、高端制造业、新能源及新材料产业等。评价区域位于平原地带，地势平坦、整体海拔落差较小。评价区域亚热带季风气候明显，夏季阴雨天气较多，在副热带高压控制下，风向以南风为主，冬季气候干燥，温度较低，在北方冷高压影响下，风向多为西北风。根据历史气象数据可知，该地区1月、7月以及全年平均气温分别为12℃、31℃、16℃，最高温度和最低温度分别为-6℃和42.2℃。无霜期278d，年日照时数为2863h。

3.2参数选择

选择参数时，人们应从气象资料和地形资料两方面考虑。首先，气象资料包括地面气象数据和探空数据两大类，所用气象资料为距离评价区域7.6km处的一所气象站在2017年监测所得全年逐日逐时数据，主要有风速、风向、气温、云层覆盖率和云底高度等。对于探空数据，因附近25km内没有设置探空站点，所以运用经中尺度数值方式，通过模拟获得其2017年逐日逐时探空数据，主要有气压、露点温度、位势高度、风向、风速等。评价区域属平原地带，地形起伏变化较小，此次研究并没有将地形数据考虑在内。

3.3预测分析

对规划环境影响评价区域进行网格化处理时，建立直角坐标系，将网格规格控制为100m×100m，附近环境保护对象用离散点表示。此次预测污染物主要为SO2和甲苯两种，预测内容为最大小时浓度。结合园区各产业生产加工特点，识别并筛选各种污染源，采用万元产值排污系数法，对具有特征因子的污染物排放情况进行分析，结合其排放量多少确定污染源影响程度。选取污染源参数时，为方便模型分析对其进行统一化处理，设定烟囱高度为18m，污染源地理坐标位于园区中心位置[4]。

3.4结果评价

借助AERMOD模型对汽车产业园区环境污染影响进行预测分析，通过逐日逐时计算，人们可以了解每个网格点及区域内所有位置在全年任意时间点的污染物浓度值，并按照从高到低的顺序对其进行排序，用等值线图的形式将SO2和甲苯最大小时浓度表示出来，然后再确定其最高浓度、出现时间及地理位置，可以得到较为精准的预测结果，其与实际检测结果的出入较小，符合《环境空气质量标准》（GB3095-2016）的相关规定，可将最大落地浓度控制在规划范围内。

4.结语

总的来说，规划环境影响评价在我国还是一项全新的工作，对规划进行环境影响评价直到2002年才被写入《环境影响评价法》。结果表明，AERMOD模型预测值与实际监测值基本一致，因而该模型在规划环境影响评价中具有很好的适用性。但是，该模型对数据有着较高要求，需要确保所选数据的精准性，同时气象数据采集难度较大。对此，我们务必不断对AERMOD模型进行优化，以提高大气环境分析预测水平。

参考文献：

[1]翟绍岩，赵敏，徐永清等.AERMOD模型原理及应用[J].2007.

[2]陆建伟.规划环境影响评价中大气环境影响评价方法研究[D].同济大学，2008.

[3]王月.区域规划的大气环境影响评价的空间尺度效应[D].复旦大学，2013.

[4]刘仁志，张志娇，贾彦鹏.AERMOD模型在规划环境影响评价中的应用[J].应用基础与工程科学学报，2012，20（s1）：96-107.