[發明專利]基于WRF模型的計算機程序化計算大氣環境容量的方法

在審

• 申請號: 201811274304.1
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109342658A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 袁彩鳳;時翔明;肖軍倉;李祥華;張志;張清敏;王凱麗;張曉果;王婧
• 申請（專利權）人: 河南省環境保護科學研究院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 軒文君

1.基于WRF模型的計算機程序化計算大氣環境容量的方法，其特征在于，計算步驟如下：

步驟一、計算某一選定區域W污染物的大氣環境容量，選定所要計算區域中心坐標為北緯A，東經B，邊長為X*Y的范圍，對于所要計算區域進行網格化處理，將其格網化為x*y個網格，選取計算范圍以單個網格為例進行計算，計算時間長度為K年L月M日0時-23時；

根據公式

δ＝[0.006918-0.399912cosθ₀+0.070257sinθ₀-0.006758cos2θ₀+0.000907sin2θ₀-0.002697cos3θ₀+0.001480sin3θ₀]×180/π

式中：θ₀＝360d_n/365,deg；

δ—太陽傾角，deg；

d_n—一年中日期序數，0，1，2……，364

得出所要計算區域K年L月M日的太陽傾角δ

步驟二、將步驟一中求得的太陽傾角代入公式

h₀＝arcsin[sinφsinδ+cosφcosδcos(15t+λ-300)]

式中：h₀—太陽高度角，deg；

φ—當地緯度，deg；

t—北京時間，h；

λ—當地緯度，deg；

計算網格點中心坐標為：北緯A，東經B，得出0時-23時各個時間段內對應的太陽高度角h₀，根據太陽高度角可知：K年L月M日晝間為c-d時，夜間為g-h時，e-f時；

步驟三、查詢地面氣象sam文件得出網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內對應的總云量/低云量；

步驟四、由太陽高度角h₀、總云量/低云量、以及晝夜情況查詢太陽輻射等級表得出所要計算網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內對應的太陽輻射等級；

步驟五、將以上數據參數由WRF模型運算完成輸出所要計算網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內的風速U、干沉降速率Ud、降水速率R；

步驟六、由太陽輻射等級與風速的對應關系，查詢大氣穩定度等級表得出網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內的大氣穩定度等級；

步驟七、結合地區序號表確定網格點中心坐標為：北緯A，東經B，所處的地區序號，并且結合大氣穩定度等級查詢我國不同地區和在不同大氣穩定度等級下所對應的as/bs數值，求得網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內對應的as/bs數值；

步驟八、綜合網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內對應的風速以及0時-23時各個時間段內對應的as/bs數值，根據公式：

在大氣穩定度為A、B、C和D級時：

在大氣穩定度為E和F級時：

式中：H—混合層厚度，m；

U—10m高度上平均風速，m/s；大于6m/s時取為6m/s；

as，bs—混合層系數；

f—地轉參數；

Ω—地轉角速度，由《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》GB/T13201-91里規定取為7.29×10-5rad/s；

—地理緯度；

求得網格點中心坐標為：北緯A，東經B，地轉參數f以及0時-23時各個時間段內對應的大氣混合層厚度；

步驟九、大氣環境容量Q的表達式表示為：

其中：H:大氣混合層厚度(m)

U：風速(m/s)

U_d:干沉降速度(m/s)

R：降水速率(mm/a)

ω_r：清洗比，由《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》GB/T13201-91里規定取為(無量綱取值1.9×10^-5)

C_s：污染物標準濃度(mg/m³)

S：區域面積(km²)

Q：大氣污染物容量(10⁴t/a)

區域內存在不同大氣功能區時各功能區A_i計算公式為：

A_i＝AC_i

式中C_i為大氣環境質量標準規定的第i功能區類別對應的年日平均濃度限值(mg/m³)

Q_i＝A_i×C_si×S_i/S^1/2

式中：

C_si：大氣環境質量標準規定的第i功能區類別對應的年平均濃度限值(mg/m3)

S_i：第i功能區面積

C_i、C_si由查詢氣象文件及相關國家標準獲得；

計算得出網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時各個時間段內對應的Q_i值，由于公式中Q_i值量綱為10⁴t/a，乘以系數1.14最終得出小時值Q_hi對Q_hi進行求和得出網格點中心坐標為：北緯A，東經B，0時-23時內W污染物的大氣環境容量。