环境影响评价中梯度观测仪器水平对比测试分析.pdf

经 验 交 流 环境影响评价中梯度观测仪器水平对比测试分析 ＊ 龚 强 1 袁国恩 1 张云秋 1 黄维国 1 于华深 1 蔺 娜 1 代丽芹 1 赵建云 1 汪宏宇 2 付丹丹 3 任晓阳 1 1.沈阳区域气候中心, 辽宁 沈阳 110016; 2.中国气象局沈阳大气环境研究所, 辽宁 沈阳 110016; 3.沈阳市铁西区环境保护局, 辽宁 沈阳 110021 摘要 梯度观测前进行仪器水平对比测试是确保观测准确性的重要步骤, 但目前人们对此广泛重视不足。 以辽宁省 红沿河核电厂环境影响评价过程中开展的102 m气象铁塔风、温梯度观测仪器水平对比测试为例, 介绍在梯度观测准 备阶段如何开展仪器水平对比测试以及测试结果如何应用问题。 关键词 水平对比测试 梯度观测 测试结果应用 ＊辽宁红沿河核电厂厂址气象观测项目资助 0 引言 梯度观测在许多工程建设项目环境影响评 价 [ 1- 2] 、气象 [ 3-6] 、 风电场风能资源测试和一些科学研 究领域 [ 7] 均有广泛应用。仪器水平对比测试属梯度 观测前的准备工作, 其目的是通过测试确保对上下各 层观测仪器相互间的误差有个清楚的认识 。因为梯 度观测的目的就是要了解观测要素随高度变化情况, 有些要素在不同高度上的差异并不大, 很可能差值在 误差范围内或与之量级相当, 因此在安装仪器前不做 水平对比测试, 有时可能使梯度观测分析结果发生偏 离。针对目前仪器水平对比测试工作常常不受重视 而经常被忽略或做得不规范, 本研究以辽宁红沿河核 电厂环境影响评价过程中开展的102 m气象铁塔梯度 观测准备阶段的风速 、 气温传感器水平对比测试工作 为例 , 对水平对比测试以及测试结果的应用做一 介绍 。 1 水平对比测试方法 1. 1 仪器安装方式 辽宁红沿河核电厂102 m气象铁塔采用 4 层梯度 观测方式,即在 100、70、 30、10 m四个高度进行风、温 观测 。4 套风速及气温传感器均具有仪器厂家的检 验合格证书或测试证书, 并由专职气象仪器计量部门 进行现场校准, 全部合格后进行水平对比测试 。 水平对比测试要求参加测试的一组同类仪器应 在一个基本相同的环境状态下工作 ,然后比较他们的 差异。为此 , 采用 2 根6 m长的方型 4 cm 6 cm 铁 管,分别作为安装风向风速仪和气温传感器的支臂, 将安装风向风速仪的支臂水平地安装在气象铁塔距 地面 4m 左右高的位置上 ,与支臂垂直的方向为正南 正北 ,将安装气温传感器的支臂与前者平行地安装在 铁塔距地面1. 5 m左右高的位置上 。在支臂两端及距 两端1 m的地方安装风向风速仪或气温传感器及其小 百叶箱 。各传感器信号线均接入采集器。检查好前 面的各步操作后 ,通上电源开始风、温自动监测工作。 1. 2 测试时间与资料获取情况 此次水平对比测试的观测时间近14 h, 风速、气 温水平对比测试正式记录时间为 2005 年 11 月 29 日 21 时 0分 30 日 10 时 20 分, 共800 min, 每个传感器 每分钟记录一个平均值, 各形成一个有 800 个记录长 度的有效资料序列。 2 水平对比测试结果分析 2. 1 数据处理 参加水平对比测试的 4 个风速传感器和 4 个气 温传感器共生成 8 个资料序列, 采用下面 3 步进行数 据处理 第1 步 将每个800 min长度的资料序列按时间 顺序分成10 min一组 , 分别计算每组的平均值 , 保留 两位小数, 由此形成 8 个数据序列 每个数据序列为 80 个10 min平均值 , 定义为 V1i、V2i、V3i、V4i、T1i、 T2i、T3i、T4i i 1,2, ,80 ,其中, V1i～ V4i分别代表 4 个风速传感器的10 min平均观测值序列 , T1i～ T4i分 别代表4 个气温传感器的10 min平均观测值序列 。 第2 步 计算得到 V1i、V2i、V3i、V4i的平均值序列 Vi i 1, 2, , 80 , 也保留两位小数 , 该序列代表对 比测试期间10 min平均风速的实况值 。同理 ,计算得 到10 min平均气温的实况值序列 Ti i 1,2, ,80 。 85 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 第 3 步 生成每个风速传感器的偏差值序列 V′ji,既 V′jiVji- Vi i 1, 2, ,80; j 1, 2, , 4 。 同样生成每套气温传感器的偏差值序列 T′ ji。也均 保留两位小数。 2. 2 风速传感器水平对比测试分析 利用每个风速传感器的偏差值序列作点聚图 ,横 坐标为实况值, 纵坐标为偏差值, 并求出偏差值的线 性拟合方程,图 1 为 4个风速传感器的偏差值点聚图 及其线性拟合线 ,每张图上具有80 个散布点 ,表 1 列 出了相应的线性拟合方程 。 图 1 4 个风速传感器偏差值的点聚图 表 1 4 个风速传感器偏差值的线性拟合方程 风速传感器标号线性拟合方程 1 y 0 . 0099x 0 . 0395 2 y 0 . 0180 x -0 . 1497 3 y -0 . 0266x 0 . 1045 4 y -0 . 0024x 0 . 0144 由图表可见 ,4 个风速传感器的线性拟合直线均 比较平直, 最大斜率仅为 -0. 0266, 说明 4 个风速传 感器的精确度受风速大小的影响并不大 。由于线性 拟合方程反映的是仪器的系统误差 ,拟合线较平直说 明仪器系统误差比较稳定 。按拟合方程, 1 风速传 感器实况风速达到12 m s时, 其系统误差为0. 16 m s; 对3 风速传感器 ,实况风速达到12 m s时的系统误差 为- 0. 21 m s。由偏差值的散聚点可以看出 ,每个风 速传感器偏差值绝大多数都较均匀地散落在拟合直 线两侧 0. 2 m s 的范围内 , 只极 个别点 的偏 离程 度 0. 3 m s。由于偏差值与拟合线的差值反映的是 仪器的随机误差 , 而这种随机误差基本在 0. 2 m s 的范围内 ,属于仪器本身准确度的范围 出厂时仪器 标定准确度为 0. 3 0. 03V m s 。因此, 根据 4 个 风速传感器的系统误差稳定、随机误差较小的测试结 果,可将其共同应用在风速梯度观测中 , 今后对于风 速梯度观测的统计分析可根据拟合方程对风速进行 修正 。 2. 3 气温传感器水平对比测试分析 按 2. 2 节的方式制作了 4 个气温传感器偏差值 点聚图及其线性拟合直线, 见图 2, 表 2 为相应的线 性拟合方程 。可见, 气温传感器的系统误差受温度变 化影响也较小, 3 气温传感器拟合直线的斜率最大, 也仅为- 0. 0051,说明气温传感器的系统误差较风速 传感器更为稳定 。4 个气温传感器的随机误差更小, 各散布点与拟合直线的离散程度远低于风速传感器, 绝大多数点散落在拟合直线两侧0. 05 ℃的范围内, 最大偏离程度不足0. 1 ℃。因此, 4 个气温传感器也 可以共用于同一梯度观测中, 并可以用线性拟合方程 对将来的统计分析结果略加修正。 图 2 4 个气温传感器偏差值的点聚图 表 2 4 个气温传感器偏差值的线性拟合方程 气温传感器标号线性拟合方程 1 y 0. 0032x -0 . 0912 2y 0. 0046x -0 . 0154 3y - 0. 0051x 0 . 0561 4y - 0. 0030 x 0 . 0502 3 总结与讨论 本研究以辽宁红沿河核电厂环境影响评价项目 中102 m气象铁塔风、温梯度观测前进行的仪器水平 对比测试工作为例, 梯度观测中使用的 4 个风速传感 器和 4 个气温传感器的系统误差比较稳定 、 随机误差 均较小 ,可以共同应用于同一梯度观测中 ,对今后梯 度观测数据的统计分析结果可以考虑由水平对比测 试得出的系统误差来修正 。 虽然此次水平对比测试工作比较顺利,测试结果 达到预期效果, 但在开展同类工作中, 还应注意以下 几个方面的内容 1如果参加水平对比测试的几个仪器通过测 试发现其系统误差 、 随机误差差别较大 , 应考虑更换 仪器再测试 ,直至达到比较满意的效果。 2各种观测均可能发生因仪器故障而更换的 情况 ,有条件的观测常准备1 套备用仪器 。考虑到备 用仪器与其它参加梯度观测仪器之间也可能存在较 86 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 大的误差差异, 因此备用仪器也应同时参加水平对比 测试 。 3风速是一个受环境影响较大且变化剧烈的 要素 ,对于风速的水平对比测试不应选择在多静风或 风速较小的天气下进行。因为这时无系统性风,引起 风的主要原因是地面乱流及不规则扰动 ,风速存在很 大的不确定性, 水平对比测试得到的结果很可能不能 反映出真实的系统误差与随机误差 。因此,一方面要 选择适当的天气条件进行测试 ,另一方面要对测试数 据进行效果检验 ,在样本数量充足的情况下 ,将较小 风速的样本去掉后再进行误差分析。如本研究介绍 的水平对比测试800 min的全过程内,4 个风速传感器 记录到的最小平均风速为3. 4 m s, 最大为12. 7 m s, 样本质量较好, 应该能够反映出较真实的系统误差与 随机误差 。 4在天气条件相似的情况下, 可以考虑风速传 感器的换位对比 ,因为传感器位置变化也可能对采集 到的风速 、 风向值有影响 。 致谢 文中技术方法得到了北京大学陈家宜教授的热情指导, 谨致谢。 参考文献 [ 1] 刘烽, 陈辉, Liu Yangang. 北京市夏季低层大气 NOX、O3垂直分 布观测研究. 青岛海洋大学学报, 2002, 32 2 179 -185 [ 2] 朱毓秀, 徐家骝. 近地层臭氧及氮氧化物的垂直梯度观测及其 和气象的关系. 气象学报, 1993,51 4 531 -539 [ 3] 马鹏里, 张强, 杨兴国, 等. 近地层日最高最低气温变化特征. 气象科技, 2006, 34 1 83-87 [ 4] 张光智, 卞林根, 王继志, 等. 北京及周边地区雾形成的边界层 特征. 中国科学D 辑, 2005,35 增刊Ⅰ 73 -78 [ 5] 解以扬, 刘学军. 天津气象塔风温梯度观测资料的统计特征. 气象, 2003, 29 1 12-17 [ 6] 刘广仁, 王跃思, 胡非, 等. 320 m气象塔太阳辐射梯度观测. 太 阳能学报, 2003, 24 3 296 -301 [ 7] 陈步峰, 李意德, 林明献, 等. 热带山地雨林 CO2浓度环境的时 空梯度特征. 生态学报, 2001,21 12 2089 -2095 作者通信处 龚强 110016 辽宁省沈阳市沈阳区域气候中心 电话 024 83893232 E -mail isgqsina. com 2007- 07-14 收稿 上接第 74页 表 1 回收试验结果 加标量 mgL - 1 回收量 mgL- 1 回收率 0. 100. 08787. 00 0. 200. 1890. 00 0. 300. 2996. 67 0. 400. 3485. 00 2. 3 干扰试验 1在要求测量相对误差小于 2时 , 测定 0. 4 mg L的锰 , 下列离子 8 mg L 的 Hg 2 , 2 mg L的 Co 2 , 2. 8 mg L 的 Zn 2 , 4 mg L 的 W 6 、Mo 6 、Cr 6 、 V 5 ,20 000 mg L的 K 、Na 、 Cl - , 120 mg L的 SO 2- 4, 2 000 mg L的 NO - 3对测定无影响 。并且20 mg L的 CaO、0. 04 mg L的 P2O5对测定也不产生干扰。 2在要求测量相对误差小于 2时 , 测定 0. 4 mg L 的 锰 , 下 列 离 子 60 mg L 的 Fe 3 、Al 3 , 16 mg L的 Ti 4 ,2 mg L的 Cd 2 , 4 mg L的 Pb 2 、 Cu 2 , 0. 4 mg L的 Zr 4 对测定有影响 , 可采取如下措施消 除 掩蔽剂2. 0 mL三乙醇胺 2. 5 mL乙二醇 1. 0 mL 1盐酸羟胺 。 2. 4 注意事项 1制作标准曲线时应按操作步骤加入相应的 试剂, 对于浓度较低的标准溶液应现用现配 ,同时注 意用试剂空白代替蒸馏水作参比, 来调节仪器的零 点,可以消除由于吸收池器壁及溶剂对入射光的反射 和吸收带来的误差 [ 2] 。 2为提高测量精度 ,每次测量需制作标准曲线 , 并且标准曲线的浓度范围应覆盖被测样品的浓度 。 3测定前应用标准溶液检查仪器的灵敏度 ,待 读数稳定后再开始测定。 4用此分光光度法测量水中锰时, 每测 10 个 样品后,应用标准溶液检查灵敏度有无变化。 5所使用的锰标准溶液应用优级纯 GR , 同 时要使用去离子水 [ 3] 。 参考文献 [ 1] 奚旦立, 孙裕生, 刘秀英. 环境监测. 北京 高等教育出版社, 1998 [ 2] 武汉大学, 吉林大学编. 分析化学. 北京 高等教育出版社, 1988 [ 3] 国家环保总局. 水和废水监测分析方法. 第三版. 北京 中国环 境科学出版社, 1989 作者通信处 周继红 056038 河北省邯郸市 河北工程大学城市 建设学院 电话 0310 6033663 E -mail holly70163. com 2007- 06-14 收稿 87 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 the life cycle assessment in the steel industry is expatiated and analyzed in detail.Finally the future of the life cycle assessment in the steel industry is estimated. Keywords life cycle assessment, steel industry and eco -product ANALYSIS OF LEVEL -CONTRASTING TEST OF GRADEOBSERVATIONAPPARATUS DURING ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENTG ong Qiang Yuan Guoen Zhang Yunqiu et al 85 Abstract Apparatus level -contrasting test is a important stepof insuring observation veracity before developing grads observation. However, towhich much less attention is paid.Taking level -contrasting test of wind and temperature grads observation apparatus at 102 meters high meteorological tower during the process of environmental impact assessment of Liaoning s Hongyanhe Nuclear Power Plant as an example, it is introduced that how to operate apparatus level -contrasting test and how to apply the testing results during the seedtime of grade observation. Keywords level -contrasting test, gradient observation and testing results application STUDY ON THE BENEFITS OF ENERGY CONSERVATION AND EMISSION REDUCTION BASED ONLIFE CYCLE ASSESSMENTMa Mingzhu Zhang Xu 88 Abstract Building insulation is one of important means of building energy conservation, life cycle assessment LCAis used to study the life cycle benefits of energy conservation and emission reduction and cost of building insulation using EPS as thermal insulation material, the results show that the amount of energy conservation is 4 379. 935 MJ m2, the amount of emission reduction of CO2, SO2, NOX, CO , CH4and PM10are 367. 749, 3. 424, 2. 238, 0. 534, 2. 762 and 7. 152 kg m2, the amount of life cycle cost reduction is 294. 48Yuan m2, building insulation has very good benefits of energy conservation and emission reduction and economic benefits. Keywords LCA, building insulation and energy conservation emission reduction THEPROBLEMSOFDONGYANGWASTEWATERTREATMENTPLANTAND COUNTMEASURESYan Bing 90 Abstract This paper discusses the serious problem of the influentwater quality that exceeds the limited standards of Dongyang Wastewater Treatment Plant, and it analyses low wastewater collection rate and industrial wastewater discharged into the urban wastewater collected pipeline withoutmeeting the standards.It proposes the measures such as strictly prohibit industrial wastewater discharged into the urban wastewater collected pipeline without meeting the standards and improve urban wastewater collection pipelines aswell as adding advanced treatment facilities, and provides the advancedwastewater treatment design plan of Dongyang Wastewater Treatment Plant. Keywords wastewater disposal, CAST process and countmeasure PROCESS IMPROVEMENT ON TREATING WASTEWATER OF MEDIUM DENSITY FIBER BOARDZou Changwu Yang Yuncheng Yang Yongzhi 92 Abstract According to the problems coming forth from the processfor treating medium density fiber board wastewater in a plantation timber products group, the processwas improved by substituting air flotationwith coagulation and hydrolysis with ABR. After that, the improved process can treat the wastewater effectively and steadily and the quality of effluent can meet the class A of “ Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 -1996. Keywords medium density fiber board wastewater, coagulation and ABR STUDY ON CORRELATION BETWEEN DEHYDROGENASE ACTIVITY AND POLLUTANT REMOVAL IN CONSTRUCTED WETLANDJingYuming Zhang Jian Zhang Chenglu et al 95 Abstract Substrate dehydrogenase activity in constructed wetland and its correlation with pollutant removal were studied.The results indicate that significant differences existed insubstrate dehydrogenase activity seasonally, dehydrogenase activity reachedthe highest value of 3. 43 μ L dgin June and the least value of 0. 78 μ L dgbetween January and March.There were a notable linear correlation between dehydrogenase activity and COD removal loading in wastewater, and an important exponential correlation between dehydrogenase activity and ammonia nitrogen removal loading .Substrate dehydrogenase activity in typha angustifolia constructed wetland was much higher than that in phragmites communis constructed wetland. Keywords constructed wetland, dehydrogenase and pollutant removal Manager China Iron and Steel Association SponsorCentral Research Institute of Building and Construction of MCC Group PublisherIndustrial Construction Magazine Agency EditorThe Editorial Department of Environmental Engineering 33,Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227638 82227678 Chief EditorBai Yun Vice Chief EditorShen Guiqiu Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mailhjgcpublic . yj. cn. net hjgctg 163. com http www. hjgc . com. cn http www. hjgc . net . cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008