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应用 ADMS 确定大气环境防护距离方法探讨 李庭舒型武肖怀德 中冶赛迪工程技术股份有限公司环保事业部， 重庆410020 摘要 针对目前环评工作中常见的大气环境防护距离和卫生防护距离确定方法的技术难点， 提出利用 ADMS 模式改进 确定方法， 并比较几种计算方法的优劣， 提出结合实际气象条件和地形条件进行确定的可行方案。 关键词 卫生防护距离;大气环境防护距离;ADMS DISCUSSION ON CALCULATING ENVIRONMENT PROTECTION ZONE BY ADMS Li TingShu XingwuXiao Huaide Institute of Environment of CISDI Engineering Co． ，Ltd，Chongqing 410020，China AbstractCurrently，there are some technical difficulties in common s for calculating atmospheric environment protection zone and health protection zone in EIA． This paper applied ADMS model to improve the calculation s， compared several different s，and put forward a feasible scheme for determining protection zone with actual meteorology and terrain． Keywordshealth protection zone;atmospheric environment protection zone;ADMS 0引言 工业企业卫生防护距离是指产生有害因素的生 产单元 车间或工段 的边界至居住区边界的最小距 离， 其作用是为企业无组织排放的气载污染物提供一 段稀释距离， 使污染气体到达居民区的浓度符合国家 标准 ［1］。2009 年 4 月 1 日起实施的 HJ 2. 22008 环境影响评价技术导则 大气环境 ［2］中提出了大气 环境防护距离， 大气环境防护距离是为保护人群健 康， 减少正常排放条件下大气污染物对居住区的环境 影响， 在项目厂界以外设置的环境防护距离。但卫生 防护距离并没有被大气环境防护距离替代 ［3］， 卫生 防护距离仍按国家颁布的各行业卫生防护距离标准 执行。大气环境防护距离和卫生防护距离一般与企 业的选址有重大关系， 比如， 焦化行业产业政策中明 确规定， GB 1166189焦化厂卫生防护距离标准 范围内的居民聚集区， 不得建设焦化生产企业。企业 应合理设置防护距离， 避免因距离设置过小影响居住 区居民的生活， 或因距离过大而造成土地资源的利用 受限 ［1］。在建设项目环境影响评价工作中， 防护距 离的计算和确定是一项很重要的内容。 国内已有多篇文献对现行卫生防护距离和大气 环境防护距离的确定方法进行了研究 ［3- 8］， 确定防护 距离的根本目的是保护居民的生活环境， 因此以环境 空气质量是否达标作为确定防护距离的依据更加科 学， 也更具有可操作性。本文针对现行防护距离确定 方法的技术难点， 提出利用 ADMS 模式改进防护距离 的计算方法， 并通过实例验证。 1现行防护距离的确定方法及其技术要点 1. 1卫生防护距离的确定方法 现行确定卫生防护距离的方法主要有两种 一是 根据GB /T 1320191制定地方大气污染物排放标 准的技术方法 ［9］中的计算公式进行计算， 简称“计 算公式法” ; 二是根据各行业单独制定的行业卫生防 护距离确定， 简称“行业标准法” ［5］。 1 计算公式法 根据 GB /T 1320191 中的规 定 根据下式采用双向逼近逐次替代法， 对各种污染 物按最大值计算所需卫生防护距离， 将计算结果取区 间中值， 见式 1 Qc Cm 1 A BLC 0. 25r2 0. 05LD 1 式中Cm 标准浓度限值， mg/m 3; L 工业企业所需卫生防护距离， m; 021 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 r 有害气体无组织排放源所在生产单元 的等效半径， 根据该生产单元占地面 积 S m2 计算， r≈ S/π 0. 5; A、 B、 C、 D 卫生防护距离计算系数， 无因次; Qc 工业企业有害气体无组织排放量可以 达到的控制水平， kg/h。 该法存在技术难点 实际应用中， 无组织排放源的 形式多样， 式 1 中半径计算要按圆形面积折算， 与实 际情况相差较大。式 1 仅简单考虑了风速的影响， 没 有考虑风向和地形的影响， 计算结果一般偏大， 对于计 算复杂地形条件下的卫生防护距离存在难点。 2 行业标准法 目前， 国内颁布了 34 项工业企业 卫生防护标准， 其中 32 项为以大气污染为主的工业 企业卫生防护距离标准， 有行业标准的建设项目可依 据标准确定企业的卫生防护距离。 该法存在的技术难点为 大部分行业标准没有考 虑企业的生产规模、 原料、 工艺路线及设备， 事实上， 同一行业的不同企业生产规模差别很大， 或清洁生产 水平高低不同， 污染物产生和排放总量也大不相同， 其影响的范围必然有所差异 ［1］。 该类行业标准中一般均明确提出“地处复杂地 形条件下的工业企业所需卫生防护距离， 应由建设 单位主管部门与建设项目所在省、 市、 自治区的卫 生与环境保护主管部门， 根据环境影响评价报告书 共同确定。 ” 此外， 还应“考虑风向频率及地形因素 的影响” ， 这又给确定卫生防护距离时带来一定困 难 ［4］。 1. 2大气环境防护距离确定方法 目前导则推荐的大气环境防护距离计算模式是 基于 SCREEN3 的计算模式， 通过计算各无组织源的 环境空气质量最远达标距离为控制距离， 并以污染源 中心点为控制起点。 SCREEN3 采用了单源高斯烟羽扩散模式， 适合 模拟小尺度范围内流场一致的气态污染物的传输与 扩散， 可用于模拟点源、 面源、 线源、 体源、 逆温和海岸 线等的下风向轴线上的最大浓度。估算模式中嵌入 了多种预设的气象组合条件， 包括一些最不利的气象 条件。SCREEN3 模型法计算环境防护距离要求明确 面源的长度、 宽度、 有效源高等参数， 相对卫生防护距 离计算公式较科学合理， 但仍存在一些不足， 比如 大 气环境防护距离 SCREEN3 模型法仅规定按各无组 织排放源强计算， 对低矮排放源及高架源的浓度贡献 未明确规定如何考虑 ［6］。 2应用 ADMS 模型计算防护距离的方法 本文结合实际工作， 考虑当地气象、 地形条件的 影响， 采用 HJ 2. 22008 推荐的大气进一步预测模 式 ADMS 计算某焦炉车间的环境防护距离。 2. 1ADMS 模型简介 ADMS 模型耦合了大气边界层研究的最新进展， 利用常规气象要素来定义边界层结构， 在模式计算中 只需要输入常规气象参数， 使得污染物浓度计算结果 更准确、 更可信， 因而能更好地描述大气扩散过程， ADMS 模型与其他大型扩散模型的一个显著区别是 使用了 Moniu-Obukhov 长度和边界结构的最新理论， 精确地定义 边界 层 特征参数。ADMS 模型拚弃了 Pasquil 温度分类法和高斯模式体系， 采用 PDF 模式 及小风对流模式。ADMS 适用于农村或城市地区、 简 单或复杂地形。 2. 2基本计算公式 2. 2. 1PDF 模式 在不 稳 定 条 件 下，对 低 浮 力 烟 羽 采 用 Weil 1984 的 PDF 模式计算地面浓度， 见式 2 C Cy 2πσ 槡 y exp－ 1 2 Y － YF σ [] r }{ 2 2 式中 σy为 y 方向扩散参数， m， 由式 3 确定 σ σνχ μ /1 0. 5χ/ μTχγ[] 1 /2 F m ＜ 0. 1 1. 6F1 /3 m X2 /3 m Zi Fm＞ 0. 1， μ/wm≥ 2 0. 8F1 /3 m X2 /3 m Zi Fm＞ 0. 1， μ/wm＜ 2        3 式中 Cy为地面横风向积分浓度， mg/m3， 由式 4 确 定 Cy μh Q 2F1 2πσ * Z 槡 1 exp － h* 2 1 2σ * Z [] 1 2F2 2πσ * Z 槡 1 exp － h* 2 2 2σ * Z [] 2 4 2. 2. 2小风对流尺度模式 在不稳 定 条 件 下， 对 高 浮 力 烟 羽 采 用 Briggs 1985 的小风对流尺度模式， 见式 5 当 x ＜ 10F /w3*时， C 0. 021Qw3*x1 /3 F4 /3Ziexp－ 1 2 Y － Yp σ r [] 2 σy 1. 6F 1 /3 m X2 /3 m Zi 当 x≥10F /w3*时， 121 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 C Q/ w* [] hexp － 7Fp zw3 * 3 / [] 2 ． exp－ 1 2 Y － Yp σ r [] 2 5 σy 0. 6X * Zi 2. 2. 3Loft 模式 对中性条件下的高浮力烟羽， 采用 Weil 1991 的 Loft 模式， 见式 6 C Q 2πZ1σy 槡 μ 1 － erf Φ [] exp － 1 2 Y － Yp σ r [] 2 σy 1. 6F1/3X2/3μ－1 L ＞ 0， 或 L ＜ 0， 且 μ/w*≥ 2 0. 8F1/3X2/3μ－1 L ＞ 0， 且 μ/w*＜ 2 { 6 2. 3应用实例 2. 3. 1污染源参数 某焦化公司拟在西南地区建 2 座 60 孔 JN60 － 6 型 6 m焦炉， 年产干熄焦 120 万 t。该焦炉车间的苯 并［ a］ 芘排放矩形面源参数见表 1。 气象参数采用当地近 3 年的逐时逐次气象观测 资料。当地多年平均风速为 1. 0m/s， 主导风向为 W 表 1苯并［a］芘排放矩形面源参数 面源名称 面源起始点 X 坐标 /mY 坐标 /m 海拔高 度 /m 面源长 度 /m 面源宽 度 /m 排放高 度 /m 年排放小 时数 / h 排放 工况 评价因子源强 / g s － 1m－ 2 焦炉车间00502. 530050108760正常4. 44 10 － 8 风， 次主导风向为 SE 风， 区域多年风玫瑰图见图 1。 图 1区域多年风玫瑰 地形 参 数 采 用 SRTM 90 地 形 数 据，精 度 为 90 m 90 m， 拟建项目北侧地势高， 区域地形模拟图 见图 2。 图 2区域复杂地形示意 2. 3. 2计算结果 根据 ADMS 模式计算结果， 输出苯并［a］芘日均 浓度等值线见图 3、 图 4。为保障厂界范围居住区安 全， 结合苯并［a］芘浓度模拟结论， 确定评价区域内 日均最高浓度高于 GB 30951996环境空气质量标 准 中二级环境质量标准 拟建项目区域环境功能区 划为二类区 0. 01 μg/m3的区域为防护距离范围。 图 3苯并［a］芘日均最高浓度分布图 不输入地形数据 图 4苯并［a］芘日均最高浓度分布图 输入地形数据 据图 3、 图 4 可见， 不输入地形数据时苯并［a］芘 超标区域为 2. 02 106m2， 等效半径803 m， 超标区域 221 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 最远点距焦炉车间中心为1 291 m， 输入地形数据时 苯并［a］芘 超 标 区 域 为 6. 34 105m2， 等 效 半 径 450 m， 超标区域最远点距焦炉车间为1 314 m。 2. 4结果分析 由图 3、 图 4 可见， 苯并［ a］ 芘日均浓度值受气象 条件及地形条件影响明显， 苯并［a］芘超标区域主要 沿主导风向扩展， 考虑地形高程的苯并［a］芘超标区 域较不输入地形数据的苯并［a］芘超标区域较小， 但 扩展直线距离相差不大， 结合实际情况， 本文建议该 类项目防护距离定为1 314 m， 但在主导风向侧风向 和受地形条件限制的区域可适当调整， 调整的范围不 应超过等效半径450 m。 采用公式法、 行业标准法、 SCREEN3 法及 ADMS 法所计算出的防护距离， 计算参数见表 1， 计算结果 见表 2。从表 2 可以看出 焦炉车间苯并［a］芘的防 护距离， 采用 GB /T 1320191 中的公式法计算结果 较大， 在实际执行中存在 一 定的 困 难， 行 业 标 准、 SCREEN3 法和 ADMS 模式法计算结果较为接近。采 用 ADMS 模式计算的结果可综合考虑不同污染源强 的影响， 并考虑了风向风速、 地形条件的影响， 与实际 风向、 地形情况较为接近， 即防护距离区域主要向主 导风向扩展， 并受地形高差条件影响明显， 建议在确 定复杂地形条件下的建设项目的环境防护距离时， 可 参考采用大气导则推荐的进一步预测模式进行计算， 并结合实际风向、 地形条件作适当调整。 表 2不同方法确定结果比较 m 公式法 行业 标准 SCREEN3 法 ADMS 模式法 环境防护距离3 1851 4001 3501 314 3结论 1ADMS 模型以环境空气质量是否达标为出发 点确定环境防护距离， 模式考虑了建筑物下洗、 地形 条件和气象条件的影响， 较现行的卫生防护距离和大 气环境防护距离的确定方法更贴近实际情况， 更具科 学性和可操作性。 2确定环境防护距离时， 应综合考虑风向和地 形的影响， 建议在主导风向方向根据实际情况适当扩 展， 主导风向侧风向或遇高山阻挡时， 可适当缩小， 或 根据等值线图的浓度覆盖范围进行具体划分。 参考文献 ［1］林春绵， 张震杰， 陈金海， 等． 环境影响评价中卫生防护距离设 置的探讨［J］． 环境科学与技术， 2008， 31 7 129- 131． ［2］HJ 2. 22008环境影响评价技术导则 － 大气环境［S］． ［3］张新莉， 吴新敏， 雷玉国． 环境影响评价中大气环境防护距离和 卫生防护距离的探讨［J］． 科技创新导报， 2009 23 108． ［4］王栋成， 王静， 曹洁， 等． 大气环境防护距离与卫生防护距离确 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