Page 63 - 新时期环境影响评价与咨询研究

第二章 规划项目环境影响评价

的散布形态与正态分布的明显差别。
从 20 世纪 60 年代末污染浓度的计算开始采用数值模式方法，它是在气象场
的数值预报基础上得到风场和温度场的时空变化，进而得到湍流场分布，再采用

扩散方程的数值解得到在这个气象场中的浓度分布。1983 年 Piekle 提出了表达
复杂地形的 σ 坐标系，从此之后的 20 年中数值模式研究有了长足的进展。例如
美国科罗拉多州立大学的区域大气模拟系统（RAMS）、北京大学大气环境模式
（PUMA），实现了大气区域尺度的复杂地形上模拟计算气象场分布。

20 世纪 80 年代结合数值模式进展，核安全准则也有相应的提升，它要求在
核事故发生后，在 10min 内给出快捷的放射性浓度分布，可采用正态模式产生的
图标，并在 30min 内给出数值模式计算结果。为此，美国原子能委员会属下的

Livermore 实验室、Hanword 实验室、LosAlamos 实验室等都发展出不同的数值
模式。中国城市大气环境评价始于 20 世纪 70 年代初，1973 年中国科学院大气
物理研究所和北京大学在北京西郊开展一次大规模野外实验，除了气象观测还用
照相法测得烟云的垂直扩散系数。
20 世纪末北京市开展了朝阳区中央商务区（CBD）建成后的大气环境评价。

CBD 几千米范围内已建和待建建筑物模型都放在风洞中，用颗粒物（如米糠）
的吹蚀法测得此区域街道上的风速分布，数值模式采用 10m 网格精度模拟出该
区域三维温度场、风场和浓度场分布。结果表明风洞实验和数值模拟所得到的

街区中风速分布有相当好的一致性，证明数值模式有能力计算出高大建筑群覆
盖的城市大气边界层几千米范围内的气象场。2003 年，李磊等人应用 CFD 软件
Fluent 对城市街区大气环境进行了研究，展现出在街区大气环境中的应用前景。
遗憾的是这些研究成果没能在以后的大气污染扩散模拟中得到很好的发展应用。
用于大气扩散模拟的数值模式有拉格朗日模式和欧拉模式两类。拉格朗日模

式是跟随流体移动的粒子来描述污染物浓度及其变化，能细致描述大气污染物在
大气流场中的扩散和传输（Draxler），它是一种描述污染物扩散的自然方式，模
式采用的坐标固定在气流微团上随气流一起移动，输送－扩散方程中不再出现平

流项，因此这类模拟中也不会出现“数值伪扩散”现象。以拉格朗日为基础的扩
散模式多适合模拟几千米至几十千米区域的污染扩散，是比较高级的扩散模式，
需要三维随时间变化的气象数据，且能正确描述湍流扩散过程，因此目前基于拉
格朗日方法的扩散模式得到较为广泛的应用，其代表的模式是混合单粒子拉格朗

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