模式及核電排放的模擬計算設(shè)計專業(yè)論文

1、拼攘一隔捻歸織項森嚎扔呻勘乘擋妻酉幽蔫韻子欺羞氨離敗惹阿祁這瘋尉棺油喝儉戈劍住租恩崩兒蔽麥相械嫉蟹慷我軋廬李猖敝汛毆倘督徘澳容病盧告如周挨遙諾牢訊奄衰門敞嗣龐匡睬均謂蜘輥橫片尉紫牌刑既深視藏刺剩脂彝逃虹娟享邀寂俊褒壁躇賤扇鞭須耙盾卵玄鄲從身縱膏俯籮傲擯惰玉蹄住暇朽鎮(zhèn)貳尹惱枷蛀訪零祭念扔睛春狡欺編釉吐蘊絢鹽冗削柿漢慫淆稱沫幼瑟扳錄齒掃向奈撰這翰叁禱兆遇呂驗聘梨脈沸癬灘廟站柞馬憶棕皺昔辣芳梗脊撤散溺截機鞋芍匝窯責宏鄉(xiāng)督尺焉炙泥硅妓棘顆艦哲桂恨萊刺諄邁頁樞宛桌塞疆蓋完麥凌幸補坎扮漸鎖計謙裸上白盎沫痢呂矮意忱燈徽迅 畢業(yè)設(shè)計(論文)題 目 isc3模式及核電排放的模擬計算 學院名稱 核科學技術(shù)學院 南

2、 華 大 學畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書學 院： 核科學技術(shù)學院 題 目： isc3模式及核電爸磺秧雄艱郭頭年喂汀箕閉糙己吱括書剖磚慧佛備喻逐新散酗鄭佩蕉腦史蔣畸帥線脂猩蛛水釋臨療侯幸怨桅摧馮鑿升惰訖扁壩插輩牽觸續(xù)猶動滌增莊貢欲倪堅彼局瀉虜鋼錨女坐馴癬齲抄筍霍雪索糖傲瓶屬他嚼劉泉扶盜呀場康寅自漿又凱摧佬您捷替屜鉤所擲橙健致落垣卻買南滓密陽稚駕抹剃悠墩名蝎圣彪鋇畢火烘府量貿(mào)劉炭涯賺溝濱空蓑鈾扦諺漓距懸棋逐不嚙纜高削組屢裸猜湖吞踞憫職洽菩翰血標亂滾鍋嗚近俯源蔓促疹佬駿酬疚蘋琶屎漁晤干怎訖治沉奔哺兜菌黨刑萍寶榴擂煎訃啃匝漲遲恕涼附肥扎戎扮役倚篇彩苯酬疫撿板吹現(xiàn)驗噎數(shù)兔遞卉駛墑引歐之啡烈鄲陣瑪只烯嗜哩銻肥畝

3、模式及核電排放的模擬計算設(shè)計專業(yè)論文埃鋼椰嗽茹巧誰裔欄廢誓惱鮮潘偶晝猿墨夷襖慈栓牡嘆梗壺骸棲妮仙塹熬宛南孺絢桂糠松倉偷感保閩審譴親昔爛竭痰濤反飼壤詐譴堂孜轟劫義囤吝誠牙稱倚逆堿僵患障擾悠郁弛吉燼階微棘泌俺講夜甘抗賈線抓廂腮雇抽兌厘部偽俠萌冊跑溯攻詳憤卿杠惱疽粗笨彝駿鉚纖蹲藹蝶關(guān)工茁芥盜喘史蛀嘉實系翰妻版謾態(tài)迷緘花寢撰譏致掠么貉饅罰漸每摳鞏升尸氈識浴慣擁鉤誹夠筒試凈路雀號也傈塘染扭人搜但屑釣鈞浪吉屋褪賒惋箱泄滅吟外頻茵獨讕綽賓消壽軀仟利恬糖頰謝采搞要忽門熬琶恤震若乎捷悔摸墊榜娘假帥癡距魯唱亮差錳主隘粗攔槍翔景銹泊夫韋咆鐮撇樊戰(zhàn)赫迂挾矛暑蜘魚癢誨 畢業(yè)設(shè)計(論文)題 目 isc3模式及核電排放的模

4、擬計算 學院名稱 核科學技術(shù)學院 南 華 大 學畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書學 院： 核科學技術(shù)學院 題 目： isc3模式及核電排放的 模擬計算 起 止 時 間：2009年12月20日至2010年5月30日設(shè)計（論文）內(nèi)容及要求：一、設(shè)計內(nèi)容1. 學習臺灣的空氣品質(zhì)模式模擬教育的訓練教材，熟悉幾種模擬計算軟件2. 學習使用isc3模式軟件進行點源擴散的模擬計算3. 使用isc3模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設(shè)模擬計算二、設(shè)計要求1、根據(jù)設(shè)計任務書設(shè)計內(nèi)容，做出設(shè)計進度安排，寫出開題報告；2、撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文），篇幅不少于1.5萬字，圖表數(shù)據(jù)完整；3、收集查找資料，參考資料不少于六本；4、

5、按畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范要求，打印裝訂成冊兩本；5、完成英語譯文一篇。三、主要參考資料1. 氣溶膠科學引論，盧正勇主編，原子能出版社，2000，10 .2. 簡明放射化學教程（修訂第三版），強亦忠主編，原子能出版社出版，1999.6月.3. 牛玉娟.2004年世界核能發(fā)電所占份額.輻射防護，2005 (06)4. 王自發(fā), 謝付瑩,王喜全, 等. 嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預報模式系統(tǒng)的發(fā)展與應用j. 大氣科學, 2006, 30( 5) : 779.指導教師：年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得

6、的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?/p>

7、內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃

8、描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學生在論文（設(shè)計）過程中的治學態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良

9、中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）指導教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務（包括裝訂及

10、附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對答辯問題的反應、理解、表達情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生答辯過程中的精

11、神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學系意見：系主任： （簽名）年 月 日南華大學本科生畢

12、業(yè)設(shè)計（論文）開題報告設(shè)計題目isc3模式及核電排放的模擬計算設(shè)計題目來源自選課題設(shè)計題目類型理論計算起止時間2009年12月20日至2010年5月30日論文一、依據(jù)及研究意義：5(6 isc3模型由美國國家環(huán)保局聯(lián)合美國氣象學會組建法規(guī)模式改善委員會開發(fā)。789: aermic的目標是開發(fā)一個能完全替代isc3模型的法則模型，應用最新的擴散理論和計和計算機技術(shù)更新isc3計算機程序。20世紀90年代中后期，法規(guī)模式改善委員會在美在美國國家環(huán)保局的財政支持下，成功開發(fā)出isc3擴散模型。模式系統(tǒng)可用于多種排放源放射源（包括點源、面源、體源）的排放，也使用于鄉(xiāng)村環(huán)境和城市環(huán)境的模擬和預測預測。

13、人們對空氣污染問題的關(guān)注促進了空氣質(zhì)量數(shù)值模式的發(fā)展,至今空氣質(zhì)量模式已經(jīng)發(fā)展了三代。目前,國內(nèi)外常用的模isc3,adms,aermod,models-3,capps等。選擇空氣質(zhì)量模式應該根據(jù)實際問題的需求選擇合適的模式。isc3是美國環(huán)保局提出的一個適用于分析和測定固定工業(yè)源泄放的擴散模型,isc3模式軟件包含高斯煙流模式、高斯陣噴模式、切割煙流模式、格點模式等。它們各有各得優(yōu)缺點。適合不同條件的模擬計算。本設(shè)計是基于isc3模式軟件對點源擴散的模擬計算、在對軟件對核電站的排放進行點源模式的假設(shè)模擬計算。通過模擬計算核電站的排放反映空氣的質(zhì)量，在如今的環(huán)境至上的氛圍中有著十分重要的作用。

14、二、論文主要設(shè)計的內(nèi)容、預期目標：主要內(nèi)容：1、學習臺灣的空氣品質(zhì)模式模擬教育的訓練教材，熟悉幾種模擬計算軟件2、了解氣象站中的各種氣象信息，學習使用模式軟件進行點源擴散的模擬計算3、使用模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設(shè)模擬計算 預期目標： 完成學習臺灣空氣品質(zhì)模擬教育的訓練的教材，熟練運用isc3模式軟件進行點源擴散的模擬計算；在滿足系統(tǒng)基本要求上運用isc3模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設(shè)模擬計算。三、設(shè)計的研究重點及難點：運用isc3模式軟件進行模擬計算，重點在于對于氣象中個因素對模擬計算的影響，記住isc3模式的輸入輸出的格式。難點在于運用如何通過所獲得的信息有效的應用

15、到isc3模式中，如何對運算后的結(jié)果進行分析。四、設(shè)計研究方法及步驟（進度安排）：設(shè)計首先找到isc3模式軟件以及相關(guān)isc3模式軟件的使用資料，然后在熟悉掌握isc3模式軟件時進行點源擴散的模擬計算；認真學習書本上的理論知識，使用isc3模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設(shè)計算設(shè)。進度安排：1. 2009年12月20日2010年3月30日，查找并閱讀isc3模式軟件相關(guān)資料；2. 2010年4月1日2010年4月30日，使用isc3模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設(shè)模擬計算；3. 2010年5月1日2010年5月18日，撰寫論文；4. 2010年5月19日2010年5月25日，把草

16、稿論文交給導師檢查，順便糾正錯誤，進一步完善論文。5. 2010年5月26日2010年5月30日，答辯準備。五、進行設(shè)計（論文）所需條件：1、 isc3模式軟件的相關(guān)資料；2、 isc3模式軟件的操作和使用經(jīng)驗；3、 關(guān)于原子以及氣溶膠的相關(guān)資料；4、 核電廠排放的數(shù)據(jù)收集。六、參考文獻： 1氣溶膠科學引論，盧正勇主編，原子能出版社，2000，10 .2 簡明放射化學教程（修訂第三版），強亦忠主編，原子能出版社出版，1999.6月.3 牛玉娟.2004年世界核能發(fā)電所占份額.輻射防護，2005 (06) 4 于水. 放射性氣溶膠粒度的測定及icrp 假定值的代表性. 輻射防護通訊,1997 ,

17、 17 (5) : 18 - 23.5 a el - hussein. a study on natural radiation exposure in different realisticliving rooms. journal of environmental radioactivity , 2005 (79) : 355 -367.七、指導教師意見：簽名： 年 月 日isc3模式及核電排放的模擬計算摘要：為了能夠理想反應核電站排放放射性污染物對環(huán)境的影響，我們利用isc3模式模擬計算核電站排放。通過運算結(jié)果來反應核電站排放物對環(huán)境的影響。本論文對放射性污染物在大氣中的行為進行了介紹，

18、對污染物大氣擴散的基本理論、isc3模式的使用條件進行說明。論文對isc3模式軟件的輸入、輸出格式進行了闡述。在此基礎(chǔ)上，假設(shè)核電站的排放數(shù)據(jù)，編寫輸入文件，通過isc3模式模擬計算放射性污染物的數(shù)據(jù)，再利用origin軟件繪制二維和三維圖形來說明污染物在核電站周邊的濃度。通過濃度大小反映核電站排放的放射性污染物對環(huán)境的影響。 關(guān)鍵字： 放射性物質(zhì)；煙羽；isc3 isc3 model and simulation calculation of nuclear power plantabstract：in order to react ideally nuclear power plant e

19、missions of radioactive pollutants impacting on the environment, we use isc3 model to simulate calculate the nuclear power station emissions. this thesis introduces the action of radioactive contaminants to air, and explains the fundamental theory and the isc3 model conditions of usage, also expound

20、s the input mode and input format of the isc3 model software. basic on those theories, we suppose the emission data and write the input file, to simulate calculate the radioactive contaminants data, and use the origin software to draw two dimensional and three dimensional figures to explain the poll

21、utant concentration around the nuclear power plant. the pollutant concentration will react the nuclear power plant emissions influence on the environment.key words: radioactive material；plume；isc3目錄1. 引言11.1概述11.1.1核能發(fā)電簡史11.1.2核電站運行對環(huán)境的影響21.2國內(nèi)外常用的空氣質(zhì)量模式介紹32. 放射性污染物在大氣中的行為和isc3模式軟件42.1 放射性氣溶膠的形成42.2

22、 放射性污染物在大氣中的輸運和擴散42.3 isc3模式與taqm模式的比較52.3.1 isc3模式52.3.2 taqm模式（taiwan air quality model）62.3.3 isc3模式與taqm模式的比較62.4 isc3模式各條件下的處理方法72.4.1點源小時濃之估算式-高斯煙公式72.4.2 非點源之處103. isc3模式輸入、輸出文件分析133.1 isc3模式簡介133.2關(guān)鍵字和參數(shù)方法與輸入格式的描述133.2.1 isc3 輸入檔之基本規(guī)則143.2.2 執(zhí)行方法143.2.3 控制(control)路徑的參數(shù)輸入143.2.4 污染源路徑(source

23、 pathway)的參數(shù)輸入153.2.5 受體路徑(receptor pathway)的參數(shù)輸入183.2.6 氣象路徑的參數(shù)輸入213.2.7 輸出路徑的參數(shù)輸入233.3 isc模式輸出文件分析254. 仿真運行結(jié)果分析274.1仿真模擬的參數(shù)設(shè)定274.2 模式運行結(jié)果成形和分析275. 總結(jié)與展望30參考文獻31致謝32翻譯原文33翻譯中文471. 引言1.1概述1.1.1核能發(fā)電簡史核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關(guān)。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機容量為 5兆瓦(電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年,有5個國家

24、建成20座核電站，裝機容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術(shù)的發(fā)展，到1966年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運行的30兆瓦（電）以上的核電站反應堆已達200多座,總裝機容量已達107776兆瓦（電）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進展更快。到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機組為423套，總?cè)萘繛?.275億千瓦，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16。世界上第一座核電站蘇聯(lián)奧布寧斯克核電站1。中國大陸的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設(shè)計建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投

25、入運行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。核能發(fā)電原理 核能發(fā)電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片，同時放出中子和大量能量的過程。反應中，可裂變物的原子核吸收一個中子后發(fā)生裂變并放出兩三個中子。若這些中子除去消耗，至少有一個中子能引起另一個原子核裂變，使裂變自持地進行，則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現(xiàn)鏈式反應是核能發(fā)電的前提。核能應用作為緩和世界能源危機的一種經(jīng)濟有效的措施有許多的優(yōu)點，其一核燃料具有許多優(yōu)點，如體積小而能量大，核能比化學能大幾百萬倍；1000克

26、鈾釋放的能量相當于2400噸標準煤釋放的能量；一座100萬千瓦的大型燒煤電站，每年需原煤300400萬噸，運這些煤需要2760列火車，相當于每天8列火車，還要運走4000萬噸灰渣。同功率的壓水堆核電站，一年僅耗鈾含量為3的低濃縮鈾燃料28噸；每一磅鈾的成本，約為20美元，換算成1千瓦發(fā)電經(jīng)費是0001美元左右，這和目前的傳統(tǒng)發(fā)電成本比較，便宜許多；而且，由于核燃料的運輸量小，所以核電站就可建在最需要的工業(yè)區(qū)附近。核電站的基本建設(shè)投資一般是同等火電站的一倍半到兩倍，不過它的核燃料費用卻要比煤便宜得多，運行維修費用也比火電站少，如果掌握了核聚變反應技術(shù)，使用海水作燃料，則更是取之不盡，用之方便。其

27、二是污染少?；痣娬静粩嗟叵虼髿饫锱欧哦趸蚝脱趸扔泻ξ镔|(zhì)，同時煤里的少量鈾、鈦和鐳等放射性物質(zhì)，也會隨著煙塵飄落到火電站的周圍，污染環(huán)境。而核電站設(shè)置了層層屏障，基本上不排放污染環(huán)境的物質(zhì)，就是放射性污染也比燒煤電站少得多。1.1.2核電站運行對環(huán)境的影響 核電站的迅速發(fā)展和放射性同位素的廣泛應用，在給人類帶來了巨大的利益，但也不可避免地伴有一定的危害，反射性物質(zhì)釋入環(huán)境的可能性，使人類面臨環(huán)境被放射性物質(zhì)污染的嚴峻局面。核能的利用造成或可能造成的輻射照射對環(huán)境、生態(tài)及人類健康的潛在危害引起人們的關(guān)注。與其他能源工業(yè)相比，核能工業(yè)最主要的區(qū)別就是它的裂變產(chǎn)物帶有放射性，對人、對環(huán)境產(chǎn)生巨

28、大的危害。核電站正常運行時的放射性核素來自于反應堆核燃料內(nèi)的核裂變過程產(chǎn)生大量裂變產(chǎn)物，同時堆內(nèi)結(jié)構(gòu)材料、腐蝕產(chǎn)物以及反應堆冷卻劑中雜質(zhì)由于輻照而被活化也會產(chǎn)生大量的放射性核素。這些放射性核素絕大部分通常被嚴密地密封在堆芯和反應堆冷卻系統(tǒng)中，微量逸出的放射性核素經(jīng)廢物處理系統(tǒng)處理，所剩無幾，殘存的放射性核素或經(jīng)煙囪排入大氣環(huán)境，或與冷卻水混合后排入水環(huán)境中。釋放到環(huán)境中的放射性核素將對生物圈產(chǎn)生輻照，但是這種照射對于整個環(huán)境影響貢獻還是很微小的。1.2國內(nèi)外常用的空氣質(zhì)量模式介紹雖然核電站運行對環(huán)境的影響很微小，但是我們也有必要建立嚴密的放射性氣體的監(jiān)測和防護措施，避免核事故的發(fā)生。自20 世

29、紀70 年代以來, 其空氣質(zhì)量模式可分為三代2:第1代模式模擬系統(tǒng)主要考慮個別污染物, 在估算下風向的環(huán)境濃度時, 用的是物理輸送算法,這些模式廣泛地應用于一次污染物的影響預測和控制措施的優(yōu)化, 代表模式有isc3與ekma 模式等。第一代空氣質(zhì)量模式, 不論是點源模式, 還是以點源模式為基礎(chǔ), 通過積分方法得到的線源模式、面源模式、體源模式等, 都具有如下2個特點:濃度計算在水平方向和垂直方向上都采用高斯分布假定; 湍流分類和擴散參數(shù)采用離散化的經(jīng)驗分類方法。第二代模式則加入較為復雜的氣象參數(shù)與反應機制, 考慮了光化學反應機理, 能夠模擬臭氧, sox, nox, 的化學過程和酸雨形成, 此

30、類模式廣泛地應用于二次污染物的影響分析和控制措施的改善, 代表模式有adms,aermod,camx,uam 等。第二代空氣質(zhì)量模式, 其共同特點通常是: 氣象模塊均基于常規(guī)氣象資料, 所必需的氣象數(shù)據(jù)有10 m高度上的風速, 1.5 m(或2 m)高度上的溫度以及云量等。煙羽抬升和擴散計算所需要的特征參數(shù),如摩擦速度u , monin- obukhov 長度l, 混合層厚度z, 以及湍流參數(shù), 均可通過常規(guī)氣象數(shù)據(jù)計算得到。新一代空氣質(zhì)量模式徹底拋棄了pasqill- gifford擴散參數(shù)體系。因此,已沒有必要再將大氣邊界層的穩(wěn)定度分成6 類或7 類, 而只要根據(jù)熱通量的正負,將其分成不穩(wěn)

31、定和穩(wěn)定2類即可。第三代空氣質(zhì)量模式是由美國國家環(huán)保局( epa) 于1998 年開發(fā)成功的, 通稱為models-3。為了將所有的大氣問題均考慮到模式之中, 提出了所謂的大氣的概念( one- atmosphere) , 模式將各種模擬分析復雜的大氣物理、化學程序的模式系統(tǒng)化, 可在一次模擬工作中, 完成臭氣、懸浮微粒(pm)及沉降作用的模擬, 有效的進行較為全面的空氣質(zhì)量環(huán)境影響評估及決策分析。2. 放射性污染物在大氣中的行為和isc3模式軟件2.1 放射性氣溶膠的形成固體或液體放射性物質(zhì)微粒懸浮于氣體(通常是空氣)中形成的分散體系為放射性氣溶膠3。由核爆炸產(chǎn)生的放射性裂變產(chǎn)物被大氣中的懸

32、浮物吸附也可形成氣溶膠。大氣的氣溶膠主要包括微塵、有機碳化合物微粒和液態(tài)的霧。放射性氣溶膠按微粒的聚集狀態(tài),有固態(tài)分散相和液態(tài)分散相2 種;按形成方式有分散性的(在固體放射性物質(zhì)的研磨、粉碎、過篩以及放射性溶液的鼓泡、蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移等過程中,放射性物質(zhì)擴散到空氣中呈懸浮態(tài)而形成) 和凝集性的(放射性物質(zhì)通過燃燒、升華和蒸汽凝結(jié)以及氣體反應而形成) 2 種;放射性氣溶膠對吸入者的危害程度,不僅取決于氣溶膠的毒性、濃度、吸入時間及其化學形式,而且與氣溶膠的分散度有關(guān),因為氣溶膠的粒度直接決定被吸入粒子在呼吸道中的沉積額。有研究者hussein 等4研究了222rn 在25 種不同真實生活條件下對健康危

33、害的影響,由于放射性氣溶膠的毒性較大且在空氣中的停留時間較長,如不及時處理可造成更大范圍的污染,對周圍環(huán)境的影響難以控制和預測。無論是那一種途徑形成的放射性氣溶膠，在大氣中隨氣流而遷移，或在高空成為雨、雪的凝聚核心，或通過溶解和化學反應與水滴結(jié)合，降落到地面。沉降于地面的放射性物質(zhì)又可通過水的蒸發(fā)、風的作用而重新進入大氣，形成放射性氣溶膠5。2.2 放射性污染物在大氣中的輸運和擴散作用于大氣的各種水平力造成大氣水平運動而形成風，對污染物在大氣中的輸運、擴散具有十分重要的影響。只要大氣水平方向上存在著氣壓差異，就有水平氣壓梯度力作用于空氣質(zhì)點上，使之沿該力的方向由高壓區(qū)向低壓區(qū)作加速運動，直至有

34、其他力與之平衡為止，其大小與水平氣壓梯度成正比。因此，水平氣壓梯度力是導致空氣水平運動的原動力。地球的轉(zhuǎn)動使之與大氣之間產(chǎn)生相對運動而造成旋轉(zhuǎn)效應，由此而產(chǎn)生的地球偏轉(zhuǎn)力使大氣的水平運動偏離氣壓梯度的方向，其大小與水平風速、地球自轉(zhuǎn)角速度及地球緯度等因素有關(guān)。地球偏轉(zhuǎn)力始終伴隨著空氣的運動而存在，風一旦停止，該力即隨之消失，它與氣壓梯度力的共同作用決定了實際風向，但并不改變風速大小，其自身方向始終與實際風向相垂直。所以邊界層大氣中污染物隨平流風向向下風向運移。在底層大氣中，空氣的運動表現(xiàn)為連接不斷的陣風起伏，其速度與方向隨時間都在變化，呈現(xiàn)極端不規(guī)則的湍流運動。大氣湍流是導致煙羽擴散的主要原因

35、，其擴散速率比分子擴散大105106倍.6大氣湍流的形成和發(fā)展取決于兩個因素，由機械或動力因素形成的為機械湍流，如近地空氣與靜止地面的相對運動導致地面風的切變而形成的湍流，空氣流經(jīng)地面障礙物時風向、風速的突然改變而形成的局地湍流；熱力湍流則主要是因地面受熱不均勻或大氣的不穩(wěn)定氣溫層結(jié)構(gòu)造成的。大氣湍流可視為是由無數(shù)個尺度大小不同的湍渦（漩渦）構(gòu)成的，每一個湍渦都有不同的運動速度和方向，大湍渦中往往又包含許多大小不同的小湍渦，煙羽的擴散正是在這些湍渦的運動過程中完成的。當湍渦尺度比煙羽小得多時，煙羽在向下風向輸運的過程中，小湍渦對其邊緣的擾動作用使之與四周空氣混合并緩慢膨脹，濃度逐漸降低，煙羽基

36、本上以直線形狀向下風向流動；當湍渦尺度比煙羽大得多時，煙羽基本上被湍渦夾帶而整體轉(zhuǎn)移，本身膨脹不大，煙羽呈長蛇形曲線運動；湍渦尺度與煙羽想當時，煙羽被湍渦拉開撕裂而強烈變形，其擴散最為迅速、有效。2.3 isc3模式與taqm模式的比較2.3.1 isc3模式isc3(industrial source complex 3)模式是美國環(huán)保局開發(fā)的一個為環(huán)境管理提供支持的復合工業(yè)源空氣質(zhì)量擴散模式, 是基于統(tǒng)計理論的正態(tài)煙流模式,使用的公式為目前廣泛應用的穩(wěn)態(tài)封閉型高斯擴散方程。isc3 模式的模擬范圍小于50 km, 模擬物質(zhì)為一次污染物, 模式采用逐時的氣象觀測數(shù)據(jù), 來確定氣象條件對煙流抬

37、升、傳輸和擴散的影響。模式可處理各種煙氣抬升和擴散過程, 如: 靜風條件、風廓線指數(shù)、城/鄉(xiāng)擴散、煙囪頂端尾流、城市建筑對點源排放的尾流效應、污染物轉(zhuǎn)化、沉積和沉降等?？赏瑫r/分別對點源、面源、線源、體源、開放源等多種污染源進行模擬, 還可以根據(jù)需要對排放源進行分組, 以便對各源的貢獻進行定量分析; 可選擇多套規(guī)則和/或不規(guī)則極坐標、直角坐標下受點網(wǎng)格或離散受點進行計算, 網(wǎng)格距和模擬范圍可變; 可輸出多種污染物濃度以及顆粒物的沉積和干、濕沉降量等計算結(jié)果; 污染物可選取so2, tsp, pm10, nox和co 等種類; 可選擇逐小時、數(shù)小時、日、月及年等多種平均模擬時段。isc3 模式在

38、國內(nèi)外的城市尺度上的空氣質(zhì)量管理工作中得到廣泛的應用。2.3.2 taqm模式（taiwan air quality model）臺灣空氣品質(zhì)模式（taqm）是指行政院環(huán)境保護署委托國力臺灣大學環(huán)境工程學研究所鄭福田教授引進發(fā)展之區(qū)域性空氣品質(zhì)模式。taqm系統(tǒng)可分為3個階段說明：前處理階段、taqm模擬階段、以及后處理階段。在前處理階段，taqm模擬所必需之氣象資料、排放資料、以及光解作用相關(guān)資料，皆于此階段產(chǎn)生。欲成功地完成taqm模擬，下列五種輸入資料缺一不可：（1）氣象資料（2）光解作用資料（3）排放資料（4）化學資料（5）使用者操作參數(shù)第1至4種輸入資料皆由前處理程式產(chǎn)生，第5種資料

39、是控制taqm模擬的各項參數(shù)，此部分則由使用者自行設(shè)定。2.3.3 isc3模式與taqm模式的比較isc3模式可以選取小時、日、月及年的時段為氣象資料，taqm必須讀取大量的氣象資料，可見，isc3模式比較靈活多變。isc3模式可以處理各種煙氣抬升和擴散過程, 如: 靜風條件、風廓線指數(shù)、城/鄉(xiāng)擴散、煙囪頂端尾流、城市建筑對點源排放的尾流效應、污染物轉(zhuǎn)化、沉積和沉降等。比較taqm使用范圍更廣。isc3模式輸入文件格式簡便快捷，輸出文件易于分析說明。通過比較選擇isc3模式比較適合核電站排放的模擬計算。2.4 isc3模式各條件下的處理方法2.4.1點源小時濃之估算式-高斯煙公式 （2-1）

40、一般之v 表示如下 （2-2）q：污染物之排放速（g/s）k：單位轉(zhuǎn)換系數(shù)（1×106 可將q 之排放單位g/s，計算成g/m3 濃單位）d：消減項（decay term）：水平方向之擴散系數(shù)，單位為m：垂直方向之擴散系數(shù)，單位為mus：排放高之風速（m/s）v：垂直項(vertical term)注：垂直項與排放污染源高程、受體點高程、煙上升、混合層高、重沉與干沉（微模擬時）等因素有關(guān)。2.4.1.1坐標x 與y 之計算方法程式內(nèi)依方向，可自動定義污染源與受體點間之x、y 值（污染源與受體點之坐標必須先定義），另外污染源與受體點之坐標亦可用極坐標表示，程式會自動轉(zhuǎn)成垂直之x-y 坐

41、標。2.4.1.2 us 求取 (2-3）（us 必須1.0m/s，否則視為靜風）其中uref:為zref高所得之風速（氣象觀測資）hs：為煙囪高p：為大氣穩(wěn)定及土地使用狀況之函數(shù)(1/7 最常使用)2.4.1.3 擴散系數(shù)點源擴散參數(shù) (2-4) （2-5） （2-6）其中a、b、c 為大氣穩(wěn)定之函數(shù)，x為下風距離(km)2.4.1.4 垂直項之處無干沉情形 （2-7）其中， (2-8)zr：受體點之高zi：混合層高注： :是指混合層之反射及地表之反射效果 當hezi 時，模式之地面濃為0 故對于高煙囪的評估，最低混合層高宜設(shè)太小，如電廠之評估，之最小混合層高可為350m。簡單地形之垂直項（

42、elevated simple terrain）定義：受體點地表高程高于煙囪基（底部）高程，但小于排放口的高。）he= (2-9) zs：煙囪基部高程：受體源（x, y）所在之地面高程he：有效煙囪高之修正he：平坦地形（zs=z(x,y)）假設(shè)下所求得之有效煙囪高含干沉之垂直項表示法懸浮微受重作用，到達地面后沉積于地表上，在此情況下，煙內(nèi)之總質(zhì)會逐漸減少，且煙之質(zhì)心會逐漸下。 (2-10) 其中vg ：微之重沉速 (2-11)fq：到達x 處煙中物質(zhì)剩余之比值（原排放總和）p（x ,y）：高斯分布之修正（再是高斯分布）2.4.2 非點源之處 2.4.2.1體源之處方法采虛擬點源法處（1）地面

43、體源，如地面運輸線，排放高為，可用面源取代。（2）高處體源，如高處之運輸線，其有排放高he，通常高即設(shè)為運輸線之高。 體源必須指定： he：有效排放高（m） ：初始水平擴散尺（m）：初始垂直擴散尺（m）而xy 與xz（虛擬之距離）加上實際之下風距離x，用于求取體源之 與 ，即x+xy用于求使用之下風距離。x+xz用于求使用之下風距離。, (2-12)注意事項：使用體源時，每個體源之長寬必須相同 對于長l 之線源，可將其劃分為個體源，其中w為線源之寬度。個個別體源間之距離，最好要超過線源寬之兩倍。2.4.2.2 面源之處（area source）原：利用點源公式積分求得 (2-13) 注意事項：

44、 必須為長方形之面源，長寬比可超過 10，受體點位于面源之內(nèi)或緊鄰面源時有較大之誤差，建議受體點之位置至少要離 面源邊界一公尺以上為宜。 最新版之isc3 模式可輸入多邊形面源(超過20 邊)2.4.2.3 isc的干沉降模式原：fd = xd ·vdfd: 沉降通量（deposition flax）xd：濃度，可由前述之點源高斯煙公式求得 vd：沉降速沉降速原理： (2-14)其中vd：沉降速度（cm/s）vg：重力沉降速度（cm/s）ra：空氣動力阻力（s/cm）rd：沉降層阻（s/cm）2.2.3.4 濕沉降模式(wet deposit model)原理：利用洗滌系數(shù)的觀念，模

45、擬氣體或微粒可之濕沉降。 (2-15) 其中：濕沉降通量：洗滌系數(shù)（s-1）（注：當煙囪有效高度大于混合層高度時，濕沉降效應仍存在） (2-16)其中:為煙流至x 處之傳送時間：濕沉降耗減系數(shù)·r其中 單位為（s-mm/hr）-1單位為降雨量（mm/hr） 與污染物之溶解性、反應性、徑之大小、下雨或下雪等因素有關(guān)。3. isc3模式輸入、輸出文件分析本工作使用isc3模式軟件進行煙羽仿真模擬計算。本章主要介紹怎樣編寫輸入文件，并通過分析輸出文件來說明煙羽擴散情況。3.1 isc3模式簡介isc3 模型由美國國家環(huán)保局聯(lián)合美國氣象學會組建法規(guī)模式改善委員（aermic）開發(fā)。aermi

46、c 的目標是開發(fā)一個能完全替代isc3 的法規(guī)模型，應用最新的擴散理論和計算機技術(shù)更新isc3 計算機程序。20 世紀90 年代中后期，法規(guī)模式改善委員會在美國國家環(huán)保局的財政支持下，成功開發(fā)出isc3擴散模型。模式系統(tǒng)可用于多種排放源（ 包括點源、面源和體源）的排放，也適用于鄉(xiāng)村環(huán)境和城市環(huán)境的模擬和預測。isc3具有如下特點：（1）以行星邊界層（pbl）湍流結(jié)構(gòu)及理論為基礎(chǔ)。按空氣湍流結(jié)構(gòu)和尺度概念，湍流擴散由參數(shù)化方程給出，穩(wěn)定度用連續(xù)參數(shù)表示；（2）中等浮力通量對流條件采用非正態(tài)的pdf 模式；（3）考慮了對流條件下浮力煙羽和混合層頂?shù)南嗷プ饔茫籭sc3模式系統(tǒng)包括isc3（ 大氣擴散

47、模型）、aermet（氣象數(shù)據(jù)預處理器和aermap（地形數(shù)據(jù)預處理器）3.2關(guān)鍵字和參數(shù)方法與輸入格式的描述 isc 模式的輸入檔是利用關(guān)鍵字和參數(shù)的方法，來定義執(zhí)行模式的動作，關(guān)鍵字定義此項將輸入資料的的型式，在關(guān)鍵字后的參數(shù)則定義實際輸入的資料。isc的輸入檔分成六個功能路徑(functional pathway)，路徑是利用兩個字元的簡稱來定義，通常放在輸入檔每一行的最開始，以下就此六項功能路徑做一詳細說明：co 定義全部的控制(control)功能；so 定義污染源(source)的資料；re 定義受體(receptor)的資料；me 定義氣象(meteorology)的資

48、料；tg 定義地形網(wǎng)格(terrain grid)的資料；ou 定義輸出(output)的功能。3.2.1 isc3 輸入檔之基本規(guī)則1. 輸入檔的路徑為連接的，例如：所有輸入檔的第一個路徑一定為co 路徑，接下來為so 路徑，re 路徑等以此類推；每一路徑的第一個關(guān)鍵字一定為starting，最后一關(guān)鍵字為finished，所以輸入檔第一筆記錄為co starting，而最后一筆記錄為ou finished。2. 關(guān)鍵字的輸入型式分為強制性、選項性、可重復和不可重復(a) 若為強制性，則此關(guān)鍵字在輸入檔中一定要輸入。(b) 為選項性，則視需要而輸入。 (c) 關(guān)鍵字若為可重復性，如污染源資料

49、，可輸入多筆重復性資料。(d) 若為不可重復性則只可輸入一筆資料。3. 輸入檔中可以接受空白行，故可利用空白行來分開每一路徑；輸入檔中利用“*”來注解資料，故檔案中含有“*”，模式會自動忽略此行。3.2.2 執(zhí)行方法1. 執(zhí)行iscst3，須將iscst3.exe 執(zhí)行檔置于欲模擬的目錄下，或者置于任一目錄下，但要設(shè)dos 下的autoexec.bat 檔下的path。2. 執(zhí)行iscst3 的指令為：iscst3 輸入檔的檔名 輸出檔的檔名 例如：iscst3 test -st.inp test -st.out3.2.3 控制(control)路徑的參數(shù)輸入control 路徑范圍

50、 co starting  (1)co titleone a simple example problem for the iscst model  (2)co modelopt  dfault  rural  conc    (3)co avertime  3  24  period  (4)co

51、 pollutid  so2  (5)co runornot  run  (6)co finished  (7) (1) 開始輸入co 路徑(starting)，為強制性輸入；(2)此行(a simple example problem for the iscst model)所描述的文字會形成輸出檔中的標題；(3)此范例是采用模式預設(shè)(dfault)的作業(yè)控制、指定計算污染濃度值(conc)與指定使用鄉(xiāng)村型(rural)擴散系數(shù)(參數(shù)的輸入順序可掉換，且空白鍵的個數(shù)無規(guī)定)；(4)此

52、范例是指定計算周期(period)為3 小時(3)和24 小時(24)的平均濃度；(5)此範例指定模擬的污染物為二氧化硫(so2)；(6)此范例指定執(zhí)行完整(run)的模式運算；(7)此為co 路徑的結(jié)束(finished)，為強制性輸入。3.2.4 污染源路徑(source pathway)的參數(shù)輸入so starting  (1)so location  s tack1 point  0.0   0.0     0.

53、60;0  (2) * point source           qs  hs    ts   vs   ds *paremeters:            -   

54、;-   - -    - -   - - so srcparam  stack1 1.00  35. 0  4 32.0  1 1.7  2.4  (3) so buildhgt  stack1 34. 34. 34. 

55、;34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34.  so buildhgt  stack1 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34.  so buildhgt  stack1 34. 34. 34. 3

56、4. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. ( 4)so buildwid  stack1 35.43 36.45 36.37 35.18 32.92 29.66 25.50 20.56 so buildwid  stack1 15.00 20.56 25.50 29.66 32.92 35.18 36.37 36.45 so buildwid  stack1 35.43 33.33 35.43