随机游走大气扩散软件

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1、随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院随机游走大气扩散软件软件需求说明书2009年11月第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院目录1、引言21.1总体技术要求21.2软件系统目标21.3系统术语定义表22、软件模块功能要求42.1数值模式模块功能需求42.2诊断模式模块功能要求52.3反演矫正模块功能要求：63、模块具体技术指标63.1数值模式模块具体技术指标63.1.1流场模式63.1.2扩散模式模块具体技术指标83.2诊断模式模块具体技术指标83.2.1流场的诊断模式83.2.2浓度场的诊断模式93.3浓度反演模式模块指标9

2、4、接口设计要求94.1外部接口技术指标104.2内部接口技术指标125、软件成果提交要求14第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院1、引言1.1总体技术要求以现有的北京大学大气环境模式(PekingUniversityModelofAtmosphericevironment,PUMA）为基础，根据大气本身随机扩散的特点，建立科学的随机游走大气扩散模型。随机游走大气扩散模型能够较好的模拟空气污染事故发生条件下的大气扩散过程，可作为空气扩散事故应急决策系统的一个大气扩散模块，为事故的早期应急和后期后果评价提供更接近实际的信息。本软件包括了随机

3、游走大气扩散软件相关的模式计算（包括流场模式、扩散模式）设计，动态格网设计，不同精度计算数据的交互与结合，以及流场、扩散场计算数据的获取等多方面的内容。1.2软件系统目标随机游走大气扩散软件将建立水平范围为几公里和几百米两种尺度区域，在各类地表状态和各类气象条件下，以大气流场的数值计算模式、诊断模式以及污染物的随机游走扩散模式为基础，在空气污染突发事件中，实时的计算出空气污染物的浓度分布和演变，为事故应急、响应、指挥提供决策支持作用。1.3系统术语定义表缩写、术语解释第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院UBL气象数据模块浓度计算模块输入的

4、气象数据是经过UBL模块处理的MM5模式预测气象数据.UBL（城市边界层）模块根据贵阳城市地形和地表状态而形成的城市边界层风廓线特征，将MM5气象数据调整成适用于课题边界层中的气象场，同时计算出垂直运动速度w以及垂直和水平扩散系数，做为浓度计算模块的输入数据，其模块结构图如下：图5.2UBL模块流程图冠层模式冠层模式是在UBL气象数据模块计算的基础上，综合考虑了城市建筑物或树冠对气象影响后的流场计算模式。街道尺度模式水平分辨率1-5m，范围在100m*100m,此模式可模拟建筑物、建筑群引起的流场扰动。质点模式质点模式主要特点是在处理单点源扩散问题时，在计算速度上的优势

5、。烟团模式烟团模式可以实现各类地形、地表、建筑群的修正，而且计算速度快。诊断模式处理单点源扩散问题时，在计算速度上有优势浓度反演模式浓度反演模式是根据诊断浓度场反算事故源的位置和强度，并对计算的浓度作出修正。第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院1、软件模块功能要求随机游走大气扩散软件系统模块包括了,数值模式模块、诊断模式模块和反演模式模块三部分。1.1数值模式模块功能需求数值模式运行流程,首先由气象站获取风向与风速等气象数据,通过数据交换机制共享到模式运算平台中。其次使用冠层模式或街道尺模式计算生成流场数据,流场数据中包含三维风矢量、湿度

6、与湍流能量。流场数据生成完毕，调用随机游走模式接口输入位置、强度等事故源数据进行计算，可得到浓度与时间演算结果等最终扩散场数据。第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院图1：数值模式流程结构图1.1诊断模式模块功能要求诊断模式运算需要首先先采集多个气象站点的风向与风速等观测数据，通过数据交换机制汇总到模式计算平台中，通过诊断流畅模式计算，生成三维风矢量数据。三维风数据可与位置、强度、持续时间等数据通过随机游走模式计算成最终扩散场数据。图2：诊断模式流程结构图第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院1.1反演矫正模块

7、功能要求：以上两种模式所产生的最终结果，可通过浓度反演模式进行计算，根据计算结果进行反演矫正，最终得到矫正后的扩散场数据。图3：反演模式结构流程图2、模块具体技术指标2.1数值模式模块具体技术指标2.1.1流场模式在本系统中计算流场采用街道尺度模式和冠层模式。²冠层模式第16页共18页 随机游走大气扩散软件技术指标中国安全生产科学研究院冠层是指树冠或城市建筑物影响的大气层（UrbanCanopyLayer,UCL）。这类模式应能反映树林和建筑群对流场的影响，地表类型（植被、建筑物、道路、水体等）不同产生的地表温度差异及响应的热力环流（如热