CALPUFF用户手册中文版.pdf

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1、技术附件-仅供参考CALPUFF用户手册1CALPUFF模型系统介绍1.1系统简介CALPUFF为非定常三维拉格朗日烟团输送模式。CALPUFF采用烟团函数分割方法，垂直坐标采用地形追随坐标，水平结构为等间距的网格，空间分辨率为一至几百公里，垂直不等距分为30多层。污染物包括SO2、NOx、CmHn、O3、CO、NH3、PM10（TSP）、BlackCarbon，主要包括污染物之排放、平流输送、扩散，干沉降以及湿沉降等物理与化学过程。CALPUFF模型系统可以处理连续排放源、间断排放情况，能够追踪质点在空间与时间上随流

2、场的变化规律。考虑了复杂地形动力学影响、斜坡流、FROUND数影响及发散最小化处理。CALPUFF模拟系统，包括诊断风场模型CALMET、高斯烟团扩散模型CALPUFF和后处理软件CALPOST三部分。CALPUFF模式可运用于静风、复杂地形等非定常条件。其中CALMET利用质量守衡原理对风场进行诊断，输出包括逐时风场、混合层高度、大气稳定度（PGT分类）、各种微气象参数等。CALPOST为计算结果后处理软件，对CALPUFF计算的浓度进行时间分配处理，并计算出干（湿）沉降通量、能见度等。1.2CALPUFF基本原理C

3、ALPUFF基本原理为高斯烟团模式，利用在取样时间内进行积分的方法来节约计算时间，输出主要包括地面和各指定点的污染浓度烟团分裂利用采样函数方法对烟团的空间轨迹、浓度分布进行描述；烟云抬升采用Briggs抬升公式（浮力和动量抬升），考虑稳定层结中部分烟云穿透，过渡烟云抬升等因素。CALPUFF基本方程：22Q−d−dC=gexp[a]exp[c]222πσσ(2σ)(2σ)xyxyCALPUFF面源烟羽抬升方程：连续性方程、动量方程、能量方程如下式：1d(ρUr2)=2rαρ

4、U−Ucosϕ

5、+2rβρ

6、Usinϕ

7、ds

8、scascaaaddU(ρUr2(u−U))=−r2ρwadsscadzd(ρUr2w)=gr2(ρ−ρ)dsscaCALPUFF扩散参数计算公式：2/31/2近地层：σ=u[4+0.6(−h/L)]v*2/31/2σ=u[1.6+2.9(−h/L)]w*221/2混合层：σ=(3.6u+0.35w)v**221/2σ=(1.2u+0.35w)]w**CALPUFF干沉降计算公式：阻尼公式：v=F/χds−1气体：v=(r+r+r)dadc−1颗粒物：v=(r+r+rrv)+vdadadgg湿沉降计算公式：χ=χexp

9、[−ΛΔt]，Λ=λ(R/R)t+dttl式中r，r，r分别为近地层、沉降层（准层流层）植被层的阻尼系数，v为重adcg力沉降系数。1.3CALMET基本原理CALMET对客观分析场（MM5预测输出气象要素、常规监测的地面与高空气象要素）进行地形动力学、倾斜流、热动力学等诊断分析。以发散最小化原理求解三维风场，根据湍流参数化方法，计算湍流尺度参数。dudvdw++=0dxdydz0.51.5CALMET稳定：h=min[0.4(uL/f),2400u]**2u*中性：h=、0.5(fN)B21/2⎡22Qh(1+E)d

10、t2dθtht⎤dθt+dt不稳定（Carson方法）：ht+dt=⎢ht+−⎥+⎢⎣ψlρcpψl⎥⎦ψl1.4CALPUFF数据需求1.4.1地球物理资料地表粗糙度、土地使用类型、地形高程、植被代码。其中：计算区域网格点地形高程数据包括两个要素：UTM国家坐标（相对坐标）、地形高程（空间分辨率可达0.9km）。计算区域的空间分辨率可以高于地形数据的分辨率。地形计算时，采用地形追踪坐标，通过六点差值获取计算区域中网格点的高程值。地表粗糙度、土地使用类型、植被代码可以来自国土资源部有偿的或美国地调局免费的数据。这种数据

11、通过GIS系统进行转化后，可直接使用。其中地表粗糙度、土地使用类型、植被代码、地形高程数据都以矩阵格式输入。表1土地使用类型、地表粗糙度、植被代码一览表土地使用下垫面类地表粗糙反射率Bowen比土壤热通植被冠植被代类型型度量层热通码量10城市、建1.00.181.50.250.00.2筑用地20农田（未0.250.151.00.150.03.0灌溉）-20农田(灌0.250.150.50.150.03.0溉)30牧场0.050.251.00.150.00.540森林1.00.101.00.150.07.051小流域0.

12、0010.100.01.00.00.054海湾、河0.0010.100.01.00.00.0口55大流域0.0010.100.01.00.00.060湿地1.00.100.50.250.02.061森林湿地1.00.10.50.250.02.062非森林湿0.050.10.10.250.01.0地70荒漠地带0.200.301.0