尚云环境正式推出环境模型在线计算集成系统V1.0版

文摘   2024-11-25 08:10   湖南  

一、总体介绍


环境模型在线计算系统基于现行的大气环境风险声环境地表水地下水导则推荐模型和计算公式,并结合实际应用中主要关注点和关注问题进行开发,模型主要包括基础数据模块、大气计算模块、环境风险计算模块、声环境计算模块、地表水计算模块、地下水计算模块,模型总体的特点如下:


(1)以建设项目为驱动,模型间共享项目和环境数据,结合在线地图、三线一单成果图、国土空间规划图等信息,“一张图”的方式展现不同要素的环境影响,生成专题报告。


(2)内置丰富的基础数据,包括地形土地利用化学品属性气象信息环境质量信息以及不同行业的政策标准,支持多种格式数据输入,简化模型数据准备工作。


(3)计算内核以C++开发,实现高效计算,可实现Windows、Linux、信创系统等跨平台部署,APP、页面端、客户端调用。


二、大气环境在线计算模型


大气计算模型以《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2018)推荐的估算模型AERSCREENAERMODCALPUFF为基础开发。

大气环境计算模块使用统一的数据前处理模块,地面气象数据支持HUSWO、ISHD、OQA格式导入,高空气象数据支持FSL和OQA格式导入,同时可以对导入的数据进行分析统计,模型根据项目预测范围,自动获取地形和土地利用数据。

图1   站点分布图


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AERSCREEN模型

AERSCREEN基于最新版的v21112开发,模型根据内置数据提供参数设置建议,用户可以根据模型结果建议以及项目周边规划情况来调整计算。

图2   估算模型输入界面


可以自动提取各个污染物源和污染物的计算结果,并通过与环境标准比对,给出大气评价等级和评价范围计算结果,按大气导则要求,生成相应的图表和报告。大气评价范围可以自动从厂界外延D10%距离,并将评价范围与三线一单相叠加,分析大气评价范围涉及的管控单元。

图3   估算结果展示界面


图4   大气评价范围与三线一单叠加图


图5   评价范围图


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AERMOD和CALPUFF模型

AERMOD模型以最新的v23132版为基础开发,包括AERMOD模型建筑物下洗、化学反应、城市热效应、干湿沉降影响的全部功能。CALPUFF以最新的第7版开发,包含预处理模块CALMETCALPUFFCALPOST等模块,同时对AERMOD和CALPUFF模型的原始代码进行优化,增加模型计算能力,减少计算时间。

能够输出污染物短期、长期贡献浓度,叠加拟建在建项目、环境质量现状数据后输出保证率浓度和年均浓度,输出一次PM2.5+二次PM2.5的环境影响结果。

图6   污染源参数设置


图7   预测参数设置


图8   模型计算过程页面


(1)简化预测点设置操作

根据估算模型计算结果,按照大气导则要求设置近密远疏的网格或等间距网格,环境保护目标数据在地图上直接通过简单点击获取坐标,模型内部对于坐标进行换算,减少手动坐标转换工作。

图9   预测点设置界面


图10   地图选取预测点界面


(2)AERMOD多计算方案同时计算

可以同时选择一种或多种计算方案同时计算,减少用户等待时间,同时界面动态显示运行状态、预估时长和运行进度等信息,方便用户预估完成时间。

图11   计算方案设置界面


(3)AERMOD快捷的计算方案合并

通过优化算法,使污染物浓度合并、二次PM2.5计算、逐日环境质量浓度叠加等速度大大提高,基本可以实现10min内完成合并计算和结果提取工作。

(4)CALPUFF模型智能分块计算

CALPUFF模型计算时间较长,在线计算模型可以根据硬件空闲资源情况,自动实现CALPUFF模型的并行计算,大大节约计算时间。

图12   CALPUFF设置界面


(5)自动叠加底图展示计算结果

可以将预测结果图叠加在卫星图、行政图上展示,也可以通过图层操作的方式,与三线一单、自然保护区等图进行叠加展示。

CALPUFF模型可以将CALMET模块和CALPUFF浓度场模块进行叠加,生成风场、浓度场、地形数据叠加图,展示风场和地形数据对于污染物扩散的影响。

图13   CALPUFF浓度场、风场叠加结果图


图14   网格浓度图与在线地图叠加图


三、环境噪声在线计算模型


环境噪声模型基于《环境影响评价技术导则 声环境》(HJ2.4-2021)、环境影响评价技术导则 公路建设项目》(HJ 1358-2024)开发,并按最新版的《Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors》(ISO 9613-2-2024)标准对于噪声衰减计算方法进行优化。

可以用于计算工业噪声源公路铁路声源的环境影响,计算中可以考虑障碍物(建筑物、声屏障、地形)屏蔽引起的衰减,障碍物的反射影响,不同地面类型对于声音吸收影响等

输出结果包括水平和垂向的昼夜等效A声级、最大A声级、厂界噪声等结果,并根据内置的《声环境质量标准》(GB3096-2008),自动输出达标情况结果。

图15   噪声设置主界面


(1)灵活方式生成预测点

噪声影响评价点位包括水平网格点、垂直网格点、水平和垂向的离散点(环境保护目标),工业项目从厂界外扩设置计算范围,公路、铁路可以线路走向外扩沿线路走向生成噪声预测范围,大大减少模型无效的计算量。

水平离散点用户可以直接在在线地图中输入,垂向离散点用户可以直接选取点位位置,通过设置预测高度和高度步长,自动生成等间隔垂向离散点。

图16   噪声预测点设置界面


(2)采用TIN方式处理地形数据

根据内置的地形文件和用户输入的高程点数据(包括路堤、路堑等),采用TIN方式生成三角网格,在此基础上计算地形屏蔽对于噪声衰减的影响,可以更快速、更可靠的计算地形对于噪声衰减影响。

图17   噪声预测点设置界面


(3)输出不同噪声点贡献值

对于超标或噪声值较高的预测点,输出各声源的贡献值,用于分析每个噪声源点的影响,同时可以通过设置不同的声屏障,计算对于不同噪声源衰减影响,便于分析主要贡献源,有针对性的采取降噪措施。

图18   预测点结果界面


图19   水平面上等声级线分布图


四、环境风险在线计算模型


环境风险计算模块基于《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)中风险源强计算公式和推荐的SLAB和AFTOX开发,能够实现液池蒸发、压力容器泄漏、火灾次生源强的计算,根据源强计算结果,自动推荐所需要的模型。可计算重气体、中性浮力气体和轻气体扩散计算,输出不同终点浓度的最大影响范围,环境保护目标浓度随时间的变化,并给出超过终点浓度的开始时间和持续时间。

图20   风险模型计算参数设置



(1)优化代码实现跨平台部署

原始SLAB和AFTOX仅能在Windows系统使用,通过优化的SLAB和AFTOX,使其能够跨平台,提高模型的部署范围。


(2)内置化学品数据库

内置常见化学品的化学品属性数据,包括分子量、熔点、沸点、临界温度和临界压力等,减少用户在源强计算和模拟预测时参数设置的难度,同时预留化学品添加接口。

图21   化学品数据库


(3)输出多种计算结果

可以输出下风向轴线和质心最大浓度,并在GIS图中绘制距离-浓度图、终点浓度最大影响范围图,环境保护目标浓度时间变化图等。


五、地下水在线计算模型


地下水计算模型基于《环境影响评价技术导则 地下水环境》(HJ 610-2016)附录D的一维稳定流动一维水动力弥散一维稳定流动二维水动力弥散计算模型开发,可用于一维无限长多孔介质柱体的示踪剂瞬时注入、一维半无限长多孔介质柱体的一端为定浓度边界、瞬时注入示踪剂—平面瞬时点源、连续注入示踪剂—平面连续点源等解析解情景模拟和预测。

一维水动力弥散模型可以输出下游计算点上最大浓度结果分布曲线图,二维水动力弥散模型可以输出水流下游及侧向网格点污染物浓度,并绘制浓度分布图,输出离散点污染物浓度随时间变化曲线图。

图22   一维瞬时模型参数设置及结果


六、地表水在线计算模型


地表水计算模块基于《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ 2.3-2018)、中附录E的混合过程段长度估算公式零维数学模型纵向一维数学模型开发,可实现混合过程段长度计算、河流均匀混合模式计算、湖库均匀混合模式计算、纵向一维模式瞬时与连续稳定排放计算功能

可以输出河段下游浓度随距离和时间的变化表和图,河段不同距离最大浓度和出现的时间,并根据河段的环境功能分区,给出超标段位置和长度等结果。

图23   河流均匀混合模型参数设置


图24   纵向一维模式计算结果

编辑:他他. 尚云互联
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