[发明专利]汽车尾气城市尺度扩散预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及环境领域，具体地，涉及一种汽车尾气城市尺度扩散预测方法及系统。

背景技术

汽车排放的废气主要由一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOX)等组成，它们在空气中积累到一定程度后在太阳光线的作用下，氮气化合物和碳氢化合物会起反应，生成含有二氧化氮(NO₂)和臭氧(O₃)的光化学烟雾，这两种物质均难溶于水，被吸入人体会长驱直入到肺部，浓度大时可引起中毒性水肿，进入血液可形成变性血红蛋白，使组织缺氧，对人们健康危害极大。另外，氢氧化合物进入大气后会形成酸雨，危害生态环境。随着汽车数量不断增加，世界各国日益重视汽车废气的排放问题。

当前，交通尾气是国内外许多城市大气污染的首要来源，其贡献比例还将随着清洁能源的推广和环境执法的到位而不断提高。世界各国治理污染的发展趋势是对各类污染通过模拟、监测等手段，分门别类地进行深入研究，提出针对性的管控措施，最终达到有效治理之目的。人们尚无法从现场实测数据中区分出尾气排放污染物所占的比例，仅靠数量有限的监测站点，并不能提供城市地区尾气污染的足够信息。

发明人发现，汽车尾气扩散现象模型可分四类：高斯扩散模型、数值模型、统计或经验模型及物理模型，使用有限线源概念和求解高斯扩散方程的解决方案，仍然是计算、模拟尾气排放造成的污染扩散的主流方法。与求解点源和面源排放相比，现有移动源污染扩散数学模型和工具都存在着使用条件和适用范围的限制。适用范围小，只适用于道路两侧各150米狭长条带区域的所谓‘微尺度区域’(micro-scale region)。汽车尾气城市尺度扩散预测及图形化是一个尚未解决的难题，因此，有必要研发一种能够更大范围预测汽车尾气城市尺度扩散方法及系统。

发明内容

本发明提出了汽车尾气城市尺度扩散预测方法及系统，所述方法能够基于多线源高斯扩散模型及所述城市尺度地图，获取城市尺度汽车尾气扩散模拟值，基于气动粗糙系数数据库调整城市尺度汽车尾气扩散模拟值，获取城市尺度汽车尾气扩散预测数据，进而准确的实现了汽车尾气城市尺度扩散预测，通过绘制城市尺度汽车尾气扩散分布图更加直观的体现汽车尾气城市尺度扩散的预测结果。

根据本发明的一方面，提出了一种汽车尾气城市尺度扩散预测方法，所述方法包括：a)、建立城市尺度地图；b)、基于多线源高斯扩散模型及所述城市尺度地图，获取城市尺度汽车尾气扩散模拟值；c)、基于气动粗糙系数建立气动粗糙系数数据库；d)、基于气动粗糙系数数据库调整所述城市尺度汽车尾气扩散模拟值，获取城市尺度汽车尾气扩散预测数据；e)、基于城市尺度汽车尾气扩散预测数据，绘制城市尺度汽车尾气扩散分布图。

根据本发明的另一方面，提出了一种汽车尾气城市尺度扩散预测系统，所述系统包括：建立城市尺度地图的单元；基于多线源高斯扩散模型及所述城市尺度地图，获取城市尺度汽车尾气扩散模拟值的单元；基于气动粗糙系数建立气动粗糙系数数据库的单元；基于气动粗糙系数数据库调整所述城市尺度汽车尾气扩散模拟值，获取城市尺度汽车尾气扩散预测数据的单元；基于城市尺度汽车尾气扩散预测数据，绘制城市尺度汽车尾气城市尺度扩散分布图的单元。

本发明的优点在于：

(1)本发明能够基于多线源高斯扩散模型及所述城市尺度地图，获取城市尺度汽车尾气扩散模拟值。

(2)本发明通过基于气动粗糙系数数据库调整城市尺度汽车尾气扩散模拟值，获取城市尺度汽车尾气扩散预测数据，进而准确的实现了汽车尾气城市尺度扩散预测。

(3)本发明通过绘制城市尺度汽车尾气扩散分布图更加直观的体现汽车尾气城市尺度扩散的预测结果。

本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的汽车尾气城市尺度扩散预测方法的步骤的流程图。

图2a-b示出了根据本发明的城市尺度地图的示意图。

图3a-b示出了根据本发明的城市尺度栅格地图的示意图。

图4a-d示出了根据本发明的城市尺度二维汽车尾气浓度场分布图。