[发明专利]一种面向大气环境影响的机场飞行区布局规划方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种面向大气环境影响的机场飞行区布局规划方法。

背景技术

机场对周边大气环境的作用，主要受其飞行区布局及航班流量的影响。机场飞行区是指：供飞机起飞、着陆、滑行和停放使用的场地，包括跑道、升降带、跑道端安全区、滑行道、机坪以及机场周边对障碍物有限制要求的区域，飞机作为机场最主要的排放源，其排放主要集中于飞行区主体部分即：跑道、滑行道及机坪区域，并且飞机在基于机场飞行区布局的进近、滑行、起飞、爬升过程中所排放的污染物经传输、扩散会对近地面(1000m以下)大气环境造成一定影响。随着航空运输量、新建或改扩建机场数量的迅速增加，以及机场附近地区城市化的迅速发展，机场运营对周边大气环境所产生的负面效应日益凸显。因此，在规划机场飞行区布局时需综合考虑飞行区布局对大气环境的影响，从而对更合理规划飞行区布局，降低机场导致的大气环境恶化，保障附近的生态环境稳定和人类生活健康具有重要意义。

目前，根据我国《民用机场总体规划规范MH5002-XXXX》主要以安全高效为原则，进行机场飞行区布局规划，而在规划初期，虽有考虑机场布局对环境的影响，但主要以噪声污染为主导进行规划方案的取舍，忽略了不同的飞行区布局对大气环境影响的差异。国内外学者主要从多个功能区(包括：飞行区、航站区、进出场地面交通系统)之间的运行效率、经济效益的角度出发研究机场整体布局规划的合理性，并未关注机场飞行区布局对大气环境所造成的影响。但航班流量的不断增加，必然会导致该影响的加重，为此，选择有利于减少对大气环境影响的机场飞行区布局规划方案至关重要。

在规划机场飞行区布局时，机场的跑道条数和方位是整个布局的核心与主导，其决定了飞行区中机坪、滑行道与跑道的相对位置，以此影响飞机的运行轨迹，进而对大气环境产生不同程度的影响。因此，基于飞机运行污染物排放研究，结合以跑道条数及方位为主体的飞行区布局规划，进而衡量机场对周边大气环境的影响，是决定机场飞行区布局规划方案是否有益于降低对大气环境负面影响的重要手段，从而可为制定面向大气环境影响的机场布局规划方案奠定基础，促进机场运营与航空运输绿色可持续发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种面向大气环境影响的机场飞行区布局规划方法，解决了现有在对机场飞行区布局进行规划时主要关注运行效率、经济效益的提升，从而忽略了飞行区布局对大气环境负面影响的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种面向大气环境影响的机场飞行区布局规划方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，通过预测机场未来航班与气象信息数据，确定跑道条数及每个跑道方位取值范围，根据跑道条数与方位组合方案制定相应的不同的机场飞行区布局方案；

步骤二，计算飞机进近、滑行、起飞和爬升各个阶段的各污染物排放量，污染物包括NOx、SOx、CO、HC和PM；

步骤三，建立AERMOD大气扩散模型，分别对不同飞行区布局方案导致的飞机进近、滑行、起飞和爬升各个阶段排放污染物扩散进行模拟，得到评估区域内污染物的浓度；

步骤四，根据污染物浓度计算相应的污染物扩散面积，并以面积最小对应的飞行区布局规划方案即为对大气环境影响最小的机场飞行区布局方案。

优选地，所述步骤二具体包括以下步骤：

步骤S201，计算飞机在进近、滑行、起飞和爬升4个阶段内NO_x、SOx、CO、HC的排放量，计算公式为：

E_ijk＝(TIM_jk*60)*(FF_jk)*(EI_ijk)*(Ne_j)

其中：E_ijk为j型飞机在k阶段污染物i的排放量(g)；EI_ijk为j型飞机在k阶段中污染物i的排放指数(kg/s)；FF_jk为j型飞机使用单发动机在k阶段的燃油流率(kg/s)；TIM_jk为j型飞机在k阶段的运行时间(min)；Ne_j为j型飞机上使用的发动机个数。

步骤S202，飞机在进近、滑行、起飞和爬升4个阶段内的PM排放量，计算公式如下：

CI＝0.06949(SN)^1.234，SN≤30

CI＝0.0297(SN)²-1.803(SN)+31.94，SN＞30