ISC3模式及核电排放的模拟计算毕业设计论文

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1、 毕业设计(论文)题 目 ISC3模式及核电排放的模拟计算 学院名称 核科学技术学院 南 华 大 学毕业设计（论文）任务书学 院： 核科学技术学院 题 目： ISC3模式及核电排放的 模拟计算 起 止 时 间：2009年12月20日至2010年5月30日设计（论文）内容及要求：一、设计内容1. 学习台湾的空气品质模式模拟教育的训练教材，熟悉几种模拟计算软件2. 学习使用ISC3模式软件进行点源扩散的模拟计算3. 使用ISC3模式软件对核电站的排放进行点源模式的假设模拟计算二、设计要求1、根据设计任务书设计内容，做出设计进度安排，写出开题报告；2、撰写毕业设计（论文），篇幅不少于1.5万字，图表

2、数据完整；3、收集查找资料，参考资料不少于六本；4、按毕业设计（论文）规范要求，打印装订成册两本；5、完成英语译文一篇。三、主要参考资料1. 气溶胶科学引论，卢正勇主编，原子能出版社，2000，10 .2. 简明放射化学教程（修订第三版），强亦忠主编，原子能出版社出版，1999.6月.3. 牛玉娟.2004年世界核能发电所占份额.辐射防护，2005 (06)4. 王自发, 谢付莹,王喜全, 等. 嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用J. 大气科学, 2006, 30( 5) : 779.指导教师：年 月 日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论

3、文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

4、在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部

5、分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1

6、、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格

7、不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达

8、情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学

9、系意见：系主任： （签名）年 月 日南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告设计题目ISC3模式及核电排放的模拟计算设计题目来源自选课题设计题目类型理论计算起止时间2009年12月20日至2010年5月30日论文一、依据及研究意义：5(6 ISC3模型由美国国家环保局联合美国气象学会组建法规模式改善委员会开发。789: AERMIC的目标是开发一个能完全替代ISC3模型的法则模型，应用最新的扩散理论和计和计算机技术更新ISC3计算机程序。20世纪90年代中后期，法规模式改善委员会在美在美国国家环保局的财政支持下，成功开发出ISC3扩散模型。模式系统可用于多种排放源放射源（包括点源、面源、体源）的

10、排放，也使用于乡村环境和城市环境的模拟和预测预测。 人们对空气污染问题的关注促进了空气质量数值模式的发展,至今空气质量模式已经发展了三代。目前,国内外常用的模ISC3,ADMS,AERMOD,Models-3,CAPPS等。选择空气质量模式应该根据实际问题的需求选择合适的模式。ISC3是美国环保局提出的一个适用于分析和测定固定工业源泄放的扩散模型,ISC3模式软件包含高斯烟流模式、高斯阵喷模式、切割烟流模式、格点模式等。它们各有各得优缺点。适合不同条件的模拟计算。本设计是基于ISC3模式软件对点源扩散的模拟计算、在对软件对核电站的排放进行点源模式的假设模拟计算。通过模拟计算核电站的排放反映空气

11、的质量，在如今的环境至上的氛围中有着十分重要的作用。二、论文主要设计的内容、预期目标：主要内容：1、学习台湾的空气品质模式模拟教育的训练教材，熟悉几种模拟计算软件2、了解气象站中的各种气象信息，学习使用模式软件进行点源扩散的模拟计算3、使用模式软件对核电站的排放进行点源模式的假设模拟计算 预期目标： 完成学习台湾空气品质模拟教育的训练的教材，熟练运用ISC3模式软件进行点源扩散的模拟计算；在满足系统基本要求上运用ISC3模式软件对核电站的排放进行点源模式的假设模拟计算。三、设计的研究重点及难点：运用ISC3模式软件进行模拟计算，重点在于对于气象中个因素对模拟计算的影响，记住ISC3模式的输入输

12、出的格式。难点在于运用如何通过所获得的信息有效的应用到ISC3模式中，如何对运算后的结果进行分析。四、设计研究方法及步骤（进度安排）：设计首先找到ISC3模式软件以及相关ISC3模式软件的使用资料，然后在熟悉掌握ISC3模式软件时进行点源扩散的模拟计算；认真学习书本上的理论知识，使用ISC3模式软件对核电站的排放进行点源模式的假设计算设。进度安排：1. 2009年12月20日2010年3月30日，查找并阅读ISC3模式软件相关资料；2. 2010年4月1日2010年4月30日，使用ISC3模式软件对核电站的排放进行点源模式的假设模拟计算；3. 2010年5月1日2010年5月18日，撰写论文；

13、4. 2010年5月19日2010年5月25日，把草稿论文交给导师检查，顺便纠正错误，进一步完善论文。5. 2010年5月26日2010年5月30日，答辩准备。五、进行设计（论文）所需条件：1、 ISC3模式软件的相关资料；2、 ISC3模式软件的操作和使用经验；3、 关于原子以及气溶胶的相关资料；4、 核电厂排放的数据收集。六、参考文献： 1气溶胶科学引论，卢正勇主编，原子能出版社，2000，10 .2 简明放射化学教程（修订第三版），强亦忠主编，原子能出版社出版，1999.6月.3 牛玉娟.2004年世界核能发电所占份额.辐射防护，2005 (06) 4 于水. 放射性气溶胶粒度的测定及I

14、CRP 假定值的代表性. 辐射防护通讯,1997 , 17 (5) : 18 - 23.5 A El - Hussein. A study on natural radiation exposure in different realisticliving rooms. Journal of Environmental Radioactivity , 2005 (79) : 355 -367.七、指导教师意见：签名： 年 月 日iii南华大学核科学技术学院2010届本科毕业论文ISC3模式及核电排放的模拟计算摘要：为了能够理想反应核电站排放放射性污染物对环境的影响，我们利用ISC3模式模拟计算

15、核电站排放。通过运算结果来反应核电站排放物对环境的影响。本论文对放射性污染物在大气中的行为进行了介绍，对污染物大气扩散的基本理论、ISC3模式的使用条件进行说明。论文对ISC3模式软件的输入、输出格式进行了阐述。在此基础上，假设核电站的排放数据，编写输入文件，通过ISC3模式模拟计算放射性污染物的数据，再利用Origin软件绘制二维和三维图形来说明污染物在核电站周边的浓度。通过浓度大小反映核电站排放的放射性污染物对环境的影响。 关键字： 放射性物质；烟羽；ISC3 ISC3 model and simulation calculation of nuclear power plantAbstr

16、act：In order to react ideally nuclear power plant emissions of radioactive pollutants impacting on the environment, we use ISC3 model to simulate calculate the nuclear power station emissions. This thesis introduces the action of radioactive contaminants to air, and explains the fundamental theory a

17、nd the ISC3 model conditions of usage, also expounds the input mode and input format of the ISC3 model software. Basic on those theories, we suppose the emission data and write the input file, to simulate calculate the radioactive contaminants data, and use the Origin software to draw two dimensiona

18、l and three dimensional figures to explain the pollutant concentration around the nuclear power plant. The pollutant concentration will react the nuclear power plant emissions influence on the environment.Key words: Radioactive material；Plume；ISC3目录1. 引言11.1概述11.1.1核能发电简史11.1.2核电站运行对环境的影响21.2国内外常用的空

19、气质量模式介绍32. 放射性污染物在大气中的行为和ISC3模式软件42.1 放射性气溶胶的形成42.2 放射性污染物在大气中的输运和扩散42.3 ISC3模式与TAQM模式的比较52.3.1 ISC3模式52.3.2 TAQM模式（Taiwan Air Quality Model）62.3.3 ISC3模式与TAQM模式的比较62.4 ISC3模式各条件下的处理方法72.4.1点源小时浓之估算式-高斯烟公式72.4.2 非点源之处103. ISC3模式输入、输出文件分析133.1 ISC3模式简介133.2关键字和参数方法与输入格式的描述133.2.1 ISC3 输入档之基本规则143.2.2

20、 执行方法143.2.3 控制(CONTROL)路径的参数输入143.2.4 污染源路径(Source Pathway)的参数输入153.2.5 受体路径(Receptor Pathway)的参数输入183.2.6 气象路径的参数输入213.2.7 输出路径的参数输入233.3 ISC模式输出文件分析254. 仿真运行结果分析274.1仿真模拟的参数设定274.2 模式运行结果成形和分析275. 总结与展望30参考文献31致谢32翻译原文33翻译中文471. 引言1.1概述1.1.1核能发电简史核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。1954年，苏联建成世界上

21、第一座装机容量为 5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦（电）。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦（电）以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦（电）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16。世界上第一座核电站苏联奥布宁斯克核电站1。中国大陆

22、的核电起步较晚，80年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的30万千瓦（电）秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工，于1994年全部并网发电。核能发电原理 核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。核能应用作为缓和世界能源危机的一种经

23、济有效的措施有许多的优点，其一核燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍；1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。同功率的压水堆核电站，一年仅耗铀含量为3的低浓缩铀燃料28吨；每一磅铀的成本，约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0001美元左右，这和目前的传统发电成本比较，便宜许多；而且，由于核燃料的运输量小，所以核电站就可建在最需要的工业区附近。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍半到两倍，不过它的核燃料费用却要比煤便宜

24、得多，运行维修费用也比火电站少，如果掌握了核聚变反应技术，使用海水作燃料，则更是取之不尽，用之方便。其二是污染少。火电站不断地向大气里排放二氧化硫和氧化氮等有害物质，同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质，也会随着烟尘飘落到火电站的周围，污染环境。而核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。1.1.2核电站运行对环境的影响 核电站的迅速发展和放射性同位素的广泛应用，在给人类带来了巨大的利益，但也不可避免地伴有一定的危害，反射性物质释入环境的可能性，使人类面临环境被放射性物质污染的严峻局面。核能的利用造成或可能造成的辐射照射对环境、生态及人类健康的潜在危害

25、引起人们的关注。与其他能源工业相比，核能工业最主要的区别就是它的裂变产物带有放射性，对人、对环境产生巨大的危害。核电站正常运行时的放射性核素来自于反应堆核燃料内的核裂变过程产生大量裂变产物，同时堆内结构材料、腐蚀产物以及反应堆冷却剂中杂质由于辐照而被活化也会产生大量的放射性核素。这些放射性核素绝大部分通常被严密地密封在堆芯和反应堆冷却系统中，微量逸出的放射性核素经废物处理系统处理，所剩无几，残存的放射性核素或经烟囱排入大气环境，或与冷却水混合后排入水环境中。释放到环境中的放射性核素将对生物圈产生辐照，但是这种照射对于整个环境影响贡献还是很微小的。1.2国内外常用的空气质量模式介绍虽然核电站运行

26、对环境的影响很微小，但是我们也有必要建立严密的放射性气体的监测和防护措施，避免核事故的发生。自20 世纪70 年代以来, 其空气质量模式可分为三代2:第1代模式模拟系统主要考虑个别污染物, 在估算下风向的环境浓度时, 用的是物理输送算法,这些模式广泛地应用于一次污染物的影响预测和控制措施的优化, 代表模式有ISC3与EKMA 模式等。第一代空气质量模式, 不论是点源模式, 还是以点源模式为基础, 通过积分方法得到的线源模式、面源模式、体源模式等, 都具有如下2个特点:浓度计算在水平方向和垂直方向上都采用高斯分布假定; 湍流分类和扩散参数采用离散化的经验分类方法。第二代模式则加入较为复杂的气象参

27、数与反应机制, 考虑了光化学反应机理, 能够模拟臭氧, SOx, NOx, 的化学过程和酸雨形成, 此类模式广泛地应用于二次污染物的影响分析和控制措施的改善, 代表模式有ADMS,AERMOD,CAMx,UAM 等。第二代空气质量模式, 其共同特点通常是: 气象模块均基于常规气象资料, 所必需的气象数据有10 m高度上的风速, 1.5 m(或2 m)高度上的温度以及云量等。烟羽抬升和扩散计算所需要的特征参数,如摩擦速度u , Monin- Obukhov 长度L, 混合层厚度z, 以及湍流参数, 均可通过常规气象数据计算得到。新一代空气质量模式彻底抛弃了Pasqill- Gifford扩散参数

28、体系。因此,已没有必要再将大气边界层的稳定度分成6 类或7 类, 而只要根据热通量的正负,将其分成不稳定和稳定2类即可。第三代空气质量模式是由美国国家环保局( EPA) 于1998 年开发成功的, 通称为Models-3。为了将所有的大气问题均考虑到模式之中, 提出了所谓的大气的概念( one- atmosphere) , 模式将各种模拟分析复杂的大气物理、化学程序的模式系统化, 可在一次模拟工作中, 完成臭气、悬浮微粒(PM)及沉降作用的模拟, 有效的进行较为全面的空气质量环境影响评估及决策分析。2. 放射性污染物在大气中的行为和ISC3模式软件2.1 放射性气溶胶的形成固体或液体放射性物质

29、微粒悬浮于气体(通常是空气)中形成的分散体系为放射性气溶胶3。由核爆炸产生的放射性裂变产物被大气中的悬浮物吸附也可形成气溶胶。大气的气溶胶主要包括微尘、有机碳化合物微粒和液态的雾。放射性气溶胶按微粒的聚集状态,有固态分散相和液态分散相2 种;按形成方式有分散性的(在固体放射性物质的研磨、粉碎、过筛以及放射性溶液的鼓泡、蒸发和转移等过程中,放射性物质扩散到空气中呈悬浮态而形成) 和凝集性的(放射性物质通过燃烧、升华和蒸汽凝结以及气体反应而形成) 2 种;放射性气溶胶对吸入者的危害程度,不仅取决于气溶胶的毒性、浓度、吸入时间及其化学形式,而且与气溶胶的分散度有关,因为气溶胶的粒度直接决定被吸入粒子

30、在呼吸道中的沉积额。有研究者Hussein 等4研究了222Rn 在25 种不同真实生活条件下对健康危害的影响,由于放射性气溶胶的毒性较大且在空气中的停留时间较长,如不及时处理可造成更大范围的污染,对周围环境的影响难以控制和预测。无论是那一种途径形成的放射性气溶胶，在大气中随气流而迁移，或在高空成为雨、雪的凝聚核心，或通过溶解和化学反应与水滴结合，降落到地面。沉降于地面的放射性物质又可通过水的蒸发、风的作用而重新进入大气，形成放射性气溶胶5。2.2 放射性污染物在大气中的输运和扩散作用于大气的各种水平力造成大气水平运动而形成风，对污染物在大气中的输运、扩散具有十分重要的影响。只要大气水平方向上

31、存在着气压差异，就有水平气压梯度力作用于空气质点上，使之沿该力的方向由高压区向低压区作加速运动，直至有其他力与之平衡为止，其大小与水平气压梯度成正比。因此，水平气压梯度力是导致空气水平运动的原动力。地球的转动使之与大气之间产生相对运动而造成旋转效应，由此而产生的地球偏转力使大气的水平运动偏离气压梯度的方向，其大小与水平风速、地球自转角速度及地球纬度等因素有关。地球偏转力始终伴随着空气的运动而存在，风一旦停止，该力即随之消失，它与气压梯度力的共同作用决定了实际风向，但并不改变风速大小，其自身方向始终与实际风向相垂直。所以边界层大气中污染物随平流风向向下风向运移。在底层大气中，空气的运动表现为连接

32、不断的阵风起伏，其速度与方向随时间都在变化，呈现极端不规则的湍流运动。大气湍流是导致烟羽扩散的主要原因，其扩散速率比分子扩散大105106倍.6大气湍流的形成和发展取决于两个因素，由机械或动力因素形成的为机械湍流，如近地空气与静止地面的相对运动导致地面风的切变而形成的湍流，空气流经地面障碍物时风向、风速的突然改变而形成的局地湍流；热力湍流则主要是因地面受热不均匀或大气的不稳定气温层结构造成的。大气湍流可视为是由无数个尺度大小不同的湍涡（漩涡）构成的，每一个湍涡都有不同的运动速度和方向，大湍涡中往往又包含许多大小不同的小湍涡，烟羽的扩散正是在这些湍涡的运动过程中完成的。当湍涡尺度比烟羽小得多时，

33、烟羽在向下风向输运的过程中，小湍涡对其边缘的扰动作用使之与四周空气混合并缓慢膨胀，浓度逐渐降低，烟羽基本上以直线形状向下风向流动；当湍涡尺度比烟羽大得多时，烟羽基本上被湍涡夹带而整体转移，本身膨胀不大，烟羽呈长蛇形曲线运动；湍涡尺度与烟羽想当时，烟羽被湍涡拉开撕裂而强烈变形，其扩散最为迅速、有效。2.3 ISC3模式与TAQM模式的比较2.3.1 ISC3模式ISC3(Industrial Source Complex 3)模式是美国环保局开发的一个为环境管理提供支持的复合工业源空气质量扩散模式, 是基于统计理论的正态烟流模式,使用的公式为目前广泛应用的稳态封闭型高斯扩散方程。ISC3 模式的

34、模拟范围小于50 km, 模拟物质为一次污染物, 模式采用逐时的气象观测数据, 来确定气象条件对烟流抬升、传输和扩散的影响。模式可处理各种烟气抬升和扩散过程, 如: 静风条件、风廓线指数、城/乡扩散、烟囱顶端尾流、城市建筑对点源排放的尾流效应、污染物转化、沉积和沉降等。可同时/分别对点源、面源、线源、体源、开放源等多种污染源进行模拟, 还可以根据需要对排放源进行分组, 以便对各源的贡献进行定量分析; 可选择多套规则和/或不规则极坐标、直角坐标下受点网格或离散受点进行计算, 网格距和模拟范围可变; 可输出多种污染物浓度以及颗粒物的沉积和干、湿沉降量等计算结果; 污染物可选取SO2, TSP, P

35、M10, NOx和CO 等种类; 可选择逐小时、数小时、日、月及年等多种平均模拟时段。ISC3 模式在国内外的城市尺度上的空气质量管理工作中得到广泛的应用。2.3.2 TAQM模式（Taiwan Air Quality Model）台湾空气品质模式（TAQM）是指行政院环境保护署委托国力台湾大学环境工程学研究所郑福田教授引进发展之区域性空气品质模式。TAQM系统可分为3个阶段说明：前处理阶段、TAQM模拟阶段、以及后处理阶段。在前处理阶段，TAQM模拟所必需之气象资料、排放资料、以及光解作用相关资料，皆于此阶段产生。欲成功地完成TAQM模拟，下列五种输入资料缺一不可：（1）气象资料（2）光解作

36、用资料（3）排放资料（4）化学资料（5）使用者操作参数第1至4种输入资料皆由前处理程式产生，第5种资料是控制TAQM模拟的各项参数，此部分则由使用者自行设定。2.3.3 ISC3模式与TAQM模式的比较ISC3模式可以选取小时、日、月及年的时段为气象资料，TAQM必须读取大量的气象资料，可见，ISC3模式比较灵活多变。ISC3模式可以处理各种烟气抬升和扩散过程, 如: 静风条件、风廓线指数、城/乡扩散、烟囱顶端尾流、城市建筑对点源排放的尾流效应、污染物转化、沉积和沉降等。比较TAQM使用范围更广。ISC3模式输入文件格式简便快捷，输出文件易于分析说明。通过比较选择ISC3模式比较适合核电站排放

37、的模拟计算。2.4 ISC3模式各条件下的处理方法2.4.1点源小时浓之估算式-高斯烟公式 （2-1）一般之V 表示如下 （2-2）Q：污染物之排放速（g/s）K：单位转换系数（1106 可将Q 之排放单位g/s，计算成g/m3 浓单位）D：消减项（decay term）：水平方向之扩散系数，单位为m：垂直方向之扩散系数，单位为mus：排放高之风速（m/s）V：垂直项(vertical term)注：垂直项与排放污染源高程、受体点高程、烟上升、混合层高、重沉与干沉（微模拟时）等因素有关。2.4.1.1坐标x 与y 之计算方法程式内依方向，可自动定义污染源与受体点间之x、y 值（污染源与受体点之

38、坐标必须先定义），另外污染源与受体点之坐标亦可用极坐标表示，程式会自动转成垂直之x-y 坐标。2.4.1.2 us 求取 (2-3）（us 必须1.0m/s，否则视为静风）其中Uref:为Zref高所得之风速（气象观测资）hs：为烟囱高p：为大气稳定及土地使用状况之函数(1/7 最常使用)2.4.1.3 扩散系数点源扩散参数 (2-4) （2-5） （2-6）其中a、b、c 为大气稳定之函数，X为下风距离(km)2.4.1.4 垂直项之处无干沉情形 （2-7）其中， (2-8)Zr：受体点之高Zi：混合层高注： :是指混合层之反射及地表之反射效果 当heZi 时，模式之地面浓为0 故对于高烟囱

39、的评估，最低混合层高宜设太小，如电厂之评估，之最小混合层高可为350m。简单地形之垂直项（elevated simple Terrain）定义：受体点地表高程高于烟囱基（底部）高程，但小于排放口的高。）he= (2-9) Zs：烟囱基部高程：受体源（x, y）所在之地面高程he：有效烟囱高之修正he：平坦地形（ZS=Z(X,Y)）假设下所求得之有效烟囱高含干沉之垂直项表示法悬浮微受重作用，到达地面后沉积于地表上，在此情况下，烟内之总质会逐渐减少，且烟之质心会逐渐下。 (2-10) 其中Vg ：微之重沉速 (2-11)FQ：到达x 处烟中物质剩余之比值（原排放总和）P（x ,y）：高斯分布之修正

40、（再是高斯分布）2.4.2 非点源之处 2.4.2.1体源之处方法采虚拟点源法处（1）地面体源，如地面运输线，排放高为，可用面源取代。（2）高处体源，如高处之运输线，其有排放高he，通常高即设为运输线之高。 体源必须指定： he：有效排放高（m） ：初始水平扩散尺（m）：初始垂直扩散尺（m）而Xy 与Xz（虚拟之距离）加上实际之下风距离X，用于求取体源之 与 ，即X+XY用于求使用之下风距离。X+Xz用于求使用之下风距离。, (2-12)注意事项：使用体源时，每个体源之长宽必须相同 对于长L 之线源，可将其划分为个体源，其中W为线源之宽度。个个别体源间之距离，最好要超过线源宽之两倍。2.4.2

41、.2 面源之处（Area source）原：利用点源公式积分求得 (2-13) 注意事项： 必须为长方形之面源，长宽比可超过 10，受体点位于面源之内或紧邻面源时有较大之误差，建议受体点之位置至少要离 面源边界一公尺以上为宜。 最新版之ISC3 模式可输入多边形面源(超过20 边)2.4.2.3 ISC的干沉降模式原：Fd = Xd VdFd: 沉降通量（deposition flax）Xd：浓度，可由前述之点源高斯烟公式求得 Vd：沉降速沉降速原理： (2-14)其中Vd：沉降速度（cm/s）Vg：重力沉降速度（cm/s）ra：空气动力阻力（s/cm）rd：沉降层阻（s/cm）2.2.3.4

42、 湿沉降模式(Wet deposit Model)原理：利用洗涤系数的观念，模拟气体或微粒可之湿沉降。 (2-15) 其中：湿沉降通量：洗涤系数（S-1）（注：当烟囱有效高度大于混合层高度时，湿沉降效应仍存在） (2-16)其中:为烟流至x 处之传送时间：湿沉降耗减系数R其中 单位为（s-mm/hr）-1单位为降雨量（mm/hr） 与污染物之溶解性、反应性、径之大小、下雨或下雪等因素有关。3. ISC3模式输入、输出文件分析本工作使用ISC3模式软件进行烟羽仿真模拟计算。本章主要介绍怎样编写输入文件，并通过分析输出文件来说明烟羽扩散情况。3.1 ISC3模式简介ISC3 模型由美国国家环保局联

43、合美国气象学会组建法规模式改善委员（AERMIC）开发。AERMIC 的目标是开发一个能完全替代ISC3 的法规模型，应用最新的扩散理论和计算机技术更新ISC3 计算机程序。20 世纪90 年代中后期，法规模式改善委员会在美国国家环保局的财政支持下，成功开发出ISC3扩散模型。模式系统可用于多种排放源（ 包括点源、面源和体源）的排放，也适用于乡村环境和城市环境的模拟和预测。ISC3具有如下特点：（1）以行星边界层（PBL）湍流结构及理论为基础。按空气湍流结构和尺度概念，湍流扩散由参数化方程给出，稳定度用连续参数表示；（2）中等浮力通量对流条件采用非正态的PDF 模式；（3）考虑了对流条件下浮力

44、烟羽和混合层顶的相互作用；ISC3模式系统包括ISC3（ 大气扩散模型）、AERMET（气象数据预处理器和AERMAP（地形数据预处理器）3.2关键字和参数方法与输入格式的描述ISC 模式的输入档是利用关键字和参数的方法，来定义执行模式的动作，关键字定义此项将输入资料的的型式，在关键字后的参数则定义实际输入的资料。ISC的输入档分成六个功能路径(functional pathway)，路径是利用两个字元的简称来定义，通常放在输入档每一行的最开始，以下就此六项功能路径做一详细说明：CO 定义全部的控制(Control)功能；SO 定义污染源(Source)的资料；RE 定义受体(Receptor

45、)的资料；ME 定义气象(Meteorology)的资料；TG 定义地形网格(Terrain Grid)的资料；OU 定义输出(Output)的功能。3.2.1 ISC3 输入档之基本规则1. 输入档的路径为连接的，例如：所有输入档的第一个路径一定为CO 路径，接下来为SO 路径，RE 路径等以此类推；每一路径的第一个关键字一定为STARTING，最后一关键字为FINISHED，所以输入档第一笔记录为CO STARTING，而最后一笔记录为OU FINISHED。2. 关键字的输入型式分为强制性、选项性、可重复和不可重复(a) 若为强制性，则此关键字在输入档中一定要输入。(b) 为选项性，则视

46、需要而输入。 (c) 关键字若为可重复性，如污染源资料，可输入多笔重复性资料。(d) 若为不可重复性则只可输入一笔资料。3. 输入档中可以接受空白行，故可利用空白行来分开每一路径；输入档中利用“*”来注解资料，故档案中含有“*”，模式会自动忽略此行。3.2.2 执行方法1. 执行ISCST3，须将ISCST3.EXE 执行档置于欲模拟的目录下，或者置于任一目录下，但要设DOS 下的autoexec.bat 档下的path。2. 执行ISCST3 的指令为：ISCST3 输入档的档名 输出档的档名 例如：ISCST3 TEST -ST.INP TEST -ST.OUT3.2.3 控制(CONTR

47、OL)路径的参数输入Control路径范围COSTARTING (1)COTITLEONEASimpleExampleProblemfortheISCSTModel (2)COMODELOPTDFAULTRURALCONC (3)COAVERTIME324PERIOD (4)COPOLLUTIDSO2 (5)CORUNORNOTRUN (6)COFINISHED (7)(1) 开始输入CO 路径(STARTING)，为强制性输入；(2)此行(A Simple Example Problem for the ISCST Model)所描述的文字会形成输出档中的标题；(3)此范例是采用模式预设(D

48、FAULT)的作业控制、指定计算污染浓度值(CONC)与指定使用乡村型(RURAL)扩散系数(参数的输入顺序可掉换，且空白键的个数无规定)；(4)此范例是指定计算周期(PERIOD)为3 小时(3)和24 小时(24)的平均浓度；(5)此範例指定模擬的污染物为二氧化硫(SO2)；(6)此范例指定执行完整(RUN)的模式运算；(7)此为CO 路径的结束(FINISHED)，为强制性输入。3.2.4 污染源路径(Source Pathway)的参数输入SOSTARTING (1)SOLOCATIONSTACK1POINT0.00.00.0 (2)*PointSourceQSHSTSVSDS*Par

49、emeters:-SOSRCPARAMSTACK11.0035.0432.011.72.4 (3)SOBUILDHGTSTACK134.34.34.34.34.34.34.34.34.34.34.34. SOBUILDHGTSTACK134.34.34.34.34.34.34.34.34.34.34.34. SOBUILDHGTSTACK134.34.34.34.34.34.34.34.34.34.34.34. ( 4)SOBUILDWIDSTACK135.4336.4536.3735.1832.9229.6625.5020.56SOBUILDWIDSTACK115.0020.5625.502

50、9.6632.9235.1836.3736.45SOBUILDWIDSTACK135.4333.3335.4336.450.0035.1832.9229.66SOBUILDWIDSTACK125.5020.5615.0020.5625.5029.6632.9235.18SOBUILDWIDSTACK136.3736.4535.4333.33 (5) *WINTERSPRINGSUMMERFALLSOEMISFACTSTACK1SEASON0.500.501.000.75 (6)-1*JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDECSOEMISFACTSTACK1MONT

51、H0.10.20.30.40.50.50.50.60.71.01.01.0 (6)-2*123456789101112SOEMISFACTSTACK1HROFDY0.00.00.00.00.00.51.01.01.01.01.01.0*131415161718192021222324SOEMISFACTSTACK1HROFDY1.01.01.01.01.00.50.00.00.00.00.00.0*or,equivalently:1-567-171819-24SOEMISFACTSTACK1HROFDY5*0.00.511*1.00.56*0.0 (6)-3*Stab.Cat.:ABCDEF(6WSCat.)SOEMISFACTSTACK1STAR6*0.56*0.66*0.76*0.86*0.96*1.0 (6)-4SOEMISFACTSTACK1SEASHRenter24hourlyscalarsforeachofthefourseasons(winter,spring,summer,fall) (6)-5SOEMISUNIT1.0E3GRAMS/SECMILLIGRAMS/M*3 (7)SOHOUREMISEMIS.DATSTACK1