生态与环境
ISC3大气污染物扩散模型核心算法
黄桂平
（荆门市环保局环境监测站，湖北荆门448000）
摘要：ISC3大气污染物扩散模型核心算法是美国环保总署（EPA）提出一种算法，它包括ISCLT3长期模型和ISCST3短期模型。目前这种模型在世界范围内广泛应用，特别是在区域大气环境综合评价中，使用该模型可以得到与真实环境较为接近的值，这里基于该模型得到一系列算法。
关键词：ISC3；模型；算法
Abstract:Thecoremath.algorithmofISC3airpollutionspreadmodelisanewthoerybyEPA，itincludesISCLT3long-termmodelandISC－ST3short-termmodel.Thismodelisusedwidelyintheworldatpresent，especiallyinthesyntheticalevaluateofareaairenvironment，usethemodelwillgettheresultthatclosestotheresultofthetrueenvironment，thisarticleintroducesthemostcommonuseofISC3systemcomprehen－sive.
Keywords:ISC3；model；math.algorithm
此模型为一种高斯扇面平均方程。气象参数
中的风速、风向和稳定度三者称为联合频率，模型
输入的联合频率，称为STAR（StabilityArraysum－
mary），包括月、季或年的频率分布。长期模型可以
计算单个的STAR数据下的浓度值，以及包含所
有有效数据的时间周期内的值。
1点源排放
长期模型中，在一个连续源周围的区域被分
为等弧度的扇面，每个扇面都有相对应的风向、风
速和稳定度的季和年的频率分布。污染源排出的
污染物根据风吹向扇面的频率进行分配。每个源
计算得出的浓度场都置于同一个坐标系中，并将
结果相和，得到总的浓度。
对于单个点源，季平均浓度为：xvusgvs2/3hv=（x/u）svg为由于重力沉降对原烟流高度的（△T）=0.00575TcsFb≥55s修正。包含干沉积作用的新的垂直项：如果△T大于或等于（△T）烟流抬升中，认c，V（z，hed）=V（x，z，hed）F（）P（x，z）dx，Qx为浮力抬升占主导地位，否则动量占主导地位。V（x，z，hed）为没有任何沉积时的垂直项。F（）QxFb3/4浮力抬升时的有效源高：he=h's+21.425；为在下风向距离x处，仍留在烟流中物质的质量s（x，z）为垂直剖面修正系数，可以模拟干沉分数。PFb3/5积对近地面颗粒物浓度的影响。Fb＜55；he=hs'+38.71TsFb≥55。s1.5衰减项。衰减项为物理或化学过程导致的vs动量抬升时的有效源高：he=hs'+3dsxs污染物的减少：D=exp-ψψ＞0或D=1ψ=0us1.2.2大气处于稳定状况。1ψ为衰减系数（s-）（不考虑衰减时为零）；x为坠θ/坠z稳定度参数：s=g下风向距离。a0.693缺省情况下，稳定度为E时，坠θ/坠z为0.02K/如果污染物半衰期为T1/2，则：ψ=KQfSVD1/2χ1＝Σ稳定度为F时，坠θ/坠z为0.035K/m。m，szj，k姨R△θ'i，ψ在模型计算中的缺省值为零，然而在城市临界温差（△T）如果大模式时，对于SO自动指定半衰期为四小时（其中：K为单位比例系数；Q为第i风速等级，c=0.019582Tsvs姨，ψ=2（△T）烟流抬升中，认为浮力抬升占主0.0000481s-）第k稳定度级别的排放强度；f为第i风速等级，第于或等于1c，。否则动量占主导地位。j风向，第k稳定度级别的联合频率；△θ'为扇面导地位，1.6平滑函数。平滑函数S{θ}解决相邻扇面交浮力抬升时的有效源高：R为接受点到侧向虚拟点源的径向宽度（弧度）；界处浓度不连续的问题。每个扇面中心线处的浓221/2Fb1/3距离（=[（x+x）；x为沿烟流中心轴的源中心y+y]）度不受相邻扇面的影响，在中心线以外点的浓度he=hs'+2.6sy烟流中心轴到接受点横到接受点的下风向距离；为中心线浓度和相邻扇面中心线浓度的加权函动量抬升时的有效源高：xy为侧向虚拟距离，对于没有横向扩散加向距离；数。平滑函数：F强的源或没有建筑下冲气流的源，xy等于零；S为1/3（△θ'-θ'-θ'he=hs'+1.5S=θj'-θ'≤△θ'或us姨平滑函数；us为第i风速等级，第k稳定度级别时△θ'1.2.3下风向距离小于最终抬升距离时。当源σz为第k稳定度时浓度垂直源高处的平均风速；S=0θj'-θ'＞△θ'
V为第i风速等级，第k稳定度和受点之间的下风向距离x小于最终抬升距离分布的标准偏差；θj'为正北方向到第j个风向扇面中心线的夹烟流抬升高度要作相应变化。级别时的垂直项；D为第i风速等级，第k稳定度时，θ'为正北方到接受点的夹角（弧度）；角（弧度）；浮力抬升时的有效源高：级别时污染物的衰减项。△θ'尾扇面宽度（弧度）。Fb1/3x2/3年平均浓度可以由季平均浓度得出：参考文献he=hs'+1.60s4[1]EPA-454/B-95-003a.User'sguideforthein－χa=0.25Σχl动量抬升时的有效源高：dustrialsourcecomplex（ISC3）dispersionmodels，l=13Fmx1/3he=hs'+非稳定状态：VolumeI：Userinstructions[Z].Washington：US1.1风速：jsEPA，1995.hus=urefPsin（x/u）s1/3zref稳定状态下：he=hs'+3Fm[2]EPA-454/B-95-003b.User'sguideforthein－β2jus姨其中：us为烟流排放口处的风速；uref为参考高dustrialsourcecomplex（ISC3）dispersionmodels，1.3大气扩散参数。城市大气扩散参数选用hs为烟囱的实高度；p为风廓线度为zref处的风速；VolumeII：Descriptionofmodelalgorithms[Z].Briggs扩散参数。指数。Washington：USEPA，1995.1.4垂直项。垂直项表示高斯烟流的垂直分布1.2烟气抬升公式：[3]薛志钢，柴发合，段宁等．运用ISC3模型模拟电情况，它包含了源高程、受点高程、烟流抬升、垂直△T厂脱硫后的大气环境影响[J]．环境科学研究，43浮力通量参数F（：Fb=gvsds2bm/s）有限混合层及颗粒物的重力沉降和干沉积等多方s2003，16（5）．垂直项的计算除了需要烟流高度、受点△T=Ts-Ta，Ts为烟流出口温度（K），Ta为环境面的影响。[4]白志鹏．计算机在环境科学与工程中的应用[M]．高度和混合层高度外，还需要垂直扩散参数σz。）。空气温度（K北京：化学工业出版社，2005．
43σ还要考虑动量通量参数F（：zmm/s）作者简介：黄桂平（1967.11.2~），女，汉族，毕气体和小颗粒物的垂直项：V=iTa22业于武汉水运工程学院环境工程专业，工作于荆Fm=vsds大颗粒物的重力沉降可以假定导致一种“倾s门市环保局环境监测站，国家注册环评师（工程斜烟流”，公式中的烟流有效高度he换成：1.2.1大气处于不稳定或中性情况。主要从事环评工作。师）临界温差（△T）c=0.0297Tshed=he-hv=he-vs1/3F＜55；ds2/3bsssssss姨姨ss
生态与环境
ISC3大气污染物扩散模型核心算法
黄桂平
（荆门市环保局环境监测站，湖北荆门448000）
摘要：ISC3大气污染物扩散模型核心算法是美国环保总署（EPA）提出一种算法，它包括ISCLT3长期模型和ISCST3短期模型。目前这种模型在世界范围内广泛应用，特别是在区域大气环境综合评价中，使用该模型可以得到与真实环境较为接近的值，这里基于该模型得到一系列算法。
关键词：ISC3；模型；算法
Abstract:Thecoremath.algorithmofISC3airpollutionspreadmodelisanewthoerybyEPA，itincludesISCLT3long-termmodelandISC－ST3short-termmodel.Thismodelisusedwidelyintheworldatpresent，especiallyinthesyntheticalevaluateofareaairenvironment，usethemodelwillgettheresultthatclosestotheresultofthetrueenvironment，thisarticleintroducesthemostcommonuseofISC3systemcomprehen－sive.
Keywords:ISC3；model；math.algorithm
此模型为一种高斯扇面平均方程。气象参数
中的风速、风向和稳定度三者称为联合频率，模型
输入的联合频率，称为STAR（StabilityArraysum－
mary），包括月、季或年的频率分布。长期模型可以
计算单个的STAR数据下的浓度值，以及包含所
有有效数据的时间周期内的值。
1点源排放
长期模型中，在一个连续源周围的区域被分
为等弧度的扇面，每个扇面都有相对应的风向、风
速和稳定度的季和年的频率分布。污染源排出的
污染物根据风吹向扇面的频率进行分配。每个源
计算得出的浓度场都置于同一个坐标系中，并将
结果相和，得到总的浓度。
对于单个点源，季平均浓度为：xvusgvs2/3hv=（x/u）svg为由于重力沉降对原烟流高度的（△T）=0.00575TcsFb≥55s修正。包含干沉积作用的新的垂直项：如果△T大于或等于（△T）烟流抬升中，认c，V（z，hed）=V（x，z，hed）F（）P（x，z）dx，Qx为浮力抬升占主导地位，否则动量占主导地位。V（x，z，hed）为没有任何沉积时的垂直项。F（）QxFb3/4浮力抬升时的有效源高：he=h's+21.425；为在下风向距离x处，仍留在烟流中物质的质量s（x，z）为垂直剖面修正系数，可以模拟干沉分数。PFb3/5积对近地面颗粒物浓度的影响。Fb＜55；he=hs'+38.71TsFb≥55。s1.5衰减项。衰减项为物理或化学过程导致的vs动量抬升时的有效源高：he=hs'+3dsxs污染物的减少：D=exp-ψψ＞0或D=1ψ=0us1.2.2大气处于稳定状况。1ψ为衰减系数（s-）（不考虑衰减时为零）；x为坠θ/坠z稳定度参数：s=g下风向距离。a0.693缺省情况下，稳定度为E时，坠θ/坠z为0.02K/如果污染物半衰期为T1/2，则：ψ=KQfSVD1/2χ1＝Σ稳定度为F时，坠θ/坠z为0.035K/m。m，szj，k姨R△θ'i，ψ在模型计算中的缺省值为零，然而在城市临界温差（△T）如果大模式时，对于SO自动指定半衰期为四小时（其中：K为单位比例系数；Q为第i风速等级，c=0.019582Tsvs姨，ψ=2（△T）烟流抬升中，认为浮力抬升占主0.0000481s-）第k稳定度级别的排放强度；f为第i风速等级，第于或等于1c，。否则动量占主导地位。j风向，第k稳定度级别的联合频率；△θ'为扇面导地位，1.6平滑函数。平滑函数S{θ}解决相邻扇面交浮力抬升时的有效源高：R为接受点到侧向虚拟点源的径向宽度（弧度）；界处浓度不连续的问题。每个扇面中心线处的浓221/2Fb1/3距离（=[（x+x）；x为沿烟流中心轴的源中心y+y]）度不受相邻扇面的影响，在中心线以外点的浓度he=hs'+2.6sy烟流中心轴到接受点横到接受点的下风向距离；为中心线浓度和相邻扇面中心线浓度的加权函动量抬升时的有效源高：xy为侧向虚拟距离，对于没有横向扩散加向距离；数。平滑函数：F强的源或没有建筑下冲气流的源，xy等于零；S为1/3（△θ'-θ'-θ'he=hs'+1.5S=θj'-θ'≤△θ'或us姨平滑函数；us为第i风速等级，第k稳定度级别时△θ'1.2.3下风向距离小于最终抬升距离时。当源σz为第k稳定度时浓度垂直源高处的平均风速；S=0θj'-θ'＞△θ'
V为第i风速等级，第k稳定度和受点之间的下风向距离x小于最终抬升距离分布的标准偏差；θj'为正北方向到第j个风向扇面中心线的夹烟流抬升高度要作相应变化。级别时的垂直项；D为第i风速等级，第k稳定度时，θ'为正北方到接受点的夹角（弧度）；角（弧度）；浮力抬升时的有效源高：级别时污染物的衰减项。△θ'尾扇面宽度（弧度）。Fb1/3x2/3年平均浓度可以由季平均浓度得出：参考文献he=hs'+1.60s4[1]EPA-454/B-95-003a.User'sguideforthein－χa=0.25Σχl动量抬升时的有效源高：dustrialsourcecomplex（ISC3）dispersionmodels，l=13Fmx1/3he=hs'+非稳定状态：VolumeI：Userinstructions[Z].Washington：US1.1风速：jsEPA，1995.hus=urefPsin（x/u）s1/3zref稳定状态下：he=hs'+3Fm[2]EPA-454/B-95-003b.User'sguideforthein－β2jus姨其中：us为烟流排放口处的风速；uref为参考高dustrialsourcecomplex（ISC3）dispersionmodels，1.3大气扩散参数。城市大气扩散参数选用hs为烟囱的实高度；p为风廓线度为zref处的风速；VolumeII：Descriptionofmodelalgorithms[Z].Briggs扩散参数。指数。Washington：USEPA，1995.1.4垂直项。垂直项表示高斯烟流的垂直分布1.2烟气抬升公式：[3]薛志钢，柴发合，段宁等．运用ISC3模型模拟电情况，它包含了源高程、受点高程、烟流抬升、垂直△T厂脱硫后的大气环境影响[J]．环境科学研究，43浮力通量参数F（：Fb=gvsds2bm/s）有限混合层及颗粒物的重力沉降和干沉积等多方s2003，16（5）．垂直项的计算除了需要烟流高度、受点△T=Ts-Ta，Ts为烟流出口温度（K），Ta为环境面的影响。[4]白志鹏．计算机在环境科学与工程中的应用[M]．高度和混合层高度外，还需要垂直扩散参数σz。）。空气温度（K北京：化学工业出版社，2005．
43σ还要考虑动量通量参数F（：zmm/s）作者简介：黄桂平（1967.11.2~），女，汉族，毕气体和小颗粒物的垂直项：V=iTa22业于武汉水运工程学院环境工程专业，工作于荆Fm=vsds大颗粒物的重力沉降可以假定导致一种“倾s门市环保局环境监测站，国家注册环评师（工程斜烟流”，公式中的烟流有效高度he换成：1.2.1大气处于不稳定或中性情况。主要从事环评工作。师）临界温差（△T）c=0.0297Tshed=he-hv=he-vs1/3F＜55；ds2/3bsssssss姨姨ss