ADMS模型在港口規(guī)劃大氣環(huán)境影響評價中的應用

石柳 劉陳鴻 馬繼華 林宇

摘要：文章利用ADMS大氣預測模型對南寧港總體規(guī)劃修編中擬建港口污染物擴散濃度場進行模擬，并對預測結果進行分析。結果表明：在南寧港遠期規(guī)劃散貨貨運吞吐量規(guī)模下，一般氣象條件下各散貨作業(yè)區(qū)粉塵特征污染物TSP、PM10、PM2.5影響范圍主要集中在堆場周邊250～520 m范圍內，以外區(qū)域污染物貢獻值處于較低水平;場界外預測值出現(xiàn)超標主要是由于現(xiàn)狀背景值已達或超過標準限值;在考慮區(qū)域污染物消減和南寧市大氣污染行動計劃實施會進一步降低背景濃度值后，南寧港規(guī)劃的實施對區(qū)域環(huán)境的影響在可接受范圍內。

關鍵詞：港口規(guī)劃;ADMS模型;大氣環(huán)境影響預測

This article uses the ADMS atmospheric prediction model to simulate the proposed dispersion concentration field of pollutants in the overall planning revision of Nanning Port，and analyzes the prediction results.The results show that，under the planned longterm bulk cargo throughput of Nanning Port，the influence range of dust characteristic pollutants TSP，PM10 and PM2.5 in all bulk cargo operation zones under general meteorological conditions is mainly concentrated within the range of 250～520 m around the yard，while the contribution value of pollutants outside such region is at a low level;the overstandard predicted value outside the field is mainly due to the fact that the current background value has reached or exceeded the standard limit;considering that the reduction of regional pollutants and the implementation of Nanning Air Pollution Action Plan will further reduce the background concentration value，the implementation of Nanning Port planning has an acceptable impact on the regional environment.

Port planning;ADMS model;Atmospheric environmental impact prediction

0 引言

傳統(tǒng)的環(huán)境影響評價預測方法包括數(shù)學模式法、物理模型法、類比調查法和專業(yè)判斷法等[1]。其中，數(shù)學模式法具有操作簡單、實踐運用性強等特點[2]，且能滿足不同預測深度要求，是環(huán)境影響評估中常用的技術方法。數(shù)學模式法根據(jù)項目所在區(qū)域的環(huán)境特征和預測范圍，選擇適應的大氣預測模型，在具備污染物源強排放清單、氣象數(shù)據(jù)及其他參數(shù)的基礎上，模擬污染物在設置情景下的大氣擴散過程，最終得到項目排放污染物對周邊大氣環(huán)境影響的程度和范圍。

本文以南寧港總體規(guī)劃修編為例，通過識別選取污染源以煤炭、礦石裝卸揚塵和堆場揚塵為主的港口貨運作業(yè)區(qū)作為典型預測區(qū)，利用常見數(shù)學模式法ADMS大氣預測模型，預測各典型作業(yè)區(qū)特征大氣污染物在氣象和地形條件控制下的擴散規(guī)律及影響范圍和程度，評價港口規(guī)劃實施對周邊大氣環(huán)境的影響程度，綜合評估港口規(guī)劃和布局的環(huán)境合理性和可行性。

1 研究區(qū)概況

1.1 港口規(guī)劃概況

南寧港規(guī)劃范圍包括南寧市轄區(qū)范圍內的主要地表水體河段岸線，涉及右江、左江、郁江、紅水河相關河段共474.1 km。規(guī)劃利用港口貨運岸線29.505 km（共33處），客運岸線4.540 km（共35處），港口支持系統(tǒng)岸線2.647 km（共23處），利用岸線總長為36.692 km。本次南寧港規(guī)劃期為2017—2035年，規(guī)劃近期2025年，遠期2035年。

南寧港劃分為6個港區(qū)（港點），分別為隆安港區(qū)、中心城港區(qū)、牛灣港區(qū)、六景港區(qū)、橫縣港區(qū)及馬山港點。重點規(guī)劃建設公用碼頭作業(yè)區(qū)10個、旅游客運碼頭4個，其中10個公用碼頭作業(yè)區(qū)為：六景港區(qū)規(guī)劃建設的飛龍作業(yè)區(qū)、鶴筍作業(yè)區(qū)、新興村作業(yè)區(qū)、楊村作業(yè)區(qū)、覃寨村作業(yè)區(qū)、八聯(lián)聯(lián)營廠作業(yè)區(qū)、六景轉運站作業(yè)區(qū);牛灣港區(qū)規(guī)劃建設的牛灣作業(yè)區(qū);隆安港區(qū)規(guī)劃建設的寶塔作業(yè)區(qū);橫縣港區(qū)規(guī)劃建設的石村作業(yè)區(qū)。4個旅游客運碼頭為：中心城港區(qū)規(guī)劃建設的民生、亭子、青山和蒲廟旅游客運碼頭。

1.2 預測作業(yè)區(qū)選取

港口大氣污染源主要來自港口轉運的貨種，污染物源強則主要取決于運輸方式和貨種特性。目前港口貨種運輸方式主要包括散貨、件雜貨、集裝箱，其中件雜貨、集裝箱在轉運過程中起塵較輕，產生環(huán)境影響范圍小、程度輕;散貨貨種轉運是港口項目典型污染源，主要以煤炭、礦石為主。

根據(jù)南寧港各港口作業(yè)區(qū)規(guī)劃貨種類型，經環(huán)境影響識別后，選取污染源以煤炭、礦石裝卸揚塵和堆場揚塵為主的作業(yè)區(qū)作為典型預測區(qū)，污染因子為TSP、PM10、PM2.5。以此為原則選取的典型預測作業(yè)區(qū)有：寶塔作業(yè)區(qū)、牛灣作業(yè)區(qū)、六景轉運站作業(yè)區(qū)、新興村作業(yè)區(qū)、飛龍作業(yè)區(qū)及石村作業(yè)區(qū)。各典型預測作業(yè)區(qū)煤炭、礦石等易起塵散貨遠期規(guī)劃吞吐量見表1。

2 預測方法和參數(shù)選擇

2.1 預測模型

ADMS（Atmospheric Dispersion Management System）模型是由英國劍橋環(huán)境研究公司（CERC）研制開發(fā)的新一代穩(wěn)態(tài)大氣擴散模式。ADMS模型作為一個可以綜合處理多類型污染源的系統(tǒng)，耦合了大氣邊界層和Monin-Obukhov長度（由摩擦力速度和地表熱通量而定的長度尺度）研究的最新進展[3]，利用常規(guī)氣象要素定義邊界層結構，同時考慮重力沉降、濕沉降、干沉降和建筑物下洗以及化學反應等過程，可同步模擬數(shù)個不同空間分布的工業(yè)源和交通源。

2000年，該模型正式引入中國，在實際工作中被廣泛應用于各領域大氣擴散模擬和預測中[4]。在實際應用中，我國學者也對該模型進行了大量的研究和分析，如對復雜山區(qū)地形預測結果的有效性分析[5]、城市道路大氣污染物擴散的適用性研究[6]等。研究表明ADMS模型在污染物預測和模擬中能得到與實際值相對偏差較小的結果，預測模擬能力優(yōu)于其他模型[7]。

本次預測模型選用《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》（HJ2.2-2018）附錄A推薦的進一步預測模型中的ADMS模型。預測分析軟件選用英國劍橋環(huán)境研究公司（CERC）開發(fā)的ADMS-環(huán)評（ADMS-EIA）大氣擴散模型。

2.2 參數(shù)選擇

本文選取的進一步預測模型ADMS所需的模型參數(shù)有氣象數(shù)據(jù)參數(shù)、地形數(shù)據(jù)參數(shù)、地表參數(shù)及污染源參數(shù)等。

2.2.1 氣象數(shù)據(jù)參數(shù)

根據(jù)選取的典型預測作業(yè)區(qū)分布較為分散的特點，為提高預測結果的準確性，收集了各作業(yè)區(qū)50 km范圍以內氣象站點逐日逐次氣象數(shù)據(jù)，以滿足模型進一步預測的氣象數(shù)據(jù)需求。氣象站及氣象要素信息詳見表2。

2.2.2 地形數(shù)據(jù)參數(shù)

本次預測地形數(shù)據(jù)采用由美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）于2000年聯(lián)合測量的SRTM3 V4.1數(shù)字地形高程（DEM），分辨率精度為90 m的數(shù)據(jù)。各典型預測作業(yè)區(qū)根據(jù)預測的范圍提取相應的高程數(shù)據(jù)導入ADMS模型。

2.2.3 地表參數(shù)數(shù)據(jù)

地表粗糙度等地理數(shù)據(jù)參數(shù)，根據(jù)預測作業(yè)區(qū)實際情況選取ADMS模型中的推薦值。

2.2.4 污染源排放清單

2.3 坐標系及網格設置

大氣預測網格坐標系統(tǒng)一采用WGS1984經緯度坐標，平面投影坐標采用WGS 1984 World Mercator。原則上以每個作業(yè)區(qū)作為預測單元分別進行預測，采用等間距設置預測網格，間距按≤100 m進行設置。

2.4 預測情景及預測內容

《環(huán)境影響評價技術導則 大氣環(huán)境》（HJ2.2-2018）要求規(guī)劃環(huán)評預測在污染物正常排放情況下，評價區(qū)域疊加現(xiàn)狀濃度后環(huán)境空氣保護目標和網格點主要污染物年平均濃度和保證率日平均質量濃度的達標情況，本次預測時段為規(guī)劃遠期即2030年。參照廣西區(qū)內一般散貨作業(yè)區(qū)情況，本次預測污染物正常排放情況為：作業(yè)區(qū)不設置防塵網，對堆場和裝卸區(qū)采取灑水降塵措施，煤炭粉塵含水率按7%、礦石粉塵含水率按6%進行預測分析。

3 結果與分析

3.1 預測結果

對各典型預測作業(yè)區(qū)進行污染物擴散模擬后，各作業(yè)區(qū)規(guī)劃遠期最大落地濃度和周邊環(huán)境敏感保護目標年均濃度、保證率日平均濃度預測值情況見下頁表4。

3.2 區(qū)域環(huán)境影響分析

根據(jù)各典型預測作業(yè)區(qū)網格點預測濃度值和區(qū)域濃度分布圖（如下頁圖1所示）分析可知：

（1）預測的典型作業(yè)區(qū)TSP和PM10最大落地濃度點的年均濃度均超標，部分作業(yè)區(qū)（主要為飛龍作業(yè)區(qū)、石村作業(yè)區(qū)、寶塔作業(yè)區(qū)、新興作業(yè)區(qū)）TSP和PM10最大落地濃度點的保證率日均濃度也出現(xiàn)超標情況;但結合濃度范圍分布圖，各預測作業(yè)區(qū)年均濃度和保證率日均濃度超標范圍均不超出作業(yè)區(qū)廠界范圍。

（2）寶塔作業(yè)區(qū)、牛灣作業(yè)區(qū)PM2.5區(qū)域最大落地濃度點的年均濃度超標，結合濃度范圍分布圖，上述兩處作業(yè)區(qū)超標范圍均不超出作業(yè)區(qū)廠界范圍。

其余典型預測作業(yè)區(qū)PM2.5最大落地濃度點的年均濃度出現(xiàn)超標情況，且至作業(yè)區(qū)廠界仍未達標。這主要是由于規(guī)劃區(qū)PM2.5現(xiàn)狀年均濃度背景值已達標準限值（35 ug/m3），暫無余量容納新增污染源。但超標作業(yè)區(qū)PM2.5最大落地濃度點的年均貢獻值占現(xiàn)狀濃度值（即標準值）的比例僅為16.8%～19.8%，作業(yè)區(qū)實施后其造成的污染物濃度貢獻值處于較低水平。

3.3 敏感保護目標環(huán)境影響分析

根據(jù)對各典型預測作業(yè)區(qū)周邊環(huán)境敏感保護目標濃度值預測結果可知：

（1）各典型預測作業(yè)區(qū)周邊敏感點TSP、PM10年均濃度和保證率日均濃度值均可達標。

（2）新興村作業(yè)區(qū)和石村作業(yè)區(qū)部分敏感點PM2.5保證率日均濃度超標，超標率為12.3%～17.5%;六景港區(qū)和橫縣港區(qū)各作業(yè)區(qū)周邊敏感目標的PM2.5年均濃度均出現(xiàn)超標現(xiàn)象，超標率為0.02%～101.6%，主要是由于現(xiàn)狀背景值已達或超過標準限值。各作業(yè)區(qū)對周邊敏感目標的PM2.5保證率日均濃度貢獻值僅0.1～0.25 ug/m3、年均濃度貢獻值僅為0.01～0.56 ug/m3，上述兩處作業(yè)區(qū)實施后對周邊敏感目標的PM2.5污染預測貢獻影響很小。

3.4 環(huán)境影響預測小結

通過上述計算和分析可知，在達到南寧港規(guī)劃遠期貨運吞吐量時，一般氣象條件下，各典型預測作業(yè)區(qū)粉塵特征污染物TSP、PM10、PM2.5影響范圍主要集中在堆場周邊250～520 m范圍內，以外區(qū)域污染物貢獻值則處于較低水平，在預測中出現(xiàn)超標主要是由于現(xiàn)狀背景值已達或超過標準限值。綜合考慮《廣西環(huán)境保護和生態(tài)建設“十三五”規(guī)劃》中對廣西各市、縣細顆粒物（PM2.5）年均濃度的削減要求及未來南寧市大氣污染行動計劃的實施成果后，區(qū)域環(huán)境質量將進一步改善，則南寧港規(guī)劃作業(yè)區(qū)廠界外TSP、PM10、PM2.5年均濃度和保證率日均濃度值能滿足《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095-2012）的要求?？傮w而言，南寧港規(guī)劃實施后對周邊大氣環(huán)境的影響在可接受范圍內，規(guī)劃布置從大氣環(huán)境角度來看總體合理。

4 結語

本文以南寧港總體規(guī)劃修編為例，在滿足模型預測需求的氣象、地形數(shù)據(jù)等參數(shù)支撐的基礎上，基于ADMS大氣預測模型對各散貨作業(yè)區(qū)大氣污染物的擴散特征進行預測模擬，評估了南寧港規(guī)劃實施后的大氣環(huán)境影響程度和規(guī)劃布置的環(huán)境合理性。但由于規(guī)劃本身的不確定性，如實施方案變化和區(qū)域環(huán)境改變等因素，都可能導致規(guī)劃作業(yè)區(qū)實施后的實際影響與規(guī)劃階段預測值偏差較大。因此，在實際工作中，隨著港口規(guī)劃的逐步實施，項目環(huán)評在明確實施方案、獲取區(qū)域環(huán)境質量后的預測結果更符合實際情況，對于作業(yè)區(qū)布置的環(huán)境合理性和污染控制措施的提出具有參考價值。

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