1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)畢業(yè)設計 (論文 )題目ISC3 模式及核電排放的模擬計算學院名稱核科學技術學院南華大學畢業(yè)設計（論文）任務書學院：核科學技術學院題目：ISC3模式及核電排放的模擬計算起 止 時 間：2009年 12月 20日至 2010年 5 月 30 日2009年 12 月 20日畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構的學位或

2、學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務； 學校可以采用影印、 縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下， 學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名：日期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 除了文中特別加以標注引用的內(nèi)

3、容外， 本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體， 均已在文中以明確方式標明。 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索， 可以采用影印、 縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導師簽名：日期：年月日指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設計）

4、過程1、學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的

5、指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）指導教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？優(yōu)良中及格不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？優(yōu)良中及格不及格二、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及

6、格 不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績：評閱教師：優(yōu)良中及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）（簽名）單位： 不及格（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設計）的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對答辯問題的反應、理解、表達情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論

7、文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學系意見：設計（論文）內(nèi)容及要求：一、設計內(nèi)容系主任：（簽名）年月日1.學習臺灣的空氣品質(zhì)模式模擬教育的訓練教材，熟悉幾種模擬計算軟件2.學習使用 ISC3 模式軟件進行點源擴散的模擬計算3.使用 ISC3 模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設模擬計算二、設計要求

8、1、根據(jù)設計任務書設計內(nèi)容，做出設計進度安排，寫出開題報告；2、撰寫畢業(yè)設計（論文） ，篇幅不少于 1.5 萬字，圖表數(shù)據(jù)完整；3、收集查找資料，參考資料不少于六本；4、按畢業(yè)設計（論文）規(guī)范要求，打印裝訂成冊兩本；5、完成英語譯文一篇。三、主要參考資料1. 氣溶膠科學引論 ，盧正勇主編，原子能出版社， 2000， 10 .2. 簡明放射化學教程（修訂第三版） ，強亦忠主編，原子能出版社出版，1999.6 月 .3. 牛玉娟 .2004 年世界核能發(fā)電所占份額 .輻射防護， 2005 (06)4. 王自發(fā) , 謝付瑩 ,王喜全 , 等 . 嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預報模式系統(tǒng)的發(fā)展與應用J. 大氣科學

9、 , 2006, 30( 5) : 779.指導教師：年月日南華大學本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告設計題目ISC3 模式及核電排放的模擬計算設計題目來源自選課題2009年 12 月 20日設計題目類型理論計算起止時間至 2010年 5月 30日文一、依據(jù)及研究意義：6ISC3 模型由美國國家環(huán)保局聯(lián)合美國氣象學會組建法規(guī)模式改善委員會開發(fā)。9: AERMIC 的目標是開發(fā)一個能完全替代 ISC3 模型的法則模型， 應用最新的擴散理和計和計算機技術更新 ISC3 計算機程序。 20 世紀 90 年代中后期，法規(guī)模式改善委會在美在美國國家環(huán)保局的財政支持下，成功開發(fā)出ISC3 擴散模型。模式系統(tǒng)可

10、用多種排放源放射源（包括點源、面源、體源）的排放，也使用于鄉(xiāng)村環(huán)境和城市環(huán)境模擬和預測預測。人們對空氣污染問題的關注促進了空氣質(zhì)量數(shù)值模式的發(fā)展,至今空氣質(zhì)量模已經(jīng)發(fā)展了三代。 目前 ,國內(nèi)外常用的模ISC3,ADMS,AERMOD,Models-3,CAPPS等。擇空氣質(zhì)量模式應該根據(jù)實際問題的需求選擇合適的模式。ISC3 是美國環(huán)保局提出一個適用于分析和測定固定工業(yè)源泄放的擴散模型,ISC3 模式軟件包含高斯煙流模、高斯陣噴模式、切割煙流模式、格點模式等。它們各有各得優(yōu)缺點。適合不同條件模擬計算。本設計是基于 ISC3 模式軟件對點源擴散的模擬計算、 在對軟件對核電站的排放進行點源模式的假

11、設模擬計算。 通過模擬計算核電站的排放反映空氣的質(zhì)量， 在如今的環(huán)境至上的氛圍中有著十分重要的作用。二、論文主要設計的內(nèi)容、預期目標：主要內(nèi)容：1、學習臺灣的空氣品質(zhì)模式模擬教育的訓練教材，熟悉幾種模擬計算軟件2、了解氣象站中的各種氣象信息，學習使用模式軟件進行點源擴散的模擬計算3、使用模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設模擬計算預期目標：完成學習臺灣空氣品質(zhì)模擬教育的訓練的教材，熟練運用ISC3 模式軟件進行點源擴散的模擬計算；在滿足系統(tǒng)基本要求上運用ISC3 模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設模擬計算。三、設計的研究重點及難點：運用 ISC3 模式軟件進行模擬計算，重點在于對于氣

12、象中個因素對模擬計算的影響，記住 ISC3 模式的輸入輸出的格式。難點在于運用如何通過所獲得的信息有效的應用到 ISC3 模式中，如何對運算后的結果進行分析。四、設計研究方法及步驟（進度安排）：設計首先找到 ISC3 模式軟件以及相關 ISC3 模式軟件的使用資料，然后在熟悉掌握 ISC3 模式軟件時進行點源擴散的模擬計算；認真學習書本上的理論知識，使用 ISC3 模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設計算設。進度安排：1. 2009 年 12 月 20 日 2010 年 3 月 30 日，查找并閱讀 ISC3 模式軟件相關資料；2. 2010 年 4 月 1 日 2010 年 4 月 30

13、 日，使用 ISC3 模式軟件對核電站的排放進行點源模式的假設模擬計算；3. 2010 年 5 月 1 日 2010 年 5 月 18 日，撰寫論文；4. 2010 年 5 月 19 日 2010 年 5 月 25 日，把草稿論文交給導師檢查，順便糾正錯誤，進一步完善論文。5. 2010 年 5 月 26 日 2010 年 5 月 30 日，答辯準備。五、進行設計（論文）所需條件：1、ISC3 模式軟件的相關資料；2、ISC3 模式軟件的操作和使用經(jīng)驗；3、關于原子以及氣溶膠的相關資料；4、 核電廠排放的數(shù)據(jù)收集。六、參考文獻：1氣溶膠科學引論，盧正勇主編，原子能出版社，2000，10 .2

14、簡明放射化學教程 （修訂第三版），強亦忠主編， 原子能出版社出版， 1999.6月 .3 牛玉娟 .2004 年世界核能發(fā)電所占份額.輻射防護， 2005 (06)4 于水 . 放射性氣溶膠粒度的測定及 ICRP 假定值的代表性 . 輻射防護通訊 ,1997 , 17 (5) : 18 - 23.5 A El - Hussein. A study on natural radiation exposure in different realistic living rooms. Journal of Environmental Radioactivity , 2005 (79) : 355 -

15、 367.七、指導教師意見：簽名：年月日ISC3 模式及核電排放的模擬計算摘要：為了能夠理想反應核電站排放放射性污染物對環(huán)境的影響，我們利用 ISC3模式模擬計算核電站排放。通過運算結果來反應核電站排放物對環(huán)境的影響。本論文對放射性污染物在大氣中的行為進行了介紹，對污染物大氣擴散的基本理論、 ISC3 模式的使用條件進行說明。論文對ISC3 模式軟件的輸入、輸出格式進行了闡述。在此基礎上，假設核電站的排放數(shù)據(jù)，編寫輸入文件，通過ISC3模式模擬計算放射性污染物的數(shù)據(jù)，再利用Origin軟件繪制二維和三維圖形來說明污染物在核電站周邊的濃度。通過濃度大小反映核電站排放的放射性污染物對環(huán)境的影響。關

16、鍵字：放射性物質(zhì)；煙羽； ISC3ISC3model and simulation calculation of nuclear powerplantAbstract：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

17、action of radioactive contaminants to air, and explains the fundamental theory and the ISC3 model conditions of usage, also expounds the input mode and input format of the ISC3 model software. Basic on those theories, we supposethe emission data and write the input file, to simulate calculate the ra

18、dioactive contaminants data, and use the Origin software to draw two dimensional 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: Radio

19、active material；Plume；ISC3目錄1. 引言.11.1概述 .11.1.1核能發(fā)電簡史 .11.1.2核電站運行對環(huán)境的影響 .21.2國內(nèi)外常用的空氣質(zhì)量模式介紹 .32. 放射性污染物在大氣中的行為和 ISC3 模式軟件 .42.1放射性氣溶膠的形成 .42.2放射性污染物在大氣中的輸運和擴散 .42.3 ISC3 模式與 TAQM 模式的比較 .52.3.1ISC3 模式 .52.3.2TAQM 模式（ Taiwan Air Quality Model ）.62.3.3 ISC3 模式與 TAQM 模式的比較 .62.4ISC3 模式各條件下的處理方法 .72.4.

20、1點源小時濃 度之估算式 -高斯煙流公式 .72.4.2非點源之處 理 .83. ISC3 模式輸入、輸出文件分析 .93.1ISC3 模式簡介 .93.2關鍵字和參數(shù)方法與輸入格式的描述 .93.2.1ISC3 輸入檔之基本規(guī)則 .93.2.2執(zhí)行方法 .93.2.3控制 (CONTROL) 路徑的參數(shù)輸入 .103.2.4污染源路徑 (Source Pathway)的參數(shù)輸入 .103.2.5受體路徑 (Receptor Pathway)的參數(shù)輸入 .123.2.6氣象路徑的參數(shù)輸入 .123.2.7輸出路徑的參數(shù)輸入 .123.3ISC 模式輸出文件分析 .124. 仿真運行結果分析 .

21、124.1 仿真模擬的參數(shù)設定124.2 模式運行結果成形和分析125. 總結與展望12參考文獻12致謝13翻譯原文14翻譯中文281. 引言1.1 概述1.1.1 核能發(fā)電簡史核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機容量為5 兆瓦 (電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年 ,有5 個國家建成20 座核電站，裝機容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術的發(fā)展，到 1966 年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實用階段。1978年全世界22 個國家和地區(qū)正在運行的30 兆瓦（電）以上

22、的核電站反應堆已達200 多座,總裝機容量已達107776兆瓦（電）。80 年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進展更快。到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機組為423 套，總?cè)萘繛?.275 億千瓦， 其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16。世界上第一座核電站 蘇聯(lián)奧布寧斯克核電站 1。中國大陸的核電起步較晚， 80 建造的 30 萬千瓦（電）秦山核電站在年代才動工興建核電站。中國自行設計1991 年底投入運行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。核能發(fā)電原理核能發(fā)電的能量來自核反應堆中可裂變材料( 核燃料 )進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、钚

23、 -239 、鈾 -233 等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片，同時放出中子和大量能量的過程。反應中，可裂變物的原子核吸收一個中子后發(fā)生裂變并放出兩三個中子。若這些中子除去消耗，至少有一個中子能引起另一個原子核裂變，使裂變自持地進行，則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現(xiàn)鏈式反應是核能發(fā)電的前提。核能應用作為緩和世 界能源危機的一種經(jīng) 濟有效的措施有許多 的優(yōu)點，其一核燃料具有許多優(yōu)點，如體積小而能量大，核能比化學能大幾百萬倍； 1000 克鈾釋放的能量相當于2400 噸標準煤釋放的能量；一座100萬千瓦的大型燒煤電站，每年需原煤 300 400 萬噸，運這些煤需要 2760 列火車，相當于每天 8

24、 列火車，還要運走 4000 萬噸灰渣。同功率的壓水堆核電站，一年僅耗鈾含量為 3的低濃縮鈾燃料 28 噸；每一磅鈾的成本，約為 20 美元，換算成 1 千瓦發(fā)電經(jīng)費是 0 001 美元左右，這和目前的傳統(tǒng)發(fā)電成本比較，便宜許多；而且，由于核燃料的運輸量小，所以核電站就可建在最需要的工業(yè)區(qū)附近。核電站的基本建設投資一般是同等火電站的一倍半到兩倍，不過它的核燃料費用卻要比煤便宜得多，運行維修費用也比火電站少，如果掌握了核聚變反應技術，使用海水作燃料，則更是取之不盡，用之方便。其二是污染少。火電站不斷地向大氣里排放二氧化硫和氧化氮等有害物質(zhì)，同時煤里的少量鈾、鈦和鐳等放射性物質(zhì)，也會隨著煙塵飄落到

25、火電站的周圍，污染環(huán)境。而核電站設置了層層屏障，基本上不排放污染環(huán)境的物質(zhì)，就是放射性污染也比燒煤電站少得多。1.1.2 核電站運行對環(huán)境的影響核電站的迅速發(fā)展和放射性同位素的廣泛應用，在給人類帶來了巨大的利益，但也不可避免地伴有一定的危害，反射性物質(zhì)釋入環(huán)境的可能性，使人類面臨環(huán)境被放射性物質(zhì)污染的嚴峻局面。核能的利用造成或可能造成的輻射照射對環(huán)境、生態(tài)及人類健康的潛在危害引起人們的關注。與其他能源工業(yè)相比， 核能工業(yè)最主要的區(qū)別就是它的裂變產(chǎn)物帶有放射性，對人、對環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害。核電站正常運行時的放射性核素來自于反應堆核燃料內(nèi)的核裂變過程產(chǎn)生大量裂變產(chǎn)物，同時堆內(nèi)結構材料、腐蝕產(chǎn)物以及

26、反應堆冷卻劑中雜質(zhì)由于輻照而被活化也會產(chǎn)生大量的放射性核素。這些放射性核素絕大部分通常被嚴密地密封在堆芯和反應堆冷卻系統(tǒng)中，微量逸出的放射性核素經(jīng)廢物處理系統(tǒng)處理，所剩無幾，殘存的放射性核素或經(jīng)煙囪排入大氣環(huán)境，或與冷卻水混合后排入水環(huán)境中。釋放到環(huán)境中的放射性核素將對生物圈產(chǎn)生輻照，但是這種照射對于整個環(huán)境影響貢獻還是很微小的。1.2 國內(nèi)外常用的空氣質(zhì)量模式介紹雖然核電站運行對環(huán)境的影響很微小，但是我們也有必要建立嚴密的放射性氣體的監(jiān)測和防護措施， 避免核事故的發(fā)生。自 20 世紀 70 年代以來 , 其空氣質(zhì)量模式可分為三代 2:第1代模式模擬系統(tǒng)主要考慮個別污染物 , 在估算下風向的環(huán)

27、境濃度時 , 用的是物理輸送算法 ,這些模式廣泛地應用于一次污染物的影響預測和控制措施的優(yōu)化 , 代表模式有 ISC3 與EKMA模式等。第一代空氣質(zhì)量模式 , 不論是點源模式 , 還是以點源模式為基礎 , 通過積分方法得到的線源模式、面源模式、體源模式等 , 都具有如下 2個特點 :濃度計算在水平方向和垂直方向上都采用高斯分布假定 ; 湍流分類和擴散參數(shù)采用離散化的經(jīng)驗分類方法。第二代模式則加入較為復雜的氣象參數(shù)與反應機制, 考慮了光化學反應機理 , 能夠模擬臭氧 , SOx, NO x, 的化學過程和酸雨形成 , 此類模式廣泛地應用于二次污染物的影響分析和控制措施的改善 , 代表模式有AD

28、MS,AERMOD,CAMx,UAM等。第二代空氣質(zhì)量模式 , 其共同特點通常是 : 氣象模塊均基于常規(guī)氣象資料,所必需的氣象數(shù)據(jù)有 10 m高度上的風速 , 1.5 m(或2 m)高度上的溫度以及云量等。煙羽抬升和擴散計算所需要的特征參數(shù),如摩擦速度 u , Monin- Obukhov 長度 L, 混合層厚度 z, 以及湍流參數(shù) , 均可通過常規(guī)氣象數(shù)據(jù)計算得到。新一代空氣質(zhì)量模式徹底拋棄了 Pasqill- Gifford擴散參數(shù)體系。因此 ,已沒有必要再將大氣邊界層的穩(wěn)定度分成 6 類或 7 類 , 而只要根據(jù)熱通量的正負 ,將其分成不穩(wěn)定和穩(wěn)定 2類即可。第三代空氣質(zhì)量模式是由美國國

29、家環(huán)保局 ( EPA) 于1998 年開發(fā)成功的 , 通稱為 Models-3。為了將所有的大氣問題均考慮到模式之中 , 提出了所謂的大氣的概念 ( one- atmosphere) , 模式將各種模擬分析復雜的大氣物理、 化學程序的模式系統(tǒng)化 , 可在一次模擬工作中 , 完成臭氣、懸浮微粒 (PM) 及沉降作用的模擬 , 有效的進行較為全面的空氣質(zhì)量環(huán)境影響評估及決策分析。2. 放射性污染物在大氣中的行為和ISC3 模式軟件2.1放射性氣溶膠的形成固體或液體放射性物質(zhì)微粒懸浮于氣體(通常是空氣 )中形成的分散體系為3放射性氣溶膠。由核爆炸產(chǎn)生的放射性裂變產(chǎn)物被大氣中的懸浮物吸附也可形成氣溶膠

30、。大氣的氣溶膠主要包括微塵、有機碳化合物微粒和液態(tài)的霧。放射性氣溶膠按微粒的聚集狀態(tài),有固態(tài)分散相和液態(tài)分散相2 種;按形成方式有分轉(zhuǎn)移等過程中 ,放射性物質(zhì)擴散到空氣中呈懸浮態(tài)而形成 ) 和凝集性的 (放射性物質(zhì)通過燃燒、升華和蒸汽凝結以及氣體反應而形成 ) 2 種;放射性氣溶膠對吸入者的危害程度 ,不僅取決于氣溶膠的毒性、濃度、吸入時間及其化學形式 ,而且與氣溶膠的分散度有關 ,因為氣溶膠的粒度直接決定被吸入粒子在呼吸道中的沉積額。有研究者 Hussein 等 4研究了 222Rn 在 25 種不同真實生活條件下對健康危害的影響 ,由于放射性氣溶膠的毒性較大且在空氣中的停留時間較長 ,如不

31、及時處理可造成更大范圍的污染 ,對周圍環(huán)境的影響難以控制和預測。無論是那一種途徑形成的放射性氣溶膠，在大氣中隨氣流而遷移，或在高空成為雨、雪的凝聚核心，或通過溶解和化學反應與水滴結合，降落到地面。沉降于地面的放射性物質(zhì)又可通過水的蒸發(fā)、風的作用而重新進入大氣，形成放射性氣溶膠 5。2.2放射性污染物在大氣中的輸運和擴散作用于大氣的各種水平力造成大氣水平運動而形成風，對污染物在大氣中的輸運、擴散具有十分重要的影響。只要大氣水平方向上存在著氣壓差異，就有水平氣壓梯度力作用于空氣質(zhì)點上，使之沿該力的方向由高壓區(qū)向低壓區(qū)作加速運動，直至有其他力與之平衡為止，其大小與水平氣壓梯度成正比。因此，水平氣壓梯

32、度力是導致空氣水平運動的原動力。地球的轉(zhuǎn)動使之與大氣之間產(chǎn)生相對運動而造成旋轉(zhuǎn)效應，由此而產(chǎn)生的地球偏轉(zhuǎn)力使大氣的水平運動偏離氣壓梯度的方向，其大小與水平風速、地球自轉(zhuǎn)角速度及地球緯度等因素有關。地球偏轉(zhuǎn)力始終伴隨著空氣的運動而存在，風一旦停止，該力即隨之消失，它與氣壓梯度力的共同作用決定了實際風向，但并不改變風速大小，其自身方向始終與實際風向相垂直。所以邊界層大氣中污染物隨平流風向向下風向運移。在底層大氣中，空氣的運動表現(xiàn)為連接不斷的陣風起伏，其速度與方向隨時間都在變化，呈現(xiàn)極端不規(guī)則的湍流運動。大氣湍流是導致煙羽擴散的主要原因，其擴散速率比分子擴散大 105 106倍 .6大氣湍流的形成和

33、發(fā)展取決于兩個因素，由機械或動力因素形成的為機械湍流，如近地空氣與靜止地面的相對運動導致地面風的切變而形成的湍流，空氣流經(jīng)地面障礙物時風向、風速的突然改變而形成的局地湍流；熱力湍流則主要是因地面受熱不均勻或大氣的不穩(wěn)定氣溫層結構造成的。大氣湍流可視為是由無數(shù)個尺度大小不同的湍渦（漩渦）構成的，每一個湍渦都有不同的運動速度和方向，大湍渦中往往又包含許多大小不同的小湍渦，煙羽的擴散正是在這些湍渦的運動過程中完成的。當湍渦尺度比煙羽小得多時，煙羽在向下風向輸運的過程中，小湍渦對其邊緣的擾動作用使之與四周空氣混合并緩慢膨脹，濃度逐漸降低，煙羽基本上以直線形狀向下風向流動；當湍渦尺度比煙羽大得多時，煙羽

34、基本上被湍渦夾帶而整體轉(zhuǎn)移，本身膨脹不大，煙羽呈長蛇形曲線運動；湍渦尺度與煙羽想當時，煙羽被湍渦拉開撕裂而強烈變形，其擴散最為迅速、有效。2.3 ISC3 模式與 TAQM 模式的比較2.3.1 ISC3 模式ISC3(Industrial Source Complex 3)模式是美國環(huán)保局開發(fā)的一個為環(huán)境管理提供支持的復合工業(yè)源空氣質(zhì)量擴散模式, 是基于統(tǒng)計理論的正態(tài)煙流模式,使用的公式為目前廣泛應用的穩(wěn)態(tài)封閉型高斯擴散方程。ISC3 模式的模擬范圍小于 50 km, 模擬物質(zhì)為一次污染物 , 模式采用逐時的氣象觀測數(shù)據(jù), 來確定氣象條件對煙流抬升、傳輸和擴散的影響。模式可處理各種煙氣抬升和

35、擴散過程 , 如 : 靜風條件、風廓線指數(shù)、城鄉(xiāng)擴散、煙囪頂端尾流、城市建筑對點源排放的尾流效應、污染物轉(zhuǎn)化、沉積和沉降等。可同時分別對點源、 面源、線源、體源、開放源等多種污染源進行模擬 , 還可以根據(jù)需要對排放源進行分組 , 以便對各源的貢獻進行定量分析 ; 可選擇多套規(guī)則和或不規(guī)則極坐標、 直角坐標下受點網(wǎng)格或離散受點進行計算 , 網(wǎng)格距和模擬范圍可變 ; 可輸出多種污染物濃度以及顆粒物的沉積和干、 濕沉降量等計算結果 ; 污染物可選取 SO2, TSP, PM10, NOx 和CO 等種類 ; 可選擇逐小時、數(shù)小時、日、月及年等多種平均模擬時段。 ISC3 模式在國內(nèi)外的城市尺度上的空

36、氣質(zhì)量管理工作中得到廣泛的應用。2.3.2 TAQM 模式（ Taiwan Air Quality Model）臺灣空氣品質(zhì)模式（ TAQM ）是指行政院環(huán)境保護署委托國力臺灣大學環(huán)境工程學研究所鄭福田教授引進發(fā)展之區(qū)域性空氣品質(zhì)模式。TAQM 系統(tǒng)可分為 3個階段說明：前處理階段、 TAQM 模擬階段、以及后處理階段。在前處理階段， TAQM 模擬所必需之氣象資料、排放資料、以及光解作用相關資料，皆于此階段產(chǎn)生。欲成功地完成 TAQM 模擬，下列五種輸入資料缺一不可：（ 1）氣象資料（ 2）光解作用資料（ 3）排放資料（ 4）化學資料（ 5）使用者操作參數(shù)第 1至 4種輸入資料皆由前處理程式

37、產(chǎn)生，第 5種資料是控制 TAQM 模擬的各項參數(shù)，此部分則由使用者自行設定。2.3.3 ISC3模式與 TAQM模式的比較ISC3 模式可以選取小時、日、月及年的時段為氣象資料，TAQM 必須讀取大量的氣象資料，可見， ISC3 模式比較靈活多變。ISC3 模式可以處理各種煙氣抬升和擴散過程, 如 : 靜風條件、風廓線指數(shù)、城鄉(xiāng)擴散、煙囪頂端尾流、城市建筑對點源排放的尾流效應、污染物轉(zhuǎn)化、沉積和沉降等。比較 TAQM 使用范圍更廣。ISC3 模式輸入文件格式簡便快捷，輸出文件易于分析說明。通過比較選擇 ISC3 模式比較適合核電站排放的模擬計算。2.4 ISC3模式各條件下的處理方法2.4.

38、1 點源小時濃 度之估算式 - 高斯煙流公式2XQKVDexpy（ 2-1）0.52u s y zy一般之 V 表示如下2Z r he2Vexp0.5Z r heexp0.5（2-2）zzQ：污染物之排放速 率（gs）K：單位轉(zhuǎn)換系數(shù) （例1×106 可將 Q 之排放單位 gs，計算成 gm3 濃度單位）D：消減項（ decay term ）y ：水平方向之擴散系數(shù)，單位為mz ：垂直方向之擴散系數(shù)，單位為mus：排放高 度之風速（ ms）V：垂直項 (vertical term)注：垂直項與排放污染源高程、受體點高程、煙流上升、混合層高 度、重力沉降與干沉降（微粒模擬時）等因素有關

39、。2.4.1.1坐標 x 與 y 之計算方法程式內(nèi)依方向，可自動定義污染源與受體點間之x、y 值（污染源與受體點之坐標必須先定義），另外污染源與受體點之坐標亦可用極坐標表示，程式會自動轉(zhuǎn)成垂直之 x-y坐標。2.4.1.2 us 求取puuhsrefZs(2-3）ref（ us 必須 1.0ms，否則視為靜風）其中Uref : 為Zref 高度所得之風速（氣象觀測資料）定義：受體點地表高程高于煙囪基（底部）高程，但小于排放口的高度。）flax）Xd：濃度，可由前述之點源高斯煙流公式求得Vd：沉降速 度沉降速 率原理：Vd1Vg(2-14)rard rardVg其中Vd：沉降速度（ cms）Vg

40、：重力沉降速度（ cms）ra ：空氣動力阻力（ scm）rd：沉降層阻 力（scm）2.2.3.4 濕沉降模式 (Wet deposit Model)原理：利用洗滌系數(shù)的觀念，模擬氣體或微粒可之濕沉降。FW ( x, y)x(x, y, z)dz(2-15)0其中F w( x, y ) ：濕沉降通量：洗滌系數(shù)（ S-1）（注：當煙囪有效高度大于混合層高度時，濕沉降效應仍存在）Q xQ0e x/u Q0e t(2-16)其中tx :為煙流至 x 處之傳送時間uQ x ：濕沉降耗減系數(shù)Q0·R其中單位為（ s-mm Grid)的資料； OU 定義輸出 (Output) 的功能。3.2.

41、1 ISC3輸入檔之基本規(guī)則1. 輸入檔的路徑為連接的， 例如：所有輸入檔的第一個路徑一定為 CO 路徑，接下來為 SO 路徑， RE 路徑等以此類推；每一路徑的第一個關鍵字一定為STARTING ，最后一關鍵字為 FINISHED ，所以輸入檔第一筆記錄為 CO STARTING ，而最后一筆記錄為 OU FINISHED 。2. 關鍵字的輸入型式分為強制性、選項性、可重復和不可重復(a) 若為強制性，則此關鍵字在輸入檔中一定要輸入。(b) 為選項性，則視需要而輸入。(c) 關鍵字若為可重復性，如污染源資料，可輸入多筆重復性資料。(d) 若為不可重復性則只可輸入一筆資料。3. 輸入檔中可以接受空白行，故可利用空白行來分開每一路徑；輸入檔中利用 * 來注解資料，故檔案中含有 * ，模式會自動忽略此行。3.2.2執(zhí)行方法1. 執(zhí)行 ISCST3 ，須將 ISCST3.EXE 執(zhí)行檔置于欲模擬的目錄下，或者置于任一目錄下，但要設 DOS 下的 autoexec.bat 檔下的 path。2. 執(zhí)行 ISCST3 的指令為：ISCST3 輸入檔的檔名 輸出檔的檔名 例如： ISCST3 TEST -ST.INP TEST -ST.OUT3.2.3控制 (CONTROL)路徑的參數(shù)輸