CALPUFF在中国
CALPUFF View针对CALPUFF系统中的CALMET、CALPUFF、CALPOST三个核心算法模块提供了一个完整的便于环境评价工程项目应用的图形软件平台。
CALPUFF模型主要是针对复杂地形、海路风交界沿海项目、规划环评项目的进行大气预测。它可以根据地面站和高空站观测数据,或mm5的模拟数据并结合当地地形、地貌特征进行三维风场的模拟。它针对多种点/面/线/体污染源类型、多种污染物和多种受体类型进行污染源扩散的模拟计算分析,也可以计算干、湿沉降,并可以考虑建筑物下洗的影响,其模拟过程可以考虑简单的化学转化。CALMET风场计算能够得到不同时刻、不同网格点、不同高空层的风场结果,可以避免复杂地形情况下AERMOD依据定场模拟结果的不真实性。CALPUFF View基于GIS,支持多种地形和地图输入格式,集成气象数据和地理数据处理工具将极大地提高工作效率,包含强大、独立的帮助工具以及多样的报表和图形输出。风场结果和浓度分布的3D视图功能更可直观的、多方位的展示扩散结果,并可录制成动画用于评审展示。
模型可以加载土地利用数据、地形数据、海岸线数据,地面气象数据、高空气象数据或MM5模拟数据,经过混合层参数、温度以及温度的调整,得到最终的随地形和高度层变化的三维风场结果。根据不同的烟羽抬升条件,模拟不同的扩散情况,并可以对烟团的扩散情况进行追踪演示。通过选择常量、季节变化、月变化、日变化、小时变化、随温度变化或是随稳定度变化等形式轻松设置污染源的可变排放,且可以轻松的叠加背景浓度。模型还具有强大的后处理功能,它可以模拟能见度的影响、计算总硫、总氮的量,对颗粒物进行形态分析,并可以轻松得到超标点数及超标值大小等等。
目前,CALPUFF View已升级为V4.0版本,CALMET增加CALMET MPI并行计算功能,大大的提高了项目运行速度。速度。CALPUFF View目前可以在Windows XP/ Windows 7系统平台下运行。
模型简介
- CALMET 3D气象场模型
CALMET为CALPUFF模型中的网格化气象风场模块,包含了客观化的参数分析、陡坡地形的斜烟流参数化处理、地形影响下的动力学流体效应、特殊地形对大气流体的阻滞效应、辅散散度最小化处理、以及专门为处理海陆边界层和大面积水体区域上空的气体扩散的微气象学处理算法。
- CALPUFF传输与扩散模型
CALPUFF核心模式为建立在CALMET网格风场上的非稳态拉格朗日高斯烟团模型,其中包括了复杂地形算法模块、水面扩散和水陆边界的相互影响算法、建筑物下洗算法、湿沉降、干沉降通量计算和各类化学污染物之间直接的化学变化算法。
- CALPOST后处理程序
CALPOST为CALPUFF模型的数据分析后处理程序,用来处理CALPUFF模式的数值计算后的输出结果,可选择计算任意的小时时间平均浓度和各种沉降通量,还可以依据相关的推荐法规来计算能见度影响因子,CALPOST中只要直接导入CALPUFF模块的计算输出结果就可以完成环境评价所有需要浓度和能见度的分析结果报告,同时,结合集成在同一平台中的二维或三维可视化工具即可轻而易举地实现数据结果的可视化理解分析和汇总报告。
烟团与烟羽
在大气扩散模拟工作中,决定选择烟团CALPUFF模型与烟羽AERMOD模型时,需要在以下的几个基本的方面进行考虑。
烟羽模型的直线稳态理论假设前提是否成立;
扩散传输的距离或范围(烟羽模型适用范围不能大于50公里);
是否可能存在由于复杂地形而产生随时间或空间都有复杂变化的流场;
扩散区域内的土地使用和覆盖类型是否一致;
静风或者气流场的止滞现象;
风向变化的多样性;
在大气扩散的模拟区域中,如若流场变化随着空间分布变化比较大,例如,上下陡坡地形下的大气流场或这是沿着河谷山谷运动的大气气流,此时AERMOD烟羽模型的最最基本的直线稳态流场的假设即使在仅仅几公里范围之内都将不成立,此时采用CALPUFF烟团模型更为合理。
与AERMOD烟羽模型不同,CALPUFF烟团模型模拟计算释放的污染物独立于排放源,使得烟团能对周围的气象环境参数做出及时和既时的变化,同时,这个模型本身还保证了对烟团的在任意的多个采样周期的计算追踪,一直到被模拟的烟团完全稀释,或是最终超出模型设定的模拟计算范围。
烟团排放过程的连续模拟结果图示
能见度影响分析和相应的结果后处理

CALPOST模块可以依照IWAQM和FLAG推荐的法规规则对工业项目可能对能见度造成的影响进行模拟计算分析。
在整个模型中完美地集成了计算后处理程序,可容易地将浓度及干湿沉降结果用二维或者三维图形显示出来,用于判读和分析,而其中包含的对计算数据的等值线绘图平台几乎完全实现了大多数专业的GIS软件或者目前流行的专业绘图软件的绘图功能,实际上不再需要将计算结果输出导入到其他第三方的绘图软件工具中。
3D 可视化平台

在CALPUFF View 所提供的逼真的三维可视环境中,模型计算工程师可任意放大、缩小或旋转模拟计算的结果图,从各个理想的角度观察、分析影响模拟结果的各种因素。
完整的3D视图界面;
二维到三维视图的无缝隙转换;
3D多层次网格化风场;
多层风场的可视化;
模拟范围内的三维现场漫游的逼真的真实感;
浓度等值线图和地理地形高程等值线图;
3D动画制作生成环境;
U.S.EPA推荐
下面是典型的应用项目环境条件:
下面是典型的应用项目环境条件
复杂气流或扩散情况下的局域影响:
1. 山谷和陡峭山体等复杂地形条件;
2. 止滞、逆温、循环、熏烟条件;
3. 水面、水陆边界和海岸线地理环境;
4. 小风及静风条件;
长距离广域范围的扩散模拟;
能见度评估计算和I级区域影响的规划研究;
污染状况评估评价模型,包含国家执行计划(SIP)的应用;
二次衍生污染物的转化模拟和颗粒物模型;
蒸腾型面源和线源(如森林火灾和铝工业企业等);
CALPUFF View逻辑化地优化了所有与模型计算相关的各类基础数据的输入,包括污染源几何形状、排放源排放参数随时间可能发生的变化,附加的次级网格的定义、臭氧监测数据、排放的化学物质可能发生的化学反应衍生物以及所有被模拟的化学污染物值的沉降速率数据等等。


