LASPORT可以用于计算来源于机场污染源产生的污染物质的排放,并可以追踪大气污染物质的空气扩散情况。其扩散机理是应用拉格朗日扩散模型--LASAT。

LASPORT

当前最新版本Version2.0.0

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关于LASPORT V2.0

    基于LASAT在德国和瑞士机场的应用经验,LASPORT在2002年由联邦德国机场协会(ADV)开发,并将其作为污染物排放和扩散计算的标准工具。自2003年以来,它被用于商业软件。LASPORT已经同EUROCONTROL和ICAO/CAEP研究一样,稳定地应用于当地空气质量的模拟的实际需求中。程序的当前版本为Version2.0.0.

    LASPORT支持用户绘图界面,并提供以下的功能:

    污染源分组,排放参数和其他的参数设置;

    根据每架飞机的不同的起飞的定期的评价(包括准备期和起飞期);

    对于每一个污染源分组和每一种污染物进行计算;

    准备期,起飞,和通过LASAT计算的扩散计算的控制;

    结果分析和图形可视化;

    结果分析和图形可视化;

LASPORT V2.0操作界面

    从图片上可以看到主要的用户绘图界面。左边栏是菜单树状图。中间区域为污染源分组、追踪物质和其他的项目需要指定的参数信息。信息栏在右边栏中。帮助信息在菜单指定信息的底部。

LASPORT V2.0特性

    污染源分组的信息如下:

    飞机航行(完整的LTO循环被分为6个部分)。

    辅助动力单元(APU),地面动力单元(GPU),引擎启动。

    地面辅助设备(GSE)。

    发动机(一般可将机场分为空侧(airside)和陆侧(landside)两部分。空侧是受机场当局控制的区域,包括飞行区、站坪及相邻地区和建筑物,进人该区域是受控制的。陆侧是为航空运输提供各种服务的区域,是公众能自由进出的场所和建筑物)。

    其他的污染源可以根据各自的排放强度定义为点源、线源和体源。全部的污染源参数可以通过图形界面进行设置或是直接导入ASCII格式文件。

    飞机的交通量是通过总体的交通信息量(场景假设计算)或是依据每架飞机的航程数(探测器计算)来进行定义。探测器计算会记录详细的实际交通流量,场景假设计算适用于没有充足详细可用信息时的预测计算。

    在探测器计算中,每架飞机的起飞的排放强度和LTO状态以及每个侧面都会被应用,用户自定义值和取得证明的值都是基于ICAO引擎排放数据库和LASPORT默认廓线文件,或是基于性能值,或是通过执行ADAECAM模型来获得的廓线值。

    数据库提供了引擎排放、飞机类型、机场(全世界)、以及默认的所有污染源的燃料燃烧排放,NOx、HC、CO、CO2、苯、SOx、PM10。

    在扩散计算中,飞机引擎的动力排放是通过排放速率和湍流特征来计算的,这些是飞机分组和LTO状态的功能。对于其他污染源分组,热力抬升的参数设置都是基于德国的VDI3782法规第三章来设定的。

    NO和NO2的化学转化是根据德国的VDI3782法规第一章中大气稳定度中定义的线性转化速率来进行模拟的。

    一个完整的诊断风场模型允许执行复杂地形和建筑物下洗的扩散计算的。另外,三位风场也可以通过外部模型导入。

    扩散计算是基于气象数据文件的时间序列,对应典型小时风向、风速和大气稳定度(莫宁奥布霍夫长度)。模型得到的结果是在典型小时中逐时间隔的每个痕量物质的三维浓度场。从这个时间序列上,我们可以得到长时间平均和瞬时值。

LASET V3.0模型特性

    扩散计算是执行了LASPORT软件系统中的LASAT3.0软件包的子程序。

    扩散模型LASAT(气溶胶传输的拉格朗日模拟)计算痕量物质在本地和区域范围(150km左右)的低空中迁移扩散(地面到2000m高空)过程。

    在模拟特征颗粒物的扩散时,利用了计算机的随机游走过程(Markov process)。

    其他模拟方法的优势:

    在污染源附近,拉格朗日法则基于典型的扩散公式,可以更精确地描述空气扩散。

    这个方法不受类似固定的扩散模拟,与高斯烟羽模型有所差异。

    扩散程序不受人工影响,它是固有的有限差方法。例如,一个点源是真实地作为点源来模拟。

    能够详细地描述烟羽动力。

    通过调整模拟颗粒物的数量,用户能够给出最短计算时间或是高统计准确度的优先选择。

    LASAT的根源是找回德国公司Dornier在80年代发展和应用的研究模型。自从1990年开始后,LASAT即成为了Janicke咨询公司维护的一个商业软件程序了,从而被咨询人员、工业领域、研究机构和政府当局所应用。

    参考德国的法规VDI3945第三章,模型类别被标准化为2000,LASAT遵循这个导则。

    LASAT是德国法规模型AUSATL2000的基础,AUSATL2000在国际上是作为免费软件提供的

    LASAT根据导则VDI3954第三章进行修正,根据很长时间的应用进行了多种模拟的确定。

    LASAT3.0程序利用了所有的可用处理器单元(多线程)。



    以上的图形结果为嵌套网格的扩散计算结果。嵌套网格可以解决机场附近的扩散计算,这其中会出现很高的浓度梯度,在高的空间分辨率下(顶部的图片),对于同一时间下大范围的扩散计算(底部图片),图片描述了接近地表的NOX浓度区域(年均)。计算区域在顶部图片中覆盖了终端区域,黑色的线指的是飞机跑道的位置。




    使用图形用户输入界面,紫色的表示飞机跑道区域,红色表示停靠区域,绿色表示滑行道区域。

LASPORT通用信息

图形用户界面可以使用英语和德语两种语言,所有的技术文档均为英文;

所有的输入和输出文件都是ASCII文本文件,同时对前处理和后处理都有便捷的接口;

用户界面也可以通过命令行执行,也允许自动计算;

通过CD-ROM进行软件安装,程序手册和计算案例均包含在内;

程序系统使用JAVA和ANSI-C编译;

标准程序可以兼容MS Windows XP and MS Windows Vista,也可以在LINUX下运行;

如果需求,可以提供限制功能的演示版软件;

LASPORT技术规格

尽管有高于或低于限制的描述,例如网格的最大数量,可能超过了计算机的应用限制,那么结合参数将被使用。

A  硬件需求

计算机平台:Windows XP/Vista系统,CD-ROM安装,加密锁插口。

至少2GB的RAM和20GB的空闲磁盘空间。

B  程序

1 污染源

(a) 空中交通

(b) API, GPU, GSE, engine starups

(c) 机动车

(d) 其他污染源

2 追踪物质

(a) 20种追踪物质,默认为燃料燃烧,Nox,HC,苯,CO,CO2,SOx,PM10

(b) 自动计算Nox转化为NO和NO2

(c) 根据德国法规VDI3782第一章内容,给定依据稳定度的NO转化为NO2的转化速率。

(d) 不考虑沉积和沉降作用(保守评估浓度)

3 排放

(a) 为所有的污染源和排放污染物设置默认的排放值

(b) 空中交通

(c) APU,GPU,GSE,引擎启动

(d) 机动车排放

(e) 其他污染源

4 交通量

(a) 空中交通(探测器计算)

(b) 空中交通(场景假设计算)

(c) API,GPU

(d) GSE

(e) 机动车

(f) 其他污染

5 时间周期

(a) 一天中的最小周期,一年中的最大周期

(b) 基于小时平均值来确定浓度值

(c) 短期可接受的非默认设置

6 扩散模型

(a) 扩散模型LASAT 3.0(根据德国法规VDI3945第三章的拉格朗日扩散模型)和辅助程序包LASAT3.0

(b) 支持多线程(使用全部的处理器)

7 计算区域

(a) 水平网格尺度为10米到2000米

(b) 6层嵌套网格,内网格和外网格的嵌套比例为2:1

(c) 每个细网格是150*150

(d) 垂直网格是由地面到2000m 任意间隔的50层网格

8 地形

(a) 通过平均粗糙度来描述

(b) 平坦地形货地形廓线(以DMN,ARCINFO或是ATKIS格式提供)

9 建筑物

(a) 最多50个建筑物

(b) 地面建筑物得顶部与地面平行,底部在地面上

(c) 矩形或多边形建筑物

(d) 建筑物在最精细的网格中

10 气象数据

(a) 风向、风速、莫宁奥布霍夫长度(根据德国稳定度分级Klug/Manier)。

(b) 通过LASAT的气象数据处理器生成内部的边界层廓线文件(标准的LASAT廓线文件或是根据德国TA法则的廓线文件)。

(c) 对于复杂地形,可以生成三维风场和湍流诊断风场模型。

11 结果

(a) 对于排放的污染物质,每一个污染源分组在特定的时间按周期中的总的质量排放;对于飞机交通量来说,细分到每个飞机分组和LTO状态。

(b) 对于每个计算网格点的长期和短期(根据EU只是的百分比和值)浓度值。

(c) 对于每个浓度值的不确定性统计分析。

12 用户界面

(a) 项目的用户设置界面

(b) 通过地图的帮助来定义污染源受体

(c) 进行排放和扩散计算

(d) 评价和预测航行过程

(e) 图形和图表的浓度可视化输出

(f) 在连续的时间周期中合并计算结果

(g) 大部分的计算步骤的执行都是使用随意命令行

(h) 文件编辑器

(i) 支持语言:英语和德语

13 文件

(a) 输出和输出数据使用文本文件(ASCII)

(b) 浓度文件为可读格式Arclnfo的文件

(c) 导出的图形文件为PNG格式或是PDF文件

C  文件

(1) 操作指南(模型,安装,操作,文件,格式,约140页)

(2) 应用案例文件(详细步骤,约50页)

(3) LASAT 3,0程序手册(约220页)

(4) 案例

(5) 辅助文件

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