ADMS模型在港口规划大气环境影响评价中的应用

石柳 刘陈鸿 马继华 林宇

摘要：文章利用ADMS大气预测模型对南宁港总体规划修编中拟建港口污染物扩散浓度场进行模拟，并对预测结果进行分析。结果表明：在南宁港远期规划散货货运吞吐量规模下，一般气象条件下各散货作业区粉尘特征污染物TSP、PM10、PM2.5影响范围主要集中在堆场周边250～520 m范围内，以外区域污染物贡献值处于较低水平;场界外预测值出现超标主要是由于现状背景值已达或超过标准限值;在考虑区域污染物消减和南宁市大气污染行动计划实施会进一步降低背景浓度值后，南宁港规划的实施对区域环境的影响在可接受范围内。

关键词：港口规划;ADMS模型;大气环境影响预测

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

傳统的环境影响评价预测方法包括数学模式法、物理模型法、类比调查法和专业判断法等[1]。其中，数学模式法具有操作简单、实践运用性强等特点[2]，且能满足不同预测深度要求，是环境影响评估中常用的技术方法。数学模式法根据项目所在区域的环境特征和预测范围，选择适应的大气预测模型，在具备污染物源强排放清单、气象数据及其他参数的基础上，模拟污染物在设置情景下的大气扩散过程，最终得到项目排放污染物对周边大气环境影响的程度和范围。

本文以南宁港总体规划修编为例，通过识别选取污染源以煤炭、矿石装卸扬尘和堆场扬尘为主的港口货运作业区作为典型预测区，利用常见数学模式法ADMS大气预测模型，预测各典型作业区特征大气污染物在气象和地形条件控制下的扩散规律及影响范围和程度，评价港口规划实施对周边大气环境的影响程度，综合评估港口规划和布局的环境合理性和可行性。

1 研究区概况

1.1 港口规划概况

南宁港规划范围包括南宁市辖区范围内的主要地表水体河段岸线，涉及右江、左江、郁江、红水河相关河段共474.1 km。规划利用港口货运岸线29.505 km（共33处），客运岸线4.540 km（共35处），港口支持系统岸线2.647 km（共23处），利用岸线总长为36.692 km。本次南宁港规划期为2017—2035年，规划近期2025年，远期2035年。

南宁港划分为6个港区（港点），分别为隆安港区、中心城港区、牛湾港区、六景港区、横县港区及马山港点。重点规划建设公用码头作业区10个、旅游客运码头4个，其中10个公用码头作业区为：六景港区规划建设的飞龙作业区、鹤笋作业区、新兴村作业区、杨村作业区、覃寨村作业区、八联联营厂作业区、六景转运站作业区;牛湾港区规划建设的牛湾作业区;隆安港区规划建设的宝塔作业区;横县港区规划建设的石村作业区。4个旅游客运码头为：中心城港区规划建设的民生、亭子、青山和蒲庙旅游客运码头。

1.2 预测作业区选取

港口大气污染源主要来自港口转运的货种，污染物源强则主要取决于运输方式和货种特性。目前港口货种运输方式主要包括散货、件杂货、集装箱，其中件杂货、集装箱在转运过程中起尘较轻，产生环境影响范围小、程度轻;散货货种转运是港口项目典型污染源，主要以煤炭、矿石为主。

根据南宁港各港口作业区规划货种类型，经环境影响识别后，选取污染源以煤炭、矿石装卸扬尘和堆场扬尘为主的作业区作为典型预测区，污染因子为TSP、PM10、PM2.5。以此为原则选取的典型预测作业区有：宝塔作业区、牛湾作业区、六景转运站作业区、新兴村作业区、飞龙作业区及石村作业区。各典型预测作业区煤炭、矿石等易起尘散货远期规划吞吐量见表1。

2 预测方法和参数选择

2.1 预测模型

ADMS（Atmospheric Dispersion Management System）模型是由英国剑桥环境研究公司（CERC）研制开发的新一代稳态大气扩散模式。ADMS模型作为一个可以综合处理多类型污染源的系统，耦合了大气边界层和Monin-Obukhov长度（由摩擦力速度和地表热通量而定的长度尺度）研究的最新进展[3]，利用常规气象要素定义边界层结构，同时考虑重力沉降、湿沉降、干沉降和建筑物下洗以及化学反应等过程，可同步模拟数个不同空间分布的工业源和交通源。

2000年，该模型正式引入中国，在实际工作中被广泛应用于各领域大气扩散模拟和预测中[4]。在实际应用中，我国学者也对该模型进行了大量的研究和分析，如对复杂山区地形预测结果的有效性分析[5]、城市道路大气污染物扩散的适用性研究[6]等。研究表明ADMS模型在污染物预测和模拟中能得到与实际值相对偏差较小的结果，预测模拟能力优于其他模型[7]。

本次预测模型选用《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ2.2-2018）附录A推荐的进一步预测模型中的ADMS模型。预测分析软件选用英国剑桥环境研究公司（CERC）开发的ADMS-环评（ADMS-EIA）大气扩散模型。

2.2 参数选择

本文选取的进一步预测模型ADMS所需的模型参数有气象数据参数、地形数据参数、地表参数及污染源参数等。

2.2.1 气象数据参数

根据选取的典型预测作业区分布较为分散的特点，为提高预测结果的准确性，收集了各作业区50 km范围以内气象站点逐日逐次气象数据，以满足模型进一步预测的气象数据需求。气象站及气象要素信息详见表2。

2.2.2 地形数据参数

本次预测地形数据采用由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）于2000年联合测量的SRTM3 V4.1数字地形高程（DEM），分辨率精度为90 m的数据。各典型预测作业区根据预测的范围提取相应的高程数据导入ADMS模型。

2.2.3 地表参数数据

地表粗糙度等地理数据参数，根据预测作业区实际情况选取ADMS模型中的推荐值。

2.2.4 污染源排放清单

2.3 坐标系及网格设置

大气预测网格坐标系统一采用WGS1984经纬度坐标，平面投影坐标采用WGS 1984 World Mercator。原则上以每个作业区作为预测单元分别进行预测，采用等间距设置预测网格，间距按≤100 m进行设置。

2.4 預测情景及预测内容

《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ2.2-2018）要求规划环评预测在污染物正常排放情况下，评价区域叠加现状浓度后环境空气保护目标和网格点主要污染物年平均浓度和保证率日平均质量浓度的达标情况，本次预测时段为规划远期即2030年。参照广西区内一般散货作业区情况，本次预测污染物正常排放情况为：作业区不设置防尘网，对堆场和装卸区采取洒水降尘措施，煤炭粉尘含水率按7%、矿石粉尘含水率按6%进行预测分析。

3 结果与分析

3.1 预测结果

对各典型预测作业区进行污染物扩散模拟后，各作业区规划远期最大落地浓度和周边环境敏感保护目标年均浓度、保证率日平均浓度预测值情况见下页表4。

3.2 区域环境影响分析

根据各典型预测作业区网格点预测浓度值和区域浓度分布图（如下页图1所示）分析可知：

（1）预测的典型作业区TSP和PM10最大落地浓度点的年均浓度均超标，部分作业区（主要为飞龙作业区、石村作业区、宝塔作业区、新兴作业区）TSP和PM10最大落地浓度点的保证率日均浓度也出现超标情况;但结合浓度范围分布图，各预测作业区年均浓度和保证率日均浓度超标范围均不超出作业区厂界范围。

（2）宝塔作业区、牛湾作业区PM2.5区域最大落地浓度点的年均浓度超标，结合浓度范围分布图，上述两处作业区超标范围均不超出作业区厂界范围。

其余典型预测作业区PM2.5最大落地浓度点的年均浓度出现超标情况，且至作业区厂界仍未达标。这主要是由于规划区PM2.5现状年均浓度背景值已达标准限值（35 ug/m3），暂无余量容纳新增污染源。但超标作业区PM2.5最大落地浓度点的年均贡献值占现状浓度值（即标准值）的比例仅为16.8%～19.8%，作业区实施后其造成的污染物浓度贡献值处于较低水平。

3.3 敏感保护目标环境影响分析

根据对各典型预测作业区周边环境敏感保护目标浓度值预测结果可知：

（1）各典型预测作业区周边敏感点TSP、PM10年均浓度和保证率日均浓度值均可达标。

（2）新兴村作业区和石村作业区部分敏感点PM2.5保证率日均浓度超标，超标率为12.3%～17.5%;六景港区和横县港区各作业区周边敏感目标的PM2.5年均浓度均出现超标现象，超标率为0.02%～101.6%，主要是由于现状背景值已达或超过标准限值。各作业区对周边敏感目标的PM2.5保证率日均浓度贡献值仅0.1～0.25 ug/m3、年均浓度贡献值仅为0.01～0.56 ug/m3，上述两处作业区实施后对周边敏感目标的PM2.5污染预测贡献影响很小。

3.4 环境影响预测小结

通过上述计算和分析可知，在达到南宁港规划远期货运吞吐量时，一般气象条件下，各典型预测作业区粉尘特征污染物TSP、PM10、PM2.5影响范围主要集中在堆场周边250～520 m范围内，以外区域污染物贡献值则处于较低水平，在预测中出现超标主要是由于现状背景值已达或超过标准限值。综合考虑《广西环境保护和生态建设“十三五”规划》中对广西各市、县细颗粒物（PM2.5）年均浓度的削减要求及未来南宁市大气污染行动计划的实施成果后，区域环境质量将进一步改善，则南宁港规划作业区厂界外TSP、PM10、PM2.5年均浓度和保证率日均浓度值能满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）的要求。总体而言，南宁港规划实施后对周边大气环境的影响在可接受范围内，规划布置从大气环境角度来看总体合理。

4 结语

本文以南宁港总体规划修编为例，在满足模型预测需求的气象、地形数据等参数支撑的基础上，基于ADMS大气预测模型对各散货作业区大气污染物的扩散特征进行预测模拟，评估了南宁港规划实施后的大气环境影响程度和规划布置的环境合理性。但由于规划本身的不确定性，如实施方案变化和区域环境改变等因素，都可能导致规划作业区实施后的实际影响与规划阶段预测值偏差较大。因此，在实际工作中，随着港口规划的逐步实施，项目环评在明确实施方案、获取区域环境质量后的预测结果更符合实际情况，对于作业区布置的环境合理性和污染控制措施的提出具有参考价值。

参考文献：

[1]马新刚.大气环境影响评价中EIAA、AERMOD及CALPUFF模型的应用分析[J].科技展望，2016，26（30）：108-109.

[2]丁 峰，李时蓓，蔡 芳.AERMOD在国内环境影响评价中的实例验证与应用[J].环境污染与防治，2007，29（12）：953-957.

[3]李朝飞.ADMS-EIA和AERMOD模型在沿海项目环评中的应用对比[J].海峡科学，2017（7）：12-16，36.

[4]茹宝琳.ADMS模型在大气环境影响评价中的应用[J].山东化工，2018，47（20）：204-205.

[5]胡 刚，王里奥，张 军，等.ADMS模型在复杂地形地区的应用[J].重庆大学学报（自然科学版），2007，30（12）：42-46.

[6]徐 鹤，丁 洁，冯晓飞.基于ADMS-Urban的城市区域大气环境容量测算与规划[J].南开大学学报（自然科学版），2010，43（4）：67-72.

[7]刘 迪.ADMS大气扩散模型研究综述[J].环境与发展，2014，26（6）：17-18.