بررسی دقت مدل‌های گوسی و مطالعه حساسیت آنها در پیش‌بینی آلودگی هوا

چکیده

 مدل ستونی گوس به‌طور وسیعی برای پیش بینی میزان آلودگی هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد. در تدوین این مدل، فرضیات ساده کننده زیادی لحاظ شده است که این فرضیات دقت و صحت نتایج مدل را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اطلاع از این فرضیات در آنالیز نتایج حاصله اهمیت زیادی دارد. همچنین حساسیت مدل به گونه‌ای است که خطای اندک در برخی پارامترهای اصلی مدل منجر به خطای قابل توجه، به‌خصوص در فواصل نزدیک به منبع انتشار، در نتایج حاصله خواهد شد. در این مقاله فرضیات مدل ستونی گوس که منجر به محدودیت کاربرد مدل می‌شود و همچنین حساسیت مدل نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به حساسیت بالای مدل ستونی گوس به ضریب پخش عمودی (σz) به‌خصوص در نزدیکی منبع انتشار، در مواردی که محاسبه حداکثر غلظت در سطح زمین مد نظر است و یا زمانی که غلظت‌های محاسبه شده به استانداردهای زیست محیطی نزدیک است ترجیحاً باید محدوده‌ای از ضریب پخش عمودی که منجر به تغییرات شدید غلظت می‌شود، مورد بررسی قرار گیرد. میزان خطای مثبت در حالتی که خطاهایی در ‌حدود 20 درصد در برخی از پارامترهای ورودی مدل داده شده، بیش از 30 برابر مدل مبنا شده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Accuracy of Gaussian Plume Models and Sensitivity Study in Air Pollution Prediction

چکیده [English]

The Gaussian Plume Model (GPM) is widely used to predict the concentration of pollutants in the atmosphere. There are significant simplifications with the GPM. The assumptions used to derive the GPM should be understood in order to predict the uncertainties associated with modeling results. In this work, a sensitivity study was performed by assuming reasonable degrees of error in some of the key variables used in the GPM and determining the end results. It was shown that minor changes in some of the key parameters of GPM can result in a propagated over-prediction factor up to 30. Also, in using the GPM, a range of values for the vertical dispersion coefficient should be considered in determining the maximum possible concentration at ground level.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gaussian Model
  • Uncertainty
  • Accuracy
  • Sensitivity

[1] Stern A.C., Air Pollution, Vol. 1, 3th Ed, Academic press,1976.

[2] Neoporozhny P.S., Thermal power plants and environmental control, Moscow, Mir Publishers., 1984.

[3] Kaasik M., International journal of environment and pollution, Vol. 20, No. 1-6, pp. 114-120, 2003.

[4] Walcek C.J., Accounting for wind shear in Gaussian dispersion models, 16th symposium on Boundary Layers and Turbulence., Port land, ME, United States, 2004.

[5] Ellis H.M., “Comparison of Predicted and Measured concentrations for 58 alternative models of Plume transport in complex terrain”, JAPCA, Vol. 30, No. 6, pp. 670-675,1980.

[6] Frits B.K., “Atmospheric dispersion modeling”, a critical review, JAPCA,1979.

[7] Karl B., Schnelle Jr. & Partha R.Dey, Atmospheric Dispersion Modeling Compliance Guide, McGraw–Hill, PP 6-23,1999.

[8] Sabah A., “Evaluation of the industrial source complex short –term model: Dispersion over Terrain”, AWMA, Vol. 54, pp. 396-408, 2004.

[9] Robins A.G. & Hayden P., “Dispersion from elevated sources above obstacle arrays: Modeling requirements”, International Journal of Environment and Pollution, Vol. 14, No. 1-6, pp. 186-197, 2000.

[10] Mehdizadeh F. & Rifai H., “Modeling Point Source Plumes at high altitudes using a modified Gaussian model”, Atmospheric Environment, Vol. 38, No. 6, pp. 821-831, 2004.

[11] Lutman E.R., Journal of Environmental Radioactivity, Vol. 75, pp. 339-355, 2004.

[12] Masters G.M, Introduction to Environmental Engineering and Science, Prentice Hall, 1991.

[13] Wellens A., “Comparison of the inherent data error in plume rise models”, International Journal of Environment and Pollution, Vol. 16, No. 1-6, pp. 274-284, 2001.