交通运输项目环评预测技术发展概述

李晓东， 郁 帅

（上海船舶运输科学研究所 环境分所，上海200135）

0 引 言

环境影响评价技术的发展与计算机技术的发展紧密相关，环境影响要素的预测技术已从十多年前简单的类比、经验估算、模式计算发展为计算机仿真预测分析。

根据交通运输项目环评特点，从噪声、大气、水环境风险和生态等主要环境影响要素出发，归纳总结近年来开始应用的环评新技术。与传统技术相比，新技术具有计算结果直观、准确可靠等特点。

1 噪声环境预测技术的发展

1993年，ISO国际标准组织发布了ISO9613－1（Acoustics— Attenuation of sound during pr opagation outdoors—Part 1：Caluculation of the absorption of sound by the at mosphere），国内等效为GB／T 17247.1－2000（声学 户外声传播的衰减 第1部分：大气声吸收的计算）；1996年，发布了ISO9613－2（Acoustics—Attenuation of sound during pr opagation outdoors—Part 2：General method of calculation），国内等效为GB／T 17247.2－1998（声学 户外声传播的衰减 第2部分：一般计算方法）。ISO 9613标准规定了户外声传播规律及衰减规律的国际通用方法，是一切环境噪声预测软件应用最重要的标准。

目前，国内应用最广泛的噪声预测软件为Cadna／A，该软件由德国Datakustic研发，目前已成为与Lima，Soundplan等软件齐名的环境噪声预测软件，该软件的最主要特点为［1］：

1）软件依据众多的规范及标准编制，其中严格按照ISO9613标准进行户外声传播衰减的基本计算。

2）简单易用，功能强大。软件不仅可以计算单个点的预测值，还可进行选定区域的水平网格计算，选定垂直立面的垂直网格计算及选定建筑物的不同立面、不同高度的建筑物立面声场预测。

3）建模方便，可时刻利用三维建模图（3D－Special）检验建模的准确性。对复杂情况下的声学建模，极为实用。

4）采用特定算法加快计算速度，软件采用了Projection方法，即在计算中根据声源与受声点情况自动将声源微分为被遮挡及不被遮挡部分，然后分别叠加计算，与传统的等角度声线扫描法相比，该方法可大大加快程序的执行效率。

噪声环境的建模及预测可见图1～图4。

图1 典型Cadna／A建模效果图

图2 典型建筑物立面声场预测成果图

图3 典型垂直网格预测成果图

图4 典型水平网格预测成果图

2 大气环境预测技术的发展

2008年，环保部发布了《环境影响评价技术导则 大气环境（HJ 2.2－2008）》，导则推荐的预测软件系统主要有CALPUFF模型系统、AERMOD模式系统及ADMS模式系统。

CALPUFF是1个烟团扩散模型系统，可模拟三维流场随时间和空间发生变化时污染物的输送、转化和清除过程。CALPUFF适用于从50到几百公里范围内的模拟尺度，包括了近距离模拟的计算功能，如建筑物下洗、烟羽抬升、排气筒雨帽效应、部分烟羽穿透、次层网格尺度的地形和海陆的相互影响、地形的影响；还包括长距离模拟的计算功能，如干、湿沉降的污染物清除、化学转化、垂直风切变效应、跨越水面的传输、薰烟效应、以及颗粒物浓度对能见度的影响。其适合于特殊情况，如稳定状态下的持续静风、风向逆转、在传输和扩散过程中气象场时空发生变化下的模拟［2］。

一般来说，CALPUFF主要适用于评价范围≥50 k m的一级评价项目以及复杂风场下的一级、二级评价项目。

AERMOD及ADMS应用更为广泛，ADMS对道路的预测处理更为合理，而AERMOD对工业源的处理更为实用。

AERMOD及ADMS均可结合地理信息系统软件（如ACRGIS）使用，均可导入jpg、b mp等格式的栅格图及d wg等格式的矢量图作为底图进行建模计算。计算模式可考虑建筑物下洗、湿沉降、重力沉降和干沉降以及化学反应等功能。计算因子可根据选定的污染源因子确定，ADMS计算中也可包括计算一氧化氮，二氧化氮和臭氧等之间的反应。

计算中，通过气象数据处理，可导入1年或多年的气象数据，可计算模拟≥1 h平均时间的浓度分布，如计算常用的小时浓度分布、日均浓度分布及年均浓度分布等（见图5，图6）。

另外，在计算网格区域的最大小时浓度或日均浓度时，一般更关心各点的最大小时浓度值或日均浓度值并以图形方式显示，而不是特定小时或特定日下的浓度场分布情况。

上述软件均可计算给定区域的废气预测值，并以等值线图显示，但不能预测各个预测网格点的超标率（如某预测点有15个h值超标，则1年中超标率定义为0.17%绘制超标率图，超标率图可明确给出计算区域的超标情况，如超标率＜0.5%，则说明工程对关心区域的影响较低，一般处于可接受水平。

为此，可通过软件的2次开发，绘制所选区域的大气超标率图。

图5 Aer mod计算的最大小时浓度分布图

图6 ADMS计算的典型日浓度分布图

3 水环境风险预测技术的发展

交通运输项目对水环境的影响主要体现在环境风险。如运输危险品的车辆或船舶在途经跨河桥梁或码头区域时发生事故所产生的危险品泄漏，对区域水源保护区或敏感区的影响。泄漏危险品通常为可溶性有毒、有害物质（如盐酸、硫酸等）或油品。

对水环境影响预测分析的软件众多，其中MIKE软件功能最强大。该软件由丹麦水资源及水环境研究所（Danish Hydraulic Instit ute，DHI）开发。DHI是非政府的国际化组织，基金会组织结构形式，主要致力于水资源及水环境的研究，拥有完善的软件和领先的技术。被指派为 WHO（The worl d Health Or ganization）水质评估和联合国环境计划水质监测和评价合作中心之一。

DHI的专业软件是目前世界上领先、经过实际工程验证最多的、被水资源研究人员广泛认同的优秀软件。软件的功能设计范围：降雨—产流—河流—城市—河口—近海—深海；从一维到三维；从水动力到水环境和生态系统；从流域大范围水资源评估和管理的MIKEBASIN，到地下水与地表水联合的MIKESHE，一维河网的MIKE11，城市供水系统的 MIKE11，城市供水系统的 MIKENET和城市排水系统的 MIKE－MOUSE，二维河口和地表水体的 MIKE21，近海的沿岸流LITPACK，直到深海的三维 MIKE3［3］［4］。

在环境影响评价中，MIKE可用于评估人类活动对水环境引起的变化，如排污口区水体水质影响，底泥疏浚造成的环境影响，化学品、油品泄漏引起的环境问题等，针对预测结果提出合理的防治措施（见图7）。

MIKE软件的溢油模块可以很好地模拟典型事故情景下的命运轨迹，但是根据交通部《船舶污染海洋环境风险评价技术规范（试行）》中对一级评价预测结果图的要求不仅需要给出典型事故情景下的命运轨迹图，还要包括事故的污染影响概率分布，清晰地显示海上污染物对不同区域和敏感目标的污染概率，这些是MIKE软件无法实现的。Oil map是美国应用科学公司（ASA）开发的溢油轨迹和归宿模型，不仅可以预测典型事故情景下的命运轨迹，还可以根据长时间序列风资料条件下的模拟预测利用统计模块计算保护目标受影响概率，并可以通过溯源模块计算保护目标受到溢油影响时可能的溢油点。该软件有自己的水动力支持模型，但基于MIKE软件的成熟性，现在基本采用两者的结合，即运用MIKE软件进行水动力计算，将计算结果通过转化应用到Oil map的轨迹和归宿模块中，该模块也是统计和溯源模块的基础（见图8）。

图7 某码头项目大潮落憩时刻悬浮物浓度增量浓度分布图

图8 Oil map计算的访问概率预测成果图（图中不同颜色代表风险发生的不同概率）

4 生态环境预测技术的发展

生态技术的发展主要为将3S技术应用于生态环境的影响评价。

3S技术是指遥感技术（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Inf or mation System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）的统称，是将空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术［5］。中国虽然在这些技术领域的研究晚于西方一些发达国家，但经过近30年的努力，特别是经过20世纪80年代的集中攻关，使得3S技术在应用方面有了突破性的进展。

由于RS、GIS、GPS都以地球为研究对象，研究的手段和方法相似，能够相互补充、完善。GPS能够提供实时而准确的定位信息，对于空间数据的确定有特殊意义；RS技术利用仪器设备，在不与被研究对象直接接触的情况下收集其数据，通过处理分析，最后提取和应用有关对象信息，是一种高效的信息采集手段，具有极高的空间、时间分辨率；GIS是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存贮、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及属性数据的计算机系统，它能够把现实生活中的各种信息有机地与反映地理位置的图形信息结合在一起，可根据查询与分析，将信息真实、图文并茂地展示在用户面前，也可将分析决策模型处理结果提交各级管理部门作决策参考。

3S集成系统不仅具有自动、实时采集、处理和更新数据的功能，而且能够智能地分析和运用数据，为各种应用提供科学决策咨询，并回答用户可能的各种复杂问题。在这个系统内，GIS相当于中枢神经，RS相当于传感器，GPS相当于定位器，三者的共同作用，收集和处理地球实时的变化，使其在资源环境与区域管理等众多领域中发挥巨大作用［6］。

随着21世纪高新技术的迅猛发展，环评的生态影响评价技术呈现集成化、综合化、数字化和交叉融合的发展态势。以3S集成技术为主体的先进技术在环境影响评价（Envir on mental I mpact Assess ment，EIA）中的广泛应用，并开展了一系列试验研究，为环境调查、生态评价、环境监测、环境预测分析等提供了1套操作性强、可推广的技术流程和方法［7］（见图9）。

图9 3S技术在植被类型调查中的应用（全球植被分布）

5 结 语

借助于计算机科学技术的不断发展，环评预测技术较10年前已有了长足进步。噪声方面，在满足准确性的基础上，预测技术的发展体现在预测结果的直观、可靠及三维可视性上；大气环境方面，新的预测发展趋势已不再满足于单一气象或条件下的既定情景预测，而趋于全气象条件预测及超标概率预测分析，预测结果不仅可用水平等值线图表示，更可通过预测同一区域不同高度的空间网格点，绘制超标率图；水环境风险方面，除了既定情景预测外，还逐渐发展为事故访问概率的预测；生态环境方面，主要是利用3S技术对项目实施后的生态环境影响进行预测分析。

［1］ Datakustic Gmbh.Cadna／A Manual［M］.Ger many，2007.

［2］ 环保部.环境影响评价技术导则 大气环境（HJ 2.2－2008）［S］.北京：中国环境科学出版社，2008.

［3］ 张校玮. MIKE 系 列 软 件 介 绍 ［EB／OL］. ［2012－10－20］. http：／／hi.baidu.com／zhangx w86／item／4ebbc06a40611230ad3e8352.

［4］ 许婷.丹麦 MIKE21模型概述及应用实例［J］.水利科技与经济，2010，16（8）：867－869.

［5］ 胡月明.土地信息系统［M］.广州：华南理工大学出版社，2000.

［6］ 彭天魁.3S技术在生态环境影响评价专题图中的应用［J］.水力发电，2008，34（5）：5－7.

［7］ 刘德进，杨鹏.3S技术在环境影响评价中的应用［J］.污染防治技术，2009，22（3）：91－94.