3.3 SO 污染源路径：背景浓度与建筑物下洗

对应 EPA 2023版用户指南第3章 SO路径完整译文（英文原文印刷页码3-61至3-127）。路径标识、关键字、次级关键字、参数名、源类型、文件名和控制文件语法保留英文；法规应用应以EPA英文原文及当前模型版本为准。

3.3.8 背景浓度

从 11059 版本开始，用户可以通过 SO 路径的 BACKGRND 指定均一或随时间变化的背景浓度；从 13350 版本开始，还可按风向扇区改变背景浓度。

背景浓度可以加入任意源组，用于估算累积环境影响。其时间变化方式与 EMISFACT 的排放变化选项相似，也可通过独立数据文件逐小时输入。

3.3.8.1 定义背景浓度扇区

对按风向扇区变化的背景浓度，使用 BGSECTOR 定义各扇区的起始方向。

语法：

SO BGSECTOR StartSect1 StartSect2 ... StartSectN

其中：

N ≤ 6

**类型：**可选，不可重复。

扇区最小宽度为 30°；扇区宽度小于 60° 时给出警告。

模型根据地表气象数据文件中的风向确定流动矢量，即下风向方向，再选择对应扇区的背景浓度。

3.3.8.2 指定背景浓度

不按扇区变化

语法：

SO BACKGRND BGflag BGvalue(i), i=1,n

和/或：

SO BACKGRND HOURLY BGfilnam (BGformat)

**类型：**可选，可重复。

参数含义：

• BGflag：背景浓度时间变化方式；
• BGvalue(i)：与 BGflag 对应的一组背景浓度；
• HOURLY：使用逐小时背景浓度文件；
• BGfilnam：逐小时背景数据文件名；
• BGformat：可选的 Fortran 文件格式；省略时采用自由格式。

BGfilnam 在默认程序参数下最长 200 个字符。文件名中含空格时，可以用双引号作为字段边界。

按扇区变化

语法：

SO BACKGRND SECTx BGflag BGvalue(i), i=1,n

和/或：

SO BACKGRND SECTx HOURLY BGfilnam (BGformat)

其中：

x ≤ 6

**类型：**可选，可重复。

SECTx 标识 BGSECTOR 中定义的第 x 个扇区，例如 SECT1、SECT2，直至 SECT6。x 为整数，并与 BGSECTOR 定义顺序一致。

HOURLY 文件格式

默认情况下，逐小时背景文件必须按以下顺序包含：

Year Month Day Hour BackgroundConcentration

年份可以是两位或四位。

若通过 BGformat 指定 Fortran 格式：

• 年、月、日、小时必须使用整数 I 格式读取；
• 背景浓度必须使用实数 F、E 或 D 格式读取。

示例：

(4I2,F8.3)

不含小数位的背景值也可以使用 Fx.0 读取，其中 x 为数据字段长度。BGformat 必须包含左右圆括号。若格式字符串内部含空格，应使用双引号将整个字段括起。

指定格式不符合要求时，模型给出警告。若用整数格式读取实数变量，或反之，模型在读取文件时还可能给出致命错误。

省略 BGformat 时，模型采用 Fortran 自由格式，即假定数据字段由逗号或空格分隔，并按上述默认顺序排列。

背景文件的日期序列必须与逐小时气象数据文件的日期序列一致。

HOURLY 与时间变化备用值

同一次运行可以同时使用 HOURLY 和一种 BGflag 时间变化选项。例如，可以用 SEASHR 为逐小时背景文件中的缺失时段提供替代值。

若逐小时背景文件出现缺失值，而用户没有提供其他随时间变化的背景浓度作为替代，AERMOD 将给出致命错误并终止。

背景单位通过 BACKUNIT 指定。省略时采用以下默认值：

• NO₂、SO₂：PPB；
• CO：PPM；
• 其他污染物：UG/M3。

以 PPB 或 PPM 输入的背景浓度，按参考温度 25 ℃和参考气压 1013.25 mb 转换为 μg/m³。

将背景浓度加入源组

要在某一 SRCGROUP 中加入背景浓度，可把保留的“源 ID” BACKGROUND 或 BACKGRND 列入该源组。

AERMOD 不会自动将背景浓度加入 SRCGROUP ALL。需要加入时，应写为类似：

SO SRCGROUP ALL BACKGROUND

也可以通过以下方式明确排除背景：

SO SRCGROUP ALL NOBACKGROUND

或使用缩写 NOBACKGRND。

若需要单独跟踪背景贡献，可定义一个仅包含 BACKGROUND 的源组。

背景浓度的数据来源以及在累积影响评价中的合并方式涉及多项具体问题，必须针对每个应用进行记录和论证。

与静风和缺失气象小时的配对

BACKGRND 背景浓度与污染源模拟结果按时间一一配对，以估算累积环境影响。AERMOD 不计算静风或气象数据缺失小时的源浓度，因此这些小时的背景浓度也会被排除。

对于 3 至 24 小时的短期平均，如果按 EPA 静风政策调整多小时平均的分母，背景贡献可能低于用户直观预期。《空气质量模型指南》第 8.4.6.2 节规定：

3 小时、8 小时和 24 小时平均的模型预测浓度，应以该时段内有效小时浓度之和除以有效或非缺失小时数。若 24 小时平均的有效小时少于 18 小时、8 小时平均少于 6 小时、3 小时平均少于 3 小时，则总浓度分别除以 18、6 和 3。年平均浓度则以全年全部有效小时浓度之和除以全年非静风小时数。

例如，一个 24 小时时段中有 12 小时为静风或缺失，则 24 小时平均值为其余 12 个有效小时浓度之和除以 18。背景浓度贡献同样只累加这 12 个小时，再除以 18。若该时段的背景浓度本来是均一值，则最终背景贡献会比完整 24 小时平均低 33.3%，即 12/18。

BGflag 可选值

BGflag 必须使用以下次级关键字之一。括号内 n 为需要输入的背景值数量。

BGflag	含义	n
ANNUAL	全年统一背景值	1
SEASON	按季节变化	4
MONTH	按月份变化	12
HROFDY	按一天中的小时变化	24
WSPEED	按风速类别变化	6
SEASHR	按季节和小时变化	96
HRDOW	按小时和三类星期日型变化：周一至周五、星期六、星期日	72
HRDOW7	按小时和星期一至星期日七天分别变化	168
SHRDOW	按季节、小时和三类星期日型变化	288
SHRDOW7	按季节、小时和星期七天分别变化	672
MHRDOW	按月份、小时和三类星期日型变化	864
MHRDOW7	按月份、小时和星期七天分别变化	2016

季节顺序为：

1. 冬季：12 月、1 月、2 月；
2. 春季：3 月、4 月、5 月；
3. 夏季：6 月、7 月、8 月；
4. 秋季：9 月、10 月、11 月。

该季节定义依据北半球。南半球应用使用 SEASHR、SHRDOW 或 SHRDOW7 时，应把南半球冬季背景值填入 AERMOD 的“夏季”位置，南半球春季值填入“秋季”位置，其他季节依此对应。

WSPEED 使用的风速类别可通过 ME 路径 WINDCATS 定义。未使用 WINDCATS 时，前五类的默认上限为：

1.54, 3.09, 5.14, 8.23, 10.8 m/s

第六类没有上限。

BACKGRND 可以重复任意次数，以输入全部背景值。数值输入支持重复写法，例如：

12*25.6

表示在数组中连续 12 个位置均输入 25.6。

3.3.8.3 指定背景浓度单位

背景单位通过 SO 路径的 BACKUNIT 指定。

语法：

SO BACKUNIT BGUnits

**类型：**可选，不可重复。

BGUnits 可为：

• PPB：十亿分之一；
• PPM：百万分之一；
• UG/M3：微克每立方米。

若同一次运行同时包含逐小时背景和按时间变化的背景值，BACKUNIT 同时适用于两者。

省略 BACKUNIT 时，默认单位为：

• NO₂、SO₂：PPB；
• CO：PPM；
• 其他污染物：UG/M3。

PPB 和 PPM 按 25 ℃、1013.25 mb 转换为 UG/M3。

使用 BACKUNIT 时，PPB 和 PPM 仅允许用于 POLLUTID 为 NO₂、SO₂ 或 CO 的情况。其他污染物使用 PPB 或 PPM 会触发致命错误，必须使用 UG/M3。

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3.3.9 指定建筑物下洗信息

AERMOD 包含建筑物下洗算法，用于模拟邻近或紧邻建筑物对点源排放的影响。该算法不适用于体积源或面源。技术原理见 Schulman 等（2000）。所有建筑物下洗计算均使用随风向变化的建筑物参数。

SO 路径使用五个关键字输入建筑物下洗信息：

• BUILDHGT：建筑物高度；
• BUILDWID：建筑物横风向投影宽度；
• BUILDLEN：建筑物顺风向投影长度；
• XBADJ：烟囱到投影建筑物迎风面中心的顺风向距离；
• YBADJ：烟囱到投影建筑物迎风面中心的横风向距离。

BUILDHGT

语法：

SO BUILDHGT Srcid (or Srcrng) Dsbh(i), i=1,36

长期版本兼容输入可为 16 个方向值。

**类型：**可选，可重复。
**顺序：**必须位于相应源的 LOCATION 之后。

Srcid 为单个源 ID。也可以用 Srcrng 对一组污染源统一输入建筑物参数。源范围由两个源 ID 以连字符连接，例如：

STACK1-STACK10

源范围在模型中作为一个字段读取，因此连字符两侧不能有空格。后续的 Dsbh(i) 会应用于范围内所有已定义源，包括范围两端。

源范围的比较规则

模型将源 ID 拆分为三部分：

1. 开头的字母部分；
2. 中间的数字部分；
3. 其余尾部字符串。

三个部分分别与范围上下限对应部分比较，且三个部分都必须落入范围，源 ID 才会被纳入。

• 没有数字部分时，整个 ID 作为一个字母部分；
• ID 以数字开头时，第一部分默认为一个空格；
• 没有尾部部分时，第三部分也默认为一个空格；
• 尾部包含多个字母或数字字段时，整体作为一个字符串比较。

示例：

• STACK2 = STACK + 2 + 空尾部，因此属于 STACK1-STACK10；
• VENT1B 属于 VENT1A-VENT1C；
• VENT2 不属于 VENT1A-VENT3B，因为其空尾部不在 A 至 B 的尾部范围内；
• 完全由数字组成的源 ID 按数值大小比较。

应检查模型输入摘要，确认源范围是否按预期解释。建议避免在范围中使用过于复杂的名称，如：

AA1B2C-AB3A3C

由于 SO 路径关键字顺序较灵活，建筑物参数只会应用于在该记录之前已经定义的污染源。

36 个风向参数的顺序

Dsbh(i) 为 36 个随方向变化的建筑物高度，单位 m。第一个值对应 10° 流动矢量，即风吹向从正北顺时针 10° 的方向，随后按顺时针方向每 10° 一个值，直至 360°。

示例 1：通过多条续行输入 36 个相同值：

SO BUILDHGT STACK1 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34.
SO BUILDHGT STACK1 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34.
SO BUILDHGT STACK1 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34. 34.

示例 2：用重复值简写：

SO BUILDHGT STACK1 36*34.0

上述两个示例结果相同。36*34.0 表示将 34.0 重复 36 次。

示例 3：前 33 个方向为 34.0，最后 3 个方向为 0，并应用于一个源范围：

SO BUILDHGT STACK1-STACK10 33*34.0 3*0.0

这可表示 10° 至 330° 方向存在 34 m 有效建筑物高度，而 340°、350°、360° 方向烟囱不受该建筑物下洗影响。

示例 4：方向变化且每条续行值数量不同：

SO BUILDHGT STACK1 35.43 36.45 36.37 35.18 32.92 29.66 25.50 20.56
SO BUILDHGT STACK1 15.00 20.56 25.50 29.66 32.92 35.18 36.37 36.45
SO BUILDHGT STACK1 35.43 33.33 35.43 36.45 0.00 35.18 32.92 29.66
SO BUILDHGT STACK1 25.50 20.56 15.00 20.56 25.50 29.66 32.92 35.18
SO BUILDHGT STACK1 36.37 36.45 35.43 33.33

模型按输入出现顺序拼接这些值。为提高可读性可以对齐成列，但除字段间至少一个空格外，没有额外间距要求。

BUILDWID

BUILDWID 输入随方向变化的建筑物投影宽度。

SO BUILDWID Srcid (or Srcrng) Dsbw(i), i=1,36

长期版本兼容输入可为 16 个方向值。

**类型：**可选，可重复。
**顺序：**必须位于相应源的 LOCATION 之后。

Dsbw(i) 是 36 个方向的建筑物横风向投影宽度，顺序同 BUILDHGT：从 10° 流动矢量开始，按顺时针每 10° 一个值。

BUILDLEN

BUILDLEN 输入随方向变化的建筑物顺风向投影长度。

SO BUILDLEN Srcid (or Srcrng) Dsbl(i), i=1,36

**类型：**可选，可重复。
**顺序：**必须位于相应源的 LOCATION 之后。

Dsbl(i) 是 36 个顺风向建筑物长度，方向顺序同上。

XBADJ 与 YBADJ

XBADJ 和 YBADJ 分别输入从烟囱到投影建筑物迎风面中心的顺风向和横风向距离。

SO XBADJ Srcid (or Srcrng) Xbadj(i), i=1,36

SO YBADJ Srcid (or Srcrng) Ybadj(i), i=1,36

**类型：**均为可选、可重复。
**顺序：**必须位于相应源的 LOCATION 之后。

• Xbadj(i)：烟囱至投影建筑物迎风面中心的顺风向距离；
• Ybadj(i)：烟囱至投影建筑物迎风面中心的横风向距离。

两组参数均输入 36 个方向值，从 10° 流动矢量开始，按顺时针每 10° 一个值。

图 3-3 PRIME 下洗建筑物数据关系示意

                         风向 / 流动方向 →

        投影建筑物迎风面
              │
              │<------ BUILDWID ------>│
              ┌────────────────────────┐
              │                        │
              │                        │  BUILDLEN
              │                        │  （顺风向长度）
              └────────────────────────┘
                    ↑ 迎风面中心
                    │
                    │  XBADJ：顺风向偏移
                    │  YBADJ：横风向偏移
                    ● 烟囱

BUILDHGT 为该风向下的有效建筑物高度。

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