基于GIS的ADMS大氣環境數值模擬在產業空間布局優化上的應用研究
——以上海某產業園區規劃環評為例

王春雷，肖可心

（上海同渠工程咨詢有限公司，上海 200092）

近年來，產業園區作為工業發展的陣地，起到了促進經濟發展、引導產業集聚、引領科技創新的重要作用。但是，產業園區往往在開發建設早期沒有進行空間布局規劃，規劃環境影響評價，產業布局和空間功能分區較為雜亂，加之環境監管不力，容易對環境和周邊居民產生不利影響。

目前，針對產業園區規劃環境影響評價中的空間布局優化，建議以定性和半定性分析為主[1-3]。趙毅等分別對園區的起步期和成熟期提出了“用地置換、空間優化、產城融合、配套服務”的園區產業選擇和空間布局的理念[4]；李萌等基于石化園區產業鏈延伸規劃，建立物料依賴矩陣，對石化園區產業空間布局進行優化[5]。產業園區空間布局優化的定量分析尚處在探索階段，楊虹等采用Aermod與ArcGIS結合，考慮工業企業大氣點源污染產生的影響，探討了區域布局優化的應用研究[6]；黃小芳基于ArcGIS的圖層加權疊加方法，對區域工業用地布局的定量研究做了探索[7]。

從環境空氣質量的角度，基于ADMS模型的大氣污染物面源污染擴散預測模塊，結合ArcGIS的空間疊加功能，本文探討了在產業園區規劃環評中定量分析產業園區空間布局優化的研究方法，并以上海某工業區規劃環評為例，開展實證研究。

1 研究方法

結合ADMS軟件在大氣污染物預測上的能力和ArcGIS在空間信息處理、空間表達上的優勢，針對研究區域，從環境空氣質量角度提出空間布局優化建議，并將研究方法運用于規劃環境影響評價，為政府管理部門未來開展環境管理和土地規劃提供決策依據和支持。

1.1 ADMS大氣環境數值模擬

已開發的土地根據不同行業單位土地面積排污系數計算污染物排放強度，未開發的土地根據規劃用地性質和規劃污染源情況進行計算，預測因子為SO2（年均、日均、小時均）、NO2（年均、日均、小時均）、PM10（年均、日均）以及VOCs（一次濃度）。預測采取網格源模式，預測網格取50 m×50 m，x軸從西向東為正，y軸從南到北為正，各網格計算點取各網格中心。

1.2 單因子評價

通過ADMS預測得到各網格計算點污染物濃度數據，由于各個評價因子的濃度數值對環境影響和空間布局的指導意義不同，因此對各指標進行單因子評價，以便更加合理地度量各個因子。單因子評價計算方法如下。

式中，Cixy為第i個評價指標在坐標為（x,y）的計算點的單因子評價指數；Cixy為第i個評價指標在坐標為（x,y）的計算點的預測濃度絕對數值；Ci0為第i個指標的評價標準值。

各指標單因子評價標準值、結果及權重如表1所示。

表1 各指標單因子評價標準值、結果及權重

1.3 權重確定

在專家打分的基礎上，采用yaahp軟件建立指標判斷矩陣，對各評價指標進行權重計算，最終得到各指標權重值，如表3所示。

1.4 ArcGIS疊置分析

首先，將ADMS軟件預測并經過單因子評價的網格數據導入ArcGIS10.1軟件，使用“Display XY”命令將數據轉化為point矢量數據，再通過克里金（Kriging）插值法將矢量數據轉化為柵格數據，用Spatial Analyst工具中的Raster Calculator對各個指標進行加權疊置分析，最后對計算結果進行重分類、賦值、系數調節，最終得到產業空間布局指數。對應I～V五類研究區域產業空間布局，筆者提出以下優化建議，如表2所示。

表2 產業空間布局指數分類及對應優化建議

2 實證應用

2.1 研究區域概況

上海某工業區規劃面積8.25 km2，園區共入駐企業109家，95%為工業企業，主導產業為精密機械、電子電器、紡織化纖、輕工、金屬制品，產業集聚度達到88.64%。園區企業生產工藝、鍋爐燃燒產生的廢氣中含有SO2、NO2、PM10、VOCs等污染物，對周圍環境和居民產生潛在影響。本研究借園區開展規劃環評的契機，通過定量化的手段提出園區產業空間布局優化建議。

2.2 ADMS大氣環境數值模擬

2.2.1 ADMS模型參數選擇

根據園區所在區域的實際情況，ADMS預測模型參數設置如表3所示，預測使用的氣象數據來源為研究區域連續一年的氣象觀測數據。

表3 ADMS預測模型參數設置

2.2.2 ADMS預測結果

研究區域內SO2（年均、日均、小時均）、NO2（年均、日均、小時均）、PM10（年均、日均）及VOCs（一次濃度）共計9項指標的預測濃度如圖1所示。

圖1 ADMS預測結果

預測結果顯示，研究區域內，SO2、NO2、PM10年均污染物濃度以工業區范圍向四周均勻擴散；日均污染物濃度從工業區范圍向西側擴散；SO2、NO2小時均污染物濃度從工業區范圍向東北方向擴散；VOCs一次濃度從工業區范圍向東南方向擴散。

2.3 單因子評價及權重計算結果

計算結果（見表1）顯示，SO2（年均、日均、小時均）、NO2（年均、日均、小時均）、PM10（年均、日均）及VOCs（一次濃度）9項指標中，單因子評價結果最大的為VOCs一次濃度，其次為SO2日均濃度。與評價標準進行比較，預測得到的各指標污染物濃度均未超過評價標準限值。各指標權重計算結果如表3所示。

2.4 ArcGIS疊置分析結果及產業空間布局優化建議

由圖2可見，I類區域約占研究區域41.14%，各類污染物濃度均較小，環境空氣質量較好，建議布局人員活動密集、停留時間長，對環境空氣較為敏感的功能，如居住、文教、醫療衛生、行政辦公等；II類區域約占研究區域16.93%，環境空氣質量相對較好，可布置人員密度較低且停留時間較短的用地類型，如商業配套設施、金融貿易、公園、休閑綠地等；III～V類區域約占研究區域41.93%，環境空氣質量相對I、II類區域較差，適宜布置工業、倉儲用地。其中，III類區域可布置一類工業用地，引進無大氣污染物排放的工業企業、倉儲、生產性服務業項目，起到與I、II類用地間的過渡作用；IV類區可布置二類工業用地，可引進存在大氣污染物排放的企業、項目，但應做好源頭控制、加強管控，確保污染物達標排放；V類區應以控制現狀企業污染物排放為主，推進“騰籠換鳥”，逐步淘汰污染物排放量大的項目，改善區域環境空氣質量。

圖2 ArcGIS大氣污染物疊加影響結果

3 結論

一是運用ADMS模型對區域內大氣污染物進行數值模擬計算，通過單因子評價對預測數據進行評價，用yaahp軟件對各指標賦予權重。通過ArcGIS的空間疊加功能，得到產業空間布局指數，提出了I～V五類產業空間布局優化建議。

二是ADMS預測及單因子評價結果顯示，單因子評價結果最大的為VOCs一次濃度，其次為SO2日均濃度，預測得到的各指標污染物濃度均滿足相應的評價標準限值。

三是ArcGIS疊加分析結果顯示，I類區域約占研究區域41.14%，建議布局居住、文教、醫療衛生、行政辦公等；II類區域約占研究區域16.93%，建議布局如商業配套設施、金融貿易、公園、休閑綠地等；III～V類區域約占研究區域41.93%，適宜布置工業、倉儲用地。

四是III～V類區域中，III類區域可布置一類工業用地，作為與I、II類用地間的過渡區域；IV類區可布置二類工業用地，但應做好源頭控制、加強管控，確保污染物達標排放；V類區應以控制現狀企業污染物排放為主，推進“騰籠換鳥”，逐步淘汰污染物排放量大的項目，改善區域環境空氣質量。