面向环境的机场容许空中交通量评估方法研究

The environmental impact of air traffic on the airport is becoming more and more serious, and the limited environmental resources will become the bottleneck of the sustainable development of the airport. Based on the connotation of environmental capacity, environmental carrying capacity and airport airspace capacity, the research puts forward the concept of air traffic volume in airport environment for the first time, to quantify the scale of airport air traffic. First, from the perspective of scientific management, environment and air traffic control system of cross discipline, the distribution of pollutant emissions is analyzed based on aircraft performance and traffic flow spatial and temporal characteristics. Then the atmospheric pollutants diffusion model is applied to the air traffic in airport, the airport air pollutant concentration assessment model under certain atmospheric is established and validated, the relationship between the air traffic flow and pollutant concentration is established through the analysis of pollutant concentration distribution uncertainty factors the influence mechanism. Finally, the quantitative relationship is evaluated on the platform of scenario probability of airport operation simulation environment. The airport environment allow air traffic evaluation method which is criteria is air quality standards is studied. The research will improve the theory of airport capacity evaluation and open a new research direction for airport planning and operation optimization.

空中交通对机场的环境影响日益严重，有限的环境资源将成为制约机场可持续性发展的瓶颈。本课题基于环境容量、环境承载力和机场空域容量的内涵，首次提出机场环境容许空中交通量的概念，来量化环境资源限制下的机场空中交通规模。首先从空中交通管理、环境科学和控制系统学科交叉的角度，基于航空器性能和交通流时空特性分析机场空中交通污染物排放分布规律。然后将大气污染物扩散模式应用于机场空中交通，建立并验证确定性大气条件下的机场大气污染物浓度评估模型，通过分析污染物浓度分布不确定性影响因素的影响机理，建立机场空中交通量与污染物浓度之间的关联关系。最后，以概率场景下的机场运行仿真环境为平台评估两者的量化关系，以此为基础研究以环境空气质量标准为准则的机场环境容许空中交通量评估方法。本课题将完善机场容量评估理论，并为机场规划与运行优化开辟新的研究方向。

空中交通的迅速发展对机场环境产生重要影响，有限的环境资源日益成为制约机场可持续发展的瓶颈。本课题基于环境容量、环境承载力和机场空域容量的内涵，提出机场环境容许空中交通量的概念，以对环境资源限制下的机场空中交通规模进行量化。首先，结合各航空排放源的污染物排放特征和空中交通流的运行特性，提取机场空中交通污染物排放分布规律；其次，使用AERMOD模型作为大气扩散模型，建立了机场污染物浓度时空分布数学模型，对机场源污染物的浓度进行评估；然后，以机场运行环境为基础，研究各影响因素（大气特性、航空器性能、航空器运行）对机场源污染物浓度的影响机理，并提取空中交通量与机场源污染物浓度的关联关系；最后，以机场源污染物排放、噪声影响为切入点，通过构建评估场景、进行评估场景仿真与分析，研究了机场环境容许空中交通量评估方法。通过课题的研究，得到如下重要结果：首先，建立了各航空排放源的污染物排放模型，研究了机场空中交通的污染物排放分布情况，细化了不同时间分辨率下（年、日、小时）的机场源污染物的排放特性和LTO循环各阶段的污染物排放规律；其次，评估了上海浦东国际机场的NOx、SO2、HC等污染气体浓度分布情况以及最大小时平均浓度和最大24小时平均浓度；然后，通过仿真得到大气条件变化、航空器性能变化、机场交通流变化与机场源污染物浓度的变化规律；最后，得到了在调研时段内，南京禄口国际机场的机场环境容许年、日、小时空中交通量以及考虑噪声污染的机场环境容许空中交通量。利用了BADA数据库、EEDB数据库、上海浦东国际机场和南京禄口国际机场实际运行数据、气象数据等关键数据。该课题的研究为定量化评价机场空中交通环境影响程度、完善机场容量评估理论与方法提供系统的方法体系，为绿色航空发展奠定理论基础。