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研究生:董思浩
研究生(外文):Ssu-Hao Tung
論文名稱:地理資訊系統於台中市移動污染源現況分析
論文名稱(外文):Application of GIS in the analysis of Mobile Emissions and Hypothetical Traffic Management Policies in Taichung City
指導教授:林明德林明德引用關係
指導教授(外文):Min-Der Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:環境工程學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
中文關鍵詞:地理資訊系統移動污染源改善策略
外文關鍵詞:GISmobile emissionshypothetical traffic management policies
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由於經濟快速成長,伴隨著環境品質急劇地惡化使空氣污染問題頓時成為民眾關心的焦點,尤其是都會區車輛排氣污染問題的改善更是施政重點之一。由於缺少對污染物空間分佈情形的瞭解,及早發展一套可以模擬都會區交通及其污染狀況之系統實為當務之急。
本研究以台中市為研究區域,分別以時間與空間之角度來進行移動源排放特性之逐時與空間分析。其中逐時分析部分,推估台中市所有道路全日之排放量變化,並嘗試利用Caline-4模式來預測下風處可能出現高濃度值之時機;而空間分析部分,則以網格劃分方式進行污染物之排放量推估,並以Caline-4模式模擬台中市污染物濃度之空間分佈。並藉由中國石油公司所提供之有關台中市公民營加油站之發油量統計表,來推估出台中市之總污染量以作為比對前項結果之用途。
比較本研究所引用三種不同排放量推估方法後,一致發現就CO與THC而言,小客車為各車種中污染貢獻量中最大者;而NOX、TSP及SOX皆以大貨車的污染貢獻比例最高。而污染物的空間分佈部分,以高速公路與一般道路排放特性之比較而言,台中市於高速公路沿線有較高之TSP、NOX及SOX排放量;而於市中心一般道路密集之處,則以CO與THC之排放較高。而本研究所進行的相關改善方案模擬的結果發現,CO及NOX的減量以號誌連鎖的效果為最好,共乘次之。THC則以號誌連鎖與機車更新為最佳。而TSP則以機車的更新具有較佳之減量效果。
街谷模式OSPM方面,以模擬值與實測值的互相比較為基礎,依實驗地點的地形特性,調整地面風速因子後,已經可以較準確的提供路旁的人行道處CO、NOX及NO2的濃度值。
Abstract
Due to the quickly economical development, the air quality in urban areas becomes worse and the improvements of traffic emissions become the major tasks of the government. However, because the lack of spatial distribution data of the traffic emission pollutants, it is necessary to develop a system that can estimate spatial distribution of the traffic emissions in urban area.
This research used Taichung City as a case study. The properties of traffic pollution were analyzed from both temporal and spatial point of view. For temporal analysis, the hourly data of highway traffic emissions were used, and the occasions that high pollutant concentrations may occur at the downwind areas can be predicted. For spatial analysis, the grid-based emissions of Taichung were estimated, and the resulting pollutant concentration distribution can be simulated by Caline-4 model. The oil consumption data supplied by Chinese Petroleum Corp. were also used to estimate the total traffic emissions of Taichung City and compared with the results calculated from the grid-based method.
The results showed that the light duty gasoline vehicles contributed most in CO’s emission and the trucks contributed most in NOX、TSP and SOX. According to the results of this research, there are higher CO emissions around downtown areas, but the areas along highway sustain higher NOX, SOX and TSP pollution. Several hypothetical traffic management policies were also investigated in this research, and the results showed that coordinate signals would reduce significant CO and NOX emission. And the reduction of TSP emission could be achieved by upgrading motorcycles.
總目錄
第一章 前言1-1
1-1 研究動機1-1
1-2 研究目的1-2
1-3 研究架構與方法1-3
1-4 研究成果1-5
第二章 文獻回顧2-1
2-1 地理資訊系統之應用2-1
2-2 移動性污染源排放量推估方法之文獻回顧2-4
2-2-1 排放係數之推估2-4
2-2-2 車行里程推估方法2-7
2-2-3 起迄矩陣之建構與說明2-10
2-2-4 油耗模式之探討2-12
2-3 改善策略方面之文獻回顧2-16
2-3-1 改善策略與排放量之關係2-17
2-3-2 改善策略與交通流量之關係2-18
2-3-3改善策略與交通運具之關係2-25
2-4 風險評估之文獻回顧2-27
2-4-1 移動污染源污染氣體對人體之影響2-27
2-4-2 評估曝露量之方法2-29
2-4-3 空氣品質指數2-31
2-5 線源擴散模式之運用2-35
2-6 街谷模式之運用2-37
第三章 研究方法3-1
3-1 地理資訊系統之功能簡介3-1
3-2 移動源排放量推估資訊系統3-5
3-2-1 污染物空間分析流程3-5
3-2-2 耗油模式之排放量推估方法3-9
3-3 改善策略之研擬3-12
3-3-1 公車專用道3-12
3-3-2 低污染公車之運行3-20
3-3-3 號誌連鎖3-20
3-3-4 小客車共乘制3-21
3-3-5 將所有二行程機車汰換成四行程機車3-24
3-3-6 將所有機車的10%汰換成電動機車3-24
3-3-7 車流理論3-24
3-4 OSPM之模擬值與實測值比較流程3-26
3-4-1 車流量資料3-26
3-4-2 排放係數資料庫之本土化3-26
3-4-3 街道相關參數之建立3-27
3-4-4 空氣品質參數資料庫之建立3-27
3-4-5 OSPM模擬值與測站實測值之比較3-27
3-5 風險評估之施行3-28
第四章 結果與討論4-1
4-1 台中市道路之車流量分佈4-1
4-2 台中市移動污染源排放量推估4-5
4-3 污染物濃度分佈之模擬結果4-20
4-4 改善方案成效之模擬4-24
4-5 風險評估結果4-39
4-6 OSPM模擬值與實測值之比較4-40
4-7 小結4-53
第五章 結論與建議5-1
5-1 結論5-1
5-2 建議5-2
參考文獻6-1
表目錄
表2-1 CO排放係數表2-5
表2-2 NOX排放係數表2-5
表2-3 TSP排放係數表2-6
表2-4 SOX排放係數表2-6
表2-5 油耗速率修正係數表2-13
表2-6 不同旅行速率下燃油效率值之比較 (單位:公里/公升)2-14
表2-7 一氧化碳對人體的影響2-27
表2-8 碳氫化合物對人體的影響2-28
表2-9 不同高度CO及NOX與地面濃度比例表2-38
表3-1 台中市交通流量調查設站位置3-7
表3-2 不同車行里程調查結果及耗油率表3-11
表3-3 台中市機動車輛登記數3-11
表3-4 台中市公車專用道之可行路線3-13
表3-5 台中市中心區現行單行道彙整表3-14
表3-6 台中市公車專用道路線方案一3-16
表3-7 台中市公車專用道路線方案二3-17
表3-8 台中市公車專用道路線方案三3-18
表3-9 實施專用道後各運具使用者改搭公車之比例3-19
表3-10 群組間時差制訂前後改善效益百分比3-21
表3-11 污染物濃度與AQI關係表3-29
表4-1 台中市交通流量調查表4-2
表4-2 CO污染貢獻量一覽表(單位:%)4-7
表4-3 NOX污染貢獻量一覽表(單位:%)4-7
表4-4 TSP污染貢獻量一覽表(單位:%)4-7
表4-5 SOX污染貢獻量一覽表(單位:%)4-8
表4-6 THC污染貢獻量一覽表(單位:%)4-8
表4-7 不同推估方法所得之CO貢獻比例相關係數比較4-8
表4-8 不同推估方法所得之NOX貢獻比例相關係數比較4-8
表4-9 不同推估方法所得之TSP貢獻比例相關係數比較4-9
表4-10 不同推估方法所得之SOX貢獻比例相關係數比較4-9
表4-11 不同推估方法所得之THC貢獻比例相關係數比較4-9
表4-12 不同推估方法所得之五種污染物之排放量比較表4-9
表4-13 模式模擬值與測站監測值比較表4-21
表4-14 台中市排放總量推估結果(未實施任何方案前)4-25
表4-15 各參考點污染物濃度模擬值(未實施任何方案前)4-25
表4-16 台中市排放總量推估結果(實施方案一之一後)………….4-26
表4-17 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案一之一後)……….4-26
表4-18 台中市排放總量推估結果(實施方案一之二後)………… 4-27
表4-19 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案一之二後)……….4-27
表4-20 台中市排放總量推估結果(實施方案一之三後)………….4-27
表4-21 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案一之三後) ..….….4-28
表4-22 台中市排放總量推估結果(實施方案二後) ..……….…….4-30
表4-23 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案二)… …..….…….4-30
表4-24 台中市排放總量推估結果(實施方案三後)……….………4-31
表4-25 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案三後).……...…….4-31
表4-26 台中市排放總量推估結果(共乘制實施百分之十後)…….4-34
表4-27 各參考點污染物濃度模擬值(共乘制實施百分之十後)….4-34
表4-28 台中市排放總量推估結果(共乘制實施百分之二十後)….4-35
表4-29 各參考點污染物濃度模擬值(共乘制實施百分之二十後).4-35
表4-30 台中市排放總量推估結果(共乘制實施百分之三十後) …4-36
表4-31 各參考點污染物濃度模擬值(共乘制實施百分之三十後)4-36
表4-32 台中市排放總量推估結果(實施方案五後)4-37
表4-33 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案五後)..……….…..4-37
表4-34 台中市排放總量推估結果(實施方案六後)……………….4-38
表4-35 各參考點污染物濃度模擬值(實施方案六後) ..……….….4-38
表4-36 CO模擬值與監測值比較表4-43
表4-37 NOX模擬值與監測值比較表4-43
表4-38 NO2模擬值與監測值比較表4-43
表4-39 經擴散公式修改後CO模擬值與監測值比較表4-46
表4-40 經擴散公式修改後NOX模擬值與監測值比較表4-46
表4-41 經擴散公式修改後NO2模擬值與監測值比較表4-46
表4-42 經修改街道風速因子後CO模擬值與監測值比較表4-49
表4-43 經修改街道風速因子後NOX模擬值與監測值比較表4-49
表4-44 經修改街道風速因子後NO2模擬值與監測值比較表4-49
表4-45 台中市現有空氣品質監測站基本資料4-51
表4-46 利用太陽天頂角與雲量決定日照強度4-52
表4-47 Pasquill穩定度等級分類表4-52
圖目錄
圖2-1 簡化路網圖2-11
圖2-2 線污染源排放示意圖2-36
圖4-1 台中市街道路網圖4-3
圖4-2 模式模擬之台中市街道路網圖4-3
圖4-3 台中市大型車車流量分佈圖4-4
圖4-4 台中市小型車車流量分佈圖4-4
圖4-5 台中市機車車流量分佈圖4-5
圖4-6 台中市街道網格化(1km×1km)示意圖4-6
圖4-7 台中市CO排放量分佈圖4-10
圖4-8 台中市NOX排放量分佈圖4-10
圖4-9 台中市TSP排放量分佈圖4-11
圖4-10 台中市SOX排放量分佈圖4-11
圖4-11 台中市THC排放量分佈圖4-12
圖4-12 起迄矩陣推估所得之台中市各車種CO排放貢獻比例4-12
圖4-13 耗油量推估所得之台中市各車種CO排放貢獻比例4-13
圖4-14 中鼎公司推估所得之台中市各車種CO排放貢獻比例4-13
圖4-15 起迄矩陣推估所得之台中市各車種NOX排放貢獻比例4-14
圖4-16 耗油量推估所得之台中市各車種NOX排放貢獻比例4-14
圖4-17 中鼎公司推估所得之台中市各車種NOX排放貢獻比例4-15
圖4-18 起迄矩陣推估所得之台中市各車種TSP排放貢獻比例4-15
圖4-19 耗油量推估所得之台中市各車種TSP排放貢獻比例4-16
圖4-20 中鼎公司推估所得之台中市各車種TSP排放貢獻比例4-16
圖4-21 起迄矩陣推估所得之台中市各車種SOX排放貢獻比例4-17
圖4-22 耗油量推估所得之台中市各車種SOX排放貢獻比例4-17
圖4-23 中鼎公司推估所得之台中市各車種SOX排放貢獻比例4-18
圖4-24 起迄矩陣推估所得之台中市各車種THC排放貢獻比例4-18
圖4-25 耗油量推估所得之台中市各車種THC排放貢獻比例4-19
圖4-26 中鼎公司推估所得之台中市各車種THC排放貢獻比例4-19
圖4-27 台中市CO模擬濃度分佈圖4-21
圖4-28 台中市NOX模擬濃度分佈圖4-22
圖4-29 台中市TSP模擬濃度分佈圖4-22
圖4-30 台中市SOX模擬濃度分佈圖4-23
圖4-31 台中市THC模擬濃度分佈圖4-23
圖4-32 台中市公車專用道之路線一4-28
圖4-33 台中市公車專用道之路線二4-29
圖4-34 台中市公車專用道之路線三4-29
圖4-35 不同旅次長度下各種運具成本負擔圖4-32
圖4-36 台中市共乘車道計畫路線4-33
圖4-37 台中市CO空氣品質指數分佈圖4-39
圖4-38 CO模擬值與實測值比較4-44
圖4-39 NOX模擬值與實測值比較4-44
圖4-40 NO2模擬值與實測值比較4-45
圖4-41 經擴散公式修改後CO模擬值與監測值比較圖4-47
圖4-42 經擴散公式修改後NOX模擬值與監測值比較圖4-47
圖4-43 經擴散公式修改後NO2模擬值與監測值比較圖4-48
圖4-44 經修改街道風速因子後CO模擬值與監測值比較圖4-50
圖4-45 經修改街道風速因子後NOX模擬值與監測值比較圖4-50
圖4-46 經修改街道風速因子後NO2模擬值與監測值比較圖4-51
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