PROGRAMA CALINE 4

Este programa fue diseñado por el departamento de transporte de CALIFORNIA a través del INSTITUTO DE ESTUDIOS DE TRANSPORTE Y la UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA DAVIS. Luego fue aceptado por EPA .

CALINE4 fue desarrollado en la década de 1980 en el Laboratorio de Transporte de Caltrans. Se utiliza en California en este momento sólo para el análisis de CO, pero también puede manejar modelos de dispersión de material particulado (PM) y el dióxido de nitrógeno (NO2).

 CALINE4, California LÍNEA Fuente Dispersión Modelo, es un programa de modelado para evaluar impactos en la calidad del aire cerca de las instalaciones de transporte. Se basa en la ecuación de difusión de Gauss y emplea un concepto de zona de mezcla para caracterizar la dispersión de contaminantes sobre la calzada.

CALINE 4 VERSION 2.0

Esta version incluyen información sobre herramientas en la interfaz de usuario, que aparecen cuando el cursor del ratón sobre un nombre de parámetro o un campo de entrada.

Parámetros del trabajo

La ficha Parámetros del trabajo contiene información general que identifica el trabajo, define los parámetros generales de modelado, y establece las unidades (pies o metros) que se utilizarán a la altitud de entrada y toda la información de ubicación en el enlace de Geometría y Receptores Posiciones pestañas.

Nombre del puesto: Introduzca la ruta y nombre de archivo donde se almacenan los datos de entrada. También puede navegar a la ubicación del archivo después de hacer clic en el botón Examinar.

TÍTULO DEL TRABAJO: Opcional. Proporciona un espacio para que el usuario introduzca una breve descripción del trabajo, hasta 40 caracteres de longitud.

CONTAMINANTES: Seleccione un tipo de contaminantes a la modelo - Monóxido de Carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2), o partículas (PM).

Peso molecular: Muestra la entrada de peso molecular para el modelo basado en el contaminante elegido ("n / a" de Partículas).

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN: La velocidad a la que una partícula cae con respecto a su entorno inmediato. Este parámetro es un parámetro opcional para

Partículas solamente ("n / a" de monóxido de carbono y dióxido de nitrógeno). Sólo un valor mayor que o igual a cero se puede utilizar en el modelo.

DEPOSICIÓN VELOCIDAD: La velocidad a la que un contaminante puede ser adsorbido o asimilado por una superficie. Este parámetro se puede especificar para todos los contaminantes pero es opcional y sólo un valor mayor que o igual a cero puede ser utilizado en el modelo.

AERODINÁMICO RUGOSIDAD COEFICIENTE: También conocido como la rugosidad de longitud Davenport-Wieringa. Estas opciones determinan la cantidad de turbulencia de aire local que afecta a la difusión de penacho. Este tema se discute generalmente en los libros de meteorología elementales. CL4 ofrece los siguientes cuatro opciones para el coeficiente de rugosidad aerodinámica:

1. Rurales: Rugosidad Coeficiente = 10 cm

2. Suburban: Rugosidad Coeficiente = 100 cm

3. Distrito Central de Negocios: Rugosidad Coeficiente = 400 cm

4. Otros: Utilice la Tabla 1 a continuación como guía para seleccionar un valor apropiado:

Tabla 1. Coeficiente de rugosidad aerodinámico define de varios tipos de paisajes.

Aspereza Coeficiente

(Cm)

Tipo Paisaje

0.002 mar, zonas pavimentadas, nevado llanura, marea plana, lisa desierto

0,5 campos de la pradera o granja hierba, la tundra, los aeropuertos, brezo

3 campos de la pradera o granja hierba, la tundra, los aeropuertos, brezo

10 áreas cultivadas con cultivos bajos y obstáculos ocasionales (como arbustos)

25

cultivos altos, cultivos con variada altura, obstáculos dispersos (como árboles o

  setos), viñedos

50 campos lejanos mixtos y macizos forestales, huertas, edificios dispersos

100

cobertura regular con grandes obstáculos, espacios abiertos o menos iguales a obstáculos   alturas, casas suburbanas, pueblos, bosques maduros

≥200

centros de grandes pueblos o ciudades, bosques irregulares con claros dispersos

TIPO DE EJECUCIÓN: Diferentes opciones están asociados con diferentes ángulos del viento media hora (s) y el promedio de veces (sólo a concentraciones de CO). (Ángulo del viento es el ángulo entre el enlace de la carretera y la dirección del viento. CALINE4 calcula los ángulos sobre la base de datos en las fichas Enlace Geometría y Condiciones Run.)

1. Estándar - Calcula 1-hr promedio el CO, NO2, o concentraciones de PM en los receptores. El usuario debe introducir una dirección del viento en la pestaña Run Condiciones.

2. Peor –Caso de ángulo del viento - Calcula 1-hr CO promedio o concentraciones de PM en los receptores. El modelo selecciona ángulos de viento que producen las concentraciones más altas en cada uno de los receptores. Esta es la opción más adecuada para la mayoría de usuarios.

3. Multi-Run - Calcula las concentraciones de CO promedio de 8 horas en los receptores. Los usuarios con mayoría de ángulos de viento de entrada para cada hora.

4. Multi-Run / híbrido Worst-Case - Calcula 8-hr concentraciones medias de CO en los receptores. El modelo selecciona ángulos de viento que producen las concentraciones más altas de CO en cada uno de los receptores.

Modelo de Información: Proporciona información de modelado resumen para mayor comodidad y control de calidad.

· Enlace / Unidades de Receptor Geometría: Seleccione si metros o pies se utilizan para definir la altitud y la geometría de enlaces viales y las posiciones de los receptores. Esta opción sólo afecta a la altitud sobre el nivel del mar elección de entrada y los datos que se muestran en el enlace de Geometría y Receptores Posiciones pestañas. Insumos meteorológicos siempre requieren entradas con unidades métricas. Los factores de emisión están siempre definidos en términos de gramos por milla. (Tenga en cuenta que CALINE4 reporta datos en unidades métricas.)

· Altitud encima del nivel del mar: Defina la altitud sobre el nivel medio del mar. Altitud se utiliza en la (ppm) de conversión de masa-concentración-a volumétrica. Este valor debe estar entre cero y 10.000 metros (32.808 pies).

· Número de Enlaces: El número total de enlaces que el usuario ha definido en la ficha Enlace Geometría.

· Número de Receptores: El número total de receptores que el usuario ha definido en la ficha Posiciones del receptor.

· Intervalo de promedio: Indica si el usuario ha optado por calcular 1-hr o 8-hr concentraciones promedio en los receptores.

Guardar o Guardar como: Haga clic en Guardar o Guardar como botón para escribir todos los parámetros de ejecución a un archivo de trabajo existente o nueva.

Ejecutar CALINE4: Cuando toda la información sobre los parámetros del trabajo, Run Condiciones, Enlace Geometría, Enlace Actividad y Receptores Condiciones pestañas se ha introducido y guardado en un archivo de trabajo, haga clic en el botón Ejecutar CALINE4 para ejecutar el trabajo como se especifica.

Cerrar CL4: Haga clic en este botón para salir del programa CL4. Una advertencia aparece si los cambios o nuevas entradas de usuario deben guardarse o podrían perderse.

CONDICIONES DE EJECUCIÓN

La ficha Condiciones de ejecución contiene los parámetros meteorológicos necesarios para ejecutar CALINE4. Los usuarios deben emplear condiciones del peor caso de meteorología que pueden anticiparse a la ubicación del proyecto. La

selección de las condiciones del peor caso debe hacerse en consulta con el distrito local del aire.

El usuario debe introducir los datos de gestión de condición para cada hora de ejecución (Hora 1 para Standard y el peor de los casos la dirección del viento tipos administrados; Hora 1 a 8 horas para multi - carrera y Multi -Ejecutar / caso híbrido más desfavorable  ejecutar los tipos). Valores de datos no válidos se marcarán por la aparición de un icono de signo de exclamación rojo en el encabezado de fila. Sostener el cursor del ratón sobre el icono, se mostrará información sobre el valor requerido. Un valor válido debe ser introducido antes de salir de la celda. Al pulsar la tecla Esc se borrará el error y borrar los datos no válidos.

Los valores de datos también se pueden copiar y pegar desde o hacia las filas, columnas y celdas dentro de esto, y todos, rejillas de entrada de datos en el programa CL4. El usuario puede desear para preparar su entrada en un programa de hoja de cálculo y luego copiar / pegar en estas cuadrículas de datos.

Velocidad del Viento: Expresado en metros por segundo (m / s). Se recomienda que los usuarios de entrada de la velocidad del viento peor de los casos sobre la base de observaciones, o que representan la elección mínimo disponible para CALINE4 (0,5 m / s). Alternativamente, la EPA (1992) recomienda un valor de 1 m / s como la velocidad del viento del peor caso. El distrito local del aire debe ser consultado para determinar el valor más adecuado para la ubicación del proyecto.

Dirección del Viento: La dirección desde la que sopla el viento, las agujas del reloj se mide en grados desde el norte (0 = norte, 90 = Este, 180 = Sur, 270 = oeste). La mayoría de los usuarios deben optar por la opción "Worst-Case Dirección del Viento" en la ficha Parámetros del trabajo. Si se selecciona "Worst-Case", CALINE4 no utiliza esta entrada.

Dirección del Viento Desviación Estándar: La desviación estándar estadístico de la dirección del viento, a veces se denomina "theta sigma." Tabla 2 a continuación proporciona una guía para especificar esta opción. CALINE4 requiere este rango de valores para estar entre 5 y 60 grados.

clase de estabilidad atmosférica: Una medida de la turbulencia de la atmósfera. Este concepto se discute más en los libros de texto de primaria meteorológicos. Valores 1 a 7 corresponden a las definiciones estándar para la clase de estabilidad A a la E. Tabla 2 anterior proporciona una guía para esta elección. Clase Estabilidad E (o 7) representa las condiciones más estables. La clase de estabilidad introducida afectará a la velocidad del viento permitida. Una tabla de velocidades de viento válidos se presenta en la pestaña Run Condiciones para referencia.

altura de mezcla: La altitud a la que la turbulencia térmica se produce debido a la calefacción solar de la tierra. Este concepto se discute más en los libros de texto de primaria meteorológicos. Los valores razonables para la altura del peor caso de mezcla rara vez tienen un impacto significativo en los resultados del modelo CALINE4. Si una condición de extrema podría ser anticipado a la ubicación del proyecto, el distrito local del aire debe ser consultado para orientación. Una altura de mezcla de mayor que o igual a 5 metros se debe introducir.

temperatura ambiente: Se necesita la temperatura del aire ambiente para convertir masa a la concentración volumétrica. Una temperatura que refleja las condiciones de invierno debe ser seleccionado, expresada en grados Celsius.

Véase la Tabla 2 anterior para los valores que sean apropiados para el peor caso analiza 1-hr.

concentración ambiental de CO (Tipo de Contaminantes = monóxido de carbono): Esta medida refleja el nivel de fondo pre-existente de monóxido de carbono, expresada en partes por millón (ppm). CALINE4 añade las concentraciones de CO preexistentes y modelados en conjunto para determinar el impacto total en cada receptor. Consulte con el Proyecto a nivel de protocolo de transporte de monóxido.

Cuando se selecciona NO2 bajo la opción de tipo de contaminante, se requieren varios parámetros adicionales en la pestaña Run Condiciones, incluyendo las concentraciones ambientales de ozono (O3), monóxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2), constante de velocidad de fotólisis NO2, y tubo de escape óxido de nitrógeno NO2 relación (NOx) proporción de emisiones.

Concentración ambiental de O3 (Tipo de Contaminantes = Nitrógeno Dióxido): Esta medida refleja el nivel de fondo preexistente de O3, expresada en partes por millón.

Ambientales Sin Concentración (Tipo de Contaminantes = Nitrógeno Dióxido): Esta medida refleja el nivel de fondo preexistente de NO, expresada en partes por millón.

Concentración de NO2 ambiente (Tipo de Contaminantes = Nitrógeno Dióxido): Esta medida refleja el nivel de fondo preexistente de NO2, expresada en partes por millón.

fotolisis constante velocidad de NO2 (Tipo de Contaminantes = Nitrógeno Dióxido): La constante de velocidad para la fotodisociación de NO2, en unidades de 1 / segundo. Las concentraciones de NO2 modelados disminuyen cuando los valores de las constantes de velocidad de fotólisis aumentan; por lo tanto, CALINE4 ofrece las estimaciones más conservadoras para las concentraciones de NO2 cuando la constante de velocidad de fotólisis se pone a cero a través CL4. Consulte el distrito de aire local para mayor orientación sobre la especificación de un valor razonable para la constante de velocidad de fotólisis.

Relación de NO2 / NOx (Tipo de Contaminantes = Nitrógeno Dióxido): La relación de las emisiones de NO2 tubo de escape frente a las emisiones de NOx. Tenga en cuenta que CL4 y CALINE4 requieren entrada de factores g / mi NOx emisiones (en la ficha Enlace Actividad) al modelar las concentraciones de NO2. Esta relación se utiliza para convertir las emisiones de NOx a las emisiones de NO2 de los vehículos de carretera.

concentración ambiental PM (Tipo = Partículas Contaminantes): Esta medida refleja el nivel de fondo preexistente de partículas, expresada en microgramos por metro cúbico. Tenga en cuenta que las PM2.5 y PM10 no se diferencian directamente en la interfaz de usuario CL4 o las funciones modelo CALINE4, pero los parámetros de entrada, tales como las concentraciones ambientales y factores de emisión, sería diferente al modelar PM2.5 y PM10 respectivamente usando CL4 y CALINE4 . CALINE4 añade el PM2.5 preexistente y el modelo o las concentraciones de PM10 en conjunto para determinar el impacto total de PM2.5 o PM10 en cada receptor. Consulte el distrito de aire local para orientación.

GEOMETRÍA ENLACE

la pestaña geometría enlace contiene una matriz para definir la red de carreteras a modelar. Cada fila de la matriz define un único enlace. Hasta 20 enlaces pueden ser ingresados (100 enlaces si Caline4_100.exe, la versión 100-enlace del archivo ejecutable CALINE4, está presente en la carpeta del programa). Los enlaces se definen como segmentos de línea recta. La distancia entre la línea central de la calzada curvada y el enlace de línea recta debe ser no mayor de 3 metros.

Valores de datos no válidos se marcarán por la aparición de un icono de signo de exclamación rojo en el encabezado de fila. Un valor válido se debe ingresar antes del cursor puede salir de la celda. Al pulsar la tecla Esc se borrará el error y borrar los datos no válidos.

Los valores de datos también se pueden copiar y pegar desde o hacia las filas, columnas y celdas dentro de esto, y todos, rejillas de entrada de datos en el programa CL4. El usuario puede desear para preparar los datos de entrada en un programa de hoja de cálculo y luego copiar / pegar en estas cuadrículas de datos.

Cuando el cursor sale de la fila de encabezado su color cambiará de gris a amarillo a verde que indica que no hay datos, algunos datos, o todos los datos han sido introducidos. Sólo cuando todos los datos han sido suministrados y el color es verde cabecera será la descripción de enlace puede pasar a la pestaña de actividad de enlace.

Enlace Descripción: El usuario puede definir una descripción de 12 caracteres para el enlace. Si se introducen más de 12 caracteres, se utilizarán sólo los primeros 12 caracteres.

Tipo de enlace: El usuario debe seleccionar una de las siguientes cinco opciones para definir el tipo de carretera que cada enlace representa.

1. A-Grade: Durante al grado enlaces, CALINE4 no permite la pluma para mezclar bajo el nivel del suelo, lo que se supone que es a una altura de cero. La altura del enlace de arriba del nivel del suelo, que se define en la celda Altura Link, debe ser cero.

2. Relleno: Para los enlaces de relleno, CALINE4 asume que el flujo de aire sigue la superficie terreno, sin ser molestados. Enlace Altura para las secciones de relleno debe estar entre cero y 10 metros (32,81 pies).

3. Deprimido: Para los enlaces deprimidos, CALINE4 aumenta el tiempo de permanencia de una parcela de aire en la zona de mezcla. El tiempo de residencia aumenta en relación con la profundidad de la depresión calzada. (Zona de mezcla = anchura del carril (s) de tráfico más 3 metros en cada lado.) En tal caso, las concentraciones estimadas adyacentes a la zona de mezcla son superiores a las de un equivalente al grado o llenar sección. Las concentraciones modeladas caen más rápidamente a favor del viento de un vínculo deprimido porque aumenta mezcla vertical con tiempo de residencia. Enlace Altura para los enlaces con depresión debe estar entre cero y -10 metros (-32,81 pies).

4. Puente: Para secciones de puentes, CALINE4 permite que el aire fluya por encima y por debajo del enlace. El penacho se permite mezclar hacia abajo desde el enlace, hasta que alcanza la distancia definida en la celda de Enlace Altura. Enlace altura debe estar entre cero y 10 metros (32,81 pies).

5. Estacionamiento: Estacionamiento enlaces deben coincidir con las vías de acceso de estacionamiento. Los algoritmos CALINE4 ajustar para tener en cuenta la turbulencia mecánica y térmica reducida anticipado de lento movimiento, vehículos de arranque en frío. Enlace Altura debe ser cero para los enlaces de estacionamiento.

Punto final Coordenadas: Enlaces se definen como segmentos de línea recta. La longitud de cada eslabón debe desviarse no más de 3 metros de la línea central de la carretera real. El criterio de valoración coordenadas, (X1, Y1) y (X2, Y2), definen las posiciones de enlace de los puntos finales.

1. Las unidades (metros o pies) están en la ficha Parámetros del trabajo especificado por el usuario.

2. La longitud de cada enlace debe ser mayor que la anchura de la zona de mezcla (ver más abajo).

3. El usuario debe definir las posiciones de geometría enlace y del receptor con un cartesiano consistente sistema de coordenadas. La posición del origen del sistema de coordenadas es arbitraria y, a discreción del usuario. El eje y debe estar orientada de norte a sur, con valores cada vez mayor en la dirección hacia el norte. El eje x debe estar orientada de este a oeste, con valores cada vez mayor en la dirección hacia el este. La elección del norte magnético, el norte verdadero, o alguna otra aproximación es a discreción del usuario. Sin embargo, la dirección del viento se debe definir en la pestaña Run Condiciones según la misma definición del norte.

4. Un mapa de la geometría de enlace se muestra en la ficha Posiciones del receptor.

Enlace Altura: Para todos los tipos de vínculo, excepto puentes, Link Altura representa la altura del enlace sobre el terreno circundante. El nivel del suelo se define en cero metros o pies. Las unidades de medida (metros o pies) están en la ficha Parámetros del trabajo especificado por el usuario.

Por al grado de enlaces, la altura de la conexión puede ser definido como cero. Para los enlaces de relleno, la altura de enlace debe ser mayor que cero. Sin embargo, CALINE4 siempre trata el enlace como si su altura es cero; la entrada no afecta a los cálculos del modelo CALINE4. Por lo tanto, el valor positivo altura de la conexión debe ser utilizado para fines de documentación. Para los enlaces deprimidos, la profundidad de la depresión debe indicarse como un valor negativo. Para los estacionamientos, la altura de enlace debe definirse como cero. Para puentes, Link Altura define la altura del puente por encima de la superficie debajo de ella (un valor positivo).

 

Zona de Mezcla Anchura: zona de mezcla se define como la anchura de la calzada, además de 3 metros a cada lado. El valor mínimo permitido es de 10 metros, o 32,81 pies. También debe ser mayor que o igual a la longitud del enlace.

Cañón / Bluff Mix: La característica Cañón / Bluff Mix no ha sido validado con mediciones de campo. Sólo muy raras circunstancias justifican su uso; tenga mucho cuidado con esta característica. Los usuarios de esta función deben estar completamente familiarizado con el modelado de la dispersión, la referencia clave (DB Turner, Cuaderno de dispersión atmosférica Estimates, Agencia de Protección del Medio Ambiente, 1970), y el código fuente CALINE4. Todos los demás usuarios deben dejar los valores de entrada Cañón / Bluff puestos a cero, que desactiva la función. Si se introduce, Canyon / Bluff mezcla Ancho debe ser mayor que la mitad de la zona de mezcla Ancho.

ENLACE ACTIVIDAD

La ficha Enlace Actividad define el nivel de la tasa de tráfico y las emisiones de automóviles observada en cada enlace. Valores de datos no válidos se marcarán por la aparición de un icono de signo de exclamación rojo en el encabezado de fila. Un valor válido se debe ingresar antes del cursor puede salir de la celda. Al pulsar la tecla Esc se borrará el error y borrar los datos no válidos.

El volumen de tráfico: el volumen de tráfico por hora esperada para viajar en cada enlace, en unidades de vehículos por hora. Si se selecciona un escenario de múltiples plazo para las concentraciones de CO modelado, el volumen de tráfico se debe definir para cada una de las ocho horas.

Factor de Emisión: La tasa de emisión promedio ponderado de la flota de vehículos locales, expresado en términos de gramos por milla, por vehículo, para el contaminante seleccionado. Al modelar las concentraciones de NO2, los factores de emisión de NOx se deben especificar para cada enlace. Los factores de emisión se pueden modelar mediante el modelo de equipo CT-EMFAC. Las tasas de emisión varían según la hora del día. Por lo tanto, si se selecciona un escenario multi-run (para concentraciones de modelado CO), los factores de emisión deben ser definidos para cada una de las ocho horas.

POSICIONES DEL RECEPTOR

La pestaña Posiciones Receptor contiene entradas de datos para todas las posiciones de los receptores y muestra un diagrama de las posiciones de geometría enlace y receptores. Los receptores deben definirse con el mismo sistema de coordenadas cartesianas y las unidades de medida como la geometría del enlace. Para cada receptor, se proporciona espacio para una descripción de 8 caracteres, la coordenada X, la coordenada Y, y la altura (Z). El número máximo de receptores es 20 (o 100 si Caline4_100.exe, la versión 100-enlace del archivo ejecutable CALINE4, está presente en la carpeta del programa).

Valores de datos no válidos se marcarán por la aparición de un icono de signo de exclamación rojo en el encabezado de fila. Un valor válido se debe ingresar antes del cursor puede salir de la celda. Al pulsar la tecla Esc se borrará el error y borrar los datos no válidos.

Los enlaces y receptores aparecerán en el mapa en sus posiciones relativas, pero las escalas X e Y no son necesariamente iguales. El usuario puede ampliar la ventana del mapa arrastrando los bordes del programa o haciendo clic en el botón de maximizar programa. Zoom Para ver mapa detalles se puede realizar utilizando el ratón para arrastrar un cuadro alrededor de la zona de interés, mientras

mantiene pulsado el botón izquierdo. Para un-zoom, haga clic en el botón izquierdo del ratón una vez.

RESULTADOS

La pestaña Resultados permanecerá vacía hasta CALINE4 se ha ejecutado y un archivo de salida se ha generado. Sobre la terminación de ejecución, el archivo de resultados CALINE4 se copia en un archivo en la carpeta de archivo de trabajo con el mismo nombre que el archivo de trabajo adjunto con la extensión de archivo de "fuera". Este archivo se visualiza en la pestaña Resultados.

Si el usuario desea imprimir o editar este archivo de salida, que puede ser abierto en el Bloc de notas de Windows haciendo clic en el botón "Abrir en el Bloc de notas" en la parte inferior de la ficha Resultados.