ENVI‐met 設定與模型驗證

本研究使用ENVI-met V4.1 軟體作為研究工具，研究流程包含三個部分。第 一部份為模型驗證以得到可信賴的ENVI-met 模型；第二部分為透過文獻回顧擬 定模擬都市街谷植栽配置方案；第三部分，利用在第一部分驗證過的可靠 ENVI-met 模型來模擬都市街谷植栽配置方案。詳細流程參考 Huttner（2012）驗證模型，

如圖3-3 所示。

圖3-3 研究方法操作流程圖 一、建模與設定

包括建模設定與參數設定。

（一）建模設定

考量研究目的實際基地範圍，將網格解析度設定為x = 2 m，y =1 m，z =6 公 尺內為 0.5m 一格 ； 6 公尺以上每格設為彈性 20%，總高度 88 公尺。此外，根 據Srivanit 和 Hokao（2013）的研究，考慮到基地外的環境對於基地內氣溫的影 響，將建模的範圍擴大至軟體的最大模擬範圍，因此最終網格數為，x = 100 格，

y = 100 格，z = 35 格。

在土地利用覆蓋的圖面判讀方面，利用臺北市 CAD 圖檔及現地勘查來建立 ENVI-met 模型。

（二）參數設定

溫度 28.48 29.00 29.10 29.20 28.69 28.69 28.69 31.10 31.91 33.29 33.71 35.21

濕度 63.15 63.15 62.27 62.27 64.03 64.03 64.90 58.61 54.62 48.73 45.86 41.19

時段 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 溫度 35.01 35.07 33.46 31.58 31.18 30.92 30.63 28.79 28.79 28.79 28.59 28.48

濕度 45.93 45.87 51.05 62.55 64.81 67.05 61.40 59.64 61.40 63.15 62.27 64.03 本研究實測與中央氣象局數據推估

表 3-3 臺北市道路 24 小時車流變化型態

時段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

比例 0.65 0.38 0.29 0.22 0.19 0.19 0.29 1.04 1.5 1.38 1.4 1.31

時段 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

比例 1.16 1.19 1.33 1.42 1.41 1.53 1.57 1.44 1.13 1.07 1.07 0.82 空氣污染物排放量推估手冊（TEDS 5.1），2000

綜合以上資料，再依據中華民國空氣污染物排放量推估手冊公告之各 車種排放濃度，進行污染物排放濃度計算。並依據東西及南北車流量以及 現地測量進行比例分配。最後本研究依據Nikolova（2011）之論述，本研 究位於交通十字路口，車輛停等紅綠燈會造成較高的污染濃度發射，故將 其發射濃度調整兩倍，各小時各車道之排放濃度如表3-3。

表 3-4 各小時各車道發射濃度參數值

時段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

南北向 4.23 2.47 1.89 1.43 1.24 1.24 1.89 6.28 9.76 10.83 10.24 8.68 東西向 4.96 2.90 2.21 1.68 1.45 1.45 2.21 8.42 11.45 12.71 12.03 10.19

時段 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

南北向 8.20 13.85 11.32 13.37 14.34 15.42 17.95 9.37 7.35 6.96 6.96 5.33 東西向 9.62 16.26 13.29 15.69 16.84 18.10 21.07 11.00 8.63 8.17 8.17 6.26

發射濃度單位：μg/（m*s）

3. 植栽

植栽參數設定主要設定項目為高度、寬度及葉面積指數（leaf area index），葉 面積指數是指單位土地面積上植物葉片總面積佔土地面積的倍數。即:葉面積指 數=葉片總面積/土地面積。本研究植栽之參數條件設定又可分為喬木與灌木，其 中喬木以臺灣行道樹常用之物種楓香做為喬木植栽設定，其 LAI 值分為兩種葉 密度4.1 及 1.5；灌木 LAI 值為 2、4。相關設定參數如表 3-5：

圖3-4 植栽 3D 建模環境圖 表 3-5 喬木及灌木 LAI 參數值

Plant 現況喬灌

木(楓香)

喬木(楓香) 低密度喬木 灌木 高灌木

LAI 3.5 4.1 1.5 2 4

Height(m) 8 12 8 1 2

Width(m) 3 9 5 1 1

dz 1 1 1 1 1

LAD12 0 0.3 0.1 0 0

LAD11 0 0.4 0.1 0 0

LAD10 0 0.5 0.2 0 0

LAD9 0 0.6 0.2 0 0

LAD8 0.3 0.6 0.3 0 0

LAD7 0.4 0.8 0.3 0 0

LAD6 0.4 0.6 0.2 0 0

LAD5 0.3 0.3 0.1 0 0

LAD4 0.1 0 0 0 0

LAD3 0 0 0 0 0

LAD2 0 0 0 0 2

LAD1 2 0 0 2 2

LAD total 3.5 4.1 1.5 2 4

（三）參數設定總表

依上述，表3-6 彙整本研究 ENVI-met 之相關參數設定。

表 3-6 ENVI-met 參數設定表

參數 定義 數值 備註

背景條件 網格 100*100*35

網格大小 2m*1m*0.5m Z 軸 6m 以上為彈性 20%

時間 2017/06/27

模擬時間 24hr 0000-2400

採樣時段 08：00-18：00/24hr 驗證/方案

採樣高度 150cm 人為活動呼吸高度

氣象參數 溫度 28.48-35.21^oC 2017/06/27 當日氣溫 濕度RH 41.19-67.05% 2017/06/27 當日濕度

風向 180° 垂直風向

風速 3 m/s 微風

污染物 種類 PM2.5

污染源類型 線型污染物

污染源高度 0.3m 車尾排氣

發射濃度 依據每小時交通量設定

單位：ug/(s*m) 南京東路交通量 喬木-楓香 LAI 4.1/1.5 一般喬木/低密度喬木

高度 12m 冠幅 9m 灌木 LAI 2/4

高度 1m/2m 厚度 1m

二、模型驗證

本研究驗證之數據以d 值為參考依據。根據 Willmott（1982）對模型性能量 化評價方法的敘述，d 值（index of agreement）可用來做模型與實測值間的比較，

也可釐清該模型的解釋能力，所計算出的d 值介於 0~1 之間，d 值越趨近於 1 表 示其預測能力越好。其計算公式如下：

1 / ∣ ∣ ∣ ∣

式 20

• P 觀察值

• O 實測值

• P P õ

• O O õ

• Õ = 實測值的平均值

（一）現況調查資料

調查日期為2017 年 6 月 27 日上午八點至下午六點。研究採用 Watchdog 及 Met One Aerocet 531 儀器測量微氣候及污染濃度，資料蒐集項目為溫度、濕度、

風速、風向、輻射溫度及PM2.5濃度。

圖3-5 現況測量照片

（二）PM2.5濃度驗證結果

（三）氣溫驗證結果

依據圖表顯示，PM2.5污染濃度與氣溫在現況與模擬環境均有高度相關之驗 證結果。為此，本研究確立模擬軟體ENVI-met 與研究區域的環境有其一定可靠 性。而後續本研究也依照此模擬的參數數據進行方案的條件與數值設定。