复杂地形条件下的气象场、大气边界层和大气湍流结构比平坦、均一下垫面更为复杂。我国中东部丘陵河谷盆地地区，小风的发生频率通常较高，污染物集中在排放源附近，极易导致较高的污染风险。目前，由于针对复杂地形和小风条件开展的示踪物实验、大气边界层观测和大气扩散数值模拟相对较少，十分必要开展复杂下垫面和小风条件下的近场大气扩散实验与模拟研究。CALPUFF是美国EPA推荐的适用于复杂流动近场应用的导则模式，但对于实际地表和大气流动特征条件下近场模拟的定量评估还少有报道。本文利用2008年12月至2009年1月在湖南省桃花江流域丘陵河谷地区开展的大气扩散综合实验资料，分析研究了复杂下垫面条件下影响近场大气扩散的关键气象因子，采用CALMET/CALPUFF模式系统进行数值模拟，并与示踪物扩散实验结果对比，揭示影响近场大气扩散模拟的敏感因子；通过对CALPUFF不同模拟方案近场模拟效果的定量评估，给出相似性理论方案在复杂条件下应用的修正方法，以及CALPUFF模式系统的拓展和推荐相应的模拟方案。主要结论如下：　　 (1)天气系统过境时，风速较大，风向的日变化较小，小尺度范围内的风场较为均一；清晨存在深厚的贴地逆温层和逆湿层，抑制污染物的扩散；白天混合层内的动力和热力作用的充分混合有利于污染物在水平和垂直方向的输送和扩散。天气系统影响较弱，地形导致的局地环流起主导作用时，地面风速和风向有明显的日变化；白天混合层内动力作用较小，但热力对流发展深厚，有利于污染物的垂直混合。既无天气系统又无地形环流影响时，平均风速均很低，风向多变，流动受小尺度范围内地形影响显著，容易导致较高的污染风险。　　 (2)低层大气不同高度无量纲湍流速度归一化标准差随稳定度的变化关系满足1/3次方率，表明湍流统计特征遵守Monin-Obukhov相似性理论。近中性条件下，不同高度的无量纲风速标准差数值不同，与代表的印痕区域不同有关，反映了下垫面的复杂和不均一性。小风条件下，受慢摆影响，水平横向湍流强度数值和离散度都变大，有利于污染物的水平侧向扩散。　　 (3)CALPUFF在复杂地形条件下近场扩散应用时，应加密采样网格以捕捉近场污染物峰值浓度。针对采用逐时诊断风场和模式默认的相似性方案在近场的模拟结果显著偏低的不足，采用当地实际的土地利用情况、Bowen比和地表粗糙度、以及基于实测湍流资料的近地层湍流参数化方案，可以有效地改进CALPUFF在复杂地形下垫面近场的模拟效果。土地利用及其相应的地表参数对近场污染物扩散模拟的影响大于近地层湍流参数化方案的影响。　　 (4)分别采用逐时和逐10min的CALMET诊断风场，结合修正后的相似性理论方案和基于实测湍流资料的实测湍流方案计算扩散参数，设计4种模拟方案，并与高空间分辨率的示踪物实验结果对比，定量评估了不同模拟方案在丘陵河谷复杂地形条件下近场百米至千米范围的模拟效果，实测湍流廓线资料能反映复杂下垫面对湍流扩散特征的影响，逐时诊断风场结合实测湍流方案能较好地模拟近场峰值浓度。在无湍流廓线资料时，需采用较细时间分辨率的诊断风场结合修正后的相似性理论方案，以较好地模拟复杂下垫面和气象条件下的近场污染物浓度分布。