發(fā)布時(shí)間：2020-08-21 07:31

【摘要】：近些年,隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展與城市化進(jìn)程的加快,我國機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)上升,機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增長雖給人民帶來很多便捷,但其排放的尾氣污染物已成為城市街區(qū)空氣污染的重要源頭。同時(shí),城市建設(shè)用地日趨緊張,建筑群的密度迅速增加,街道道路兩側(cè)鱗次櫛比的高大建筑物與街道形成眾多“街道峽谷”,嚴(yán)重影響了街區(qū)尾氣污染物的擴(kuò)散稀釋,使得污染物在街道內(nèi)聚集,對(duì)過往行人的身體健康危害嚴(yán)重。因此,研究城市街道峽谷中的風(fēng)環(huán)境與污染物擴(kuò)散規(guī)律,對(duì)于改善城市街區(qū)空氣環(huán)境,提高城市居民的生活品質(zhì)至關(guān)重要。本文采用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)三維城市建筑布局下,微尺度范圍內(nèi)的街谷風(fēng)環(huán)境與污染物擴(kuò)散進(jìn)行分析,模擬過程選取標(biāo)準(zhǔn)-k?模型和組分輸送模型,首先分析建筑布局和建筑相對(duì)高度兩種單一影響因素對(duì)街區(qū)空氣環(huán)境的影響,然后進(jìn)一步分析某段城市復(fù)雜建筑格局下街區(qū)空氣環(huán)境。結(jié)論如下:首先,三種城市建筑布局中,對(duì)稱式布局流經(jīng)建筑群周圍的氣流比較均勻,交錯(cuò)式布局中氣流受建筑阻礙作用更明顯,在街谷內(nèi)擾流非常明顯;受布局的影響,街谷上游有阻擋建筑時(shí)污染物主要聚集在街谷背風(fēng)面和中心面之間,上游無阻擋建筑時(shí)污染物主要聚集在街谷迎風(fēng)面和中心面之間;在街谷一內(nèi)流速大小滿足(布局I布局II布局III)的趨勢(shì),而街谷二內(nèi)近似滿足(布局II布局III布局I)的趨勢(shì)。街谷一內(nèi)濃度大小滿足(布局III布局I布局II)的趨勢(shì),而街谷二內(nèi)近似滿足(布局II布局III布局I)的趨勢(shì)。街谷內(nèi)污染物濃度分布受流速大小和渦流結(jié)構(gòu)雙重因素的的影響;每種布局在街谷二中污染物平均濃度均大于街谷一,同一布局不同街谷內(nèi)污染物存在差異。其次,四種上下游建筑高度有差異的街谷中,受臨街建筑與上下游建筑高度的影響,不同類型目標(biāo)街谷內(nèi)的漩渦結(jié)構(gòu)和流速大小存在一定的差別,對(duì)目標(biāo)街谷內(nèi)的污染物濃度擴(kuò)散分布產(chǎn)生影響,其中凹字形街谷會(huì)有污染物擴(kuò)散到上游街谷,而其它三種類型街谷內(nèi)污染物未對(duì)上游街谷造成影響,污染物僅會(huì)擴(kuò)散到下游街谷;每種街谷統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi),凹字型街谷內(nèi)氣流速度最小,上升型和凸字型街谷內(nèi)氣流速度基本最大。對(duì)于每個(gè)街谷內(nèi)的污染物濃度,凸字型街谷內(nèi)的污染物濃度最高,下降型污染物濃度最低;四種類型街谷中,下降型街谷最有利于污染物擴(kuò)散。最后,對(duì)于較為復(fù)雜的城市街谷類型中,風(fēng)向由正北流入時(shí),針對(duì)所分析的不同典型高度平面,污染物沿高度方向依次呈現(xiàn)連續(xù)的線狀→線狀+部分團(tuán)狀→團(tuán)狀→斷裂的團(tuán)狀等形式。通過控制建筑的連續(xù)界面引導(dǎo)街谷內(nèi)的氣流橫向繞流,或在臨街上游設(shè)置合適的開敞空間,以增加來流通風(fēng)廊道,可有效改變街谷中污染物擴(kuò)散情況;西北風(fēng)下,4條主干道中氣流發(fā)生了很大變化,在近地面1.6m和10m處,在支路內(nèi)的平行氣流轉(zhuǎn)變成更為明顯的繞流氣流,在主干道中污染物在居中的位置大量聚集。在20m和30m的高度平面,上游開敞空間的增大,增大了來流氣流的迎風(fēng)面積,使得污染物整體向街區(qū)建筑群東南側(cè)擴(kuò)散;來流風(fēng)向不同時(shí)每條街道中污染物停留時(shí)間不同,風(fēng)向改變對(duì)每條街道內(nèi)的污染物濃度分布影響不同,每段街谷中的污染物擴(kuò)散不是孤立單獨(dú)的系統(tǒng),而是相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體。
【學(xué)位授予單位】：吉林建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X734.2;X51
【圖文】：

城市化進(jìn)程的加快同時(shí)帶動(dòng)了交通機(jī)動(dòng)化的迅猛發(fā)展，人民對(duì)道路交通工具的需求量大幅度上升。2018 年上半年，全國機(jī)動(dòng)車消費(fèi)水平繼續(xù)保持高位，駕駛?cè)藬?shù)量仍呈高速增長態(tài)勢(shì)，截至同年 6 月底，全國機(jī)動(dòng)車保有量已至 3.19億輛[1]。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明：我國機(jī)動(dòng)車保有量在 2050 年將達(dá)到 10 億輛，屆時(shí)機(jī)動(dòng)車保有量將等同于目前全世界的機(jī)動(dòng)車保有量[2]。機(jī)動(dòng)車數(shù)量的上升雖然給居民出行帶來了很大的便利，但是其尾氣排放不可避免的成為了城市空氣環(huán)境污染的主要源頭。目前，我國空氣污染的模式已從過去常規(guī)的煙煤型污染逐漸發(fā)展成尾氣排放的化石能源污染[3]，持續(xù)上升的尾氣污染物對(duì)居民身體健康和城市大氣環(huán)境產(chǎn)生了較大影響。另一方面，城市化進(jìn)程的加快使得建設(shè)用地的規(guī)模逐漸增大，道路兩旁的臨街建筑大量增高、增多，使得城市街道布局復(fù)雜多變，形成了眾多縱橫分布的街道峽谷。街道峽谷[4]不僅是城市下墊面非常重要的組成成分，也是目前城鎮(zhèn)居民頻繁出入的的場所，流經(jīng)街道峽谷的氣流風(fēng)速會(huì)顯著降低，嚴(yán)重影響了街區(qū)汽車尾氣污染物的傳輸和擴(kuò)散稀釋情況，見圖 1-1，危及過往行人的健康。

圖 1-2 街道峽谷典型的垂直剖面圖Fig.1-2 Typical vertical section of street canyon究現(xiàn)狀谷內(nèi)建筑物的空間結(jié)構(gòu)決定街谷內(nèi)的風(fēng)環(huán)境與污染物擴(kuò)條件和計(jì)算水平的限制，通常把實(shí)際模型簡化為二維對(duì)境進(jìn)行研究。一般而言，街谷高寬比（H/A）是影響其內(nèi)散的關(guān)鍵影響因素。Oke[11]在來流風(fēng)垂直于街谷走向，將A）下內(nèi)的氣流流動(dòng)形態(tài)分為三種：獨(dú)立粗糙流（Isolat干擾流（Wake Interference Flow）、掠流（Skimming F見圖 1-3。當(dāng)街道峽谷較寬時(shí)（H/A<0.3），在街谷的迎一個(gè)互不影響的漩渦，形成獨(dú)立粗糙流；當(dāng)街道峽谷兩<H/A<0.7），街道峽谷內(nèi)的氣流漩渦出現(xiàn)相互影響，在穩(wěn)定漩渦，并對(duì)迎風(fēng)面附近的尾流產(chǎn)生干擾，形成尾干更小時(shí)（H/A>0.7），街谷內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的氣流漩渦，

吉林建筑大學(xué)工程碩士學(xué)位論文谷中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)反向漩渦[12-13]，并隨著高寬比的增加逐漸形成三個(gè)漩渦以至于更多的漩渦，并且街谷在頂部區(qū)域渦流強(qiáng)度形成最大值區(qū)域[14-15]，并沿著高度垂直向下渦流強(qiáng)度逐漸下降，在街谷底部渦流強(qiáng)度達(dá)到最小值，街谷中污染物難以向外擴(kuò)散稀釋，并在街谷中逐漸堆積。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 樊守彬;田靈娣;張東旭;曲松;;基于實(shí)際道路交通流信息的北京市機(jī)動(dòng)車排放特征[J];環(huán)境科學(xué);2015年08期

2 徐偉嘉;幸鴻;余志;;道路綠化帶對(duì)街道峽谷內(nèi)污染物擴(kuò)散的影響研究[J];環(huán)境科學(xué);2012年02期

3 趙靜;周繼彪;;對(duì)緩解城市交通擁堵的深層次思考[J];交通企業(yè)管理;2011年08期

4 徐偉嘉;余志;蔡銘;劉永紅;;街道峽谷內(nèi)不同車道污染物擴(kuò)散的數(shù)值模擬[J];環(huán)境科學(xué)研究;2010年08期

5 胡偉;鐘秦;;壁面加熱作用對(duì)街道峽谷污染物擴(kuò)散的影響[J];中國環(huán)境科學(xué);2009年09期

6 謝海英;張道方;;湍流模型對(duì)預(yù)測街道峽谷污染物擴(kuò)散的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2009年06期

7 鄧芙蓉;郭新彪;;我國機(jī)動(dòng)車尾氣污染及其健康影響研究進(jìn)展[J];環(huán)境與健康雜志;2008年02期

8 劉大錳;黃杰;高少鵬;馬永勝;安祥華;;北京市區(qū)春季交通源大氣顆粒物污染水平及其影響因素[J];地學(xué)前緣;2006年02期

9 黃遠(yuǎn)東,吳文權(quán),范炳全,帕麗達(dá);不同建筑物寬高比的街道峽谷內(nèi)部氣流場數(shù)值模擬[J];上海理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

10 王寶民,柯詠東,桑建國;城市街谷大氣環(huán)境研究進(jìn)展[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

本文編號(hào)：2799115