【摘要】：隨著人民生活水平的不斷提高,機動車保有量日益增長,機動車尾氣排放成為城市環(huán)境污染的主要原因之一。機動車尾氣中的顆粒物,會對人體呼吸系統(tǒng)造成極大的危害。城市化進程的不斷推進,對城市交通運輸能力提出更高的要求。高架的修建能夠拓展城市道路空間,提高交通運輸效率,但是高架會影響峽谷內(nèi)微環(huán)境,使峽谷內(nèi)顆粒物大量積聚,不僅威脅行人身體健康,也會對高架沿線建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量造成不利影響。本文通過實地監(jiān)測和數(shù)值模擬研究城市高架對街道峽谷內(nèi)行人暴露及細顆粒物擴散的影響,研究結(jié)果可為評價城市道路規(guī)劃和設(shè)計的環(huán)境效應(yīng)提供參考。實地監(jiān)測有高架覆蓋和無高架覆蓋的街道峽谷內(nèi)人行道上離地1.5m高處顆粒物濃度及氣象因素,探究行人暴露情況及顆粒物濃度與氣象參數(shù)的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)無論是PM10、PM2.5還是PM1,有高架覆蓋的人行道上行人呼吸高度的濃度均高于無高架覆蓋的人行道。就行人暴露劑量而言,兩種情況下PM10的呼吸沉積劑量相差比較大,高架覆蓋對顆粒物在鼻腔區(qū)的沉積影響比較大。顆粒物質(zhì)量濃度與風(fēng)速和濕度呈正相關(guān),與溫度呈負相關(guān),粒徑越小,相關(guān)性越高,各氣象因素之間也具有一定的協(xié)同性。由于實地監(jiān)測情境的局限性,本文進一步運用Fluent結(jié)合離散相模型數(shù)值模擬高架設(shè)聲屏障及不同地表空氣溫差對街道峽谷內(nèi)的空氣流場及街邊建筑室內(nèi)PM2.5濃度的影響。研究結(jié)果表明:有高架比無高架時人行道離地1.5m處顆粒物濃度高49%,與實測趨勢一致。背風(fēng)面建筑室內(nèi)顆粒物濃度高于迎風(fēng)面。在垂直方向上,中間樓層居住環(huán)境較好,十層、十一層稍差,一二層居住環(huán)境最差。有高架會阻礙顆粒物在街谷中的擴散,增大峽谷兩側(cè)建筑室內(nèi)顆粒物濃度,迎風(fēng)面影響較大,高架也會增大與其高度相當?shù)臉菍拥念w粒物濃度。太陽輻射會影響地表溫度,地表升溫可以提高峽谷內(nèi)的空氣再循環(huán)。隨著地氣溫差△T的增大,熱浮力增大,無高架和僅有高架的峽谷兩側(cè)室內(nèi)顆粒物濃度均減小。高架設(shè)聲屏障時情況不同,△T=10K時室內(nèi)顆粒物濃度相比△T=0K反而有所增加,此時聲屏障不能起到改善由高架造成的顆粒物對室內(nèi)環(huán)境的影響的作用。
【圖文】：

郊環(huán)線上有道路立體交叉 9 座。高架的大量修建，雖然能更加有效地利用城市空間，緩解沖突點的交通擁堵問題，提高道路通行能力，高架橋兩側(cè)建聲屏障能夠減輕高架上行車噪聲對附近居民的影響，但是由于高架的存在，機動車排放源增多，而且由于高架結(jié)構(gòu)的特殊性，相當于在地面上方加了一塊蓋板形成一個共鳴箱，街道峽谷內(nèi)的微環(huán)境受到影響導(dǎo)致機動車尾氣在街谷內(nèi)聚集不容易散開[6]。太陽輻射是影響地表溫度日變化的直接原因，而地面溫度日變化又是引起空氣溫度日變化的直接原因。上午太陽輻射增強，地面處于得熱升溫過程，而下午太陽輻射減弱，地面處于失熱降溫過程，空氣溫度也會隨之變化。夜間地表溫度略低于空氣溫度，白晝地表溫度高于空氣溫度，隨著太陽輻射強度不斷增大，地表與空氣溫差（簡稱地氣溫差△T）也越來越大，在正午可達到 12 開爾文（K）及以上[7]，溫度變化曲線如圖 1.1 所示。地氣溫差擾動街谷內(nèi)的空氣流動，會影響街谷內(nèi)污染物擴散。因此，，本文將通過 CFD數(shù)值模擬不同地氣溫差下高架及聲屏障對街道峽谷內(nèi)細顆粒物擴散的影響。

典型街道峽谷平面圖、斷面圖和示意圖
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X734.2;U491.92

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本文編號：2603939