【摘要】：隨著城市機動車保有量的逐年遞增,機動車尾氣排放的污染物已成為城市大氣污染物主要來源之一。而鑒于城市交通輸運的需求,高架路也已成為城市建設(shè)中不可或缺的一部分。高架路與當(dāng)前城市道路及兩側(cè)高樓形成了一種異于大氣邊界層的微環(huán)境,致使本已不易擴散的機動車排放的有害氣體、顆粒物在街道峽谷中大量積聚,嚴重危害著直接暴露在大氣中的出行者。本文采用數(shù)值模擬技術(shù)研究了有高架的城市街道峽谷內(nèi)顆粒物的擴散和分布情況,這對于科學(xué)指導(dǎo)城市道路建設(shè)、控制機動車尾氣的排放以及改善城市居民的生活質(zhì)量都具有重要意義。本文的主要工作及得到的一些具體結(jié)論如下：運用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和離散相模型,探究了典型街道峽谷內(nèi)高架路的布置方式對路側(cè)非機動車出行者及兩側(cè)居民的影響情況。研究發(fā)現(xiàn)高架的存在進一步阻礙了顆粒物在街谷中的擴散,有高架的街谷內(nèi)顆粒物濃度遠遠高于無高架的街谷。在街道峽谷中,背風(fēng)面顆粒物濃度遠遠高于迎風(fēng)面顆粒物的濃度,這一點與氣態(tài)污染物分布規(guī)律一致。在建筑規(guī)范內(nèi)高架越靠近地面時,街谷內(nèi)顆粒物污染程度越高。同一街谷內(nèi)隨著高架寬度的增加,其對顆粒物擴散的阻礙作用越強,顆粒物在街谷底部濃度越大。在街道峽谷寬度不變的情況下,高架路中間空隙的增加不利于背風(fēng)面顆粒物的擴散,但能有效減少迎風(fēng)面顆粒物的積聚。街谷高寬比對于街道峽谷內(nèi)顆粒物的擴散和分布影響較大,通常高寬比越大顆粒物在街谷內(nèi)積聚的量越多。以顆粒物在人員停留區(qū)的駐留時間為參數(shù),衡量了街谷高寬比對顆粒物污染水平的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高寬比小于1的街谷內(nèi)有高架時顆粒物停留時間大于無高架時；當(dāng)高寬比大于1時,無高架的街谷顆粒物停留時間較大。在流場結(jié)構(gòu)相同的情況下,線源位置的布設(shè)會影響顆粒物的濃度分布情況。街道峽谷內(nèi)氣流強度隨著來流風(fēng)速的增大而增大,相應(yīng)位置的街谷內(nèi)顆粒物濃度隨之降低。風(fēng)速較小時,顆粒物在背風(fēng)側(cè)建筑表面大量積聚,隨著風(fēng)速的增加,顆粒物能很好地輸送出街谷。利用離散相模型研究了街道峽谷兩側(cè)建筑間距、建筑高度以及建筑頂部形狀三種情況下顆粒物擴散和分布特性。為了確保計算結(jié)果的可靠性,我們將將數(shù)值計算結(jié)果與實地監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了對比分析,最終數(shù)據(jù)吻合較好。研究發(fā)現(xiàn)臨街建筑間距對交叉口及橫向道路下游處的顆粒物濃度影響較大,該處顆粒物濃度隨著間距的增加而有所降低,對高架路下方兩端位置處的顆粒物濃度影響較小。結(jié)合實際情況可以得出,橫向道路兩側(cè)建筑間距越窄越容易將出行者暴露在顆粒物聚集區(qū)內(nèi),對人體健康造成的危害也就越嚴重。上游建筑物高度對街道峽谷內(nèi)空氣流場及顆粒物濃度場有一定影響。通過改變交叉口上游外側(cè)建筑高度,在自然風(fēng)向下街谷內(nèi)依次形成遞增-對稱型、雙對稱型、遞減-對稱型三種形式的街道峽谷。對于遞增-對稱型街谷顆粒物主要積聚在對稱側(cè),顆粒物在雙對稱型街谷兩側(cè)均有大范圍聚集,遞減-對稱型街谷顆粒物在遞減側(cè)污染嚴重。當(dāng)改變下游建筑高度時,顆粒物在街谷內(nèi)呈現(xiàn)類似分布特征。建筑頂部形狀對污染物的擴散也有一定的影響,雙斜頂最有利于顆粒物的擴散。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X169;X513

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本文編號：2753116