复杂地形上气象条件对城市空气污染影响的数值模拟

本文通过实测资料分析和复杂地形上三维平流扩散方程模式的模拟，讨论了影响河谷城市兰州大气污染物浓度变化的气象因子。实测资料表明，冬季ＳＯ２浓度的变化与温度层结和风速差别相联系。本文建立的三维扩散模式，模拟值与实测值符合较好，并能显示出不同气象条件对污染物浓度的影响。参数敏感性试验表明：（１）Ｋｚ、风向、风速对地面浓度及其分布有很大影响。（２）Ｋｈ对地面浓度的分布也有一定的影响。（３）厚的贴地逆温和底     

城市街道峡谷内大气污染扩散模式

对城市街道峡谷内大气污染的扩散模式进行了探讨,指出了应用模式一般是针对特殊的街道峡谷问题而设计的,属于半经验模式;CFD模式可以对复杂的街道峡谷内扩散问题进行微观的研究,是今后的发展趋势;物理模拟则可以对大气扩散问题进行详细研究。     

街道峡谷内机动车排气污染物的扩散规律

通过数值计算的方法分析了城市街道峡谷内机动车排气污染物的扩散特性.对不同风速条件下高宽比为3:1的单车道街道峡谷内的机动车排气污染物的扩散规律进行了研究;讨论了在街道高宽比为3:2的双车道街道峡谷内,污染源的位置及强度对街道内机动车排气污染物分布及扩散的影响.研究工作给出了特定街道峡谷内的机动车排气污染物的分布特征及扩散规律,可以为城市街道峡谷的环境控制提供依据.     

商业街区可吸入颗粒物空间分布及其气象要素的相关性

目的研究沈阳市太原街商业街区可吸入颗粒物与湿度、风速等主要气象要素的相关性及其在不同水平截面和垂直断面处的分布规律.方法以太原街多时相监测数据为基础,采用SPSS Statistics分析了街区可吸入颗粒物平均质量浓度与湿度、风速等气象要素的相关性,采用Fluent软件,模拟街区内不同水平截面与不同街道断面的流场与颗粒物浓度场.结果商业街区可吸入颗粒物质量浓度变化在一定阈值范围内与湿度正相关与风速负相关.街道两侧建筑由于高度、形态与密度差异,形成了不同特性的街谷局部流场,对可吸入颗粒物扩散效果具有较大影响.结论在建筑容积率一定的情况下,通过调整裙房的屋顶形态及其与高层建筑的组合关系,能够改善可吸入颗粒物的扩散效果.     

兰州城区街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散规律研究

利用数值模拟方法对兰州城区街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散特征与街道峡谷风场、几何结构及两侧建筑物对称性这间的复杂关系进行了数值实验。结果表明：在街道峡谷特殊地形和当地气象条件共同作用影响之下，峡谷内会形成一个完整的涡旋流场，其强度随着街道两侧建筑物屋顶来流强度的增大而增大，机动车排放污染物浓度的高层建筑物背风面及街道地面产生堆积，形成高浓度区，随着建筑物屋顶来流风速的增大，涡旋强度增大，湍流混合加强，大气扩散速率增大，峡谷内污染物浓度相对减小。     

包头市机动车排放污染物扩散的研究

本文以包头市为例,对城市汽车污染扩散的影响因素进行了简要分析,采用街道峡谷汽车污染扩散模型,得出了包头市典型街道小寨街道的机动车污染扩散公式．利用OSPM模式计算了包头市典型街道区域内的机动车排放污染物的浓度．其中小寨街道循环区内平均总浓度为0．952mg／m3。     

不同气象条件小区通风与污染物扩散模拟

利用三维微尺度气象模拟软件ENVI-met,对广州市海珠区中山大学小区冬夏季水平和垂直流场特征以及污染物扩散情况进行了模拟研究,并通过实地观测CO质量浓度进一步检验了模拟结果。研究表明,ENVI-met适用于模拟街区尺度近地面污染物的分布特征,研究区域内存在角隅大风、气流爬坡滑坡及回流等显著特征,由此造成的污染物在不同区域和高度形成高低质量浓度区。当来流与街道峡谷平行时,在风速辐合区形成污染物高值区;当来流与街道峡谷垂直时,存在2种情况:对于独立建筑物和上风向建筑低于下风向建筑的街道,存在与来流反方向风分量,导致街道背风一侧为污染物高值区;而对于上风向建筑物高于下风向建筑物的街道,低层气流方向相同,街道中东部为高污染区。街谷中垂直扩散效率,上风向建筑物低的路段最好,其次为上风向建筑高的路段,独立建筑物的路段最差。研究结果对于城市小区的规划设计布局具有实际借鉴意义。     

厂区天然气泄漏扩散的数值模拟研究

根据危险性气体空间泄漏扩散的特点,对厂区天然气等危险性轻质气体泄漏扩散运动进行了数值模拟,着重研究了大气风向风速、泄漏射流方向和泄漏时间对危险性轻质气体(天然气)空间泄漏扩散浓度场和危险性区域的影响.其中大气主导风的风速对气体扩散浓度和扩散危险性区域有很大的影响,如等值线图模拟的条件下,在x方向上,风速v=0.5 m.s-1比v=5.0 m.s-1条件下危险性区域大155 m.     

CALPUFF在复杂地形条件下的近场大气扩散模拟研究

利用在湖南省丘陵河谷地区开展的高时空分辨率大气扩散综合实验资料,研究美国国家环保局(USEPA)推荐的导则模式CALPUFF(California Puff Model)在复杂地形条件下近场应用的适用性。采用不同时间分辨率的诊断风场和不同扩散参数计算方案,模拟不同气象条件下的近场地面浓度分布。通过与示踪实验实测采样浓度对比分析,得到:采用实测湍流廓线资料计算扩散参数能够较好地模拟近场浓度分布;将实测湍流速度标准差与稳定度参数的拟合关系替代CALPUFF默认的湍流参数化方案,能够改进默认相似性理论方案的模拟结果;风速较大、风向稳定时,模拟结果对风场的时间分辨率和扩散参数计算方案的敏感性较弱;风速较小、风向多变时,需采用逐10 min风场模拟地面浓度场分布,且实测湍流方案模拟结果相较于相似性理论方案模拟值偏大,并更接近实测值。总之,采用逐时风场和实测湍流方案,或逐10 min风场和修正后的相似性理论方案的CALPUFF模式能较好地模拟研究区域复杂地形的近场峰值浓度。     

CALPUFF在复杂地形条件下的近场大气扩散模拟研究

利用在湖南省丘陵河谷地区开展的高时空分辨率大气扩散综合实验资料, 研究美国国家环保局(USEPA)推荐的导则模式CALPUFF (California Puff Model)在复杂地形条件下近场应用的适用性。采用不同时间分辨率的诊断风场和不同扩散参数计算方案, 模拟不同气象条件下的近场地面浓度分布。通过与示踪实验实测采样浓度对比分析, 得到: 采用实测湍流廓线资料计算扩散参数能够较好地模拟近场浓度分布; 将实测湍流速度标准差与稳定度参数的拟合关系替代CALPUFF默认的湍流参数化方案, 能够改进默认相似性理论方案的模拟结果; 风速较大、风向稳定时, 模拟结果对风场的时间分辨率和扩散参数计算方案的敏感性较弱; 风速较小、风向多变时, 需采用逐10 min风场模拟地面浓度场分布, 且实测湍流方案模拟结果相较于相似性理论方案模拟值偏大, 并更接近实测值。总之, 采用逐时风场和实测湍流方案, 或逐10 min风场和修正后的相似性理论方案的CALPUFF模式能较好地模拟研究区域复杂地形的近场峰值浓度。     

城市街谷大气环境研究进展

机动车尾气排放不断增加以及城市通风能力降低,常导致城市街谷内的空气污染。城市街谷大气环境主要研究方法包括外场观测、实验室物理模拟和数值计算。外场观测和物理模拟可以考察街谷内污染物的传输扩散规律并对数值模式进行检验,另外,复杂的数值模式则可对城市冠层内大气扩散问题进行详细模拟,数值模拟和外场观测及物理模拟相配合,可用于环境质量评价、污染控制决策及交通规划。重点介绍了近十年内城市街谷大气环境研究的主要成果。     

城市高架街谷交通污染物的扩散研究综述

随着全球城市化进程的不断深入, 城市高架道路密集出现. 这在一定程度上缓解了城市的交通拥堵, 但也带来了一系列交通污染问题. 通过文献调研, 对城市高架街谷交通污染物的扩散规律进行分析. 首先, 对城市高架街谷的交通污染特征及其建成环境特征进行梳理; 然后, 从空间尺度(水平和垂直)和时间尺度(宏观和微观), 对城市高架街谷交通污染物的时空分布规律进行归纳; 最后, 总结了交通、建成环境以及微气象环境等因素对交通污染物在高架街谷扩散规律的影响. 通过对城市高架街谷交通污染物的扩散规律进行分析, 以期对未来的相关研究提供参考.     

城市次干道路段机动车污染物排放因子的测定

选择上海市路网某典型次干道上的两点进行机动车污染排放因子测试，获得了城市次干道上机动车排放污染物浓度、交通参数、气象参数等实测数据．根据观测点处不同的气象条件，选用不同的大气扩散模型进行反推，得出机动车排放源强及平均排放因子，并在此基础上应用多元回归方法进行计算，获得了8大类机动车各种排放污染物的单车排放因子。     

机动车排放因子的隧道测试——以西安市为例

 为深入了解西安市机动车污染物的排放特征, 选取代表性城区隧道进行机动车污染物排放浓度及排放因子的测试实验, 获得了隧道入口和出口的PM_2.5、CO、NO_x、HC 和VOCs 等污染物的质量浓度, 并结合气象数据和交通参数, 计算了各污染物平均排放因子。结果表明:PM_2.5、CO、NO_x、HC 和VOCs 的平均排放因子分别为(0.016±0.005)、(1.097±0.398)、(0.159±0.092)、(0.179±0.089)、(0.317±0.172)g/(km·辆)。不同时段的排放因子存在一定差异, 并且PM_2.5的排放因子显著小于气态污染物。此外, 本次实验测得的排放因子小于国内先前多数研究结果, 这可能与燃料品质、发动机效率、尾气排放控制技术和城市管理水平的提高有关。     

基于烟羽模型的城市干道交通影响区范围计算

为界定对城市干道交通运行产生影响的道路空间分布,定义城市干道交通影响区,分析烟羽模型的宏观交通参数扩散适用性,进而通过研究区域内路段单元设置,将烟羽模型用于研究路段单元宏观交通参数的路网扩散性,在此基础上,提出路段单元空间平均车速与交通强度的影响距离模型,从而得出基于烟羽模型的干道交通影响区范围,最后以某市主干道杨桥路为例进行试算.试算结果表明,周边26个路段单元的交通影响距离均延伸至杨桥路,其中14个路段单元构成杨桥路交通影响区范围边界.可见该计算方法可求出影响干道交通的路网范围,有利于干道交通生成规律与管理技术研究.     

城市街道汽车排放物扩散过程的数值模拟

在湍流扩散模型基础上，采用计算机数值计算方法研究城市街道汽车排放物扩散过程，计算结果与风洞试验结果趋于一致，表明湍流扩散模型反映了风洞试验模型的真实物理过程，数值模拟是研究这一问题的有效手段。     

上海市汽车排放污染物的扩散仿真

以梯度理论为基础,根据城市大气污染和扩散的特点,建立了一种城市汽车排气污染扩散模型。在该模型中考虑了道路的分布、道路中汽车的车流率、各种车型污染物的排放率以及气象条件等因素。利用此模型对上海市区的汽车排气大气污染情况进行了仿真,其仿真结果与实测数据相符合,同时利用此模型对２０１０年上海的汽车排气污染作了预测。最后对上海市的大气污染情况作了分析并提出了一些改进措施。     

考虑环境效益的城市快速路匝道协调控制

针对城市机动车尾气污染严重的问题,提出一种考虑环境效益的城市快速路入口匝道协调控制策略.以城市快速路宏观交通流模型为基础,将宏观交通变量转化为微观变量,然后采用微观排放模型计算尾气排放量.在模型预测控制的框架下,综合交通效率和环境效益指标,建立非线性动态优化控制命题,并基于极小值原理进行求解.在多匝道快速路网的仿真结果表明,该策略在兼顾交通通行效率的同时能有效减少机动车尾气CO,HC排放,燃油消耗也显著减少,只有NOx因平均车速的提高略有增加.     

轻型汽车道路排放的车载实验研究

采用一套车载排放检测装置,对上海城市道路、高速道路进行实际道路排放测试.行驶工况对车辆污染物排放影响明显,加速及高速匀速段,污染物浓度对排放速率起主要影响;减速段,排气量对排放速率的影响程度高于污染物浓度.高速道路行驶,CO、NO的排放速率主要受其浓度影响,HC的排放速率受排气量的影响较大;CO、HC和NO污染物实测排放因子分别为1.47、0.02和0.08 g/km.     

城市街道汽车排放物扩散过程的风洞试验

采用风洞模拟试验方法，通过１／２５０模型街道示踪气体浓度分布规律的研究，探讨了城市道路交通排放污染物的扩散过程及其与街道建筑物结构、风向及排放源强度等微观因素之间的关系，为城市道路交通大气环境质量监测，评价及防治提供了基础。