大風(fēng)條件下的交通污染物擴散路徑模擬研究

鄧景成 劉思偉 張冬陽

摘要：大風(fēng)會使交通污染物擴散速率增加，大氣環(huán)境問題突出，為此提出大風(fēng)條件下交通污染物擴散路徑模擬方法。將風(fēng)壓、平均風(fēng)壓系數(shù)、湍流強度作為大風(fēng)條件下影響污染物擴散濃度的主要參數(shù)，設(shè)計污染物擴散方程。綜合質(zhì)量、動量和能量守恒方程，建立流體力學(xué)模型；設(shè)定模擬場域的相關(guān)要求，明確邊界條件，即可模擬出污染物擴散路徑。實驗結(jié)果表明，所提方法的模擬結(jié)果與實際結(jié)果相符，即污染物的擴散路徑通常分布在背風(fēng)面，且綠地廊道等空曠區(qū)域比建筑物密集區(qū)域污染物擴散量更高。

關(guān)鍵詞：大風(fēng)條件；交通污染；擴散路徑模擬；流體力學(xué)模型；守恒方程

中圖分類號：X511 文獻標(biāo)志碼：A

前言

近年來，汽車數(shù)量急劇上升，不僅造成嚴重的交通擁堵，還會導(dǎo)致大氣污染。再加上城市化進程加快，越來越多的高大建筑拔地而起，通風(fēng)受到影響，導(dǎo)致大氣污染擴散困難，聚集在城市中心，霧霾現(xiàn)象嚴重，交通污染也成為城市污染的主要來源。交通污染程度不但和排放量有關(guān)，還取決于地形、氣象等因素，其中風(fēng)速影響尤為關(guān)鍵。污染進入大氣后，與大氣共同做擴散運動，此時風(fēng)速大小對污染擴散會造成一定影響，如果風(fēng)速較大，污染擴散速度也較快。因此，在大風(fēng)條件下模擬交通污染物的擴散路徑十分必要。

面對上述問題，一些學(xué)者也提出了不同模擬方法。董士偉等人利用線性插值算法模擬污染物擴散情況。結(jié)合大氣沉降相關(guān)理論完成污染系數(shù)的初始化處理，構(gòu)建玫瑰圖，采用線性插值法計算污染系數(shù)的等值線；通過斯皮爾曼算法模擬出污染物的擴散分布情況。趙逸雪等人提出基于GIS（地理信息系統(tǒng)）的污染物擴散模擬方法。根據(jù)離散氣象點方位與風(fēng)速等信息建立風(fēng)場模型，計算大氣污染參數(shù)，構(gòu)建高斯擴散模型，綜合分析多個污染因素，將高斯擴散坐標(biāo)系與GIS坐標(biāo)系互相轉(zhuǎn)換，通過相空間重構(gòu)方式將污染濃度序列映射到矢量空間，生成訓(xùn)練樣本，使用支持向量機獲得最佳參數(shù)，提高模擬的可靠性。

因此，文章結(jié)合上述研究成果，提出了大風(fēng)條件下的交通污染物擴散路徑模擬方法。