街道峡谷污染物扩散的影响因素研究.pdfVIP

·2038· 中国环境保护优秀论文集(2005) 街道峡谷污染物扩散的影响因素研究 辛梓弘 (上海师范大学) 摘要影响街道峡谷中污染物扩散的因素有很多，主要包括两大因素：气象因素和街道峡谷的结构 因素。本文对影响街道峡谷中污染物扩散的主要因素进行了详细分析。 关键词街道峡谷扩散影响因素 ’ 前言 街道及两侧高层建筑物形成城市大气下垫面内的狭长低谷称为街道峡谷(Street Canyon)。街 道峡谷内的机动车排放污染物是全国各大城市空气污染的主要来源之一n啪1。街道峡谷内机动车 尾气排放高度接近人的呼吸带高度，对人体健康造成极大的危害盯’81。因此，研究街道峡谷内流 场及机动车排放污染物扩散规律已成为全世界共同关注的问题之一。 影响街道峡谷内气体扩散的因素有很多，主要包括风速、风向、日照和街道峡谷的宽高比、 对称性、形状和是否有拱廊等因素。 一、风对污染物扩散的影响 (一)风速的影响 加哥的一个街道峡谷中进行了一次示踪实验，结果表明，当环境风速在2～5m／s之间并与道路正 交时，街道峡谷中只有一个涡流存在；当风速降低Nd,于1．5～2．0m／s时，峡谷中的涡流就消失 流横向速度与建筑物顶面处横向速度分量成正比。尽管街道峡谷中涡流现象非常复杂，但有一个 共同规律，即上层大气中风速加大时，峡谷内污染物与上层大气的扩散交换也随之加剧，从而使 得峡谷内污染浓度降低u¨。 (二)风向的影响 B等[13]于 上风侧，亦即背风侧街道的CO含量是迎风侧的2～3倍。为验证此现象，JohnsonW 1973年现场观测了不同风向、不同高度处街道峡谷两侧CO的分布，结果发现峡谷内街道两侧CO 的分布模式取决于屋顶风的风向。也就是说，当车流量和风向一定时，CO的分布基本不随时间 变化；而且在背风侧CO含量随高度明显递减，其递减趋势远远大于迎风侧。这个现象表明在街 等人同时进行现场实验，测试数据表明，通常只有当风向与道路夹角大于30。时，街道峡谷中才 会形成涡流。 (三)风速风向协同作用 Dabberdt WF[14】，Drivas n93以及QinY∞一¨等用风洞实验模拟了不同风向、风速下街道峡谷中污染物的分布。结果表明， 当屋顶风向与街道间夹角大于30。(尤其是垂直风时)且风速大于2m／s时，峡谷内将产生垂直涡 旋，致使街道两侧的污染物含量存在明显差异，多数情况下背风侧污染物含量高于迎风侧，特别 第七章其他相关领域研究进展 ·2039· 是垂直风时背风侧污染物含量比迎风侧高出2～3倍；街道交通干线处的污染物含量高于两侧人行 道上的污染物含量；当屋顶风向与街道间夹角小于30。或屋顶风速小于2m／S时，街道峡谷内将 不出现稳定的涡旋，整个峡谷内的污染物均匀分布。 二、日照对峡谷污染物扩散的影响 匀加热作用，一天中不同时段峡谷内气流在各处稳定程度和扩散能力有明显差别。傅立新、郝吉 明等…·对北京市街道峡谷污染物浓度与日照进行测量，得出结论，在日照强烈的条件下，峡谷中 污染物浓度要低一些。 谢拯等利用数值模拟的方法研究日光照射对污染物扩散的影响，得出：日光照射到街道峡谷 的不同地方时，由于密度不同造成的浮力会改变街道峡谷的内部流场结构，对污染物的扩散造成 影响。表现为(1)当日光照射到迎风面的建筑物时，街道内部的流场结构有上下两个反向的旋涡， 起决定作用的下部逆时针方向的旋涡把染物带到面筑物一侧，这与没有日光照射时背风面建筑物 一侧污染物浓度最高的情形恰好相反；(2)当日光照射背风面时，背风面建筑物壁面周围空气受热 上升，运动方向与屋顶来风产生的漩涡方向一致，导致漩涡强度增大，原本在路面中心的污染带 向迎风面建筑物移动更大的距离；(3)当日光照射地面时，迎风面建筑物一侧有一新的逆时针漩涡 出现，路面中心的污染物部分被带向迎风面建筑物一侧，其余部分仍