隧道峒口大氣污染物擴散模型的研究.pdf

1、城市公路隧道車輛排出的污染物量大，集中于峒口或風塔排放，污染物難擴散，環(huán)境要求高，峒口周圍建筑物的存在，使得該處流場非常復雜，污染物擴散受到多方面因素的影響。需要對隧道峒口污染物擴散規(guī)律進行分析。本文主要就是研究專門用于模擬隧道峒口大氣污染物擴散模型。這對于城市大氣質量的科學研究和隧道運營的日常管理，城市隧道路網(wǎng)的規(guī)劃和建設，機動車排放污染物在隧道峒口的積聚減輕，環(huán)境排放物控制計劃的制定，城市居民生活質量和居住環(huán)境的改善，可持續(xù)發(fā)展的實

2、現(xiàn)，都具有重要的理論意義和實用價值。
　　 本論文以拉格朗日模型GRAL的專門隧道峒口大氣污染物擴散模塊GRAL35TM為中心，研究城市背景下GRAL35TM的運用及修正，主要工作包括以下四部分:
　　 1.討論應用GRAL35TM模擬南京內(nèi)環(huán)隧道峒口大氣污染物擴散。通過試算來選擇中間參數(shù)stiffness的值。模擬了南京內(nèi)環(huán)所有隧道峒口的總體擴散情況，研究了南京某國家大氣質量監(jiān)測點2009年的監(jiān)測數(shù)據(jù)。結果顯示城市交通

3、管理和通風系統(tǒng)的運營是最可行和有效的減少公路和隧道峒口污染物濃度的方法。應用過程中發(fā)現(xiàn)需要修正模型GRAL35TM，包括:需要量化stiffness，以簡化和精確GRAL35TM的使用過程;需要考慮NO-NO2-O3反應循環(huán)，以免模型過高估計NO2濃度值;需要考慮峒口出來的大氣污染物在街道峽谷中的擴散，使得模擬結果更符合城市環(huán)境的背景。
　　 2.研究了GRAL35TM中間參數(shù)stiffness，給出了stiffness量化函數(shù)

4、。分析了決定stiffness的三個因素:峒口情形，交通條件與風場數(shù)據(jù)。峒口情況包括峒口建筑形式與峒口地形。交通條件即隧道車流方向和車流量，風場數(shù)據(jù)包含風向和風速。分析了各因素的影響，提出了城市中隧道峒口地形復雜與否的判據(jù)，在數(shù)值試驗基礎上，得出了stiffness的分段函數(shù)。在南京內(nèi)環(huán)隧道峒口應用此函數(shù)，并根據(jù)此函數(shù)提出了控制隧道峒口污染物擴散的具體途徑。
　　 3.研究了擴散過程中的NO-NO2-O3反應循環(huán)。分析了反應機理

5、，選取經(jīng)驗公式Romberg公式來計算NOx-NO2變化，結果顯示加入NOx-NO2變化的GRAL35TM模擬更精確。然后討論在紊流混合過程對于化學反應的影響，討論分離強度Is的定義與計算，能描述紊流混合對化學反應影響的濃度協(xié)方差的計算，以及Damk(o)hler準數(shù)的計算。
　　 討論了混合歐拉方法與拉格朗日方法的GRAL-C，將GRAL-C處理NOx-NO2變化的算法，與GRAL35TM處理隧道峒口的大氣污染物擴散的算法相結

6、合，得到用于模擬隧道峒口NO2擴散的模塊GRAL35TM+C，在南京內(nèi)環(huán)隧道進行模型評價，結果表明，GRAL35TM+C比GRAL+Romberg公式能更準確地進行NOx模擬，但是使用沒有不需要環(huán)境本底O3濃度值的后者方便。
　　 4.研究了街道峽谷環(huán)境中隧道峒口出來的大氣污染物的擴散。對街道峽谷中流場進行了討論，選取相對簡單精確的半經(jīng)驗參數(shù)模擬方法——操作街道污染模型OSPM，使用其Windows版本W(wǎng)inOSPM來分析污染物