隧道峒口大氣污染物擴(kuò)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(fēng)塔排放，污染物難擴(kuò)散，環(huán)境要求高，峒口周圍建筑物的存在，使得該處流場(chǎng)非常復(fù)雜，污染物擴(kuò)散受到多方面因素的影響。需要對(duì)隧道峒口污染物擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)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(kuò)散模型。這對(duì)于城市大氣質(zhì)量的科學(xué)研究和隧道運(yùn)營(yíng)的日常管理，城市隧道路網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)，機(jī)動(dòng)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(jì)劃的制定，城市居民生活質(zhì)量和居住環(huán)境的改善，可持續(xù)發(fā)展的實(shí)

2、現(xiàn)，都具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)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(kuò)散模塊GRAL35TM為中心，研究城市背景下GRAL35TM的運(yùn)用及修正，主要工作包括以下四部分:
　　 1.討論應(yīng)用GRAL35TM模擬南京內(nèi)環(huán)隧道峒口大氣污染物擴(kuò)散。通過(guò)試算來(lái)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(kuò)散情況，研究了南京某國(guó)家大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)2009年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示城市交通

3、管理和通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)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(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)需要修正模型GRAL35TM，包括:需要量化stiffness，以簡(jiǎn)化和精確GRAL35TM的使用過(guò)程;需要考慮NO-NO2-O3反應(yīng)循環(huán)，以免模型過(guò)高估計(jì)NO2濃度值;需要考慮峒口出來(lái)的大氣污染物在街道峽谷中的擴(kuò)散，使得模擬結(jié)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(gè)因素:峒口情形，交通條件與風(fēng)場(chǎng)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(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)包含風(fēng)向和風(fēng)速。分析了各因素的影響，提出了城市中隧道峒口地形復(fù)雜與否的判據(jù)，在數(shù)值試驗(yàn)基礎(chǔ)上，得出了stiffness的分段函數(shù)。在南京內(nèi)環(huán)隧道峒口應(yīng)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(kuò)散的具體途徑。
　　 3.研究了擴(kuò)散過(guò)程中的NO-NO2-O3反應(yīng)循環(huán)。分析了反應(yīng)機(jī)理

5、，選取經(jīng)驗(yàn)公式Romberg公式來(lái)計(jì)算NOx-NO2變化，結(jié)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(guò)程對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的影響，討論分離強(qiáng)度Is的定義與計(jì)算，能描述紊流混合對(duì)化學(xué)反應(yīng)影響的濃度協(xié)方差的計(jì)算，以及Damk(o)hler準(zhǔn)數(shù)的計(jì)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(kuò)散的算法相結(jié)

6、合，得到用于模擬隧道峒口NO2擴(kuò)散的模塊GRAL35TM+C，在南京內(nèi)環(huán)隧道進(jìn)行模型評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，GRAL35TM+C比GRAL+Romberg公式能更準(zhǔn)確地進(jìn)行NOx模擬，但是使用沒(méi)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(lái)的大氣污染物的擴(kuò)散。對(duì)街道峽谷中流場(chǎng)進(jìn)行了討論，選取相對(duì)簡(jiǎn)單精確的半經(jīng)驗(yàn)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(lái)分析污染物