基于WRF-CFD耦合的复杂城市形态街道通风性能模拟研究

目的研究静稳天气下复杂城市形态街道的通风性能。方法用WRF中尺度气象模式耦合CFD流体模型,通过选取冬季一次静稳天气过程,对南京市不同城市形态的街区通风性能进行分析,评价不同形态街区的通风性能,给出现有城市通风性能的状态,并对城市规划提供合理的意见。结果静稳天气条件下,人口密集居住的住宅区,通风性能严重不足,大部分街区风速只有0.3m/s,不利于居民的健康生活。局部区域的通风性能主要由街道的交叉口位置和街道与主导风向的位置关系决定,此次静稳天气综合型切片的中心区域通风性能明显优于中心区和住宅区。在迎风向的街谷或道路的通风性能明显,在静稳天气下能够达到2～3m/s,很好地起到了城市通风走廊的作用。结论合理的城市设计和建筑布局能够有效地增加局部区域,尤其是高密度地区的通风性能,有利于污染物等的扩散以及居民的健康。     

城市化对青岛夏季海陆风环流影响的个例分析

基于分辨率为500 m的青岛地区下垫面土地利用资料,利用中尺度大气数值模式Weather Research& Forecast(WRF),模拟分析了不同城市下垫面情形下,2007年8月4-5日青岛地区的一次海陆风过程.控制试验和干农田下垫面及城市下垫面两个敏感性试验都模拟出了海陆风的转换过程及城市小风区和城市热岛现象.模拟分析结果表明,城市化进程下城市区域气温明显升高,增温幅度为1～2℃,高密度城市下垫面造成的城市热岛效应增大了海陆温差,加强了海风,青岛城市热岛环流受海陆风影响显著;干农田地貌与灌溉农田、林地下垫面相比,不利于局地降温,但与城市下垫面相比,有效地加强了近地面风速.     

WRF-Fluent耦合模式的构建及其对城市大气扩散的精细化模拟

为了准确刻画城市环境中的复杂建筑结构对大气运动和污染物输送及扩散过程的影响,结合中尺度模式WRF和微尺度模式Fluent构建了单向耦合的WRF-Fluent模式,并将其应用于榆中县城区高架源排放情景下大气扩散的模拟研究.基于城市气象/示踪外场试验期间获取的气象数据对WRF模式的模拟性能进行验证,发现WRF能够为Fluent提供比较准确的随时间变化的气象驱动场.在此基础上,将榆中县城区三维几何模型嵌入到WRF-Fluent中,对城区内的流场及污染烟羽的时空演变过程进行精细化模拟,并将模拟结果与实测示踪物浓度数据进行比对.结果显示,WRF-Fluent模式可以很好地描述城区内的复杂三维风场结构以及污染烟羽随时间的动态变化特征,而且模拟的地面和城市冠层顶浓度最大值基本位于观测值的0.3~3倍之内,这表明构建的WRF-Fluent模式具有较好的模拟性能,可作为一种有效的工具应用于实际城市规划和空气质量改善以及环境风险评估等方面的研究.     

城市局部气候分区及其参数化条件下风环境模拟

在改善城市空气污染和城市热岛研究时,城市风环境研究受到人们关注。利用计算流体力学(CFD)的方法直接对城市尺度风环境进行模拟,将是一种高效的研究方法。本文对局部气候分区及其参数特征进行分析,针对中国城市化建筑高大化、密集化的特点以及多孔介质模型对城市下垫面参数化的要求,提出基于局部气候分区及其参数进行城市风环境数值模拟的方法,并以西安市西咸新区的沣西新城为例进行初步探讨。对沣西新城的模拟结果显示了本文方法的可行性,并对该区域通风廊道建设进行分析。     

下垫面输入资料对深圳气象场及大气扩散能力模拟的影响

区域气象模式的输入资料更替相对城市化发展的实际态势存在滞后,使得空气质量预报模型受气象场模拟性能限制而难以准确预报污染事件.本文以深圳市的WRF模拟为例,对模式土地利用输入资料、城市冠层输入参数进行改进,通过提高气象场的模拟能力,探究下垫面输入资料对深圳气象场及大气扩散能力模拟的影响.结果表明,土地利用输入资料的更新使得城市建成区类型格点模拟温度在1月下降了0.05℃,在4、7和10月分别上升了1.1、0.4和0.5℃;风速在1、4、7和10月分别下降了2.3、1.8、1.9和1.8 m·s^-1;相对湿度分别下降了16.1%、9.0%、14.4%和6.5%;感热通量分别升高了85.3、73.6、134.8和65.6 W·m^-2;潜热通量分别下降了65.9、39.5、118.3和45.7 W·m^-2.土地利用输入资料更新后,深圳市扩散指数在空气质量为"优"、"良"、"轻度污染"时段内,分别下降了约25%、20%、30%,风向变化因子分别约有5%、5%的降低和20%的升高;输入城市冠层参数后,扩散指数分别下降了约25%、15%、5%,风向变化因子分别约有5%的降低、5%和5%的升高.土地利用输入资料的更替和城市冠层参数的输入带来模拟能力的改进,更好地重现了一些复杂的边界层热动力结构,包括典型污染日午后深圳市上空南侧上升、北侧下沉的城市热岛环流和近地面的海风局地环流.     

城市辐射环境

来自天空的太阳辐射到达地表后,由于下垫面的物理属性不同,引起了热量再分配的差异,从而造成了城市内局地小气候的变化。研究城市内不同下垫面活动层的辐射特征及其对局地小气候的影响,使我们进一步认识局地小气候产生的原因,为改善城市气候提供理论依据。     

城市形态参数对边界层气象条件影响的模拟

利用耦合城市冠层方案的气象模式WRF,选取高密度城市深圳,通过在模式中设置不同建筑物高度和密度的敏感性试验,研究城市形态参数对边界层气象条件的影响.结果表明：建筑物高度和密度增加会使日间城市冠层对热量的截留作用增强,城市储热分别增加约6W/m²和9W/m²;在城市冠层遮蔽效应和截限作用的共同影响下,建筑物高度增加会使日间地表温度降低约0.3℃,而建筑物密度增大则会引起地表温度增加0.6℃以上,2m温度和地表温度的变化有很好的一致性.城市建筑物高度和密度增加均会引起地表粗糙度增加,造成风速分别降低约0.4m/s和0.6m/s,同时在夜间,由于湍流运动增强,使得夜间边界层高度分别增加约30~40m和20~30m.反之,建筑物高度和密度减小使日间储热减小6~7.5W/m²,10m风速增加约0.3m/s和0.4m/s,夜间边界层高度降低约30~50m和10~30m.     

京津冀区域重污染天气过程数值预报评估新方法

利用区域空气质量监测数据、空气质量模式数值预报产品及天气图资料,建立了一种适用于区域重污染天气过程预报的评估方法,将其用于评估NAQPMS模式系统对2013年和2014年京津冀地区静稳型、沙尘型和特殊型3类重污染天气过程的预报能力,并探讨了重污染天气过程早报、晚报及漏报的可能气象条件原因,以提高预报准确率.结果表明:数值模式系统提前3 d预报重污染天气过程的预报准确率可达57%,秋冬季预报效果好于其他季节,静稳型预报效果好于沙尘型和特殊型.对模式AQI预报结果统计发现,当预报AQI值达到150以上时,实际发生重污染天气过程的概率较大,如定义AQI等于150作为重污染天气预警临界值,模式预报准确率可提高至70%以上.天气系统对污染过程预报有重要影响,WRF气象模式对中低层天气系统位置及强度预报偏差是导致静稳型污染过程早报和晚报的一个重要原因.     

区域空气资源的评估方法及其在台湾海峡西岸地区的应用

从区域大气环境管理的需要出发,提出了空气资源的概念、等级计算及评估方法.以台湾海峡西岸（简称＂海西＂）地区为例,在深入分析该地区污染气候特征和各种特殊污染气象过程特点、频率及对空气资源的制约因素基础上,利用新一代气象模式WRF进行了区域尺度和局地尺度的气象场模拟.从模拟的气象要素场及湍流特征量中筛选出影响空气资源的主要...     

湿地公园对局地气候舒适性影响的数值试验

为探索湿地公园对局地气候舒适性的影响,利用WRF数值模式,对重庆市梁平区待建湿地公园的位置与面积规划进行敏感性试验。结合当地主导风向和实际项目需求,设计了不建设湿地公园、湿地公园占地分别达10 km²、15 km²和20 km²等面积敏感性试验,以及湿地公园位于保护区西南部、东北部和分为南北两部分等建设位置敏感性试验。通过对比不同试验方案下垫面修改前后模拟结果的2 m气温、湿度等气象要素并计算热气候指标,认为湿地公园建设面积约15 km²、且将湿地分为两部分但东北部面积较大时,对当地的局地气候舒适性有较好改善。对风场的分析表明,这可能是因该规划方案能产生新的风道所致,因此也说明湿地公园的规划应当将局地风环境状况作为重要的参考指标。     

关于对烟花爆竹行业开征环境税问题探讨研究

如今燃放烟花爆竹所带来的环境问题已经日益明显,特别是对环境空气质量的影响。在当今雾霾笼罩的大氛围下,对烟花爆竹的生产和销售、消费领域采取适当环境经济手段来调控(如征收环境税)就显得很有必要,这在一定程度上可以控制烟花爆竹的消费量,减少燃放烟花爆竹所造成的环境外部性。同时用征收来的环境税对研发采用环保药剂、先进技术的企业进行补贴、奖励,或者对于这些企业给予一定的环境税优惠,可以引导烟花爆竹产业朝着更加健康的方向发展。     

《控制船舶有害防污底系统国际公约》及有关问题探讨

介绍了《控制船舶有害防污底系统国际公约》产生的历史背景和基本内容，论述了中国加入该公约的必要性及对中国产生的影响，并提出中国加入控制船舶有害防污底系统国际公约后对策和建议。     

黄土高原南部土壤退化机理研究

黄土高原土壤侵蚀极其严重 ,这不仅导致了土壤生产力的降低 ,同时也导致了土壤的退化。本文在定位监测、室内分析及野外调查的基础上 ,研究了黄土高原南部土壤的退化机理。结果表明 :土壤中 <0 0 1mm颗粒和土壤养分流失是造成黄土高原土壤退化的主要原因 ,耕地土壤结构状况的恶化和土壤酶的流失使土壤退化程度进一步加剧 ,从而成为严重制约该区经济发展障碍。     

交通源重金属污染研究进展

随着我国经济社会、高速公路的飞速发展,居民人均拥有汽车及机动车保有量都大大增加了,研究交通源重金属污染显得越来越重要。本文介绍了交通源重金属的来源,对交通源重金属的排放量及影响因素、公路旁各环境介质中的重金属、重金属的形态和生物有效性、重金属对人体健康的影响进行了综述。为交通源重金属污染的研究提供了一定的思路。     

液化石油气推广应用的可行性研究

城市交通带来的大气污染问题日趋严重，为解决这一问题，国内外科研人员进行了数十年的开发研究，液化石油替代传统燃料作为机动车动力源已被认为是解决城市机动车尾气污染行之有效的办法，该方法集环保、经济、安全等优点，是未来汽车工业发展的方向。本文针对目前我国城市大气污染现状，分析比较现有防治对策措施，对液化气汽车在国内推广应用的可行性进行了简单阐述。     

环状糊精在生物法处理废水中的应用

用生物法进行污水的处理，因其环保高效的优点而被广泛应用。但是，废水中的毒性超过一定浓度，生物淤泥的脱毒能力会受到不可恢复的损害。概述了环状糊精的结构、性质以及国内外的研究进展；将环状糊精应用于生物法废水处理，以其特有的结构特点可解决上述问题。     

大米草人工败育技术研究

大米草的蔓延,不但严重影响了滩涂养殖业,同时也对滩涂生态造成了巨大的破坏,致使红树林生态群大面积消失.我们研制出一种能够导致大米草败育的药剂--米草败育灵,可使大米草种子100%败育,从而可以有效地控制其通过种子传播的方式蔓延.经检测该药剂对环境安全,对水生生物安全且使用后在土壤中检测不到残留.     

骨炭对铅的吸附性能研究

文章旨在研究骨炭对铅的吸附性能,为利用骨炭修复铅污染的土壤做出有意义的探索。研究了骨炭对铅的吸附等温线、吸附动力学以及砷、镉和其它因素对吸附的影响。结果表明:骨炭能在短时间内吸附大量的铅离子,实验用浙江骨炭和英国骨炭对铅的饱和吸附量分别为222.2mg/g和227.3mg/g,均高于有报道的其他类型炭;骨炭对铅的等温吸附符合兰格缪尔方程;在pH2.5～6之间,英国骨炭对铅的吸附量随pH的升高略有下降,浙江骨炭对铅的吸附量随pH的升高变化不大;当支持电解质KNO3的浓度在0.005～0.1mg/L范围内逐渐增大时,英国骨炭对铅的吸附量略有减小,而浙江骨炭的吸附量变化不大;100mg/L的砷和200mg/L的镉对骨炭吸附铅离子没有显著影响;骨炭对水溶液中铅离子的吸附过程是一个复杂的非均相固液反应。     

基于低影响开发的雨洪管理研究现状和趋势研究

降雨径流是影响城市河流水质以及发生内涝的主要原因之一,传统的雨水管理模式已经不能适应现代城市的发展,低影响开发是基于模拟自然水文状况的原理,采用源头控制来消减、利用和延缓径流以及控制径流污染的一种分散的、多样性的、景观化的微型控制单元。国内低影响开发的工程实践还比较少,在借鉴国外有关低影响开发的设计方法、效果监测以及模型模拟方面的理论同时,国内还需要开展长期效果监测来建立自己的设计参数数据库以及研究适合国内的设计决策支持工具。     

丘陵道路下实际行驶污染物排放研究

为研究丘陵道路特征对实际行驶排放（RDE）试验中污染物排放和动力学特性校验的影响,本文利用一辆轻型汽油车,在重庆地区满足国六排放法规要求的4条不同道路特征的路线上各进行了两次RDE试验.结果表明：CO₂与道路坡度呈显著线性相关,坡度每增加1%,CO₂排放因子平均增加22.4%,CO和PN则与道路坡度呈二次多项式关系,NO_x与坡度无明显相关性.从移动平均窗口层面对比考虑坡度的VSP_pos[95]（路段中正比功率升序排列的第95个百分位值）和不考虑坡度的v·a_pos[95]（速度与正加速乘积升序排列的第95个百分位值）与PN的关系,发现窗口VSP_pos[95]和v·a_pos[95]与PN的二次拟合R2平均值分别为0.93和0.72,当窗口累计正海拔增量大于600 m/100 km时,VSP_pos[95]与PN的相关性明显优于v·a_pos[95],建议在累计正海拔增量大于600 m/100 km的...