采用数值风洞模型对热电厂烟塔合一大气污染扩散的研究

随着城市的快速建设,城市建筑的高度和体量不断增加,同时大气污染源的排放方式和排放状态也与从前发生了很大的变化,特别是热电厂采用烟塔合一排放方式的出现,对常规应用的稳态远距离以统计学为基础理论的高斯大气预测方法提出了挑战。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模式——德国模式在烟塔合一排放方式的预测上存在着许多关键性问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最高地面浓度等无法给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排放方式的大气污染物扩散情况,采用一种新的大气污染物扩散的预测模式——数值风洞模型进行模拟预测研究,预测结果表明,在烟塔合一排放方式下,大气污染物最高地面浓度随风速增加而增加,同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。且在夏季6.0m/s风速下,冷却塔下风向最高地面浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。数值风洞模型可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。     

三维街道峡谷机动车尾气时空扩散模拟研究

针对信号控制路段,采用非稳态κ-ε湍流模型、组分输运方程进行非定常三维街道峡谷数值模拟,研究了三维街道峡谷内动态交通流下机动车污染物CO的时空扩散过程,并对比了含信号、不含信号的定常模拟结果.结果表明,(1)受信号控制及峡谷内流场影响,峡谷内污染物浓度呈现显著的时空不均匀性;(2)各路段背风面浓度值要大于迎风面,且背风面和迎风面浓度峰值均位于峡谷中部的人行横道区;(3)信号周期内人行横道区污染物浓度始终远高于峡谷内其他区域.在距离背风面建筑1 m的人行横道处污染物浓度可达24.15 mg/m3,超过国家空气质量二级标准141.50％;(4)受信号控制影响,含信号控制街道峡谷污染物浓度高于不含信号控制路段,人行横道背风面污染物浓度是不含信号控制人行横道的3.5倍.     

关于河流污染事故的若干数学估计

为了预报突发河流污染事故的环境影响,对污染物迁移的相关估计和研究是非常必要的.以一维河流中的污染物迁移扩散模型为基础,讨论了几种不同情况下污染物浓度随空间的分布和随时间的变化.通过相应的数学推导,得到了若干简洁的估计公式:如污染物浓度的最大值点、达到某一浓度限值所经历的时间等.在获取足够的数据进行具体的数值模拟之前,由这些估计式可以得到污染物迁移过程中的一些重要特征量.     

昆山市区机动车排气污染负荷估算及污染控制对策

根据机动车构成,行驶工况和污染物排放系数,计算了１９９８年昆山市区机动车污染物排放量及机动车和固定源的排污分担率。结果表明,机动车已在为市区空气的主要排放源。结合国家技术政策和当地实际情况,提出了机动车排气污染控制对策。     

街道峡谷机动车尾气污染扩散模拟与影响因子分析研究

为预测和分析街道峡谷污染物浓度,研究了街道峡谷污染物浓度影响因子.利用重庆市交通干线街道峡谷两侧NOx浓度的监测数据,验证了街道峡谷机动车尾气污染扩散模型--OSPM模型.风速转换系数修正后的OSPM模型的模拟值与实测值的R达0.862 58;风场因子验证了风速转换系数修正后的OSPM模型能较好地模拟重庆市街道峡谷的污染物浓度,一定程度上能满足环境空气质量评价要求.同时,通过分析OSPM模型的影响因子,提出了控制街道峡谷机动车尾气污染状况的建议.     

建筑物对高架点源大气污染物扩散影响的模拟研究

运用数值方法对城市中高架点源排放大气污染物的扩散规律进行了模拟研究,在计算区域内建立了三维数学模型,并将拉格朗日法描述的颗粒轨道模型耦合到风场。本研究计算了地面风速为3 m/s时的大气流场,并模拟研究了该风场条件下气体污染物的扩散和固体颗粒污染物的运动轨迹。通过分析模拟结果,给出了高架点源中排放的气体污染物的扩散区域和固体颗粒污染物运动轨迹的变化规律。     

孤立与非孤立城市街道峡谷内污染物扩散

通过求解二维不可压N-S方程、k-ε方程及污染物对流扩散方程,模拟了孤立街道峡谷与非孤立街道峡谷内的流场及交通污染物浓度场.计算结果与风洞试验结果总体趋势一致.非孤立街道峡谷内污染物壁面浓度要大于孤立街道峡谷内的壁面浓度.通过计算街道峡谷建筑屋顶高度处的垂直方向污染物通量,说明了湍流扩散是污染物扩散出街道峡谷的主要原因,其污染物通量总为正,而平均流通量可以为负.非孤立街道峡谷由于平均流流动和湍流流动的总扩散通量减少,造成污染物在街道峡谷内集聚,从而理论上解释了非孤立街道峡谷与孤立街道峡谷污染扩散的差别.     

T型街道内空气流动与污染物扩散特性研究

为研究T型街道峡谷内空气流动与污染物扩散传质的特性,利用数值模拟研究来流风向角(θ)的变化(θ为45°、90°和135°)对T型街道交叉路口内空气流动与机动车尾气污染物扩散传递的影响,并与风洞实验测量数据进行验证。3种湍流模型中,可实现k—ε模型计算的速度相对偏差小于8%,与风洞实验结果一致性最好。结果表明,来流风向角的变化,会造成从街道顶部或侧面进入街道内的气流方向及通量发生改变,从而显著影响T型街道交叉口内及其附近的流动结构和污染物浓度分布。污染物容易在建筑尾流区等流动不畅的区域产生聚集,造成污染浓度偏高。当θ=135°时,T型街道内通风条件最好,街道内行人呼吸高度和建筑临街立面附近污染物浓度水平均相对较低。由于流动结构的改善,T型街道峡谷内的污染水平低于一般街道峡谷。     

道路路障对街道峡谷内污染物扩散的影响

采用数值模拟,研究不同风向角α(α=0°、45°、90°)及道路屏障位置(中间单路障和两侧双路障)对街道峡谷内机动车尾气污染物扩散的影响。数值模拟采用标准κ-ε湍流模型且Sc_t选择0.3时,计算结果与风洞实验结果较好吻合。结果表明,2种路障布置方式可有效降低人行道内污染物浓度,特别是,当α=45°时,污染物浓度最多可降低46.23%。同时,风向角α对街道峡谷内污染物扩散影响较大。当α=90°时,空气流通不良使得污染程度最为严重,且污染集中在背风侧近地面。单路障比双路障布置对污染物扩散影响更大,前者使污染物主要集中在街道中心背风侧,其他位置浓度明显降低;双路障时仅在一定范围内改善人行道内空气品质,但对街道整体污染物分布影响不大。     

基于AERMOD模式的固定源对不同楼层大气污染预测研究

环境影响评价中,大气污染预测通常考虑地面的浓度影响,对高层住宅楼不同楼层影响的考虑较少.通过案例设计,模拟4种不同的污染排放情景,采用预测推荐模式AERMOD分别计算各情景下5个代表高度共20种组合情况的预测受体结果,并基于三维可视仪软件VOXLER直观显示各情景污染物浓度的空间连续分布情况,对小时最大浓度的分布规律利用分析工具CANOCO进行了分析.结果表明:(1)污染源高为15～80 m时,不同楼层间小时浓度分布差异性较大；污染源高为120～240 m时,楼层间差异性较小.(2)污染源高为15m时,小时最大浓度以50 m为分界线随楼层高度的增加先增后降；污染源高为80～240 m时,小时最大浓度随楼层高度的增加而增加.