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影响街道峡谷内交通污染物扩散的研究综述

发布时间:2019-12-17 17:08所属平台:学报论文发表浏览:

摘要:本综述结合国内外学者的研究,应用图表描述和文字表达的方法,总结了影响城市街道峡谷内污染物扩散规律的各个因素,对比了不同影响因素下城市街道峡谷内污染物传输扩散结论的相同点和不同点,发现影响城市街道峡谷内污染物扩散规律的因素主要包括气象

  摘要:本综述结合国内外学者的研究,应用图表描述和文字表达的方法,总结了影响城市街道峡谷内污染物扩散规律的各个因素,对比了不同影响因素下城市街道峡谷内污染物传输扩散结论的相同点和不同点,发现影响城市街道峡谷内污染物扩散规律的因素主要包括气象条件、建筑物几何结构、道路类型及植被覆盖等,这些因素会显著的影响街道峡谷内湍流的结构、污染物的扩散效应及浓度等,因此文章针对较为全面的影响因素集合进行了详细的论述,为揭示街道峡谷空气污染物扩散规律提供依据和参考。

  关键词:城市峡谷;污染物浓度;扩散传输;影响因素

交通管理

  前言

  较高的建筑沿着街道并排分布,由此形成的特殊的结构称为街道峡谷,这种分布广泛的空间结构容易使污染物发生聚集与附着。有研究表明高宽比严重影响街谷内的涡流运动[1],湍流扰动致使颗粒物在街道峡谷内的不均匀堆积,影响街道峡谷内的污染物扩散[2]。汪新等比较了十字型、T型与斜交型街道峡谷背风侧污染物浓度的情况,表明十字型污染最为严重[3]。

  此外,不同位置车道的污染物可使两侧人行道暴露水平相差5倍[4],高架的存在也会对颗粒物的扩散传输产生影响[5]。还有学者将峡谷两侧的树冠抽象为多孔均匀介质,利用数值模拟评估了道路绿化带对尾气扩散的影响[6]。本文结合相关的研究将影响街道峡谷内颗粒物扩散研究的气象条件、几何结构、道路类型、植被覆盖及湍流等影响因素进行了较为全面的论述。

  1城市街道峡谷内污染物扩散特征

  基于论文数据库搜索关键词“街道峡谷颗粒物扩散分布”得到了1990年-2018年的数据统计,约共11259篇相关论文,从中看出对颗粒物的研究存在不均衡性,仍然需要更加全面的讨论。

  1.1峡谷关键特征和气象条件

  采用CFD软件对街道峡谷不同高宽比(H/W)进行模拟时发现,街道峡谷端部区域将会产生双涡流情况,涡流的运动与建筑高度方向一致[7],同时两侧建筑的对称性也是街道峡谷特征的重要表征参数。王乐等[8]发现稳定风场计算得到的污染物浓度的峰值要高于动态风场下计算的结果。除风流特性外,热辐射也会对污染物扩散产生影响,有研究发现污染物浓度会随着壁面温差的增加而有一定的下降趋势[9][10]。

  1.2几何结构

  几何结构在本文中主要指峡谷两侧建筑物顶部形状的类型。建筑物顶部形状大致可分为平顶型、圆顶型和三角型,三角型屋顶的街道峡谷内湍能最大,湍能高值区分布范围也最广,其污染物分布的范围最小[11]。

  1.3道路类型

  本文汇总的道路类型包括孤立和非孤立型街道峡谷,十字形、T型和斜角型采风口街道峡谷,有无高架覆盖的街道峡谷以及带有人行走廊的街道峡谷四类,其中主要结论仅为论文中的部分结论。

  1.4绿化带设置

  有研究表明绿化带能改变街道峡谷内的空气流场从而影响污染物的扩散,并且不同植物类型(如高大乔木、低矮灌木)会对污染物浓度分布造成不同影响[16]。类似的风洞试验研究显示阔叶树冠和位于街道峡谷中央的绿化带位置有利于降低行人污染暴露风险[17]。

  2总结与结论

  本文回顾了近年来对街道峡谷内颗粒物污染状况的研究,发现针对相关研究主要集中在环境科学、大气科学与建筑学等领域,我们需要在街道布局、道路设置、建筑排布和绿化设计等方面综合探究颗粒物扩散与分布规律,使城市规划更加合理,人民居住更加健康。有关高架下街道峡谷内颗粒物分布的研究已经在本文有所提及,但相关研究较少,因此关于高架对城市街道峡谷内颗粒物的研究应成为以后讨论的热点。

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