大风条件下的交通污染物扩散路径模拟研究

邓景成 刘思伟 张冬阳

摘要：大风会使交通污染物扩散速率增加，大气环境问题突出，为此提出大风条件下交通污染物扩散路径模拟方法。将风压、平均风压系数、湍流强度作为大风条件下影响污染物扩散浓度的主要参数，设计污染物扩散方程。综合质量、动量和能量守恒方程，建立流体力学模型；设定模拟场域的相关要求，明确边界条件，即可模拟出污染物扩散路径。实验结果表明，所提方法的模拟结果与实际结果相符，即污染物的扩散路径通常分布在背风面，且绿地廊道等空旷区域比建筑物密集区域污染物扩散量更高。

关键词：大风条件；交通污染；扩散路径模拟；流体力学模型；守恒方程

中图分类号：X511 文献标志码：A

前言

近年来，汽车数量急剧上升，不仅造成严重的交通拥堵，还会导致大气污染。再加上城市化进程加快，越来越多的高大建筑拔地而起，通风受到影响，导致大气污染扩散困难，聚集在城市中心，雾霾现象严重，交通污染也成为城市污染的主要来源。交通污染程度不但和排放量有关，还取决于地形、气象等因素，其中风速影响尤为关键。污染进入大气后，与大气共同做扩散运动，此时风速大小对污染扩散会造成一定影响，如果风速较大，污染扩散速度也较快。因此，在大风条件下模拟交通污染物的扩散路径十分必要。

面对上述问题，一些学者也提出了不同模拟方法。董士伟等人利用线性插值算法模拟污染物扩散情况。结合大气沉降相关理论完成污染系数的初始化处理，构建玫瑰图，采用线性插值法计算污染系数的等值线；通过斯皮尔曼算法模拟出污染物的扩散分布情况。赵逸雪等人提出基于GIS（地理信息系统）的污染物扩散模拟方法。根据离散气象点方位与风速等信息建立风场模型，计算大气污染参数，构建高斯扩散模型，综合分析多个污染因素，将高斯扩散坐标系与GIS坐标系互相转换，通过相空间重构方式将污染浓度序列映射到矢量空间，生成训练样本，使用支持向量机获得最佳参数，提高模拟的可靠性。

因此，文章结合上述研究成果，提出了大风条件下的交通污染物扩散路径模拟方法。