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道路交叉口周围建筑对PM10扩散的影响

焦丽慧  
【摘要】:伴随城市化建设的迅速发展,区域环境和交通道路的空气污染问题也日趋显著,长期漂浮在空气中的可吸入颗粒物(Inhalable Particulate Matter,也称为PM10)已成为城市的首要污染物。道路交叉口由于其车流量大、建筑物林立和人群较密集的特点,成为了城市污染问题较为突出的区域。特别地,街区周围建筑布局和高度特征将直接决定或影响着道路交叉口周围可吸入颗粒物(PM10)的分布。 本文通过在交叉口街区一些特征位置选取若干监测点的实测,以及数值模拟的方法,分析了交叉口四周建筑物布局和高度特征对PM10分布的影响。在此基础上,结合西安市典型道路交叉口的实际情况,重点分析了三种道路交叉口周围的流场和PM10浓度场的分布,及其不同街区人行道附近的PM10分布,研究结果可为市政规划和城市环境防护提供合理的参考依据。 现场实测与数值模拟的比较表明,Realizable k-ε模型适于模拟街道交叉口处PM10扩散行为。通过对不同建筑高度布局的分析,得出在特定主导风向与街道方向成一定夹角的条件下,上风向迎风建筑物高度的增加,导致不同街道上的风速有所降低,对应的PM10浓度在各点呈现波动降低趋势;下风向迎风建筑对上风向街道影响较小,但使得下风向街道的风速明显增大,因而建筑两侧街道的PM10的浓度值将急剧下降;而当垂直来流风向的建筑物高度增加时,其两侧两条街道的PM10浓度都有上升的趋势。 调查显示西安市繁华交叉口周围建筑高度NESESWNW形式(东高西低型)、SWNESENW形式(迎风对角建筑高型)和SESWNWNE形式(南高北低型)占72.2%。在西安市常年主导风向下(东北风),三种典型建筑布局的交叉口会形成不同的流场(包括涡旋)和PM10浓度场:东高西低型道路交叉口的下风街道两个入口处各存在一个较强的涡旋,使得涡旋中心PM10积聚,而街道的迎风侧PM10浓度极低;南高北低型道路交叉口仅在下风向街道的西街有较强的涡旋存在,使得PM10积聚,街道的背风侧PM10扩散效果不好;迎风对角高型(WSENESWN型)道路交叉口产生的低强度涡旋移到上风向街区(北街),促使上风向街道的PM10很难随气流扩散,而下风向街道的PM10浓度都比较低,并且分布均匀。此外,受交叉口中心复杂流场的影响,南北街道和东西街道的PM10可以在交叉口交互扩散。这可导致交叉口街道人行道PM10浓度易超出国标。


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