城市街谷的空间布局对污染物扩散的影响研究

• 作 者: 杨世佺
• 出 处: 新疆大学
• 发表日期: 2021年07期
• 关键词: CFD 街谷 房裙 污染扩散 风挡距离

随着中国经济的腾飞和人民群众生活质量的节节攀升,广大人民群众越发的注重个人健康问题,因此空气质量问题也成为民众关注的重点。然而,随着中国经济的增长,涌入城市人口数量随之增大,需要修建更多高楼大厦来安置外来人口,人口增加和城市扩建意味着居民出行需要更多的机动车辆,机动车排放的尾气密度随之增大,而高层建筑群形成的建筑几何形态—街谷对空气流通的影响,导致机动车排放的污染物不能很好的扩散,从而淤积在城市街谷的角落,对当地市民的身体健康构成威胁。为此,本文从实际建筑形态出发,模拟研究城市街谷的空间布局改变后,污染物分布的浓度场及扩散规律,这将对城市规划有一定的指导意义。首先说明了研究对象的空间布局,其次是街谷内污染物扩散的原理。街谷内污染物(CO)的对流扩散过程受到影响因素有很多,主要因素有:建筑布局(房裙、上游楼房同背风侧建筑间的距离、两侧楼房同街谷距离)、风速大小、风向角度、温度、太阳辐射、污染物排放源强等。本文运用计算流体力学法(CFD),建立了空气中污染物在城市街谷内流动模型。研究主要从以下三方面进行:(1)模拟带房裙街谷与常规街谷,以及不同高度房裙时,街谷内污染物分子扩散结果。当风向同街谷成一定角度时,如:45°,90°,街道内污染物均在背风侧淤积,而相较于常规街谷,带有房裙街谷污染物扩散效果更好。随着房裙高度的降低,街谷内污染物分子浓度越低,污染物淤积在背风侧和两侧出口处。当风向平行于街谷轴线时,房裙高度变化对街谷内污染物扩散影响很小,几乎可忽略该因素的变化。(2)研究风向角度变化时,对街谷内污染物扩散的影响。当风向同街谷轴线组成的夹角越小时,街谷内污染物淤积的越少,越利于污染物扩散。同时对比0°,45°,90°三种情况下,不同房裙高度共9种情形得出结论:风向同街谷轴线所成角度越小,房裙高度变化对街谷内污染物扩散引起的变化幅度越小。(3)在房裙街谷的基础上,分别在街谷上游、两侧添加建筑,通过调整建筑同街谷的距离,分析不同情况下街谷内污染物扩散效果的改变程度,从而找出最佳距离范围。对上游建筑来说,建议参考距离D值在35-40m这个区间,其对下游街谷污染物扩散的影响降至最低,符合最大化使用占地面积;而对街谷同侧建筑间距而言,街谷一侧建筑距离在40m左右比较合适,且有利于街谷内污染物的扩散。