街谷经验模式.doc

街谷经验模式当气流流过一个孤立建筑物时，由于建筑物的三维外形及气流的分离现象，在屋顶和背风面形成负压空腔区（同时在迎风面形成正压区）。在背风面的空腔区内常出一个原生涡和波及到屋顶的若干二次涡，与此同时，在建筑物下风向，出现气流下洗的尾迹区。气流绕过建筑物的流动规律是研究街谷流场的基础。类似地，街谷内的流场主要受其两侧建筑物、树木、车辆、行人等状况以及风向、风速、稳定度等气象因子的影响。和风向比，太阳辐射、稳定度等热力参数对街谷流场的影响是第二位的。当风向和街谷的夹角=900时，由于沿风向街谷内的空间是有限的，在街谷内可形成一稳定的环形涡；0900时，常形成一螺旋形涡；当=0时，通常这两种涡都将消失。环形涡或螺旋涡（可统称原生涡）所带来的主要后果，是使背风面的污染物浓度显著地大于迎风面的浓度。现有的街谷模式基本上可以分为经验模式、箱模式与高斯模式三种类型。K理论模式则因为街谷尺度较小，边界条件与流场十分复杂很少被应用于模拟街谷内的汽车尾气扩散。在街谷内监测到的污染物浓度可看作由两部分组成：C=Cb+C，其中Cb为环境背景浓度，C为本街道汽车尾气排放所产生的浓度，可用街谷模式来估算。1.1.1.1 San Jose市街谷汽车尾气扩散经验模式街谷背风侧汽车尾气扩散模式可以表达成：式中，x，z分别是接收点距车道中心线的距离和距地面的高度；u为楼顶（谷顶）风速K为一常数，用San Jose街谷试验数据对上式进行拟合，发现K的值约等于7。在街谷迎风侧式中：W为街谷宽度。当屋顶风与街道平行时，街谷内汽车尾气污染物浓度用上两式的平均值来估算。San Jose市经验模式虽然简单，却是影响较大应用较广的街谷汽车尾气扩散模式。模式中的常数K的取值缺乏理论依据，随街谷的形状和尺度的不同而有所变化。1.1.1.2 芝加哥市街谷汽车尾气扩散模式芝加哥市街谷汽车尾气扩散箱模式不论迎风侧或背风侧皆为：该式与San Jose市估算迎风面浓度公式相同，芝加哥市街谷大气扩散示踪试验导出的经验常数K=6.25，其他参数的定义同San Joes模式。街谷汽车尾气扩散箱模式可以方便地估算汽车尾气排放对峡谷大气环境质量的整体影响，但箱模式不能模拟峡谷内污染物浓度的分布，因而在应用上受到限制。1.1.1.3 广州市街谷汽车尾气扩散模式a、对于广州市尺度较小的街谷，测量结果表明，背风侧的汽车尾气浓度并不总是比迎风侧的高，因此建议不论背风或迎风侧一律采用San Jose市的经验模式来模拟广州市尺度较小的街谷内的汽车尾气扩散，其公式为：式中，用1983年1月广州市中山五路的监测数据对上式进行拟合，得到K值为6.0。b、采用高斯模式来模拟广州市尺度较大的街谷内的汽车尾气扩散。由于街谷底部的主导风向一般与街道平行，街道的长度一般比街道的宽度大得多，故用平行风无限线源的高斯模式来模拟宽阔街谷内各车道的汽车尾气扩散。上式中：z是垂直大气扩散参数；r=（x2+z2）1/2，z（r）取0.48r。1.1.1.4 北京市街谷汽车尾气扩散模式基于北京市前三门实验结果，采用现代湍流理论把街谷作法中的原生涡从湍流量中分离出来，给出背风侧路面和楼面的C式中，QL是线源源强；z是S的函数；是接受点距烟羽中心线的法距；S、可利用椭园积分和法距方程转换为x、z（x、z分别是接受点至车道中心线的垂直距离和距地面高度）。实际应用时，可根据S、和x、z的理论关系，用经验方法确定S和，取参数x和z为自变量。X=2x/W,Z=2z/Hr2=X2+Z2S=0.46Wr0.94W和H分别是街道宽度和街道两边楼房高度，m。z是通常的小尺度扩散参数，可参照环境影响评价技术导则（HJ/T2.2-93）选取（以B稳定度，1小时取样时间计）。迎风面