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城市地下道路污染物扩散规律研究

作　者: 任明亮
导　师: 陈超
学　校: 北京工业大学
专　业: 供热供燃气、通风及空调工程
关键词: 城市地下道路交通通风力数值模拟污染物扩散自然通风
分类号: X51
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

北京作为我国政治、文化、经济的中心,同时也随着2008年奥运会的临近,交通问题更是亟待解决的问题之一。为缓解北京市道路交通拥挤问题,北京市积极进行了城市打通路网微循环、提高交通管理水平以及促进交通方式转变的大量工作。为了着重解决北京城市放射性快速道路环线缺乏问题,结合城市形态和景观保护,将城市交通系统适度的地下化,是加速城市边缘集团与城市中心区的快速通道建设、改善城市整体交通并使之进一步现代化的有效途径,同时也是地下空间利用的一个重要内容。城市地下道路就是近些年我国除了地下轨道交通(地铁)以外,正在考虑逐渐发展的一种交通方式。城市地下道路在运营过程中,隧道内的环境问题是最重要的问题之一。机动车在隧道内行驶过程中,所排出的尾气中含有大量的一氧化碳(CO)、碳氢化合物、氮氧化合物(NO X)和碳烟(C)等对人体有害的成分,如不进行必要的通风与换气,有可能导致地下道路不能正常运营。地下道路的通风与空气污染浓度控制问题,属于多学科的问题。它涉及到工业通风、空气动力学、计算传热学与流体力学、交通工程与交通流理论、污染物运移理论等方面的基础理论。本研究以北京城市地下道路内的通风与空气污染物控制问题为重点研究对象,通过对国内外具有典型代表性城市地下道路的通风系统设计与运行现状的实地考察与调研;并结合国内外现有的一些研究成果以及相关的设计标准与规范,对关于城市地下道路的通风设计基础资料、机动车排放污染物控制标准、主要控制污染物排放量的确定方法等问题进行了分析与研究;另外,从污染物的扩散基本方式建立了城市地下道路内污染物的扩散模式;并结合实际工程案例,通过理论分析与CFD数值模拟的方法,对地下道路内交通通风力的形成机理及其作用下的气流流动特性、以及污染物控制技术等问题进行了较为深入的分析,研究成果可为北京城市地下道路通风与空气污染物浓度控制问题的解决提供方法及参考依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-14
  1.1 课题研究背景  7-10
    1.1.1 公路隧道通风发展历程  7-8
    1.1.2 公路隧道通风概况  8-9
    1.1.3 各国公路隧道通风概况  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 课题的来源  12-13
  1.4 课题的研究内容以及思路  13-14
    1.4.1 研究内容  13
    1.4.2 研究思路  13-14
第2章城市地下道路基础资料调研  14-26
  2.1 通风设计基础数据调查  15-21
    2.1.1 长度与交通量  15-20
    2.1.2 气象调查  20-21
    2.1.3 环境调查  21
  2.2 城市地下道路污染物控制标准  21-25
    2.2.1 主要排放污染物及其危害  21-23
    2.2.2 我国《公路隧道通风照明设计规范》控制标准  23
    2.2.3 日本《隧道设计通风换气篇》的规定[55]  23-24
    2.2.4 国际道路协会常设委员会（PIARC）的规定  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章主要控制污染物排放量的确定方法  26-33
  3.1 污染物排放强度的确定  26-29
    3.1.1 利用车辆耗油量确定车流污染物排放强度  26
    3.1.2 利用公路隧道确定车流污染物排放强度  26
    3.1.3 利用建成公路确定车流污染物排放强度  26-27
    3.1.4 单车污染物排放因子确定车流污染物排放强度  27-29
  3.2 城市地下道路坡度对机动车污染物排放强度的影响  29-30
  3.3 国内外关于污染物排放强度的考虑  30-32
    3.3.1 我国《公路隧道通风照明设计规范》的规定  30
    3.3.2 日本《隧道设计通风换气篇》的规定  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章城市地下道路污染物扩散模式  33-42
  4.1 污染物扩散模式  33-34
    4.1.1 分子扩散  33
    4.1.2 对流运移  33-34
    4.1.3 紊流扩散  34
    4.1.4 衰减转换  34
  4.2 大气扩散方程  34-36
  4.3 城市地下道路污染物扩散模式及其求解  36-38
    4.3.1 城市地下道路污染物扩散方程  36-37
    4.3.2 城市地下道路污染物扩散方程的求解  37-38
  4.4 计算实例  38-41
    4.4.1 隧道概况  38-39
    4.4.2 CO 实测结果  39-40
    4.4.3 计算结果  40
    4.4.4 实测与计算结果比较  40-41
  4.5 本章小结  41-42
第5章交通通风力影响下的污染物扩散规律分析  42-59
  5.1 交通通风力及其形成机理  42-44
  5.2 交通通风力影响下的气流流动计算方法  44-48
    5.2.1 三维非定常流动计算方法  44-45
    5.2.2 一维定常流动计算方法[67]  45-47
    5.2.3 多辆机动车在地下道路形式的数学模型  47-48
  5.3 计算案例  48-53
    5.3.1 计算案例1 分析（PHOENICS 软件）  48-50
    5.3.2 计算案例1（SES 软件）  50-51
    5.3.3 计算案例2 分析（实测与模拟对比）  51-53
  5.4 城市地下道路交通通风力影响因素分析  53-55
    5.4.1 交通流量的影响  53-54
    5.4.2 行车速度的影响  54
    5.4.3 地下道路长度的影响  54-55
  5.5 交通通风力影响下的污染物扩散规律  55-58
    5.5.1 计算模型  55
    5.5.2 不同特性地下道路稀释CO 所需交通风速分析  55-57
    5.5.3 不同长度地下道路交通风速分析  57-58
  5.6 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

城市地下道路污染物扩散规律研究

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