城市街道布局对大气流动与污染物扩散特征影响的数值模拟.研究

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1、上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：汪立敏日期：2004年1月15日-iv-上海交通大学硕士论文第一章绪论1.1研究背景1.1.1城市大气污染现状城市是人类社会经济和文化发展的产物，世界各国国际大都市发展的历程，都表现为物流、能流和人流的集中和分散过程，实际是经济与资源

2、和环境的协调发展过程，可以说现代化城市的标志之一就是交通高度发达。以美国、日本、欧洲为代表的发达国家，由于能源结构的变化，煤烟型污染己基本得到控制；另一方面，随着交通运输的发展，特别是在大中城市，由于机动车保有量的迅速增加，机动车排污已成为城市大气污染的主要来源。这段时间历史上曾有过美国洛杉矶的光化学烟雾事件，日本东京的硫酸烟雾和光化学烟雾混合污染事件。这两个大城市最终是以分散人口和交通，控制污染工业的发展来改善环境。在经济高速发展的今天，城市作为贸易、金融、交通、信息的中心，使世界经济系统逐步演变为城市系统。以高经济速度和高人口密度为特征的城市，是今

3、天环境问题的焦点，解决城市环境问题是世界各国面临的长期任务。我国城市环境主要面临的问题有以下几个方面：(1)城市人口膨胀、环境基础设施滞后；(2)城市建设缺乏生态观点、环境先天不足；(3)工业污染比较严重；(4)气候恶化。由于我国的城市建设一度奉行“变消费城市为生产城市”的政策，所以几乎没有纯消费城市，大都有自己的工业或加工业。而在工业发展中，生产工艺比较落后，资源和能源消耗大，能源结构的不合理等原因也致使工业造成的污染严重。另一方面，随着交通运输的发展，特别是在大中城市，机动车保有量迅速增加。虽然按我国总人口、国土面积和汽车总保有量计算，汽车密度可谓

4、很小，但由于历史的原因，我国汽车工业起步较晚，车型较旧，汽车制造工艺落后，燃料中含铅量限制了排气后处理催化装置的应用，许多车辆的排放水平较国外同类汽车高出许多，大量国产汽车为发达国家受控制汽车排放量的15～20倍左右，加之我国的汽车保养维修和日常检修系统又极不完善，大量车况恶劣的情况下，排放的污染物可能还要高出数倍甚至数十倍，机动车排污已成为城市大气污染的主要来源。以上海市为例，上海作为我国最大的经济中心城市，其日益严峻的交通问题和不断增加的机动车加重了城市的大气环境污染负荷，使局部地区的大气环境质量严重恶化。城市汽车排气污染成为影响城市发展和人民生命

5、健康的一个大问题。上海目前所需的一次能源全靠外部输入，能源结构仍以煤为主，煤炭在一次能源中的比重达70%左右，燃烧利用率低，环境污染严重。本市环境空气污染属石油型和煤烟型并重的复合型污染，主要污染物为可吸入颗粒物。通过能源结构1上海交通大学硕士论文的调整，煤烟型空气污染得到较有效的控制，但中心城区机动车尾气污染仍较突出。1.1.2机动车污染现状众所周知，交通运输需要大量的能源，20％以上的能源消耗在交通运输上，全球因燃烧矿物燃料而产生的CO、HC、NOx的排放量，50％以上来自汽油机和柴油机。据统计，近年来北京在非采暖期，城区内机动车排放的CO、HC和

6、NOx已分别占总排污量的60%、86.8%和54.7%；上海城区机动车排放的CO、HC和NOx[1]已分别占总排污量的86%、90%和56%。汽车作为现代化的交通工具，在促进经济繁荣和发展、提高人民生活水平的同时，也给人类赖以生存的环境，特别是城市大气环境带来严重污染，使人们的身心健康受到严重威胁。目前许多国家都将控制汽车排放作为改善大气环境质量的重点工作。通过研究制定汽车排放控制规划，建立和完善排放控制法规及管理机构，对汽车排放进行科学的、系统的监督管理。由于近年来汽车数量增加过快，在汽车的设计制造、使用、维修保养、报废等环节上存在许多问题，加上城市

7、的道路建设相对滞后、交通管理不适应，以致城市汽车排气污染问题仍很严重。以上海市为例，进入80年代后上海市机动车保有量步入快速增长时期。据统计，1985年全市机动车保有量突破10万量，1990年又突破了21万辆，1993年进一步突破了30万辆，到1995年底全市机动车保有量已达42万辆，并以每年大于5万辆的速度递增，1996年的70万辆（其中包括24.7万辆轻型摩托车，不含46万辆助动车）。据统计，到2002年底，全市共有机动车140万辆，其[2]中汽车约70万辆，各类摩托车70多万辆。机动车年排放二氧化氮12.8万吨，超出环境容量的1.33倍。环境监测

8、结果表明，上海市区主要交通路口的一氧化碳浓度、碳氢化合物浓度和氮氧化合物浓度都超过了国家环境空