[發(fā)明專利]一種街區(qū)污染物濃度分布模型建立方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410181396.4
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104008229B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉峻峰;黃欣;陶瑋;孟靖;陳卓
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11250
• 代理人: 寇海俠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，具體地涉及一種街區(qū)污染物濃度分布模型建立方法。

背景技術(shù)

目前道路交通已經(jīng)成為現(xiàn)代城市的主要污染源之一，汽車尾氣中含有固體懸浮顆粒、一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏雀鞣N污染物，而建筑物與街道形成的峽谷式地形導(dǎo)致了街渠風(fēng)、行道風(fēng)等特殊的空氣流動現(xiàn)象，這種空氣流動現(xiàn)象的結(jié)果之一就是，如圖1所示，當(dāng)背景風(fēng)垂直建筑物吹入時會形成渦流，交通源排放的污染物會隨渦流進(jìn)行傳輸，并且在底部的背風(fēng)側(cè)累積，從而形成背風(fēng)側(cè)污染物濃度高于向風(fēng)側(cè)的濃度分布特征。

最早用于獲取街區(qū)污染物濃度分布的街區(qū)模型是STREET模型，而現(xiàn)在比較常見的街區(qū)尺度模型包括有Gaussian plume model、OSPM、CALINE4、UHMA、MAT、MONO32、MATCH、CFD等。其中高斯模型是較為簡單快捷的模型，不過考慮的因素也相對較少。CFD(Computational Fluid Dynamics，即計算流體動力學(xué))模型是指通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算和圖像顯示，分析包含流體流動和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)，其基本思想是用一系列有限個離散點(diǎn)上的變量值的集合代替時間域及空間域上連續(xù)的物理量的場(如壓力場)，然后按照一定的原則和方式建立這些離散點(diǎn)上場變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，通過求解代數(shù)方程組獲得場變量的近視值。由于CFD模型采用的是計算流體動力學(xué)的方法進(jìn)行模擬，所以具有較高的準(zhǔn)確性，但是，也正因?yàn)镃FD模型是基于流體動力學(xué)的模型，其計算復(fù)雜，計算量大，所耗費(fèi)的時間也較長。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于簡化街區(qū)污染物濃度分布模型中風(fēng)場的計算過程，提高街區(qū)污染物濃度分布模型的計算效率，從而提出一種街區(qū)污染物濃度分布模型建立方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種街區(qū)污染物濃度分布模型建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1:建立多元線性回歸方程：

以上各參數(shù)表示的含義為：u是風(fēng)速；H₁、H₂、H₃、H₄為待分析街區(qū)的高度或者寬度或者長度，且H₁≠H₂，H₃≠H₄；V_x和V_y是背景風(fēng)平行于街區(qū)方向的分量或者是背景風(fēng)垂直于街區(qū)方向的分量，且V_x≠V_y；a₀-a₄是待定系數(shù)，基于CFD模型獲得的風(fēng)場矩陣中的風(fēng)速進(jìn)行多元回歸計算得到；

S2：將H₁、H₂、H₃、H₄，V_x和V_y代入到上述多元線性回歸方程中后得到風(fēng)速u；

S3：基于高斯煙團(tuán)模型獲得街區(qū)內(nèi)污染物濃度分布C₁(x,y,z,T)：

以上各參數(shù)表示的含義為：x,y,z是坐標(biāo)值，T是時間，Q是點(diǎn)源排放速率，σ_x,σ_y,σ_z是三個方向上的擴(kuò)散系數(shù)，u是步驟S2中得到的風(fēng)速，H是點(diǎn)源高度；

S4：基于高斯煙羽模型獲得街區(qū)外污染物濃度分布C₂(x,y,z)：

以上各參數(shù)表示的含義為：V是背景風(fēng)風(fēng)速，Q是點(diǎn)源排放速率，H為點(diǎn)源高度，σ_y和σ_z是兩個方向上的擴(kuò)散系數(shù)。

上述街區(qū)污染物濃度分布模型建立方法，所述步驟S1中，采用如下CFD模型獲得風(fēng)場矩陣，CFD模型函數(shù)的表達(dá)式為：