Особенности учета застройки при расчете загрязнения атмосферы крупных городов

• Автор: Кудрявцев, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Список условных обозначений

Введение

1. Влияние застройки на перенос и рассеяние примеси в атмосфере

1.1 Постановка вопроса

1.2 Метеорологические особенности загрязнения городов

1.3 Основные результаты экспериментальных исследований

1.3.1 Город как пример самоорганизации сложных систем

1.3.2 Эксперименты в лабораторных условиях

1.3.3 Натурные эксперименты

1.4 Существующие методы математического моделирования

1.4.1 Классификация моделей
1.4.2 Обзор диффузионных математических моделей
1.4.3 Модель ГГО нормативный документ ОНД
1.4.4 Методика ИЭМ
1.4.5 Методика МАГАТЭ
1.4.6 Методика
1.4.7 Методика ЭПК
1.4.8 Краткий обзор математических моделей, реализованных
на ЭВМ
1.4.9 Стохастическое моделирование турбулентности в приповерхностном слое
1.5 Проблемы параметризации застройки
2. Исследование структуры городской застройки
2.1 Назначение и способ исследования
2.2 Классификация элементов застройки
2.3 Статистические характеристики городской застройки
2.3.1 Районы с преобладанием плотной застройки
2.3.2 Районы со смешанными типами строений
3. Параметризация застройки в численных моделях загрязнения атмосферы
3.1 Моделирование течений внутри слоя препятствий
3.2 Настройка параметров модели
3.3 Расчетная оценка загрязнения атмосферы для районов
с типичной застройкой
3.4 Результаты некоторых численных экспериментов по СанктПетербургу
Заключение
Список использованных источников


В таком крупном мегаполисе как СанктПетербург основными поставщиками вредных веществ в окружающую среду являются предприятия тяжелой промышленности, теплоэлектростанции и автомобильный транспорт. И если в условиях тяжелой экономической ситуации доля выбросов промышленности за последние лет значительно уменьшилась, то все нарастающий парк автотранспорта приводит к ухудшению экологической ситуации в городе. Особенно необходимо отметить, что данный тип источника загрязнения 1 относится к низким, а значит непосредственным образом влияет на здоровье населения проживающее около автомобильных дорог. В 1 отмечается, что основными вредными примесями, содержащимися в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, являются оксид углерода, оксиды азота, углеводороды в том числе канцерогенные, альдегиды и другие вещества. Авиационные двигатели выбрасывают в атмосферу оксид углерода, оксиды азота, альдегиды, углеводороды, оксиды серы и сажу. Если принять во внимание общую протяженность автотрасс в черте города, то проблема экологической безопасности становится очевидной. Единственным фактором, ограничивающим распространение и рассеяние примеси в этом случае является застройка, которая создает естественное препятствие и экранирует территорию, лежащую непосредственно за ней. Вследствие этого представляется важным детальный учет строений или если это невозможно, выработка специальных алгоритмов. Экологический фактор становится не просто учитываемым при проектировании городов, но и во многих случаях определяющим проектное решение выбор масштабов развития городов, анализ направлений их территориального развития следует ориентировать на оценку и прогноз экологической и микроклиматической ситуации с учетом природных и антропогенных факторов. Необходимость детального знания картины течения в условиях сложного взаимодействия с подстилающей поверхностью привела к появлению большого числа натурных и лабораторных исследований. Однако многообразие природных процессов и дороговизна качественных всесторонних исследований не дают надежд разрешить все проблемы на основе прямых измерений. Ясная картина в настоящее время имеется только для течений над гладкой поверхностью или на некотором удалении от слоя шероховатости. Внутри этого слоя процессы описаны еще недостаточно хорошо, хотя препятствиями покрыта большая часть подстилающей поверхности. Одной из последних работ по этой теме применительно к растительному покрову является 3. В этих условиях возрастает роль различных математических моделей, описывающих как отдельные аспекты течений, так и некоторые типовые слои препятствий. Важным аспектом становится поиск общих приемов для описания возможно более широкого круга объектов, для которых можно построить единую модель. Из большого числа различных методов описания поведения сложных систем численное моделирование выделяется возможностью комплексного учета многопараметрических связей между элементами исследуемого объекта. Как указывалось выше, существуют многочисленные численные схемы и алгоритмы расчета динамики турбулентных течений над подстилающей поверхностью сложной структуры городская застройка и рельеф. При моделировании городской среды необходимо учитывать резкую смену характеристик подстилающей поверхности, влияющий на структуру воздушного потока и перенос аэрозолей в нижних слоях воздуха. При этом выделялось как минимум два основных фактора, оказывающих определяющее воздействие на режим рассеяния примеси в подобных условиях. Первый из них, гидродинамический, обусловлен возникновением в окрестности зданий вихревых структур. В отличие от турбулентных, подобные структуры носят квазиупорядоченный квазикогерентный характер. Второй фактор, геометрический, связан с непосредственным взаимодействием частиц примеси с поверхностью препятствий, в результате чего даже без учета гидродинамических эффектов возникают, к примеру, условия для дополнительного рассеяния примеси в поперечном среднему ветру направлении, а также теневые зоны за зданиями. Первый случай требует, естественно, прямого численного моделирования гидродинамики обтекания каждого отдельного здания с воспроизведением всех типов вихревых структур в его окрестности.