基于可吸入颗粒物扩散模拟的城市街区规划应对策略研究

The inhalant particle (PM 10) has become the main urban air pollutants in China. PM 10 prevention is not only an important environmental problem in guaranteeing the healthy development of city, it is also a serious social problem of public safety. This topic takes a case study of Shenyang city, which has been listed in the world's top ten heavy polluted industrial cities with serious environmental pollution of PM10. The study combines GIS technology and Computational Fluid Dynamics. By referring to the data from various periods and points offering by Shenyang Environmental Monitoring Station, the urban pollution emission is listed and it also completes the parameters settings of the model; The pattern-process analysis method is also used and the effect of PM10 dispersion is coupling analyzed which is from the weather conditions and the space environment of city streets underlying surface; The dynamic process of PM10 dispersion is simulated through the FLUENT, the changes and space distribution characteristics of PM10 under the different time-space conditions in the city streets is also revealed so as to determine the corresponding urban planning counter measures. This study is to solve and control PM10 pollution actively through the city planning method. By using simulation analysis, the study compares PM10 dispersing effects in different city planning methods and it has provided new ideas in solving the serious problems of air pollution.

当前可吸入颗粒（PM10）已成为我国城市空气的首要污染物，对PM10的防治不仅是保障城市健康发展的重要环境问题，而且是确保城市公共安全的重大社会问题。本课题以曾被列入世界十大重污染工业城市、PM10污染状况严重的沈阳市为研究区。将GIS技术与流体力学模型相结合，根据沈阳市环境监测站提供的多时期、多点位的实测数据，编制城市污染源排放清单，完成模型的参数率定；利用格局-过程分析方法，耦合分析城市气象条件与街区下垫面空间环境对PM10扩散效应的影响，通过FLUENT软件模拟PM10扩散的动态过程，揭示不同时空条件下PM10在城市街区中的变化特征及空间分布规律，从而确定相应的城市规划应对策略。本研究旨在通过城市规划方法对可吸入颗粒物污染的控制起到积极的推动作用，并能够通过模拟分析，比较不同城市街区规划方案中可吸入颗粒物的扩散效果，具有较强的可操作性，为解决当前严峻的城市空气污染问题提供新的思路。

城市街区是颗粒污染物最易集聚的城市空间，气候条件的特殊性、建筑环境的复杂性、人流的多元性，使临街建筑物附近和行人高度处的颗粒污染物质量浓度急剧提高，极大地加剧了城市商业街区空气污染的危害性。.本课题以沈阳市为重点研究区域，将GIS技术与流体力学模型相结合，根据沈阳市沈阳市环境监测站提供的多时期、多点位的实测数据，编制城市污染源排放清单。并特别针对北方地区采暖期燃煤颗粒物污染的现状，完成了辽宁省14个城市建成区燃煤锅炉级别与空间分布的现状调查，形成采暖期燃煤锅炉点源污染空间数据库；采用Spass Statistic、Origin等软件分析可吸入颗粒物的时空分布规律及其与气象要素的相关性，进行模型的参数率定；利用格局-过程分析方法，运用CFD模拟技术耦合分析城市气象条件与街区下垫面空间环境对颗粒扩散效应的影响，提出基于可吸入颗粒物扩散控制的城市街区空间布局优化方法。.研究结果表明，1.可吸入颗粒物质量浓度分布存在明显的季节差异性，冬季和春季污染状况明显比夏季和秋季污染状况严重；一天里，颗粒物质量浓度受温度影响具有明显的规律性，周期性的出现峰谷值；在非降水条件下，可吸入颗粒物浓度与风速呈负相关性，与相对湿度呈正相关性；2.城市街区的颗粒物污染与空间形态关系密切，在城市尺度，通过通风廊道的合理设置能够将城市外围新鲜空气引入城市街道；在街区尺度，通过改善建筑空间形态组合，能够疏散街区内部的大气污染物。3.北方地区通过调整供暖能源结构，能够加强污染防控，按照本课题组编制的《辽宁省城市建成区燃煤锅炉大气污染防治规划》，冬季颗粒物污染状况能够得到显著改善。.课题组在不同典型功能区实地监测的基础上，完成了以大气颗粒物污染防控为目标的城市设计。沈阳市太原街和地王国际花园等典型街区为例，基于模拟结果形成了整体街区—街道界面—建筑空间组合—建筑单体形态的多级尺度空间优化方案。.为了进一步推广课题成果，本课题组还承担了《辽宁省工业堆场大气污染物排放控制技术规范》，工业堆场扬尘的来源种类复杂，呈现动态时空分布，对产生扬尘的堆场类型进行调查、分类、汇总是工业堆场扬尘污染防治的基础。该工作对防治建筑工地、工业堆场形成的大气颗粒物污染、制定扬尘防治工作计划具有重要的意义。 .本课题产生成果丰富，数据详实，对城市大气污染防治和城市规划建设具有指导作用。