住宅區氣體污染物擴散的國內外研究現狀

摘 要：住宅區人口密度大，小區微環境的污染對人們的生產和生活造成嚴重的影響。近年來很多學者和專家圍繞住宅區氣體污染物擴散的問題相繼開展了一系列的研究工作，包括風洞實驗、現場監測和數值模擬，文章就現今國內外對住宅區氣體污染物擴散的研究現狀做出一個總結。

關鍵詞：住宅區；氣體污染物；擴散；研究現狀

隨著我國城市化進程的推近，城市建筑群的污染愈加嚴重[6]。針對居民住宅區氣體污染物擴散，國內外很多學者從不同的角度進行了研究?，F今，對住宅區氣體污染物擴散的研究，主要是利用風洞試驗及FLUENT數值分析[8]從風環境，熱環境及建筑布局的角度進行的，文章將對這些研究成果做一個系統的總結。

1 國內研究現狀

1.1 風洞試驗研究

歐陽琰，蔣維楣[1]等對北京市東南部的方莊小區環境流場及污染物擴散進行了風洞實驗，結果表明：小區內污染物分布受到建筑物及環境風速大小的影響，建筑物高度不同，水平流場不同；垂直方向流場基本符合冪指數分布。郭棟鵬，閆函[2]等和郭棟鵬，姚仁太[3]采用數值模擬與風洞試驗相結合的方法分別對復雜建筑物及方形建筑物周圍污染物流場進行研究?？傮w表明，數值模擬與風洞試驗結果總體一致；在建筑物迎風側和頂部比在后方空腔區域準確度大。

1.2 FLUENT數值模擬研究

風環境和熱環境影響的研究：當前對建筑群風環境研究分為兩類：對寒冷地區，合理布局建筑群，減少冬季強的影響；高層超高層建筑群對區域風場的影響。楊麗[4]針以上海市多年的平均氣象環境作為初始條件，對繞流風場進行模擬，分析狹管風、風影區等建筑物周圍分布的特征以及將產生的影響。林波榮、李瑩[6]等人利用改進的 CTTC模型模擬小區風場，對區域內的熱環境進行評價，提出預測小區室外熱環境的方法。王建輝[8]對自然通風情況下高層建筑周圍污染物擴散進行研究，通過風洞試驗和數值分析表明 Realizable k-ε湍流模型分析結果最為接近風洞試驗結論。

建筑布局影響的研究：朱穎心等對北京地區的住宅小區內風環境和污染物的擴散問題進行了數值模擬，研究表明：冬季改變住宅區的布局有利于降低污染物濃度。尤學一、李莉[7]研究單棟和多建筑的污染物擴散問題，對污染源和建筑物位置不同的模型進行污染物濃度分析，從而找出通過建筑合理布局減少污染的方法。

2 國外的研究現狀

2.1 風洞試驗研究

Stathopoulos[9]等研究不同截面、不同排列的建筑群周圍的風環境，結果證明數值模擬與風洞試驗結果具有較好的一致性。通過對日本典型居民小區風洞試驗，KUBOTA[10]等人提出了用建筑物覆蓋率評價小區內風環境的辦法。CHENG和CASTRO[11]對不同立方體矩陣群模型的研究表明在湍流在粗糙次層中比較強烈，可以用單一的對數函數表示其和慣性次層的平均流速。通過模擬下有點源在建筑群的擴散，DAVIDSON[12]等人發現流線和湍流形式的變化對擴散起主要作用。

2.2 FLUENT數值模擬研究

英國的Hugh Bartond[13]等都是從改變建筑布局的角度來研究建筑群微環境，達到降低能耗，實現可持續發展的目標。合理的布局有利于自然通風，加快建筑群內的熱交換和置換通風，有效改善建筑小區的空氣品質。

3 結束語

結果表明：

（1）水平方向上污染物的擴散受建筑高度的影響，但是垂直方向流場基本符合冪指數分布。

（2）在建筑的迎風側和頂部回流區，風洞試驗和數值模擬準確性高。

（3）流場的變化主要是由流線和湍流去的改變引起的。

（4）建筑小區污染物的擴散主要受建筑形狀、建筑布局、風速、風向等因素的影響。研究住宅區污染物的擴散可以有效改善居民區的空氣質量。

參考文獻

[1]歐陽琰，蔣維楣，等.城市小區環境流場及污染物擴散的風洞實驗研究[J].南京大學學報，2003，39（6）.

[2]郭棟鵬，閆函，等.復雜建筑物對近場擴散影響的數值與風洞模擬的比較分析[A].實驗流體力學，2013，27（2）.

[3]郭棟鵬，姚仁太.建筑物對污染物擴散影響的數值與風洞模擬研究[A]，2010，24（6）.

[4]楊麗.居住區風環境分析中的 CFD 技術應用研究.建筑學報[J]，2010（S1）：5-9.

[5]馬劍，陳水福.平面布局對高層建筑風環境影響的數值研究[J].浙江大學學報，2007，41（9）：1477-1481.

[6]林波榮，李瑩，趙彬，等.居住區室外熱環境的預測、評價與城市環境建設[J].城市環境與城市生態，2002，15（1）：41-43.

[7]尤學一，李莉.污染源對建筑小區影響的數值模擬[J].環境科學研究，2006，19（3）：13-17.

[8]王建輝.自然通風條件下高層居住建筑周圍空氣污染物擴散研究[D].重慶大學，2011.11.

[9]Stathopoulos T，Wu H. Generic models for pedest rian level winds in built-up regions[J]. Jour nal of Wind Engineering and Industrial Aerodyn amics，1995，40： 617-631.

[10]Tetsu K，Masao M，Yoshihide T，Akashi M.Wind tunn el tests on the relationship between building density and pedestrian-level wind velocity：dev elopment of guide lines for realizing acceptab le wind environment in resident neighborhoods[J].Building and Environment，2008，43：1699-1708.

[11]Cheng H，Castro 1P.Near wall flow over urban-like roughness[J].Boundary-Layer Meteorology 2002，104（2）：229-259.

[12]Davidson MJ， Snyder WH， Lawson RE， Hunt CR.Wind tunnel simulations of Plume dispersion through groups of obstacles[J]. Atmospheric Enviro nment，1996，30：3715-3731.

[13]Hugh Barton，Geoff Davis，Richard Guise. Sustain able settlements：a guide for planners，design ers and developers[C].New York：World Archite cture Special Report，1995.

作者簡介：岳紅蕾，現職稱：無，學歷：碩士，研究方向：建筑節能。