风场湍流特性对散状颗粒物风蚀污染的影响研究

论文摘要

大气边界层中的湍流交换和下垫面空气动力学参数的观测一直是环境气象研究的重要内容之一,湍流统计特征量是研究污染物浓度扩散的重要参数。本文在一港区对近地层内的风速、风向、温度及辐射强度等气象要素进行了现场观测,并运用统计理论分析了该区域内湍流强度、摩擦速度、阻力系数、动量通量、感热通量、Monin-Obukhov长度等湍流统计特征量的分布特点,为研究港口近地层的气象特征乃至该地区的大气污染物扩散参数提供了微气象的观测资料。本文采用微尺度动力学方法,在区域风与湍流场中研究风蚀颗粒物的污染扩散。污染模式主要包括三个模型：区域气象模型,近地层湍流模型和颗粒群扩散污染模型。其中气象诊断由气象模型完成,湍流闭合模型采用K-ε模型,颗粒物的时空分布采用Lagrangian随机模型。以国内三个港口粉尘污染为研究案例,分析了风场湍流特性对散状颗粒物风蚀污染扩散的影响,对风蚀粉尘的污染影响范围给出了明确的定量判定,得出了影响粉尘风蚀污染的港区布局的影响因素,其结论不仅丰富和发展了港口粉尘污染评价方法,提供了风蚀粉尘污染的预报模式,同时也可为港区煤炭、矿石码头的规划建设提供了相应的环保建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.3 本课题的主要研究任务
• 2 港区微尺度气象条件的监测和近地层湍流特征结构的分析
• 2.1 气象数据采集
• 2.2 大气湍流特征分析
• 2.3 本章结论
• 3 大气稳定度对污染物浓度影响分析
• 3.1 高斯扩散模式
• 3.2 污染物浓度估算
• 3.3 本章结论
• 4 散状颗粒物静态扬尘扩散
• 4.1 颗粒物分析
• 4.2 颗粒随机轨道模型
• 4.3 尘粒浓度场分析
• 4.4 本章结论
• 5 颗粒物风蚀扬尘污染模型的应用研究
• 5.1 模型简介
• 5.2 模拟结果及分析
• 5.3 本章结论
• 6 总结与展望
• 6.1 本文的总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献