重型颗粒物风蚀污染扩散模式研究与应用

论文摘要

在各种大气污染物中,颗粒物污染被公认为代表性最强、对人体健康危害最大的污染种类,目前已成为诸多城市大气环境达标的制约因素。与颗粒物有组织排放相比,国内对露天开放性无组织排放问题尚未系统研究。工矿企业、建筑工地以及港口码头等露天开放源堆场的风蚀扬尘,正日益成为城市颗粒污染的首要因子。本文以露天矿料堆场为例,采用理论分析、风洞试验和数值计算相结合的方法,对露天开放源堆场重粒子的露天扬尘污染扩散模型进行了研究。首先,源强作为颗粒物污染所必需的基础参数,对其量化和求解展开了研究。本文采用风洞试验技术测定煤尘颗粒起动风速值和尘源强度,建立了重粒子起动风速关系式,提出了扬尘量的实验关联式,并由起动风速与扬尘量之间的定量关系,建立颗粒起动判定的Re-Ar标准。这个标准克服了颗粒起动的主观判断,为起动风速的定量判定提供了技术。其次,以公认EPA模式为基础,采用空气动力学方法对露天堆场的源强估算进行了分析,提出了摩阻风速动力学的获取方法,克服了风洞试验特定工况的局限性,对于露天开放源定量估算的精细化研究提供了有效技术途径。再以数值计算为手段,从受力分析入手,采用污染扩散的DPM模型,将预测结果与风洞试验结果进行对比验证。并以高斯模式为例进行了模型精度分析,从而提出了以重粒子扩散污染为特征的露天堆场污染扩散模式。最后以某港口露天堆场为例,进行了煤尘颗粒的源强估算及污染浓度预测,为该类开放源颗粒物的防治提供科学依据,也为解决此类风蚀源强污染提供了有效的技术保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 露天尘源排放模式研究现状
• 1.3 露天尘源风蚀污染研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 重粒子起动规律及起尘量实验研究
• 2.1 实验装置与设计
• 2.2 颗粒起动风速的实验研究
• 2.3 静置颗粒料堆风蚀起尘量的实验研究
• 2.4 本章小结
• 3 露天堆场源强动力学估算模式研究
• 3.1 源强动力学估算模式
• 3.2 露天料场源强估算实例分析
• 3.3 本章小结
• 4 颗粒源风蚀污染扩散模式研究
• 4.1 常用的大气污染扩散模式
• 4.2 高斯倾斜模式对重粒子扩散的描述
• 4.3 颗粒运动轨迹的数值模拟
• 4.4 露天开放源堆场浓度预测模式分析
• 4.5 本章小结
• 5 动力学浓度预测方法在开放源堆场中的应用
• 5.1 单堆地面降尘浓度预测结果分析
• 5.2 颗粒污染扩散沿铅垂高度变化规律
• 5.3 某港口堆场地面降尘浓度预测
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献