周姝雯,唐榮莉,張育新,馬克明,*

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心, 重慶 401329

綠化帶作為街道峽谷的綠色基礎(chǔ)設(shè)施,能發(fā)揮多種生態(tài)服務(wù),如改變街道峽谷內(nèi)氣體流動(dòng)、提供蔭蔽、過(guò)濾污染物,從而改善微環(huán)境[1]。良好的街道峽谷微環(huán)境能夠滿(mǎn)足城市公共空間舒適度的要求,促進(jìn)城市居民外出活動(dòng)的積極性,降低建筑物的能源消耗[2]。合理設(shè)置街道綠化帶,妥善管理樹(shù)冠覆蓋是改善街道風(fēng)環(huán)境、移除空氣環(huán)境污染物非常重要的策略。

植物特征的差異會(huì)造成街道峽谷內(nèi)污染狀況的差異。植物冠層會(huì)改變街道峽谷內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)、減弱街道峽谷內(nèi)的環(huán)形渦流、降低街道建筑頂部空氣交換速率,從而導(dǎo)致街道通風(fēng)效應(yīng)減弱和污染物濃度增加[1]。目前,一些針對(duì)街道峽谷中綠化帶內(nèi)樹(shù)木連續(xù)性、樹(shù)冠孔隙度開(kāi)展風(fēng)速及污染物濃度的響應(yīng)研究發(fā)現(xiàn),孔隙度越大[3]、樹(shù)木之間間隔越寬[4],空氣流通越好、越利于污染物的擴(kuò)散。也有研究發(fā)現(xiàn)綠化帶位置的影響,McNabola等[5]和Gromke等[6]分別應(yīng)用計(jì)算機(jī)流體模型 (Computational Fluid Dynamics, CFD)和風(fēng)洞試驗(yàn)法證實(shí)了街道中央一道低矮墻體或一條連續(xù)的灌木籬墻有利于降低街道峽谷中行人的空氣污染物暴露風(fēng)險(xiǎn)。本研究嘗試在街道峽谷中設(shè)置不同位置的針葉及闊葉喬木,測(cè)試是否具有同樣的規(guī)律。

樹(shù)冠形狀對(duì)街道風(fēng)場(chǎng)的影響研究未見(jiàn)報(bào)道。樹(shù)冠幾何結(jié)構(gòu)對(duì)行人水平局域風(fēng)環(huán)境具有重要影響,樹(shù)冠形狀的精確表達(dá)在模擬局域風(fēng)環(huán)境及局域顆粒污染物分布時(shí)至關(guān)重要[7-8]。然而許多數(shù)值模型往往忽略植物樹(shù)冠形狀,僅以最基本的柱狀形式來(lái)表示植物[9]。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)法能夠展示綠化帶的詳細(xì)設(shè)置,可用于樹(shù)冠形狀對(duì)街道峽谷風(fēng)場(chǎng)及污染物擴(kuò)散的影響研究。

氣體污染物濃度基本不會(huì)因樹(shù)木覆蓋的變化而變化,但空氣顆粒物濃度受到綠化帶的明顯影響[10]。并且近道路綠化帶對(duì)顆粒污染物的截獲能力隨顆粒粒徑的增大而增大[11]。因此本研究選擇數(shù)值模型所能模擬的最大粒徑顆粒物PM10作為模擬污染源。

本研究將物理學(xué)的風(fēng)洞試驗(yàn)方法運(yùn)用到城市生態(tài)學(xué)研究中,結(jié)合三維微尺度數(shù)值模型法提出一種在CFD模型中能夠近似模擬不同樹(shù)冠形狀的新方法,分析街道峽谷樹(shù)冠形狀及綠化帶位置對(duì)風(fēng)速場(chǎng)和污染物分布的影響,探索街道峽谷綠地設(shè)置的優(yōu)化方案,為城市大氣環(huán)境管理和綠地建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 風(fēng)洞試驗(yàn)

試驗(yàn)利用北京林業(yè)大學(xué)風(fēng)洞設(shè)備進(jìn)行,風(fēng)洞設(shè)備分為動(dòng)力段、過(guò)渡段及試驗(yàn)段(圖1)。該設(shè)備中模擬區(qū)域的大小為0.6 m×0.6 m×12 m,環(huán)境平均溫度為21 ℃,大氣壓強(qiáng)為101.3 kPa。該風(fēng)洞設(shè)備的主要監(jiān)控系統(tǒng)由三維移測(cè)系統(tǒng)、熱膜風(fēng)速儀和熱線風(fēng)速儀組成。該儀器迎風(fēng)界面小,總迎風(fēng)面積不超過(guò)風(fēng)洞截面的5%,雷諾數(shù)達(dá)到自模擬的范圍。TSI公司生產(chǎn)的IFA300型單絲熱膜探頭風(fēng)速儀用于測(cè)量風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速廓線和邊界層厚度。KIMO公司生產(chǎn)的熱線風(fēng)速儀則用于試驗(yàn)段風(fēng)速流場(chǎng)的觀測(cè),該儀器在3.1—30 m/s量程內(nèi)的測(cè)量精度達(dá)到±0.1 m/s。在本研究中,風(fēng)速儀每秒記錄1次風(fēng)速數(shù)據(jù),每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)取10 s內(nèi)的平均值作為該觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速數(shù)據(jù)。本研究預(yù)設(shè)實(shí)際與模擬街道的比例尺為150∶1,模型中的街道峽谷長(zhǎng)度為L(zhǎng)=40 cm,兩側(cè)為高度H=8 cm的連續(xù)建筑,街道寬度W=8 cm。重點(diǎn)關(guān)注的行人高度1.5 m在實(shí)驗(yàn)中對(duì)應(yīng)1 cm高度。

在模擬區(qū)域中復(fù)現(xiàn)大氣邊界層的動(dòng)力學(xué)特征是保證模擬結(jié)果準(zhǔn)確性的重要前提[12]。通過(guò)調(diào)整尖劈和粗糙元的位置及數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)洞過(guò)渡段的粗糙度,使風(fēng)洞內(nèi)風(fēng)速廓線與實(shí)際風(fēng)速廓線的冪律趨于相同,從而實(shí)現(xiàn)模型的動(dòng)力學(xué)相似條件。風(fēng)速廓線的測(cè)量位點(diǎn)在試驗(yàn)段起始斷面的垂直中心線上(圖1)。初始風(fēng)速設(shè)置為8 m/s,近地層的平均水平風(fēng)速模擬用以下冪律公式表示：

(1)

試驗(yàn)中,將模型中的建筑物高度作為參考高度zref=H=8 cm,將該高度模型上游基本未受干擾處的風(fēng)速作為風(fēng)速參考值U(zref)=7.62 m/s。試驗(yàn)測(cè)得風(fēng)速廓線的穩(wěn)定度參數(shù)αU=0.18(圖1)。參照城區(qū)與郊區(qū)的典型穩(wěn)定大氣邊界條件[13],穩(wěn)定度參數(shù)0.15≤αU≤0.25屬于中性大氣穩(wěn)定度(D型)條件。

圖1 風(fēng)洞設(shè)備及其構(gòu)造示意圖Fig.1 Wind tunnel and the structure diagram

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)變量包括街道與風(fēng)向之間的夾角α、樹(shù)冠形狀和綠化帶位置(表1)。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

樹(shù)冠形狀考慮闊葉冠形與針葉冠形(圖2a),街道中的闊葉樹(shù)木模型高度Ht1=6 cm、枝下高h(yuǎn)t1=2 cm、冠幅P1=3 cm,針葉樹(shù)木模型高度Ht2=6 cm、枝下高h(yuǎn)t2=1 cm、冠幅P2=2 cm。綠化帶位置考慮兩種情況：在街道峽谷內(nèi)靠近兩側(cè)建筑設(shè)置兩側(cè)綠化帶和在街道峽谷中央設(shè)置中央綠化帶(圖2b)。街道寬高比和長(zhǎng)高比是實(shí)驗(yàn)的常量,分別為W/H=1和L/H=5。

實(shí)驗(yàn)風(fēng)速測(cè)量點(diǎn)呈網(wǎng)格分布(圖2b,c圓點(diǎn)所示)。垂直方向設(shè)置4個(gè)梯度：1、3、6、8 cm,分別對(duì)應(yīng)1.5(呼吸帶高度)、4.5、9、12 m的實(shí)際高度；水平方向則在街道兩側(cè)的人行道背風(fēng)面和迎風(fēng)面布點(diǎn),沿道路每5 cm布一個(gè)點(diǎn)。在理論上：當(dāng)α=0°時(shí)(平行于街道),街道迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)的風(fēng)速分布情況相同；當(dāng)α=90°時(shí)(垂直于街道),街道兩端的風(fēng)速分布情況相同。因此在實(shí)際測(cè)量中針對(duì)這些位置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)未進(jìn)行全部測(cè)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Surfer 11.0對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值,實(shí)現(xiàn)風(fēng)速場(chǎng)數(shù)據(jù)的可視化,便于更直觀地對(duì)比分析植物設(shè)置對(duì)街道峽谷迎風(fēng)面和背風(fēng)面二維風(fēng)速場(chǎng)的影響。插值方法采用克里金插值法,以變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ),在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì),考慮了空間屬性在空間位置上的變異分布,能夠反映空間場(chǎng)的各向異性。

ENVI-met模型是一個(gè)用于模擬城市街區(qū)尺度“實(shí)體表面-植物-空氣”相互作用的高分辨率三維CFD模型[14]。用ENVI-met模型設(shè)置PM10污染源得到各實(shí)驗(yàn)組中的三維污染物濃度場(chǎng),對(duì)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果加以驗(yàn)證,并分析污染物濃度與風(fēng)速的依賴(lài)關(guān)系。ENVI-met需輸入氣象參數(shù)、道路特征參數(shù)、污染物特征參數(shù)、植物特征參數(shù)及建模網(wǎng)格(表2)。

表2 ENVI-met模型輸入?yún)?shù)

在模擬植物樹(shù)冠形狀時(shí)采用在不同高度賦予植物模型不同面積密度(LAD)值的方法建立柱形植物模型,并以此代表不同樹(shù)冠形狀的植物(圖3)。

圖3 ENVI-met模型中植物模型的葉面積密度(LAD)設(shè)置 Fig.3 Settings of tree models′ leaf area density (LAD) in ENVI-met

采用SPSS 21.0分析污染物質(zhì)量濃度與風(fēng)速之間的相關(guān)關(guān)系,以及非參數(shù)分析即Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)方法描述污染物質(zhì)量濃度與風(fēng)速之間的相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 風(fēng)速場(chǎng)

將風(fēng)洞試驗(yàn)及ENVI-met所得風(fēng)速數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理使得所有值落在區(qū)間[0,1]之間,對(duì)比風(fēng)向垂直于街道峽谷時(shí)兩種方法對(duì)照組的風(fēng)速場(chǎng)。風(fēng)洞試驗(yàn)迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)速分布略有不同,但整體呈現(xiàn)出中間高、兩端低的分布規(guī)律(圖4)。街道峽谷兩端(x=0 cm或x=40 cm)的平均風(fēng)速(ve=1.79 m/s)大約是街道中央(x=20 cm)平均風(fēng)速(vc=0.90 m/s)的2倍。迎風(fēng)面在街道峽谷中下部的風(fēng)速較低,出現(xiàn)了一個(gè)明顯的低風(fēng)速區(qū)。背風(fēng)面的低風(fēng)速區(qū)則出現(xiàn)在靠近街道峽谷中央的兩側(cè)及街道峽谷中上部。

數(shù)值模擬的風(fēng)速分布也基本呈現(xiàn)出中間高、兩端低的分布規(guī)律,相較風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果而言背風(fēng)面和迎風(fēng)面下方的低風(fēng)速區(qū)向相反的方向發(fā)生偏移(圖4)。

2.2 樹(shù)冠形狀對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響

將單株闊葉樹(shù)模型和針葉樹(shù)模型置于風(fēng)洞設(shè)備進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)樹(shù)冠形狀影響著不同高度的樹(shù)木周?chē)L(fēng)場(chǎng)。針葉樹(shù)在行人高度對(duì)風(fēng)的阻礙作用更強(qiáng),而闊葉樹(shù)在樹(shù)冠中央高度對(duì)風(fēng)的阻礙更強(qiáng)(圖5)?？梢?jiàn)樹(shù)木在冠幅大且茂密的冠層高度對(duì)風(fēng)的阻礙作用更明顯,錐形的針葉樹(shù)在高度低的位置對(duì)風(fēng)有較大阻礙,近似圓形的闊葉樹(shù)在冠層中間高度對(duì)風(fēng)的阻礙更強(qiáng)。

圖4 對(duì)照組風(fēng)速分布/(m/s)Fig.4 Wind speed distribution of the control groupα=90°

圖5 不同樹(shù)冠形狀在不同高度的二維風(fēng)場(chǎng)/(m/s)Fig.5 Two-dimensional wind field of different crown profile in different hight

2.3 綠化帶設(shè)置的影響

2.3.1 綠化帶設(shè)置對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響

當(dāng)α=90°時(shí),街道兩端的風(fēng)速分布沿x=20 cm軸線對(duì)稱(chēng),街道峽谷內(nèi)呈現(xiàn)出中間風(fēng)速低、兩端風(fēng)速高,下部風(fēng)速低、上部風(fēng)速高的規(guī)律,迎風(fēng)面的平均風(fēng)速往往低于背風(fēng)面(圖6)。闊葉冠形的設(shè)置相比針葉樹(shù)冠形狀更利于通風(fēng),中央綠化帶的設(shè)置相比兩側(cè)綠化帶更利于通風(fēng)。

圖6 風(fēng)洞試驗(yàn)背風(fēng)面和迎風(fēng)面的風(fēng)速分布/(m/s)(α=90°)Fig.6 Wind speed distribution of leeward side and windward side in each group

當(dāng)α=0°時(shí)街道兩側(cè)人行道平面的風(fēng)速分布基本相同,僅列出一側(cè)。街道峽谷內(nèi)的風(fēng)速比α=90°時(shí)更大,沿街道走向有減小的趨勢(shì)(圖7)。當(dāng)冠形為闊葉時(shí),中央綠化帶設(shè)置對(duì)風(fēng)速的阻擋作用更?。划?dāng)冠形為針葉時(shí),兩側(cè)綠化帶設(shè)置利于街道峽谷上部形成較大風(fēng)速。

圖7 人行道面風(fēng)速分布/(m/s)(α=0°)Fig.7 Wind speed distribution of the pavement

2.3.2綠化帶設(shè)置對(duì)PM10分布的影響

當(dāng)風(fēng)向垂直于街道峽谷走向時(shí)：在兩側(cè)針葉綠化帶設(shè)置下街道峽谷背風(fēng)面PM10質(zhì)量濃度最大,最大值達(dá)10.5 μg/m3；在中央闊葉綠化帶設(shè)置下街道峽谷背風(fēng)面PM10質(zhì)量濃度最小,最大值僅7.5 μg/m3(圖8)。各綠化帶設(shè)置組在迎風(fēng)面對(duì)PM10質(zhì)量濃度的影響不明顯,平均值均低于3 μg/m3。樹(shù)木顏色的由深到淺依次表示葉面積密度由2.0 m2/m3到0.5 m2/m3,圖8左列表示針葉樹(shù)木,右列表示闊葉樹(shù)木。

當(dāng)風(fēng)向垂直于街道峽谷走向時(shí),對(duì)比呼吸帶高度(1.5 m)的PM10質(zhì)量濃度分布：中央綠化帶設(shè)置下PM10質(zhì)量濃度比兩側(cè)綠化帶更低,闊葉冠形設(shè)置下PM10質(zhì)量濃度比針葉冠形設(shè)置更低(圖9)。這種污染物分布規(guī)律在街道背風(fēng)面尤為顯著。行人的污染暴露規(guī)律為：兩側(cè)針葉綠化帶(約13.5 μg/m3)>兩側(cè)闊葉綠化帶(約10.5 μg/m3)>中央針葉綠化帶(約7.5 μg/m3)>中央闊葉綠化帶(約 6 μg/m3)。

圖8 街道中央縱剖面PM10濃度分布Fig.8 PM10 concentration distribution of street central profile

圖9 行人高度(1.5m) PM10濃度分布Fig.9 PM10 concentration distribution of pedestrian level (1.5m)

3 討論

3.1 模型有效性驗(yàn)證

使用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與ENVI-met模型模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以驗(yàn)證風(fēng)速場(chǎng)的一致性。兩種模擬方法中街道峽谷兩端風(fēng)速都遠(yuǎn)大于中央風(fēng)速,這是由于街道兩端存在角區(qū)渦流[19],加速了空氣流動(dòng)。迎風(fēng)面中下部低風(fēng)速區(qū)和背風(fēng)面下部?jī)蓚€(gè)低風(fēng)速區(qū)的出現(xiàn)與街道峽谷內(nèi)的爬躍流有關(guān)[20]。然而,ENVI-met模擬結(jié)果中迎風(fēng)面和背風(fēng)面下方的的低風(fēng)速區(qū)向相反的方向發(fā)生偏移,造成這種偏移的原因在于ENVI-met考慮了模擬區(qū)域的地理特征,能夠模擬地轉(zhuǎn)風(fēng)的影響,在不對(duì)稱(chēng)分布的水平風(fēng)壓作用下街道峽谷內(nèi)的風(fēng)速分布整體發(fā)生了偏移[21]。盡管在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下數(shù)值模擬的低風(fēng)速區(qū)發(fā)生了偏移,但是風(fēng)洞試驗(yàn)法和數(shù)值模擬法在街道峽谷迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)速分布規(guī)律仍然類(lèi)似,證明了ENVI-met數(shù)值模型法與風(fēng)洞試驗(yàn)法對(duì)風(fēng)場(chǎng)模擬的結(jié)果具有一致性。

3.2 污染物濃度與風(fēng)速的相關(guān)性

污染分布與風(fēng)速有密切的依賴(lài)關(guān)系。一般而言,空氣污染物會(huì)隨著氣流分散,風(fēng)速越大的位置空氣流通和交換情況越好,污染物濃度越小。過(guò)去的研究中常用線性關(guān)系來(lái)反映污染物濃度與風(fēng)速之間的相關(guān)關(guān)系[17],然而實(shí)際中的風(fēng)向和風(fēng)速是持續(xù)變化的,加之污染源位置不同、排放強(qiáng)度不同、行人及車(chē)輛的擾動(dòng)等因素,用簡(jiǎn)單線性相關(guān)關(guān)系描述二者的依賴(lài)關(guān)系有局限性。本研究對(duì)ENVI-met模型輸出的所有網(wǎng)格中的PM10質(zhì)量濃度進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),結(jié)果不符合正態(tài)分布。污染物質(zhì)量濃度與風(fēng)速之間的相關(guān)關(guān)系不是簡(jiǎn)單線性相關(guān),采用非參數(shù)分析即Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)方法能夠規(guī)避Pearman相關(guān)分析只適用于描述線性相關(guān)關(guān)系的缺點(diǎn),更客觀地反映兩個(gè)風(fēng)速與污染物質(zhì)量濃度的共變趨勢(shì)[22]。統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果顯示PM10質(zhì)量濃度與對(duì)應(yīng)的風(fēng)速呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.780,P<0.01),表明較大風(fēng)速更利于加快PM10擴(kuò)散、降低PM10質(zhì)量濃度。

3.3 樹(shù)冠形狀的效應(yīng)

在水平方向上,各高度層的冠幅大小和樹(shù)冠孔隙度影響影響氣流的水平運(yùn)動(dòng)(圖5)；在垂直方向上,針葉樹(shù)上端體積更小,有更多的空間供給街道峽谷上部的空氣交換(圖8)。因此為了降低街道峽谷的行人污染物暴露,應(yīng)盡量選擇闊葉冠形的樹(shù)木保證街道峽谷下部的空氣流通。

用數(shù)值模型在植物模型不同高度賦予不同LAD值的方法可以體現(xiàn)出不同樹(shù)冠形狀對(duì)街道峽谷內(nèi)污染分布影響的差異。街道峽谷中的植物冠層體積往往是街道峽谷體積的4%—14%[23],植物是街道峽谷局域微環(huán)境中的重要組成部分。Endalew等[24]采用風(fēng)洞法檢驗(yàn)樹(shù)木冠層內(nèi)部的氣流流動(dòng)細(xì)節(jié),證明在CFD模型中忽略樹(shù)木冠層結(jié)構(gòu)的影響的確會(huì)造成湍流計(jì)算的嚴(yán)重偏差?？梢?jiàn)準(zhǔn)確模擬樹(shù)冠形狀能夠提高數(shù)值模型的精度,這對(duì)于街道峽谷湍流模擬研究至關(guān)重要。

3.4 綠化帶位置的效應(yīng)

在街道中央設(shè)置一列綠化帶比在街道兩側(cè)設(shè)置兩列綠化帶更能有效降低行人污染物暴露風(fēng)險(xiǎn)(圖9)。之前的研究中曾得到過(guò)類(lèi)似的結(jié)論：McNabola等[5]及Gromke等[6]分別用CFD模型和風(fēng)洞試驗(yàn)的方法證明了在街道峽谷中央設(shè)置低矮邊界墻及灌木籬墻能顯著降低背風(fēng)面人行道處的污染物濃度。原因在于街道峽谷中央連續(xù)排列的植物會(huì)改變從上空進(jìn)入街道峽谷的氣流方向,使原本直接經(jīng)過(guò)交通污染流向背風(fēng)面的氣流向街道峽谷上空流動(dòng),將街道峽谷近地面的污染物帶出相對(duì)封閉的街道環(huán)境,從而改善街道峽谷背風(fēng)面的空氣質(zhì)量。

3.5 研究的局限性

首先,風(fēng)洞試驗(yàn)所布設(shè)的樣點(diǎn)數(shù)量有限,插值結(jié)果不能完全代替觀測(cè)數(shù)據(jù)。在迎風(fēng)面和背風(fēng)面分別選擇36個(gè)呈網(wǎng)格分布的樣點(diǎn),插值結(jié)果受樣點(diǎn)位置和樣點(diǎn)密度影響,在今后的工作中可以適當(dāng)提高樣點(diǎn)密度,在有一定數(shù)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,插值結(jié)果才會(huì)更逼近真實(shí)值[25]。其次,本試驗(yàn)未對(duì)街道峽谷中的熱力作用做詳細(xì)研究,僅將擴(kuò)散過(guò)程簡(jiǎn)單視為絕熱過(guò)程。在實(shí)際情況中,街道峽谷地面源污染物的擴(kuò)散過(guò)程受熱力因素的影響比較大,如街道峽谷內(nèi)的自然對(duì)流引起的擴(kuò)散。再次,本研究考慮的綠化帶設(shè)置方式有限,在今后的研究中應(yīng)設(shè)置更多數(shù)量更接近實(shí)際情況的綠化帶進(jìn)行對(duì)比研究。最后,本研究忽略了氣象因子的影響。除了風(fēng)為顆粒污染物疏散提供條件外,氣壓[26]、總輻射量[27]、溫濕度[28]等因素也與顆粒污染物濃度之間有一定的相關(guān)性。

4 結(jié)論

(1)提出了一種新的樹(shù)冠形狀模擬方法,即在數(shù)值模型(植物模型)中不同高度賦予不同LAD值,可以有效提高典型街道峽谷內(nèi)污染狀況的模擬精度。

(2)樹(shù)冠形狀形成的復(fù)雜細(xì)小湍流會(huì)改變街道峽谷中的風(fēng)環(huán)境和污染物分布。為了改善街道峽谷行人水平的污染物暴露,應(yīng)選擇低層冠幅和孔隙度小的闊葉冠形樹(shù)木,以保證街道峽谷下方的空氣流通。

(3)對(duì)于樹(shù)冠連續(xù)的喬木綠化帶,其位置的不同將導(dǎo)致街道峽谷中渦流結(jié)構(gòu)的差異。街道中央綠化帶設(shè)置比兩側(cè)綠化帶設(shè)置更利于降低行人的污染暴露風(fēng)險(xiǎn)。

(4)在街道峽谷中央設(shè)置闊葉樹(shù)冠綠化帶最利于降低行人污染暴露風(fēng)險(xiǎn),是城市道路綠化帶建設(shè)的最佳選擇。

致謝：北京林業(yè)大學(xué)丁國(guó)棟教授及王朧、賽克對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)給予幫助,中山市氣象局勞釗明對(duì)數(shù)值模型使用給予幫助,特此致謝。