Fluidyn软件在京承高速（G45）机动车道路污染研究中的应用

道路位置

京承高速公路是《国家高速公路网规划》中大广高速公路（G45）的重要组成部分，对于打开承德连接内蒙古、东北，通向沿海的大通道，形成环京津地区北京、承德、秦皇岛的旅游“金三角”具有重要意义。对促进京、津、冀、环渤海地区经济发展，实现城市总体规划，引导城市空间布局和功能的调整，支持新城建设，促进城乡协调发展都将起到积极的协调作用。它也标志着京承经济区域合作将进入一个新阶段。

实测交通量

• 表1 河下桥站2015年月均分车型交通量观测数据

单位：辆/日




观测站名称	月份	中小客	大客车	小货车	中货车	大货车	特大货	集装箱
河下桥	1月	5842	1697	2484	1871	1625	1116	1990
河下桥	2月	5974	1709	1916	990	867	611	1049
河下桥	3月	5866	1721	2508	1895	1649	1140	2014
河下桥	4月	5902	1757	2544	1931	1685	1176	2050
河下桥	5月	5950	1805	2592	1979	1733	1224	2098
河下桥	6月	5962	1817	2604	1991	1745	1236	2110
河下桥	7月	5998	1853	2640	2027	1781	1272	2146
河下桥	8月	6022	1865	2664	2051	1805	1296	2170
河下桥	9月	5962	1817	2604	1991	1745	1236	2110
河下桥	10月	6022	1877	2664	2051	1805	1296	2170
河下桥	11月	5710	1565	2352	1739	1493	984	1858
河下桥	12月	5806	1661	2448	1835	1589	1080	1954







风频

根据本地区多年的气象统计资料，累年各月份风向频率见表4.9。该地区全年主导风向为NW，出现频率为11%；其次是N、NNW向风，各占7%。春、夏、秋、冬各季节盛行风也均为NW，分别占各季频率为11%、8%、11%、18%

风速

该地区年平均风速为2.7m/s，冬、春季风速较大，夏、秋季风速较小。另外，各方向年风速变化情况为：NW风向平均风速最大（3.79m/s），其次是WNW和NNW（分别为3.15m/s和3.06m/s）；W向年平均风速最小（l.23m/s），其次是E和SE向风（均为l.55m/s）。




公路沿线敏感点选取






范围与时间段

选取京承高速公路的三个路段区域，在四个年份逐时气象条件下进行基于CFD方法的扩散计算。计算时取5km×5km的计算域，其中包含4km×4km的范围内的地形起伏。












气象数据

距离计算选取的路段最近的气象站为密云上甸子气象站（站号54421），其位于东经117.1167度，北纬40.65度，海拔293.3米。

气象数据为2008年、2010年、2012年、2015年各年逐小时数据，每条数据包括：年、月、日、时、10min风向（度）、10min平均风速（m/s）、气温（℃）、总云量（成）、低云量（成）等。




各年风向玫瑰图




源强数据

道路上由于机动车排放的污染物源强根据实际交通量数据进行计算获得。根据《公路建设项目环境影响评价规范》（JTG B03-2006）中附录E车辆单车排放因子推荐值，对排放源强进行计算。







年平均污染物浓度分布



2008年NOx年均浓度分布



2010年NOx年均浓度分布



2012年NOx年均浓度分布



2015年NOx年均浓度分布



2010年CO年均浓度分布



2012年CO年均浓度分布



2015年CO年均浓度分布




典型日污染物浓度分布












NOx（氮氧化物）24小时平均浓度分布



CO（一氧化碳）24小时平均浓度分布




结果分析

从以上各计算结果可以得出以下规律：

• 各路段各年份NOx的年平均浓度在道路两侧200m范围外均满足大气环境质量标准二级标准；
• 由于CO没有年平均浓度标准值，故不做其达标性评价。但各路段各年份CO年平均浓度结果显示，其浓度分布在道路两侧200m外均远小于24小时平均的标准值。
• 根据2010年、2012年、2015年的NOx、CO的年平均浓度结果，其分布均随年份逐渐增大，且2015年结果显示在道路两侧200m处NOx浓度值已经接近标准值。原因是由于交通量逐年增加，其排放量也逐年增大。2008年结果略高，是由于没有获取该年份的交通量数据而采用了环境影响报告书中的预测数据。结合2010年、2012年实测交通量数据，该预测交通量明显偏大。故而也导致了2008年各污染物年平均浓度也相对较大。
• 根据典型日气象条件下的计算结果，各路段个别时段NOx的1小时平均浓度和24小时平均浓度均有在道路两侧200m处超出相应的标准值，而CO的浓度小于标准值。
• 根据主导风向下的计算结果，各路段NOx的浓度分布在道路两侧200m处均有超出年平均浓度标准值。CO的浓度相对较低。