一种实用的混合交通流BPR模型

针对城市道路混合交通问题,分析了小、中、大3类车型的车道、区位、断面分布特征,依据各车型车辆的道路路段固有阻抗和车型比例仿真构建了三幅路、四幅路、三幅路单行且公交可逆行等典型道路路段机动车流的车速流量实用模型(BPR模型),并以小、大型车比例差为变量对模型进行了修正.预测结果表明,修正模型能够适应各种交通组成情况,且具有相当高的计算精度,可以较准确地预测缺乏实地调查资料的道路路段交通流参数.     

基于BPR函数的道路阻抗研究

道路阻抗函数能够反映交通现状与通行时间的关系,如何准确确定道路阻抗是交通分配中急需解决的问题之一.美国公路局BPR (Bureau of Public Roads)函数是研究路段阻抗的基础,在分析探讨BPR函数作为道路阻抗的不足之后,对自由行驶时间与饱和度进行了修正,并考虑交通拥堵的存在,以提高BPR函数的实用性.基于大连市交通流实测数据,采用非线性回归模型计算改进BPR函数,分别对大连市的快速路、主干路、次干路和支路进行了参数标定.对比分析不同道路类型的标定结果,验证了考虑交通拥堵的改进BPR函数的正确性,最终得到的改进BPR函数能更好地反映大连市道路阻抗.     

城市道路路段环境交通容量

将城市环境空气质量控制的思想与城市道路交通容量的概念相结合,提出了城市道路环境交通容量的概念.基于格林希尔治(Greenshields)速度密度的线性模型,得到了速度流量的函数关系;基于机动车排放因子与行驶速度的关系,建立了机动车污染物排放浓度与交通量的关系;运用非线性规划理论,建立了以路段通行能力和污染物浓度控制标准为主要约束条件,以路段交通量最大为目标的最优化模型;运用拉格朗日广义乘子法给出了模型的求解算法.实例研究表明:在控制一氧化碳(CO)浓度下,各车型交通量与在控制二氧化氮(NO2)下的各车型交通量有比较大的差异,特别是微型车、中型车和公交车,造成了环境交通容量要小于道路交通物理容量很多,原因在于不同车型的不同污染物排放因子存在差异.因此,合理的交通结构不仅有利于提高道路交通容量,也有利于保护环境空气质量.     

方式划分与路网配流联合模型

利用方式划分和交通分配联合模型将公交OD在轨道交通和普通公交路网形成的广义路网上进行分配.构造了广义旅行费用函数,利用惩罚系数模拟乘客的心理行为,改进了BPR路段经验阻抗函数,对公交的拥挤条件进行描述,讨论乘客平均等车时间.基于广义旅行费用在广义公交路网上提出了满足用户平衡(UE)的方式划分与交通分配的联合模型和多路径增量分配法来近似模拟用户平衡状态的分配算法,提高了分配算法的效率.并给出简单的算例说明该联合模型能够实时地反映公交线路的实际客流量对旅行时间以及公交服务水平的影响.     

不同形式的高架桥对街道峡谷气流和污染物分布的数值分析

应用计算流体力学（CFD）软件FLUENT模拟了不同形式的高架桥在街道峡谷中的气流和污染物分布的状况.该高架桥的不同形式包括：高架桥的高度、高架桥的宽度以及高架桥是否有污染源.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动及污染物浓度分布进行了模拟计算,并分析了高架桥对风场及污染物扩散的影响.     

湍流模型和施密特数对街谷内污染扩散模拟的影响

选取不同的湍动施密特数,分别采用标准κ-ε模型和realizable κ-ε模型对孤立街道峡谷内的气流运动和污染物扩散进行了数值模拟.计算得到的气流速度场和污染物浓度分布表明,标准κ-ε模型和realizable κ-ε模型预测出极为相似的气流旋涡结构,即在峡谷内生成一个中心大致位于峡谷中央的顺时针大旋涡,并在此大旋涡的作用下污染物往峡谷的背风侧积聚.通过对比分析峡谷迎风面和背风面上的无量纲污染物浓度计算结果与风洞试验数据表明,湍动施密特数的改变并不影响计算空气流场,但改变污染物扩散方程中的湍动扩散率,增大湍动施密特数将减弱污染物的湍动扩散作用,使得峡谷顶部污染物外溢减少,从而导致峡谷内的污染物浓度计算值增大;只要给定合适的计算参数,标准κ-ε模型和realizable κ-ε模型均能预测出峡谷内的污染物扩散分布,标准κ-ε模型合适的湍动施密特数为0.4～0.6,而realizable κ-ε模型则为0.3～0.5;当取湍动施密特数为0.7(Fluent软件系统中的默认值)时,标准κ-ε模型的计算精度高于realizable κ-ε模型的计算精度.     

城市道路机动车不同车型对二次扬尘的贡献率

定量研究了城市道路机动车各车型对道路二次扬尘中总悬浮颗粒物(TSP)与可吸入颗粒物(PM10)的贡献率.在上海市杨浦区军工路部分路段采集TSP浓度、PM10浓度、气压、温度、风速及不同车型流量等数据,利用高斯扩散模型反推污染物源强,并据此计算出污染物单车排放因子.运用多元回归分析得知,小型车的两种污染物贡献率为负,中型车与大型车的贡献率为正,且大型车两污染物的贡献率分别为中型车的1.74倍和1.56倍.     

一种简化的短波信道ITS模型

短波信道的仿真是建立在短波通信系统基础上的.目前公认最好的宽带短波信道模型是ITS信道模型,针对ITS信道模型仿真的复杂性,运用Nakagami函数,对ITS信道模型中的功率延迟剖面函数进行了拟合,得到相对简单的仿真模型.通过对功率延迟剖面分布函数的分析验证以及赤道信道条件下延迟等高线的比对,证明了运用Nakagami函数进行拟合后获得的简化模型的可行性与合理性.     

城市道路间断流行程时间双峰分布

在传统行程时间单一概率分布研究基础上,提出了城市间断流行程时间概率分布模型.以正态分布和对数正态分布为典型分布,提出了6种不同的双峰概率分布函数,并利用最小二乘法和Frank-Wolfe算法进行建模和参数拟合.研究结果表明,双峰概率分布函数能够很好地拟合并反映城市道路间断流行程时间概率分布特征,突显其与连续流单一概率分布之间的差异性.研究结果为城市路网路径选择问题提供新的路段阻抗确定方法,也能够为交通分配提供新的路段行程时间概率函数.     

城市高架路沿侧细颗粒物的垂直分布特征研究

以上海市高架路为对象,通过移动设备开展数据采集,建立广义加性模型,对高架路细颗粒物(PM_(2.5))浓度的垂直分布及其与微观尺度下的交通、气象、位置等因素之间的关系进行了系统研究,并将原始影响因素的主成分分析结果作为输入变量,提出基于主成分分析法(PCA)的高架路交通污染物浓度垂直变化的神经网络预测模型(PCA-BPNN).结果表明:高度、相对湿度和交通流量对PM_(2.5)浓度垂直变化有着显著影响;PCA-BPNN模型能够较好地处理污染物扩散的非线性问题,消除变量间多重共线性,有效弥补污染物垂直扩散模型在道路微观尺度上预测的不足.     

污染物在江河中的流动扩散——扩散模型的应用

各种污染物在江河中的流动扩散是一很复杂的过程。因为污染物除随河水流动方向流动以外,还会向河水流动不同方向扩散。污染物也可能由于水体的自净作用而在流动过程中逐渐消失。由于扩散与自净作用,使江河下游污染物的浓度分布与上游者颇不相同。弄清这种污染物浓度分布规律,即在不同时间、不同距离的浓度变化,是环境工程中一个很重要的问题。本文以扩散模型对此问题作一些探讨。     

基于自编码网络的空气污染物浓度预测

深度学习为城市空气污染物浓度预测提供了更为强大的数据拟合能力,为空气污染预测提供全新的智能计算方法.为此,提出了一个基于自编码神经网络的污染物浓度预测模型AEPP(auto-encoder-based pollutant prediction).该模型包括编码器和解码器两个部分.其中,编码器用于提取出时间序列污染物浓度数据分布特征,即语境向量;解码器利用提取的特征预测未知时间内污染物浓度数据.模型中编码器和解码器采用多层LSTM(long short-term memory)模型结构,实现长时间依赖预测目标.实验表明,提出的模型可以提高对污染物浓度的预测水平.     

港湾污染场数值预报研究

污染物质浓度的水边界条件是污染场数值预报模型的重要组成部分,为避免人为取值所可能造成的浓度场数值预测结果的严重失真,本文设计了一种由排污速度,湾外常流流速及生、化净化速率确定水边界浓度值的方法,使边界条件的确定具备客观准则.本模型还考虑了生物、化学净化作用,这可望使预测结果更符合实况.本模型还用于分析污染物浓度分布随排污口位置的变化.     

基于污染物浓度设计值和相对响应因子的空气质量达标控制情景预测方法——以四川省“十四五”规划为例

提出一种基于污染物浓度设计值和相对响应因子的空气质量达标规划预测方法。首先通过数值模拟, 评估最近5年年际气象条件差异对空气污染物浓度的影响, 筛选出最接近5年平均气象条件的一年作为基准年, 将该基准年气象场和各排放情景作为输入进行空气质量模拟, 降低气象条件年际差异对未来污染物浓度水平预测的影响。然后, 基于基准情景和控制情景在不同排放水平的空气质量模式模拟结果, 将控制情景相对于基准情景的污染物模拟浓度的变化比例(相对响应因子)与污染物浓度设计值相结合, 进行控制情景的空气质量水平预测和达标分析。以四川省为例, 围绕相关减排政策, 设计多个虚拟控制情景, 对全省城市未来空气质量进行情景预测和达标分析, 为“十四五”空气质量规划落地策略的制定提供科学支撑。     

上海市高架道路污染物浓度分布模式研究

通过对上海市高架道路的车密度和污染物浓度进行实测统计,分析了两者之间的关系．根据分析结果,以车密度为主要变量,建立了高架道路污染物浓度分布模式．其模拟计算结果与实测数据相关性良好,证明该模式可根据车密度的变化预测高架道路的空气污染状况．     

不同加湿模式下甲烷湍流燃烧特性数值模拟

为研究水蒸气对甲烷燃烧的影响,基于简化的24步甲烷气相反应动力学机理,通过数值模拟的方法研究了在助燃空气和燃料中分别添加同体积的水蒸气对甲烷同轴湍流扩散火焰流场、组分浓度分布及污染物生成的影响,重点分析了中间产物OH基团对燃烧温度、污染物生成的影响.结果 表明:添加水蒸气后,两种加湿方式下整体燃烧室温度均降低,燃料预混水蒸气燃烧方式下降低幅度较大;该模式下对控制污染物排放效果优于空气预混水蒸气,最后基于燃烧稳定性和控制污染物排放确定了一种最优的蒸汽燃料预混比例为71.4％ CH4/28.6％ H2O.     

基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

 GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一,运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例,经过地质模型概化、参数确定、调参等过程,预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响,建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明,该区域地下水流向为自北向南,沿水流方向水位逐渐下降,水降幅度较为缓和,在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗;污染物的浓度在持续增加,局部污染物浓度高达4.1mg/L,污染的范围也逐渐扩大,污染面积约为8.23×10⁵ m²,污染物向下游扩散长度约1084.64 m,在垂向上,厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量,会加剧污染物的扩散速度。     

基于无网格法的一维水质回溯、预测模拟研究

基于无网格径向基函数配点法,建立恒定水流中的一维污染物浓度回溯和预测数学模型,结合任意时刻的实测污染物浓度空间分布,回溯并预测后期一段时间内的污染浓度分布。模型根据代价函数,并利用交叉验证法构建了不同形式的基函数组合形式,采用枚举法分析形状因子及比例因子等参数的最优取值范围,并与纯扩散及对流-扩散的解析理论值进行了比较。研究结果表明,采用合理的参数值、适当的时空域配点以及观测点数量,该无网格法模型能够准确地回溯并且预测今后的污染物浓度分布特征,为今后水环境工程快速识别污染源、污染物扩散预警提供了一定的参考。     

太原市冬季气象条件对污染物PM10迁移扩散的模拟研究

利用CALPUFF和HYSPLIT模式,以太原一电厂为污染源,模拟了初冬时段PM10的扩散过程,在分析地形及复杂风场对污染物扩散的影响时,研究了PM10在典型气象条件下的迁移扩散.模拟计算结果表明:气象条件不利于污染物扩散,造成太原市区西部古交和万柏林间高PM10浓度区;同时,小静风条件下的局地环流造成市区PM10浓度较高.还探讨了利用模式结果和监测数据估算源项的方法,研究表明,数值模式可以用来进行大气质量模拟并进行污染源管理.     

剧烈燃烧型污染事故大气扩散规律的研究

通过黄磷剧烈燃烧事故对土壤污染规律的研究,分析剧烈燃烧型污染事故大气污染物浓度分布趋势,选择复杂地形上三维平流扩散方程数值模式进行计算,并绘制出水平流场和垂直剖面流场以及地面浓度分布图