气象工程论文提纲

论文题目：西安市土方施工扬尘产尘机理及扩散规律研究

摘要：近年来西安城市化发展迅猛,城区的大规模扩建使得大型用地开发项目的建设体量呈上升趋势,但就西安市2016-2018年城市环境空气质量状况却令人堪忧。此外,西安市又属于典型湿陷性黄土地区,此类土质在工程建设项目中的土方施工阶段掘出的土方填料极易产尘。土方填料及附着在裸露土质表面的土方颗粒易在外界扰动下因黏性力的减弱而脱离原束缚表面,借助风场起扬形成二相流,对局部地区乃至城市大气环境造成严重污染。此外,土方颗粒还会在外力作用下如碾压作用,当作用力的合力大于临界起锚荷载时,亦会起扬形成土方扬尘。西安市积极响应治霾减排政策,污染来临之际全市施工单位停产停工,“一刀切”的关停模式使得施工企业经济损失较大,且“一刀切”的关停模式缺少参考依据和指导性的标准条例。西安市土方工程施工扬尘的排放以及扬尘造成的环境污染问题已经引起工程人员与环境保护人员的重视,明确西安市土方工程施工产尘机理及其扩散规律已成为亟待研究与解决的重要问题。为此,围绕上述问题本文展开如下研究工作:（1）对测试阶段得到的土方扬尘浓度样本数据做非线性回归拟合,研究得出TSP、PM10及PM2.5浓度预测模型,经反向验证,预测效果较为理想;以PM10浓度模型为例yPM10=-0.2781x~4+5.045x~3-20.98x~2-16.031x+342.53。在粒径分析研究中发现有61.24%的土方扬尘颗粒粒径大于10μm。（2）进一步展开土方扬尘浓度与气象因子间的相关特性研究,针对西安市的城市环境温度、相对湿度、风向及风速参数具体展开;以PM10和气象因子间的相关性为例,土方扬尘颗粒PM10浓度与温度参数在0.01水平双侧显著正相关;相对湿度在0.05水平双侧显著正相关;与风速和风向参数则是在0.05水平双侧显著负相关;以此明确气象因子对土方扬尘浓度值的影响特性。（3）明确产尘作用力并细化分类,建立并完善相应的理论数值模型,在产尘作用力基础上确定土方扬尘临界起锚荷载,使用数值模型刻画,确立土方扬尘产尘机理。研究认为,影响土方施工扬尘浓度的产尘作用力需着重考虑扬尘颗粒的重力、诱导气流、振动效应以及气动阻力的作用及影响。（4）针对土方工程中的尘源点建立相应的排放模型,模型涵盖排放因子和排放量;重点结合西安市夜间土方施工特征及环境气候因素的影响,对排放模型进行合理修正。研究发现土方装卸操作扬尘排放量最高,PM10排放量达31795.09kg,而土方堆场扬尘排放量最少,PM10排放量仅有16.91kg。并以上述研究结果为基础,制定得到合理有效的降尘抑尘策略。

关键词：相关性;产尘作用力;排放扩散模型;拟合预测;降尘对策

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 土方施工扬尘研究进展

1.2.1 扬尘源解析研究进展

1.2.2 扬尘排放特性研究进展

1.2.3 扬尘排放相关量化模型研究进展

1.2.4 扬尘的降尘对策研究进展

1.3 本课题主要研究内容和研究路线

2 典型土方工程施工扬尘浓度测试方案设计

2.1 测试工程概况

2.2 测试仪器概况

2.3 土方施工扬尘监测点的布置及测试方法

2.3.1 测点布置的选取及依据

2.3.2 测试方法及数据采集

3 土方施工扬尘浓度与粒径分布规律探究

3.1 土方扬尘浓度监测结果与数据分析

3.2 土方施工扬尘浓度分布规律

3.3 土方施工扬尘粒径分布规律

3.4 本章小结

4 气象因子对土方施工扬尘浓度的影响研究

4.1 土方扬尘PM_(2.5)浓度与气象因子相关性研究

4.2 土方扬尘PM_(10)浓度与气象因子相关性研究

4.3 土方扬尘TSP浓度与气象因子相关性研究

4.4 本章小结

5 土方施工扬尘产尘机理的研究

5.1 产尘作用力力学特性研究

5.1.1 产尘作用力类别

5.1.2 产尘作用力特性研究

5.2 土方扬尘的临界荷载研究

5.2.1 临界荷载的理论分析

5.3 产尘作用力影响土方施工扬尘浓度的主次研究

5.4 本章小结

6 土方施工扬尘排放量预测模型的搭建与解析

6.1 建立扬尘排放量预测模型

6.1.1 土方施工现场裸露地表扬尘排放估算模型

6.1.2 土方施工区域内道路扬尘排放估算模型

6.1.3 土方填料堆场扬尘排放估算模型

6.1.4 土方填料装卸操作扬尘排放估算模型

6.1.5 风蚀扬尘排放估算模型

6.2 土方施工扬尘排放预测模型优化

6.2.1 土方施工区域内未硬化道路扬尘排放模型修正

6.2.2 土方施工区域内已硬化道路扬尘排放模型修正

6.2.3 土方填料装卸操作扬尘排放模型修正

6.2.4 风蚀扬尘排放模型修正

6.3 模型计算及结果讨论

6.4 本章小结

7 土方施工扬尘的降尘抑尘策略研究

7.1 扬尘防治常用措施

7.1.1 建立围挡

7.1.2 道路硬化

7.1.3 车辆清洗

7.1.4 抑尘网遮盖

7.1.5 洒水降尘

7.1.6 化学抑尘

7.1.7 绿植降尘

7.1.8 喷雾降尘

7.2 西安市土方施工扬尘降尘抑尘对策

7.2.1 降尘抑尘措施对照

7.2.2 降尘抑尘措施优化

7.3 本章小结

8 结论与展望

8.1 文章主要研究结论

8.2 存在的问题

8.3 研究展望

参考文献

致谢