基于CFD的施工扬尘扩散机理及对城市大气环境和人体健康影响研究

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近年来,施工扬尘已经成为我国城市大气颗粒污染物的主要贡献者之一,对城市大气环境以及人体健康造成极大威胁。我国开始治理施工扬尘已经近二十年,直至近五年才渐渐初成体系。我国城市建设快速发展,同时施工的场地很多,加剧了施工扬尘带来的大气污染,粗放的扬尘监控亟待提高。因此,本文旨在探索施工扬尘的扩散情况,以及不同条件下施工扬尘扩散对周边大气环境及人体健康的影响,以期为基于环境和健康的施工扬尘管控体系完善提供参考,从而更有效控制城市大气环境污染,保护建筑工人和城市居民的健康。本文首先归纳各施工阶段扬尘产生情况,采用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),选取土方运输阶段车辆行驶过程,以实际施工场地—厦门市五缘湾站为模拟对象,建立车辆和围挡实体模型,采用动网格技术研究施工工序产生的扬尘在场地内的扩散。采用美国环境保护局健康风险评估模型,结合施工健康量化评价体系,评价场地内工人健康的损害情况。在单个施工场地扬尘扩散研究的基础上,以厦门市实际建筑群为依托,通过CFD数值仿真模拟,研究多个施工场地不同排布方式下,产生施工扬尘在城市街区中的扩散情况,通过与环境质量对比初步探究多工况城市施工对于大气环境的影响。通过基于病理学的大气污染健康损害模型,衡量不同工况产生的施工扬尘对周边居民健康损害的经济损失,以评估多工况下城市施工扬尘对社会经济造成的损失。研究表明,土方运输车辆行驶过程扬尘为高浓度短时间存在,不同工作区工人受到扬尘健康影响不同;在城市街区中,根据城市建筑群形态,不同工地数量及位置情况下施工扬尘在城市区域有不同的扩散规律。根据模拟结果,对我国当前施工扬尘管理现状进行梳理,对排放限值规定以及施工扬尘环境保护税的征收提出建议。本文所研究的施工扬尘扩散动态模拟了单个施工场地实际工况,并推及城市多施工场地的一般情况,直观揭示了施工扬尘扩散过程。基于扬尘扩散的仿真结果量化评价健康影响,实践了健康风险评估计量化方法,对城市施工场地扬尘大气污染控制提供了理论依据。本文所提出的健康建议具有直接的现实意义。
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