城市内密集的建筑物导致城市内的通风能力严重恶化，街道上机动车排放的尾气污染无法向外稀释，大量的尾气聚集于街谷空间，严重影响了临街建筑居民及行人健康。污染物在城市街道峡谷内的扩散是一个复杂的问题，受多种因素影响产生湍流诱导。但城市化进程的不断深入使街谷形态不断复杂化，亦使街谷内污染物传播更加复杂，基于此，论文以高架桥-街谷、架空层-街谷、高架桥-转盘-隧道复杂立体交通系统这三种典型的异形街谷形态为对象，对其内污染物传播规律开展理论分析与数值模拟研究。
　　论文首先基于数值模拟（CFD）方法模拟了污染物在高架桥-街谷内的扩散规律。分析了高架桥高度、宽度以及环境风速变化时污染物扩散的协同性，发现高架桥宽度和高度的改变对于高架桥下方区域协同性的改变有明显的变化，随着高架桥宽度和高度的持续增加，背风侧附近的场协同性越来越差；当环境风速较低时，此时街谷底部背风侧附近协同角大于迎风侧附近协同角，当风速增大到2m/s后，此时街谷底部迎风侧附近协同角大于背风侧附近协同角，然而随着风速的持续增大，场协同角的分布变化未存在明显的变化，并且在同种风速下，背风侧附近的污染物浓度高于迎风侧。
　　接着，建立了架空层-街谷系统物理模型，并分析了该异形街谷内污染物扩散机理。结果表明：存在架空层时，在上下阶街谷中造成目标街谷内Y=1.5m处沿着街谷宽度方向CO的平均浓度减小的原因是不相同的。在下阶街谷中，造成CO的平均浓度降低的原因是大部分的CO被携带到目标街谷内1.5m高度以上的区域；在上阶街谷中造成CO的平均浓度降低的原因是大部分的CO被携带到目标街谷上游区域。
　　最后，建立了高架桥-转盘-隧道的立体交通系统物理模型，分析了热效应对该三维立体交通系统内污染物的传播特征。研究结果表明：当太阳照射在壁面时，会导致壁面的温度升高，从而加热了壁面附近的空气温度，增大了空气的热浮力。有利于底部的空气向上部流动，从而带动污染物向上运动。造成了加热面附近的污染物向外扩散，污染物的浓度降低。当环境风是北风时，加入太阳辐射以后，被加热侧由于热浮力的作用加剧了空气向上部以及四周的扩散，从而造成转盘上部被加热侧污染带的强度降低，长度减少。当环境风是西风时，转盘上部行人呼吸层处的污染物分布几乎不受到太阳辐射的影响。