大型車不同混入率對汽車尾氣擴散規律的影響

周鵬宇

摘要：汽車在行駛過程中，必然會產生尾氣的排放。而在排放的尾氣中則有許多污染物能夠對環境造成極大的破壞。伴隨著縣鄉車輛的增長以及公路修建的增多，隨之而來的則是汽車尾氣排放所造成污染物的極速增加，從而導致汽車尾氣排放所造成的污染大量增長，機動車排放污染逐漸成為影響環境污染的最大因素。本文以海安市S353部分路段為例，分析大型車不同混入率對公路尾氣擴散的影響。

關鍵詞：汽車尾氣;高斯擴散模型;一氧化碳;線源

Abstract： In the process of driving， the vehicle will inevitably produce exhaust emissions. However， many pollutants in the exhaust gas can cause great damage to the environment. With the growth of vehicles and the increase of road construction in counties and villages， the following is the rapid increase of pollutants caused by vehicle exhaust emissions， which leads to a large increase of pollution caused by vehicle exhaust emissions. Vehicle emission pollution has gradually become the biggest factor affecting environmental pollution. In this paper， the influence of different mixing rate of large vehicles on the diffusion of highway exhaust gas is analyzed by taking part of S353 road in Hai'an city as an example.

0? 引言

進入21世紀以來，隨著中國經濟的快速發展，不單單只有城市發展迅速，許多縣鄉的發展也令人矚目。伴隨著經濟的發展，車輛數量的增長也十分迅猛，并且我國的公路建設取得的成就也令人矚目。汽車在行駛過程中，排放的尾氣有許多污染物能夠對環境造成極大的破壞。伴隨著縣鄉車輛的增長以及公路修建的增多，隨之而來的則是汽車尾氣排放所造成污染物的極速增加。從以前的小路少車變成現在的大路多車，汽車尾氣排放所造成的污染幾乎呈現幾何倍的增長。以前的空氣污染主要是工業企業的排放和機動車排放造成的，但伴隨著技術的進步以及能源結構的變化，固定源排放得到有效控制，而機動車排放污染逐漸成為影響環境污染的最大因素。

1? 高斯擴散模型

1.1 高斯擴散模型簡介

氣體在大氣中擴散，當氣體密度與空氣密度相近時，浮力上升和重力下沉作用一般可以忽略不計，氣體的擴散主要是由空氣湍流決定，在假設均勻湍流場條件下，氣體的擴散濃度分布呈高斯分布，稱之為高斯擴散[1]。

1.2 高斯線源模型計算方式

線源即污染源呈現線性分布，比較常見的線源主要有街道以及公路等。線源的高斯擴散公式是由點源的高斯公式經過線性積分所得，也就是可以把線源的擴散濃度看作是無數個點源的累加。假設線源的長度為L，線源距離地面的高度為H線源的高斯擴散公式為：

2? 公路車流量車速模型[2]

在公路網絡的交通分析中，車流量與車速模型十分重要，它是預測路段平均速度與所需通過平均時間的重要手段。在本文的分析中，車流量可以通過人工測定法來進行總結，而車速因為條件不足，無法直接測定。而車速在汽車尾氣擴散中直接影響到了該類車型的排放因子，因此本文在此處引進了車流量-車速模型來通過車流量來求得該路段的平均車速。

2.1 車流量車速理論模型

在連續的交通流當中，車速U、密度K以及車流量V存在著交通流三參數關系，即V=UK，通常假設密度K于車流量V呈線性關系。

2.2 車流量車速實用模型

理論模型只是一個基礎假設，而在實際情況中，由于道路存在通行能力的上限，理論模型并不能夠直接應用于實際的應用中去。因此本文在此引入了車流量-車速實用模型，即

由表1可見，α2，α3變化并不大，為方便計算，α2可直接取1.88，α3取4.90（高速公路，一級公路）或7.00（二級公路）。

α1代表的是交通流的實際自由流車速與道路設計車速之比。α1與道路等級（道路設計車速高低）以及大型車比例有關。在一般情況下，由于司機的駕駛習慣以及車輛的性能高低，當設計車速大于實際習慣車速時（高等級公路），自由流車速往往會低于設計車速，而當設計車速低于實際習慣車速時（低等級公路），自由流車速卻往往會高于設計車速。

α1同樣也受大型車混入率的影響，表1中α1的取值是在我國通常大型車混入率（大型車占45%，小型車占55%）下的取值，根據實際大型車混入率情況的不同，α1的取值也可以受改變，一般取值方式為，當小型車混入率增加或者減少10%時，α1的取值增加或減少1%。

3? 以海安市S353省道部分路段為例測定擴散規律

3.1 海安市地理氣候環境基本概況

海安市為江蘇省縣級市，地處江蘇省中南部，位于南通、鹽城、泰州三大市交界處。市境西寬東窄，輪廓似一把鑰匙[3]。

海安市地處中緯度黃海之濱，北亞熱帶的北側，受季風氣候影響，氣候溫和，雨水充沛，日照充足，四季分明。春季（3-5月）：天氣多變，時晴時雨，乍暖乍寒，較不穩定。夏季（6-8月）：天氣炎熱、降水集中，是臺風、暴雨多發的季節。初夏，冷暖空氣在江淮地區交會，海安出現連續陰雨、溫度低、濕度大的梅雨天氣;盛夏受暖濕氣團控制，氣溫高，降水少，容易出現伏旱天氣。秋季（9-11月）：天氣穩定，陽光充足，常出現秋高氣爽的天氣，少數年份會出現秋季連陰雨，對秋收不利。冬季（12月至翌年2月）：冷空氣活動頻繁，天氣寒冷，空氣干燥。常年主導風向東南風、東風，春夏季多東南風，秋季多東北風到風東風，冬季多西北風、北風、東北風。