CN113486610B - 一种降低公路上汽车尾气扩散的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种降低公路上汽车尾气扩散的方法，包括获取环境信息和路基信息，根据环境信息和路基信息生成栽种树木种类的集合；根据汽车尾气预沉积位置生成栽种树木与路基的相对距离；根据树木的种类和土壤信息生成栽种树木的行距和株距；根据风场信息、树木的种类、行距和株距生成栽种树木规模；根据栽种树木的种类、行距和株距、栽种树木与路基的相对距离、树木规模生成多个备选栽种方案；根据备选栽种方案，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，确定最终栽种方案。本发明可显著降低公路上汽车尾气扩散，使汽车尾气沉积于预沉积位置，方便对汽车尾气的处理，该方法是树木调治方案，与公路旁景观树结合，实现景观与尾气防治相统一。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气的生态调治领域，具体为一种降低公路上汽车尾气扩散的方法。
背景技术
随着城市经济迅猛发展以及城市化进程的加快，城市交通需求量上升，汽车排放逐渐成为我国各大城市空气污染的主要来源。当尾气排出进入大气以后，随即发生一系列的物理和化学过程，严重影响到城市居民的身体健康。
城市发展离不开道路的绿化，道路绿化带不仅能够美化城市，还能消除司机视觉疲劳，除尘降噪，降温增湿，净化空气。近年来，各大城市都加大了城市绿化的力度，道路绿化更是被视作重中之型。树木可显著降低公路上汽车尾气扩散，使汽车尾气沉积于预沉积位置，方便对于汽车尾气的处理，本发明提出了一种降低公路上尾气扩散的方法，该方法是树木调治方案，可以与公路旁景观树相结合，实现景观与尾气防治相统一。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种降低公路上汽车尾气扩散的方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种降低公路上汽车尾气扩散的方法，包括以下步骤：
步骤一：获取环境信息和路基信息，根据环境信息和路基信息生成栽种树木种类的集合；
步骤二：根据汽车尾气预沉积位置生成栽种树木与路基的相对距离；
步骤三：根据栽种树木的种类和土壤信息生成栽种树木的行距和株距；
步骤四：根据风场信息、栽种树木的种类、栽种树木的行距和株距生成栽种树木规模；
步骤五：根据栽种树木的种类、栽种树木的行距和株距、栽种树木与路基的相对距离以及栽种树木规模生成多个备选栽种方案；
步骤六：根据所述备选栽种方案，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，确定最终栽种方案。
优选地，所述环境信息包括目标路基所在地的经纬度信息、环境温度和湿度。
优选地，所述路基信息包括路基形式和路基参数。
优选地，所述路基形式包括路堤和路堑两种形式。
优选地，所述路基参数包括路面高度和边坡坡度。
优选地，所述风场信息包括常年风速。
优选地，所述栽种树木规模是指栽种树木的行数。
优选地，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，需要构建目标路基的流体动力学数值模型。
优选地，所述流体动力学数值模型的计算采用realizable k-ε湍流数值模型。
优选地，所述流体动力学数值模型的入口边界以10m高度处的实测风速为依据，建立指数型风速剖面，出口边界采用自由出流，顶面和两侧边界采用镜面对称边界，在汽车尾部设置排气管，排气管出口采用速度入口边界，尾气排放速度设置为20m/s，排气口排出的气体主要成分设置为质量比80％的碳氧化合物、15％的氮氧化合物以及5％的碳氢化合物，流体动力学数值模型的剩余边界采用壁面边界，所述流体动力学数值模型中的栽种树木采用源项法进行模拟，路基采用简化刚性模型进行表示，所述流体动力学数值模型的参数包括：栽种树木高度、透风率、栽种树木的株距和行距以及栽种树木规模。
优选地，若有一个栽种方案符合尾气扩散的水平的预设条件，则执行所述栽种方案，反之，则重新生成栽种方案。
优选地，若有多个栽种方案符合尾气扩散的水平的预设条件，则从多个栽种方案中选取最优栽种方案，反之，则重新生成栽种方案。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为降低公路上汽车尾气扩散的方法的流程示意图；
图2为栽种树木和路堤在流体动力学数值模型中的示意图；
图3为图2所示栽种方案下尾气浓度与未栽种树木时尾气浓度的对比示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例提供的降低公路上汽车尾气扩散的方法的流程示意图，如图1所示，包括以下步骤：
S101、获取环境信息和路基信息，根据环境信息和路基信息生成栽种树木种类的集合。
需要说明的是，环境信息包括目标路基所在地的经纬度信息、环境温度和湿度。经纬度信息能够为选择适于当地生长的栽种树木提供参考，环境温度和湿度能够为选择阔叶林还是针叶林提供参考。路基信息包括路基形式、路基参数，优选地，路基形式包括路堤和路堑两种形式，路基参数包括路面高度和边坡坡度。路基信息可以通过树木高度和枝下高两个树种选择的影响因素，对树种进行筛选。例如，当路基形式为路堑时，可以选择高度较低、无枝下高的灌木类树木，当路基形式为路堤时，如果路面的高度小于6m，可以选择高度较低、无枝下高的灌木类树木，如果路面的高度大于6m，可以选择高大、有枝下高的乔木。
S102、根据汽车尾气预沉积位置生成栽种树木与路基的相对距离。
需要说明的是，汽车尾气预沉积位置可以为边坡外侧一定距离处，根据汽车尾气预沉积位置生成栽种树木与路基的相对距离。需要说明的是，本发明实施例的步骤S101、S102的执行顺序可以是并列进行的，也可是先后进行的，本发明实施例不作进一步的限定。
S103、根据栽种树木的种类和土壤信息生成栽种树木的行距和株距。
根据栽种树木的种类和土壤信息，生成栽种树木的株距和行距，确保树木可以正常存活，同时也需要达到汽车尾气沉积效果和栽种树木经济性的平衡。此处应按照园林布置绿化的经验与要求来布置，根据经验，乔木间距在3米以上，灌木间距在1米以上。
S104、根据风场信息、栽种树木的种类、栽种树木的行距和株距生成栽种树木规模。
需要说明的是，风场信息包括常年风速。需要说明的是，栽种树木规模是指栽种树木的行数。根据风场信息、树木的种类、行距和株距生成栽种树木规模，使风在经过适当规模的树木后速度降到合适的大小。树木规模并非越大越好，经过适当规模的树木后的风速也并非越小越好。
S105、根据栽种树木的种类、栽种树木的行距和株距、栽种树木与路基的相对距离以及栽种树木规模生成多个备选栽种方案。
需要说明的是，备选栽种方案是指不同栽种树木的种类所产生的栽种方案，因为在步骤S101中根据环境信息生成栽种树木种类的集合，不同的栽种树木种类在步骤S102、S103、S104会产生多个栽种树木的行距和株距、栽种树木与路基的相对距离以及栽种树木规模，从而在步骤S105中生成多个备选栽种方案。
S106、根据所述备选栽种方案，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，确定最终栽种方案。
需要说明的是，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，需要构建目标路基的流体动力学数值模型。
此处流体动力学数值模型的计算采用realizable k-ε湍流数值模型，具体地，所述流体动力学数值模型的入口边界以10m高度处的实测风速为依据，建立指数型风速剖面，出口边界采用自由出流，顶面和两侧边界采用镜面对称边界，在汽车尾部设置排气管，排气管出口采用速度入口边界，尾气排放速度设置为20m/s，排气口排出的气体主要成分设置为质量比80％的碳氧化合物、15％的氮氧化合物以及5％的碳氢化合物，流体动力学数值模型的剩余边界采用壁面边界，所述流体动力学数值模型中的栽种树木采用源项法模拟，路基采用简化刚性模型进行表示，所述流体动力学数值模型的参数包括栽种树木高度、透风率、栽种树木的株距和行距以及栽种树木规模。
若有一个栽种方案符合尾气扩散的水平的预设条件，则执行所述栽种方案，反之，则重新生成栽种方案。
若有多个栽种方案符合尾气扩散的水平的预设条件，则从多个栽种方案中选取最优栽种方案，反之，则重新生成栽种方案。
需要说明的是，本发明实施例的所有步骤的执行是存在先后顺序的，不可以并行。
图2为栽种树木和路堤在流体动力学数值模型中的示意图，如图2所示，包括以下部分：
高度为6米的路堤，路面上行驶的车辆，以及为了降低公路上汽车尾气扩散而根据本方案生成的栽种方案。
需要说明的是，在栽种方案中，前4排为高度8米的龙柏，与路堤的相对距离为5米；在与龙柏相对距离为5米处栽种4排高度为12米的杉树。
图3为图2所示栽种方案下尾气浓度与未栽种树木时尾气浓度的对比示意图。
需要说明的是，迎风侧树木-边坡为迎风一侧的树木与边坡之间的近地面；迎风侧边坡为迎风一侧边坡的近地面；公路为公路近地面；背风侧边坡为背风一侧边坡的近地面；背风侧树木-边坡为背风一侧的边坡与树木之间的近地面。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取环境信息和路基信息，根据环境信息和路基信息生成栽种树木种类的集合；
步骤二：根据汽车尾气预沉积位置生成栽种树木与路基的相对距离；
步骤三：根据栽种树木的种类和土壤信息生成栽种树木的行距和株距；
步骤四：根据风场信息、栽种树木的种类、栽种树木的行距和株距生成栽种树木规模；
步骤五：根据栽种树木的种类、栽种树木的行距和株距、栽种树木与路基的相对距离以及栽种树木规模生成多个备选栽种方案；
步骤六：根据所述备选栽种方案，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，确定最终栽种方案；
其中，利用流体动力学计算各个备选方案降低尾气扩散的水平，需要构建目标路基的流体动力学数值模型，流体动力学数值模型的计算采用realizable k-ε湍流数值模型，所述流体动力学数值模型的入口边界以10m高度处的实测风速为依据，建立指数型风速剖面，出口边界采用自由出流，顶面和两侧边界采用镜面对称边界，在汽车尾部设置排气管，排气管出口采用速度入口边界，尾气排放速度设置为20m/s，排气口排出的气体主要成分设置为质量比80％的碳氧化合物、15％的氮氧化合物以及5％的碳氢化合物，流体动力学数值模型的剩余边界采用壁面边界，所述流体动力学数值模型中的栽种树木采用源项法进行模拟，路基采用简化刚性模型进行表示，所述流体动力学数值模型的参数包括：栽种树木高度、透风率、栽种树木的株距和行距以及栽种树木规模。
2.如权利要求1所述的降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，所述环境信息包括目标路基所在地的经纬度信息、环境温度和湿度。
3.如权利要求1所述的降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，所述路基信息包括路基形式和路基参数；所述路基形式包括路堤和路堑两种形式；所述路基参数包括路面高度和边坡坡度。
4.如权利要求1所述的降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，所述风场信息包括常年风速。
5.如权利要求1所述的降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，所述栽种树木规模是指栽种树木的行数。
6.如权利要求1所述的降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，若有一个栽种方案符合尾气扩散的水平的预设条件，则执行所述栽种方案，反之，则重新生成栽种方案。
7.如权利要求1所述的降低公路上汽车尾气扩散的方法，其特征在于，若有多个栽种方案符合尾气扩散的水平的预设条件，则从多个栽种方案中选取最优栽种方案，反之，则重新生成栽种方案。
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