CN114662899A - 道路扬尘监管方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了道路扬尘监管方法，所述道路扬尘监管方法为：获得道路中或路边的裸土或堆场的扬尘排放量W_B＝k_i·P_i·(1‑η_i)·A_y·10^‑6，k_i为物料的粒度系数，P_i为扰动中观测的最大风速的风蚀潜势，η_i为污染控制技术对扬尘的去除效率，A_y为料堆表面积；获得道路边餐饮源排放量W_E；根据排放量W_B和W_E获得道路扬尘总排放量W，W＝E_Ri·L_R·N_R·10^‑6+k_i·P_i·(1‑η_i)·A_y·10^‑6+W_E，E_Ri是道路扬尘源中颗粒物平均排放系数，L_R为道路长度，N_R为道路扬尘源t时段内车辆在该道路上的平均车流量。本发明具有计算准确等优点。

Description

道路扬尘监管方法

技术领域

本发明涉及扬尘监测，特别涉及道路扬尘监管方法。

背景技术

目前，在道路扬尘排放监管方面，主要依靠走航车获得的TSP、PM2.5、PM10监测数据，通过β射线法或者光散射法原理测量出的颗粒物浓度可反应连续时间段内监测区域内某测量点的扬尘浓度数据，这些数据在一定程度上表明被监测点的污染量级。这种方式存在准确性差等不足，原因如下：

1.没有考虑到道路旁有裸土或堆场存在或有路边烧烤摊等，而这些异常事件对道路扬尘排放量有一定的贡献量；

2.车辆行驶在颠簸路面时引起的扬尘排放量要高于行驶在平坦路面；

3.道路扬尘排放量的估算方法主要是以实际道路交通流信息数据库为基础，整合道路路网信息、车流量和扬尘排放因子等信息，计算得到某一区域的道路扬尘排放量。从编制排放清单的估算方法来看，这种清单编制方法主要是依赖于统计与少量监测数据，主要存在以下问题：

(1)通过人工方法进行编制，工作量大，时间周期长，编制成本高；且因为不同季节、不同时间段的扬尘源活动水平存在明显差异，进一步导致当前排放清单的编制更新具有明显的滞后性；

(2)道路扬尘活动水平一直在实时动态的发生变化，仅仅基于统计数据难以真实准确的进行评估；

(3)道路扬尘排放因子数据大部分以某一段采样位置的排放因子来代表某一级别道路类型的排放因子，不能全面的表征道路扬尘排放因子的时空变化特征。

而交通道路扬尘具有连续排放的特点，其对局部空气质量的影响较大，由于缺乏大量实际实验数据的支持，无法充分利用获取到的道路扬尘源活动水平和主要参数，缺乏一些实际的道路扬尘排放因子，使得道路扬尘实时排放量的计算结果产生很大的不确定性。同时，随路面情况和周边环境的不同，道路扬尘排放量也在实时动态地发生变化，因此，如何充分利用获取到的道路扬尘源活动水平，并通过数值模拟来提高道路扬尘实时排放量的计算精度，已经成为空气质量精细化管理的基础性问题。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种道路扬尘监管方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

道路扬尘监管方法，所述道路扬尘监管方法为：

获得道路中或路边的裸土或堆场的扬尘排放量W_B＝k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6，k_i为物料的粒度系数，P_i为扰动中观测的最大风速的风蚀潜势，η_i为污染控制技术对扬尘的去除效率，A_y为料堆表面积；

获得道路边餐饮源排放量W_E；

根据排放量W_B和W_E获得道路扬尘总排放量W，

W＝E_Ri·L_R·N_R·10^-6+k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6+W_E，E_Ri是道路扬尘源中颗粒物平均排放系数，L_R为道路长度，N_R为道路扬尘源t时段内车辆在该道路上的平均车流量。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.准确性好；

即使路面情况和周边环境实时动态的在变化，也可以将道路扬尘排放量实时核算出来，可以对空气质量精细化管理，有利于更加深入研究道路扬尘与空气质量、经济发展及公众健康的关系；

对现有道路扬尘排放量核算方法进行优化，可以实现实时动态的进行核算，可以深入分析道路扬尘排放的时间变化和空间分布等特征，对准确动态核算局部地区的道路扬尘实时排放量具有重要作用，同时还能够增加核算方法中影响因子输入的合理性和核算结果的准确性，进而对区域空气质量的评估提供科学的依据，提高政府在空气质量控制与改善决策的准确性；

2.成本低、实时性好；

通过建立道路扬尘监管系统，可以节约大量人力物力，可对道路扬尘实时排放量进行动态核算，及时有效地获取道路扬尘排放状况；

系统对回传数据进行快速处理，数据与各级环保局污染源监控中心无缝对接，实现互联互通，对超过预定排放值的道路路段进行实时报警，及时告知相关负责人做相应整治工作。

具体实施方式

以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

本发明实施例的道路扬尘监管方法，所述道路扬尘监管方法为：

获得道路中或路边的裸土或堆场的扬尘排放量W_B＝k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6，k_i为物料的粒度系数，P_i为扰动中观测的最大风速的风蚀潜势，η_i为污染控制技术对扬尘的去除效率，A_y为料堆表面积；

获得道路边餐饮源排放量W_E；

根据排放量W_B和W_E获得道路扬尘总排放量W，

W＝E_Ri·L_R·N_R·10^-6+k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6+W_E，E_Ri是道路扬尘源中颗粒物平均排放系数，L_R为道路长度，N_R为道路扬尘源t时段内车辆在该道路上的平均车流量。

为了准确地获得平均排放系数E_Ri，进一步地，所述平均排放系数E_Ri＝K_i·(sl)^0.91·G^1.02·(1-η′)·k_R，K_i为产生扬尘中颗粒物的粒度乘数，sl为道路积尘负荷，G为平均车重，η′为污染控制技术对道路扬尘的去除效率，k_R为车辆颠簸系数。

为了准确地获得餐饮业对扬尘的影响，进一步地，

k_Ti为路边餐饮排放系数，为第i个路边餐饮源营业时间。

为了准确地获得风蚀潜势，进一步地，

u*为摩擦风速，

起尘的临界摩擦风速。

为了准确地获得摩擦风速u*，进一步地，

z＞z₀，u(z)是地面风速，z是地面风速检测高度，z₀为地面粗糙度，z是走航车车身高度。

实施例2：

根据本发明实施例1的道路扬尘监管方法的应用例。

如一辆车身高度为z＝1725mm，车重为1.6t的走航车行进在城市郊区道路。那在本应用例中，本发明实施例的道路扬尘监管方法，所述道路扬尘监管方法为：

获得道路中或路边的裸土或堆场的扬尘排放量W_B＝k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6，k_i为物料的粒度系数，具体如下：

粒径	TSP	PM<sub>10</sub>	PM<sub>2.5</sub>
				粒度乘数/无量纲	1.0	0.5	0.2

P_i为扰动中观测的最大风速的风蚀潜势，

u^*为摩擦风速，

z＞z₀，u(z)是地面风速，z是地面风速检测高度，即走航车车身高度z，取1725mm；z₀为地面粗糙度，地面粗糙度在城市取值为0.6，在郊区取值为0.2；

是阈值摩擦风速，也即起尘的临界摩擦风速，数值如下：

堆场材料	阈值摩擦风速(m/s)
		煤堆	1.02
铁渣、矿渣(路基材料)<sup>a</sup>	1.33
		未覆盖煤堆<sup>a</sup>	1.12
煤堆刮板或铲土机轨道<sup>a·b</sup>	0.62
		煤粉尘堆<sup>c</sup>	0.54
铁矿石	6.3
		煤矸石	4.8

η_i为污染控制技术对扬尘的去除效率，具体如下：

A_y为料堆表面积；

本案例选取TSP的粒度系数k_i＝1.0；通过安装在走航车上的车前高清摄像头对郊区道路路边进行有无裸土或堆场的识别，并根据图像识别技术计算出料堆表面积A_y，如走航车在一小时内的行进过程中，拍摄到路边有一堆煤堆，面积为A_y＝2m²，且该煤堆未洒水或未被毡布等覆盖物覆盖，污染控制技术对扬尘的去除效率η_i＝0。

通过走航车顶部的气象五参数分析仪测得风速u(z)＝5m/s，z是地面风速检测高度，即走航车车身高度z＝1.725m，z₀为地面粗糙度，地面粗糙度在城市取值为0.6，在郊区取值为0.2，此处取z₀＝0.2m。

是阈值摩擦风速，也即起尘的临界摩擦风速，数值如下，根据堆场材料为煤堆，此处取

代入上述数据，计算得到u^*＝4.64，

则：P_i＝850.5552。

W_B＝k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6＝0.0017

获得道路边餐饮源排放量

k_Ti为路边餐饮排放系数，为第i个路边餐饮源营业时间；

本案例中，走航车行驶的郊区道路边并未发现有路边餐饮，因此该道路边餐饮源排放量W_E＝0。

根据排放量W_B和W_E获得道路扬尘总排放量W，

W＝E_Ri·L_R·N_R·10^-6+k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6+W_E，E_Ri是道路扬尘源中颗粒物平均排放系数，L_R为道路长度，N_R为道路扬尘源t时段内车辆在该道路上的平均车流量，数据来源于交管部门；

平均排放系数E_Ri＝K_i·(sl)^0.91·G^1.02·(1-η′)·k_R，K_i为产生扬尘中颗粒物的粒度乘数，数值如下：

粒径	TSP	PM<sub>10</sub>	PM<sub>2.5</sub>
				粒度乘数(g/km)	3.23	0.62	0.15

sl为道路积尘负荷，g/m²；

G为平均车重，平均车重表示通过某等级道路所有车辆的平均重量。通过对典型道路现场调研获取不同等级道路的车流量和各车型比例等相关数据，并通过在交通管理部门调研得到各车型的车重信息，根据各车型的车重和比例数据计算出各等级道路的平均车重；

η′为污染控制技术对道路扬尘的去除效率，具体数值如下：

k_R为车辆颠簸系数，取值为：

本案例选取TSP的粒度系数K_i＝3.23，走航车上的道路积尘负荷监测设备进行实时监测得到sl＝17g/m2，根据交通管理部门的城市路网监控采集系统获取到一小时内通过该路段平均车重G＝1.55t，该道路上的平均车流量N_R为40辆/h，该片区域每天洒水2次，TSP控制效率为66％，即取η′＝0.66，车辆颠簸系数k_R根据布置在走航车底部的振动陀螺仪传感器采集的数据取值，如当前传感器测的瞬时姿态倾角在5°～10°，则k_R取1.02。通过走航车内GPS传感器监测得到一小时内行驶道路长度L_R为8km。

代入平均排放系数公式得到E_Ri＝23.0742。

根据扬尘总排放量公式：

W＝E_Ri·L_R·N_R·10^-6+k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6+W_E

最终计算得出W＝0.009t＝9kg。

Claims (6)

1.道路扬尘监管方法，所述道路扬尘监管方法为：

获得道路中或路边的裸土或堆场的扬尘排放量W_B＝k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6，k_i为物料的粒度系数，P_i为扰动中观测的最大风速的风蚀潜势，η_i为污染控制技术对扬尘的去除效率，A_y为料堆表面积；

获得道路边餐饮源排放量W_E；

根据排放量W_B和W_E获得道路扬尘总排放量W，

W＝E_Ri·L_R·N_R·10^-6+k_i·P_i·(1-η_i)·A_y·10^-6+W_E，E_Ri是道路扬尘源中颗粒物平均排放系数，L_R为道路长度，N_R为道路扬尘源t时段内车辆在该道路上的平均车流量。

2.根据权利要求1所述的道路扬尘监管方法，其特征在于，所述平均排放系数E_Ri＝K_i·(sl)^0.91·G^1.02·(1-η′)·k_R，K_i为产生扬尘中颗粒物的粒度乘数，sl为道路积尘负荷，G为平均车重，η′为污染控制技术对道路扬尘的去除效率，k_R为车辆颠簸系数。

3.根据权利要求1所述的道路扬尘监管方法，其特征在于，

k_Ti为路边餐饮排放系数，为第i个路边餐饮源营业时间。

4.根据权利要求1所述的道路扬尘监管方法，其特征在于，

u^*为摩擦风速，

起尘的临界摩擦风速。

5.根据权利要求4所述的道路扬尘监管方法，其特征在于，

u(z)是地面风速，z是地面风速检测高度，z₀为地面粗糙度。

6.根据权利要求5所述的道路扬尘监管方法，其特征在于，z是走航车车身高度。