1.1目的及意义

近年来，随着经济的快速发展，人们的生活水平得到了不断地提高，空气质量问题越来越受到人们的关注。近几年，国内很多城市都遭受过雾霾天气的影响，首都北京尤为严重。这不仅妨碍了人们的日常出行，更对人们的健康造成了巨大的威胁。霾的形成主要有汽车尾气的排放，工业生产的废气等。工业化和城市化进程的加快，人口密度的增加，城市的高楼林立，让高大建筑群围成了“囚牢”，形成了很多街道峡谷，街道内的种种废气、污染物积聚，难以扩散出去，导致了街道内严重的空气污染，危害着人们的出行健康。因此，研究复杂街谷结构下的污染物传播与分布规律，为城市街道的合理布局与城市街道的规划建设提供科学的依据，对改善城市居民的生活质量，实现城市与交通的可持续发展具有重要意义。

1.2国内外的研究现状分析

城市街谷污染物的传播和扩散的研究方法主要有三种：现场检测、物理模型研究和数值模拟。随着计算机的发展，数值模拟方法逐渐取代了现场检测，成为主要的研究方法。

James^[1]等利用CFD模拟不同间距的行列式和错列式高层建筑布局的自然通风情况，发现建筑横向间距较大能够提高通风量，建筑间距为建筑宽度5倍（最佳间距）时，能够消除建筑对通风量不利的影响。选用错列式建筑布局时，最佳间距可减为建筑宽度的3倍距离。另外，合理的将建筑交叉布局能够使通风量增加一倍。

Buccolieri^[2]等研究了树木对街谷内部污染物的空气动力学作用，发现树木的密度和树冠直径的大小对街谷中污染物浓度有影响，但影响较小，当街谷的宽度与高度的比值越大，树木的形态和排列对街谷内部污染物浓度的影响越小。研究还发现在树木对街谷内部污染物浓度在气流速度较小时的影响比气流速度大时要大得多。

Xie^[3]等研究了太阳辐射对峡谷内污染物的影响，发现了上阶梯形式的街道峡谷里，如果迎风面被加热，就会在较低建筑物的迎风角落形成一个小旋涡，这种作用使得街道峡谷的污染物浓度有所增加。下阶梯形式街道峡谷里，当太阳照在建筑物迎风表面时，地面处下部涡的强度会增加，使得街道峡谷内污染物浓度减小。如果太阳照射在建筑物下风向处，上部的旋涡将会变大，街道峡谷污染物浓度增加。

赵宝芹^[4]等研究了城市对称街谷气流及污染物扩散特征，研究表明当街谷的高宽比大于1时，随着高宽比的增加，峡谷内旋涡数逐渐增多，污染物浓度也随着旋涡的变化而变化。当高宽比小于1时，峡谷内由一个漩涡演变为两个方向相反的旋涡，随着高度的进一步减小，两个旋涡开始左右分离，其浓度也随着旋涡的变化而变化。当旋涡为顺时针时，使得背风面污染物浓度出现显著上升的趋势，而当旋涡为逆时针时，会使得迎风面的污染物浓度出现显著上升的趋势。总体来看，随着建筑物高度的增加，污染物难以扩散，从而使峡谷近地面处的污染物浓度增大。

谢晓敏^[5]等研究了建筑物顶部形状对街道峡谷内污染物扩散的影响，发现了街谷两侧建筑物顶部形状不同，峡谷内的污染物扩散规律也不一样，选择合适的建筑物顶部形状对街道峡谷内的污染物扩散能产生有益的效应。

田丰^[6]等考虑了复杂车道及交叉路口信号灯的影响，发现上风道的排放对上风向建筑物附近的地面处浓度的贡献较大，下风向车道上的排放导致的污染物浓度在空间分布上更加均匀且更易向街道峡谷外部扩散。