程模型又分为模型系列和模型系列。目前在工程上应用最为广泛的是由和于年提出的湍流模型，针对湍流发展非常充分的湍流流动建立起来，基于假设的湍流粘性系数法导出，与模型，模型相比较其运行时间最短，并能得到较准确的模拟结果。基于计算精度计算速度计算机配置等因素，本文采用湍流双方程模型中的标准湍流模型。湍动能方程湍能耗散率方程式中由平均速度梯度而引起的湍动能产生项由浮力影响而引起的湍动能产生项在可压缩湍流中，湍流脉动对总耗散率的影响湍流粘性系数，。在湍动能和湍能耗散率方程中，通用的常数值分别为，，，湍流普朗特数分别为，。边界条件在大气边界层中，平均风速随高度发生变化，其风速廓线常采用对数律分布或指数律分布。由于指数率分布计算风速廓线时比较方便，因此目前多数研究者采用指数率分布来描述近地层平均风速随高度而发生的变化。来流风速廓线的指数律分布可表示为式中离地高度处的平均风速参考高度的平均风速万方数据风速廓线指数，与地面的粗糙长度有关，随地面粗糙长度的增加而增大，不同的地貌对应不同的取值。尾矿库的类型主要包括山谷型傍山型平地型和截河型尾矿库。由于人们居住和作业的区域常为平原和丘陵，平地型的尾矿库就更易对公众带来危害，对环境造成污染，因此平地型尾矿库所造成的环境效应不容忽视。根据我国建筑结构荷载规范规定，将地貌划分为四类，本研究模型选择的下垫面地貌类似田野丘陵地区，属于第二类地区，故选取。植被模型及参数设置在大气边界层中，近地层是受地表特征影响最显著的区域。不同类型地表近地层湍流输送随风速及地表性质的变化特征也不相同，地表越粗糙，风速越大，湍流输送越强。而植被层是陆地下垫面的重要影响因素，可以凭借其结构特征改变下垫面的粗糙度，进而影响风场分布，其次，植被的蒸腾作用能够调节植被层附近区域的微气候。植被对大气的动力学影响随着铀尾矿库的长期裸露放置和部分退役治理，铀尾矿库的主坝区毗邻周边地区，以及覆盖在尾矿砂上部的粘土层，都已逐渐形成了具有定覆盖度的植被区域。由于植被的风障作用，来流穿过植被时，必然会受到植被的阻力影响。植被形态引起的大气风场改变必然会对铀尾矿库氡气的大气扩散造成影响。有关研究者把植被设置为多孔介质模型进行模拟，所得数值模拟结果和实测结果可以较好吻合，。因此，本研究将植被近似简化为多孔介质模型。植被减缓风速，防风沙的特性通过多孔介质的阻力特性来反映，多孔介质的阻力系数包括粘性阻力系数和惯性阻力系数，它们可以用厄根公式求解。式中为粘性阻力系数为惯性阻力系数为球形颗粒的直径或非球形万方数据颗粒的体积当量直径为孔隙率。植被的蒸腾作用植被的降温增湿作用是通过叶子的蒸腾作用来实现的。植被通过蒸腾作用与周围环境不断进行着热质交换，该过程包括显热交换和潜热交换两部分。植被的显热交换由植被冠层与大气之间的温差引起，显热量可以表示为式中为空气的密度为空气的比热容，为植被的叶面积指数为植被冠层的平均温度为室外空气的温度为植被叶片与大气进行显热交换的边界层阻力，。当大气温度较高时，植被从根部吸收的液态水在叶表面吸收热量后转变为水蒸气而扩散到大气中，由此将太阳辐射产生的部分显热量转化为潜热量。基于植被冠层的热质平衡理论，潜热量可表示为式中为空气的密度为植被的叶面积指数为热力学湿度常数，，是植被冠层和大气的相对湿度为植被叶片与大气进行潜热交换的边界层阻力为植被叶片的气孔阻力，。网格划分和数值方法网格划分网格质量对计算精度和计算效率有重要影响，因此选择合理的网格划分方式是非常必要的。网格主要分为结构网格和非结构网格两大类。结构网格使用规则单元，由四边形或六面体组成，便于编程计算，非结构网格具有良好的灵活性。但结构网格可以准确地处理边界条件，计算精度高于非结构网格。由于六面体网格的方向更能够迎合流场的方向，而且六面体网格比四面体网格的离散误差要小，因此本研究网格的划分采用六面体结构网格。而尾矿库周围万方数据区域是模拟研究的关键区域，故对尾矿库周边近地面区域及植被区域进行网格的局部加密。而其他计算区域的网格尺寸围绕尾矿库逐渐增加，逐渐变得稀疏，这样既可以减少计算量，提高数值计算的速度，同时也确保了求解的精确度。数值方法压力耦合方程组的半隐式计算方法算法是工程上应用最广泛的流场数值方法，是由和提出的，主要适用于不可压缩流动的求解。它的核心是采用“猜测修正”的过程，在交错网格的基础上来计算压力场，从而达到求解动量方程的目的。植被对局部微气候影响的数值模拟以小型绿化带为例，从大气风场温度和湿度三方面出发，研究植被对局部微气候的影响。物理模型本研究的物理模型是由简化为个长方体的绿化区组成的小型绿化带，具体见图。其中，绿化区沿来流方向布置，其长宽高均为绿化区垂直于来流方向布置，其长宽高为选取的计算域长宽高为。图物理模型和计算域模拟结果分析以夏季白天气象参数为模拟的初始值，选取大气温度为，相对湿度为，来流风频较高的风速值多在以下。结合所考虑的夏季环境参数，万方数据的取值分别为。绿化带由樟树组成，叶面积指数为，孔隙率ε为，平均蒸腾速率为，针对两种不同布置的绿化带展开数值模拟。由于公众活动的空间范围约在以下，故本研究选取平面作为观测面，平面与，的交界线作为观测线。不同风速下和平面的流场温度和湿度分析图图给出了不同风速下和平面中流场温度和湿度的分布图。流场温度水蒸气质量分数图时平面的流场温度和湿度分布图流场温度水蒸气质量分数图时平面的流场温度和湿度分布图流场温度水蒸气质量分数图时平面的流场温度和湿度分布图万方数据温度水蒸气质量分数图时平面的温度和湿度分布图温度水蒸气质量分数图时平面的温度和湿度分布图温度水蒸气质量分数图时平面的温度和湿度分布图从图图中可知，对于小型绿化带的内部区域来说，随着风速的增大，绿化带内部区域的温湿度变化速率逐渐增大，但绿化区比绿化区内部区域的平均温度值要低，但平均湿度值要高对于小型绿化带下风向地区，随着风速的增大，绿化带对环境的温湿度影响范围逐渐增大，但在不同风速下，绿化区下风向的温湿度变化范围都比的范围要小。结合图图的流场图可以清晰地看出，绿化区后面的回流区较绿化区明显。随着风速的增大，绿化区下风向的回流区逐渐缩小，而且回流区内部比回流区外部的温湿度数值的变化速率更快。在回流区内部，相同温降湿增变化数值对应的降温增湿范围均随风速的增大而逐渐减小在回流区外部，相同温降湿增变化数值对应的降温增湿范围均随风速的增大而逐渐增大。由此可见，沿来流方向布置的绿化区对来流的阻力较大，植被蒸腾作用产生万方数据分类号密级编号硕士学位论文铀尾矿库滩面植被对氡大气扩散的影响及环境效应研究研究生姓名谢清芳指导教师姓名职称彭小勇教授学科专业名称供热供燃气通风及空调工程研究方向空气环境与计算机仿真年月万方数据南华大学硕士学位论文铀尾矿库滩面植被对氡大气扩散的影响及环境效应研究研究生姓名谢清芳指导教师姓名职称彭小勇教授学科专业名称供热供燃气通风及空调工程国家自然科学基金项目“铀尾矿土壤植被大气系统放射性核素大气扩散耦合模式及数值模拟”资助南华大学城市建设学院二〇三年五月万方数据南华大学学位论文原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名年月日南华大学学位论文版权使用授权书本学位论文是本人在南华大学攻读博硕士学位期间在导师指导下完成的学位论文。本论文的研究成果归南华大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人同意南华大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印缩印或其它手段保留学位论文学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。同意学校将论文加入中国优秀博硕士学位论文全文数据库，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权益。同意授权中国科学信息技术研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。对于涉密的学位论文，解密后适用该授权。作者签名导师签名年月日年月日万方数据目录摘要第章绪论研究背景与意义国内外研究现状主要研究内容第章氡大气扩散数值方法及植被模型控制方程湍流模型边界条件植被模型及参数设置网格划分和数值方法植被对局部微气候影响的数值模拟本章小结第章滩面植被对氡大气扩散的动力学影响及环境效应研究研究对象边界条件铀尾矿库滩面植被对氡大气扩散的影响滩面植被覆盖面积对氡大气扩散的影响环境效应分析本章小结万方数据第章滩面植被蒸腾对氡大气扩散的影响及环境效应研究模型构建模拟工况模拟结果与分析环境效应评价本章小结第章结论与展望结论展望参考文献攻读硕士学位期间发表学术论文情况致谢万方数据摘要在铀矿冶过程中产生了大量的废石和尾矿，堆放在尾矿库中，这些废石和尾矿含有数十种以上的放射性核素，具有数量大半衰期长和分布面广等特点，铀尾矿库运行期间氡析出率远大于退役治理后的国家标准限值，释放的放射性核素氡及其子体主要通过空气向铀尾矿库周边区域扩散，对环境和公众构成长期潜在的辐射危害。研究运行期间铀尾矿库氡大气扩散规律和输运机理，控制和减轻铀尾矿库氡对周边生态环境和居民健康的影响是核辐射防护领域重要的研究课题。铀尾矿库滩面析出的氡在大气中扩散与当地的地形地貌尾矿库的形状和风场特性等因素相关，库区植被的覆盖情况是主要因素之。论文基于技术和多孔介质模型，研究了铀尾矿库运行期间和退役治理后植被对铀尾矿库氡大气扩散和输运特性，以及大气中氡浓度分布的影响，分析了氡所致的环境效应，为铀尾矿库防护范围的设定提供科学依据