Formation sur la dispersion atmosphérique en milieux urbains
4. Impact des bâtiments sur l'écoulement et la dispersion
La présence de bâtiments et autres structures en zones urbaines, perturbent le champ du vent. Ainsi la circulation de l'air
en milieu urbain est très complexe. Elle est influencée par la
L'écoulement idéal autour d'un seul bâtiment est schématisé sur la figure 4.1. Il y a trois principales zones d'écoulement:
- Une zone de déplacement où l'air incident est dévié autour et au-dessus du bâtiment,
- une zone de cavité relativement isolée, du côté sous le vent du bâtiment, et
- en aval du bâtiment, un secteur fortement perturbé appelé la zone de sillage.
Figure 4.1: Écoulement d'air autour d'un seul bâtiment avec les trois principales
zones de circulation:
zone de déplacement, zone de cavité et zone de sillage. [1]
Le schéma de dispersion qui prévaut dépend à la fois de la hauteur du relâchement et de l'emplacement des récepteurs. La figure 4.2 montre un panache dans le cas d'un rejet dans la zone de déplacement de l'écoulement, où la dispersion peut être considérée comme non perturbée par le bâtiment.
Figure 4.2: Écoulement d'air dans la zone de déplacement. [1]
La figure 4.3 montre un panache dans le cas d'un rejet dans la zone de sillage, une région de mélange vers le bas. Cet effet, connu sous le non de «downwash», tire le panache vers le bas au niveau du sol et mène à des concentrations élevées immédiatement en aval de la source.
Figure 4.3: Écoulement d'air dans la zone de sillage. [1]
La figure 4.4 montre un panache dans le cas d'un rejet dans la zone de cavité, une région où l'écoulement est très turbulent et, en général tourbillonnaire. L'agent libéré est entraîné et peut être piégé dans les environs immédiats. Il y a une augmentation, de la dispersion verticale, du déploiement initial du panache et des concentrations au niveau du sol.
Figure 4.4: Écoulement d'air dans la zone de cavité. [1]
Pour comprendre l'impact des bâtiments sur l'écoulement, des écoulements simples dans des
Figure 4.5: Régimes d'écoulement 2D en fonction du rapport d'aspect (largeur/hauteur) [Oke 1987]:
La nature de l'écoulement est essentiellement déterminée par le rapport de la largeur entre les bâtiments (w) à la hauteur de bâtiment (h), soit le rapport d'aspect qui traduit la rugosité du site. Pour le cas où les bâtiments sont assez longs, et qui peut être considéré à deux dimensions, trois types d'écoulement ont été identifiés: à rugosité isolée, à interférence de sillage et rasant. Plus de détails sur ces régimes.
Lorsque le vent incident s'écoule autour des bâtiments, perpendiculaire à une des façades,
les effets des murs latéraux sont importants. La figure 4.6 représente un écoulement
d'air dans le cas d'un bâtiment isolé où différentes zones perturbées peuvent être distinguées :
sur la façade qui est face au vent une zone de surpression; sur les côtés et la partie supérieure, un décollement
et une couche limite turbulente; sur la façade sous le vent, une zone de dépression
turbulente. Dans ce cas présenté ici, le
Figure 4.6: L'écoulement d'air 3D dans le cas d'un bâtiment isolé, à partir de Hosker 1984 [5].
Figure 4.7: L'écoulement d'air 3D dans un canyon urbain, de Britter et Hunt 1979 [6].
La section suivante décrit les modèles de dispersion atmosphérique en général.
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