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缓解城热岛效应的通风道构建以中心城区为例(附件)【字数:17664】

2024-02-25 17:37编辑: www.jxszl.com景先生毕设
城市化进程的加快带来了热岛效应等环境问题,而良好的城市通风可以极大地降低城市热岛强度、促进空气循环、降低空气污染。近些年,越来越多的国家和城市开始重视城市风道的建设。2015年南京市首次提出城市通风廊规划,并获得了显著成效。以南京中心城区为例,本文利用遥感、地理信息技术分析其热环境特征,利用气象资料与自然山水要素分析其风环境特征,以“引风源、补冷源、降热源”为思路,依托城市道路、水体和绿地,提出定性与定量分析相结合的城市尺度通风廊道构建方法,挖掘出南京市中心城区的4条一级风道和4条二级风道,并提出空间管控建议。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 绪论1
1.1 研究背景1
1.2 研究目的和意义2
1.3 国内外研究进展2
1.3.1 风环境研究进展2
1.3.2 通风道研究进展3
1.4 研究范围5
1.5 研究内容5
1.5.1 理论框架5
1.5.2 研究分析流程6
1.5.3 技术路线6
2 研究区热环境特征6
2.1 地表温度空间分布6
2.1.1 数据来源及预处理6
2.1.2 地表温度分级7
2.2 小结8
3 研究区风环境特征8
3.1 南京市风环境变化8
3.2 研究区背景风场8
3.3 研究区局地风场9
3.3.1 风源类型9
3.3.2 风源作用宽度10
3.4 小结11
4 研究区通风环境分析12
4.1 通风潜力空间12
4.2 通风阻力现状12
4.3 小结13
5 基于“源流汇”理论的缓解城市热岛效应的通风体系构建13
5.1 定性定量相结合的构建通风道的方法13
5.2 风道规划方案及管控建议14
6 结论与讨论16
6.1 研究成果16
6.2 讨论16
7 展望1 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072
7
致谢18
参考文献18
缓解城市热岛效应的通风道构建——以南京市中心城区为例
引言
1 绪论
1.1 研究背景
近些年,我国城镇化进程持续加快,至2015年,城镇化水平已达到56.1%。诺瑟姆曲线揭示了城市化的缓慢、加速、再减慢的非线性发展的全过程。而目前中国正处于加速阶段,按照时间序列预测法,中国在2020年仍处于加速阶段,并且此时城镇化率将达到60%左右[1]。城市规模的蔓延扩大,必然以牺牲植被为主的自然景观为代价,新建造的人工建筑物以及大量人口集中又造成了温室气体浓度急剧增加,生活、工业等代谢废物超出环境承载力,从而环境和健康问题愈演愈烈。例如:1万5千多人在法国2003年8月的极端高温中丧生[2]、1952年“伦敦烟雾事件”后40008000人死于呼吸系统疾病、2003年爆发了SARS传染性疾病等。
1.2 研究目的和意义
相关研究认为,热环境是城市环境的主导要素之一[34],在城市化过程中,城市环境之所以恶性循环是因为热岛效应[5]。城市热岛效应是一种城市气候问题,城市发展至一定规模后,呈现出城市温度明显高于郊区从而形成高温孤岛的现象[6]。
良好的室外风环境,将降低城市温度、降低城市污染并且增强城市的自然调节能力[7]。城市风速小,热量难以散发,将促进热岛效应的形成,但是当风速达到4m/s以上时,城乡之间的温差并不明显,热岛强度低[78]。有学者认为,城市热岛减缓的表现为热岛区域的能量“流向”冷岛地区,城市高温区域间连通将增加热岛面积,加重热岛效应[9]。如何将城市热环境和风环境相结合,构建缓解城市热岛效应的城市通风道?这是本文主要解决的问题,希望能为南京市及其他城市的通风廊道构建提供有力参考。
1.3 国内外研究进展
1.3.1 风环境研究进展 (1)风环境研究方法:主要包括现场实验、数值模拟和风洞实验(表1)。而在城市尺度的通风研究中,建筑是限制要素和边界条件,这是因为城市建筑增大了地面粗糙度,从而影响了风的来流过程。近年来利用遥感和地理信息系统技术结合气象数据分析通风环境的方法成为热潮,如福州市通风潜力评估[10]、北京中心城区风环境的评估[11]等。此方法既考虑了城市背景气象条件,又考虑了城市建筑对于来流的影响。
表1 风环境研究方法
Tab.1 Wind environment research methods
风环境研究方法
概念与特点
现场实验
现场实验的应用范围小,多用于已建成的建筑或城市街谷。虽然能更准确地测量研究区域内的温度、风速、风向等,得到的结果更科学更客观,但是受到的限制因素也非常多,而且费时费力。不过实测的数据非常有价值,能检验模型模拟和理论分析是否准确。
数值模拟
数值模拟是指用计算机对风流动所遵循的动力学方程进行数值求解,从而模拟实际的风环境。其不受环境条件的限制,并且只需在程序中修改相应的来流风向和风速,就能仿真不同条件的风环境。但是数值模拟最大的不足在于其数据可靠性,因为许多因素会直接影响计算结果,如湍流模型、边界条件的合理选择、网格划分大小等。数值模拟以中尺度气象模拟和街区尺度的计算流体力学模拟为主,不能在大尺度上反映建筑物对城市内部风场的影响。
风洞试验
风洞实验是利用动力装置驱动一股气流,使其流至实验模型处,测量作用在模型上的空气动力,观测模型表面及周围的流动现象。其缺点是做实验模型比较费时费力,试验时间比较长,很难同时研究不同的建筑方案。而且不同尺度的模型将会带来一系列误差。故风洞实验常被应用于建筑动力学,而少用于城市街谷和城市风环境的研究。
(2)风环境研究内容:
①对于建筑单体、建筑群以及街区尺度风环境的研究
国外:古罗马时期,维特鲁威在其著作《建筑十书》中对建筑的自然通风问题以及解决方法进行了阐述和研究[12];1970年,伦敦Vauxhall地区在兴建两座高层建筑前首次进行了风洞实验,预测其周围的风环境[13];1991年,Dabberdt和Hoydys通过风洞实验对比了不同来风下的街区峡谷风场分布情况[14];2007年Ch.Georgakis等实测了街谷内空间温度、建筑表面温度、地面温度以及风速,分析温度和风速沿街谷水平与垂直方向的变化。将软件模拟街谷无障碍物条件下的风场与实测数据相比较,发现街谷单向通风潜能下降82%,交叉通风潜能下降68%[15]。

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