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城市河流宽度对居住环境微气候影响与优化研究 ——以上海市为例

2020-12-08阅读(947)

城市河流宽度对居住环境微气候影响与优化研究 ——以上海市为例

论文摘要

在全球变暖背景下,加剧了城市热岛效应给人类带来的危害。面对城市气候的挑战,宏观层面的战略,如通过减少温室气体的排放来减缓人类活动导致的气候变化,是应对气候变化的主要方案之一。微观层面的适应性规划也逐渐成为科学界的研究热点。众多研究表明,城市河流和绿地对缓解城市微气候具有重要作用,但是对于河流宽度对河流微气候效应的影响研究还比较少,河流与绿地的协同效应研究更加薄弱。因此,这两个方面的研究不仅可以丰富河流微气候效应理论和水绿协同效应理论,而且对于河岸植被绿化策略也具有实际指导意义。首先,本文调研了上海市河流分布情况,然后根据已有文献关于河宽与河流微气候效应之间的关系研究,确定了3个不同宽度城市河流,作为实证研究区域;其次,本文运用微气候模拟软件ENVI-met,对这3个类型河流布局居住区的实况、河岸疏林草地植被绿化和河岸复合植被绿化3个情景分别模拟,采用现场实测方法对模型进行了验证,并且分析了这3个类型居住区的微气候现状格局;接着,分析了河流宽度、河岸绿地开敞空间、河岸植被结构和住区空间形态这四个因子对河流微气候效应的影响;最后,在上述研究成果的基础上,提出了河岸绿地空间优化策略、河岸植被结构优化策略和住区空间形态优化策略。研究结果表明:（1）河流对周边地区的增湿范围大于降温范围;12m宽河流对上风向的降温范围较小,对下风向的降温范围在150m以内,30m宽河流和60m宽河流对下风向的降温增湿范围都达到居住区最北边;60m宽河流对下风向降温幅度和增湿幅度分别可达到0.6℃、3.58%,明显高于12m宽和30m宽河流的降温增湿幅度。（2）河流宽度与水体均温呈负相关,与河流的最大降温梯度和最大增湿梯度呈正相关;河流宽度较大时,河流水面上空及其周边的风速也较大;河流与PMV的直接关系较弱,但可通过影响热环境和风环境来间接改善热舒适性。（3）河岸进行疏林草地植被绿化后,可以很好的改善居住区整体的热环境,且对河流下风向区域降温增湿效应大于上风区;对居住区风环境有一定程度的负面影响;对居住区整体的热舒适都有利,尤其是对河岸附近范围,有较好的贡献作用。（4）河岸进行复合植被绿化后,水绿协同降温增湿幅度大于疏林草地植被绿化;适当的乔木种植反而会增加通风廊道下风向的风速;对居住区整体的热舒适改善效果也比较好,尤其是乔木种植密集的河岸附近,其PMV值下降幅度最大。（5）由于住区整体空间形态不同,河岸疏林草地植被绿化方案对12m宽河流布局居住区整体降温作用和较低PMV区域面积增幅比复合植被绿化方案大,30m宽河流布局居住区的情况则相反,河岸两种绿化方案对60m宽河流布局居住区较低PMV区域面积增幅相同,对平均气温没有起到缓解作用;河岸复合植被绿化方案对3个类型居住区整体增湿作用、风速阻挡作用和热舒适改善作用都比疏林草地植被绿化方案大,并且30m宽河流布局居住区平均相对湿度和“湿润”区域面积增幅最大,分别为0.11%、3.95%,60m宽河流布局居住区平均风速和“微风”区域面积减少幅度最大,分别为0.09m/s、2.69%。（6）由于住区内部空间形态不同,河流对相同离岸距离处的微气候影响程度不同;总体而言,河岸绿化对3个类型河流的水绿协同降温增湿范围都超过200m,对离岸200m处风速的消极作用大于离岸100m处,对离岸100m处热舒适有较好的改善作用。（7）基于上述研究结论及其他学者研究成果,认为河岸应适度增加绿地空间、植被结构以乔草组合为主,同时要创造通风廊道。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 研究目的和意义
  •     1.2.1 研究目的
  •     1.2.2 研究意义
  •   1.3 国内外研究进展
  •     1.3.1 河流微气候效应研究现状
  •     1.3.2 绿地微气候效应研究现状
  •     1.3.3 河流与绿地协同效应
  •     1.3.4 总结与评价
  •   1.4 研究内容与技术路线
  •     1.4.1 研究内容
  •     1.4.2 技术路线
  •   1.5 研究思路
  • 第二章 研究方法
  •   2.1 研究区域概况
  •     2.1.1 上海的自然地理条件
  •     2.1.2 上海的气候概况
  •     2.1.3 上海的水资源概况
  •   2.2 不同宽度城市河流布局居住区的调研与选取
  •   2.3 ENVI-met模拟软件的介绍
  •     2.3.1 ENVI-met模型结构
  •     2.3.2 ENVI-met基础模型与功能
  •     2.3.3 ENVI-met运行流程
  •   2.4 物理模型建立
  •     2.4.1 居住区实况物理模型
  •     2.4.2 河岸绿化方案物理模型
  •   2.5 软件相关参数设置
  •   2.6 模型验证
  •   2.7 居住区微气候评价指标
  • 第三章 城市河流微气候效应现状格局研究
  •   3.1 热环境分析
  •     3.1.1 气温分布特征
  •     3.1.2 河流的降温效应分析
  •     3.1.3 相对湿度分布特征
  •     3.1.4 河流的增湿效应分析
  •     3.1.5 小结
  •   3.2 风环境分析
  •     3.2.1 整体风环境分布特征
  •     3.2.2 河流对风速的影响特征
  •   3.3 热舒适分析
  •     3.3.1 整体热舒适分布特征
  •     3.3.2 河流对热舒适的影响特征
  •   3.4 分析结果
  • 第四章 城市河流微气候效应影响因子分析
  •   4.1 河流宽度对微气候效应的影响
  •     4.1.1 河流宽度对热环境效应的影响
  •     4.1.2 河流宽度对风速效应的影响
  •     4.1.3 河流宽度对热舒适效应的影响
  •     4.1.4 分析结果
  •   4.2 河岸绿地开敞空间
  •     4.2.1 河岸疏林草地植被绿化方案模拟结果分析
  •     4.2.2 分析结果
  •   4.3 河岸植被结构
  •     4.3.1 河岸复合植被绿化方案模拟结果分析
  •     4.3.2 分析结果
  •   4.4 住区空间形态
  •     4.4.1 整体对比分析
  •     4.4.2 分析结果
  •     4.4.3 局部对比分析
  •     4.4.4 分析结果
  • 第五章 城市河流微气候效应优化策略
  •   5.1 河岸绿地空间优化策略
  •   5.2 河岸植被结构优化策略
  •   5.3 住区空间形态优化策略
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 后记

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 宋丹然

    导师: 姜允芳

    关键词: 河流宽度,微气候,协同效应,绿化策略,上海市

    来源: 华东师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 气象学,环境科学与资源利用,建筑科学与工程,建筑科学与工程

    单位: 华东师范大学

    基金: 国家自然科学基金(51878279)

    分类号: TU985.12;TU119;X16

    总页数: 189

    文件大小: 12560K

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