基于局部气候分区的成都市街道层峡风环境景观影响要素研究

论文摘要

随着人口增长和城市化进程,城市地区发展的紧凑高密度趋势日益加剧。而紧凑高密度引发的城市热岛效应及城市静风问题已成为人类健康和能源消耗的巨大威胁。在城市热岛效应及静风环境下,街道层峡作为主要城市公共空间,也是城市主要通风廊道,其风环境优化极为重要。在既有街道层峡中,气候要素是影响风环境的区域背景要素,街道层峡的空间要素是限定街道几何形态的重要控制要素,同时,在既有的建成城市环境中,街道空间要素不能轻易改变。由此,自然景观影响要素因其操作性最强且对室外微气候环境明显有重要影响,显得尤为重要。但在街道层峡中,其余景观要素数量较少,绿地成为街道层峡中最为关键的景观影响要素。但以城市热岛效应及静风环境为背景,针对绿地对街道层峡风环境影响作用研究却相对欠缺。针对上述不足,本文展开以下研究。首先,研究街道层峡风环境影响要素构成及其分析要点。查阅收集国内外大量文献整理出街道层峡气候、空间及景观三类的影响要素,同时基于绿地对于街道层峡遮阳、蒸发及通风三种主要影响效应,结合街道层峡板带式空间结构,综合分析选取城市街道空间林荫类型作为街道层峡内主要绿地要素研究对象,同时结合行道树种植间距、行道树底层灌木配置共同形成本文绿地景观要素研究重点。其次,选取连接城市冷热岛的街道层峡,分析其相关要素特征。基于城市地表热岛效应与城市冠层热岛效应,由直观反映温差的地表温度反演,及由城市区域形态特征等参数综合分析的局部气候分区,叠加结合反映城市冷热岛分布情况,选取得出连接成都市冷热岛的街道层峡。综合实地调研与前述街道层峡影响要素构成,归纳分析出连接成都市冷热岛街道层峡相关热岛效应、形态要素及景观要素的典型特征。第三,结合实测,研究仿真模型的精确表达。基于计算机流体动力学原理借助FLUENT软件平台,构建了一种反应城市冷热岛区域不同下垫面参数,包含植物冠层蒸腾效应、通风效应及遮阳效应的城市微气候仿真模型,为研究城市微气候环境提供更精确的模拟数值。依据前述连接城市冷热岛街道层峡要素特征,进行参数设置。通过对实测模拟数据曲线图、散点分布图及相关系数的对比分析表明,该计算耦合模型展现了植物冠层作为微气候环境模拟设计参数的重要性,能够体现城市冷热岛区域差异性,更准确地表现了局地环境的质热交换以及带来的空气流动。因此,它可以为微气候环境优化提供一个更准确的预测验证途径。第四,通过控制相关变量的耦合模拟,基于本文模拟研究结果,总结相关影响要素下,城市街道层峡风环境分布规律与街道层峡风环境优化绿地设计策略。研究了街道走向、林荫类型等空间、景观要素对街道层峡内外风环境的影响,发现冷热岛区域风环境分布具有一定规律性,发现不同林荫类型会对街道层峡风环产生不同影响,多数情况下两行开敞林荫类型更利于街道通风,但与所处时段、街道走向、街道中部冠层封闭程度等因素有关,同时结合行道树间距及行道树底层灌木,对街道层峡风环境进一步优化的影响效应进行研究。本文研究为研究高密度城市（静风环境、热岛效应）--街道层峡--绿地要素关联影响提供了思路,通过实测验证参数设置构建了较为准确的计算耦合模型;得到成都市冷热岛区域风环境分布规律与街道层峡风环境优化绿地设计建议,为具有相似城市环境问题的高密度城市提供参考。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景

1.1.1 城市热环境问题

1.1.2 城市风环境问题

1.1.3 城市街道层峡的影响意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 城市热岛效应研究现状

1.2.2 城市风环境研究现状

1.2.3 城市街道层峡微气候环境研究现状

1.3 研究目的和意义

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

1.4 研究方法、内容及创新点

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法

1.4.3 研究创新点

1.5 技术路线

1.6 小结

第二章街道层峡风环境的影响要素分析

2.1 城市冷热岛区域分布对街道层峡的影响

2.1.1 地表温度反演

2.1.2 局部气候分区

2.2 城市街道层峡影响要素

2.2.1 城市街道层峡气候影响要素

2.2.2 城市街道层峡空间影响要素

2.2.3 城市街道层峡景观影响要素

2.3 街道层峡绿地设计要素

2.3.1 街道层峡带状绿地空间类型

2.3.2 街道层峡竖向林荫空间类型

2.3.3 植物种植设计要素

2.4 小结

第三章连接冷热岛的成都市街道层峡实例及特征分析

3.1 连接城市冷热岛的成都市街道层峡

3.1.1 成都市局部气候分区

3.1.2 成都市地表温度反演

3.1.3 连接城市冷热岛的成都市街道层峡

3.2 连接冷热岛的街道层峡特征分析

3.2.1 街道热岛效应分析

3.2.2 街道形态要素分析

3.2.3 街道景观要素分析

3.3 连接冷热岛的街道层峡特实例选取

3.4 小结

第四章基于绿地要素对风环境影响效应的仿真模型优化

4.1 FLUENT软件介绍

4.2 计算耦合模型优化构建

4.2.1 基于风速模拟的计算模型优化

4.2.2 基于湿度模拟的计算模型优化

4.2.3 基于温度模拟的计算模型优化

4.3 计算耦合模型优化验证分析

4.3.1 研究区域及实地测量

4.3.2 模型选择与数值精确表达关联分析

4.3.3 植物蒸腾源项的降温增湿效应分析

4.4 实例街道层峡模拟验证分析

4.4.1 研究区域实地测量

4.4.2 街道建模及参数设置

4.4.3 实测及模拟结果对比分析

4.5 小结

第五章基于景观影响要素的优化设计策略研究

5.1 理想模拟情景设置

5.1.1 理想模拟几何模型构建

5.1.2 理想模拟案例情景设置

5.2 不同影响要素下风环境模拟结果对比分析

5.2.1 街道层峡整体风环境模拟结果分析

5.2.2 街道层峡内部风环境模拟结果分析

5.3 街道层峡风环境优化绿地设计策略

5.3.1 林荫空间类型的影响

5.3.2 行道树栽植间距的影响

5.3.3 行道树底层灌木栽植的影响

5.3.4 不同情境下绿地设计策略的指导建议

5.4 小结

总结与展望

致谢

参考文献

附录一:静风城市统计结果

附录二:成都市玉皇观街实测数据

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苏宛仪

导师: 杨青娟

关键词: 街道层峡风环境,街道层峡影响要素,仿真模拟,局部气候分区,林荫空间类型

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 西南交通大学

分类号: TU119;TU984.191

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.000821

总页数: 126

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