基于气象和GIS技术的北京中心城区通风廊道构建初探

利用长年代气象资料、现场观测、高分辨地理信息数据等研究了北京背景风环境、通风潜力分布以及通风廊道对局地微气候的影响,并将研究结果用于北京中心城区通风廊道的规划和构建中.结果表明:近年北京地区年均风速缓慢下降,平均气温和极端最高气温呈上升趋势,中心城区特别是经济和商业中心热岛严重;北京偏北风和偏南风频率最高,城市主通风廊道的走向应与背景风场相一致;在构建次级通风廊道时,宜结合局地“软轻风”的风速和风向分布;通风潜力较大的区域主要为绿地、河道、农田、宽阔街道以及低矮零碎的建筑区,四环内建筑密集、街道狭窄区域的地表通风潜力相对较小;在气温较高时通风廊道有明显的降温作用,可缓解城市热岛;在中小风速条件下,廊道能明显增加局地风速,而在静风或接近静风时,廊道的增风作用则不太显著;最后,基于背景风环境、城市热岛和地表通风潜力分布提出了北京中心城区通风廊道构建的依据、原则和初步方案建议.     

湿热地区高层住区热环境设计参数对热岛强度的影响研究

减缓住区热岛强度是绿色建筑和生态城市建设的重要内容。以往研究从局部和整体层面对湿热地区住区气温及热岛强度展开测试和研究。本文以广州高层住区为例,在夏季晴热天气条件下开展住区现场实测。测试指标主要包括郊区、城区和住区的气温以及住区热环境设计参数。文章从城区、住区、测点三个尺度,分析探讨气温和热岛强度的变化特征以及形成机制。研究指出,以郊区气象站为基准计算住区热岛强度,因受所在城区局地热岛强度的影响,无法合理评价不同住区热环境设计的优劣,而以城区气象站为基准,可避免局地热岛的干扰,计算和评价更为合理。热环境设计参数,即天空角系数、阴影率和叶面积指数,是影响住区和测点热岛强度的关键因素。热岛强度的定义应取同一尺度或相邻尺度空间的气温差。     

上海城市热岛效应及风对其影响的研究

利用上海11个区气象观测站2016年8月～2017年7月的观测资料,分析了上海城市热岛的年变化特征及日变化规律,并进一步分析了风对热岛强度及热岛分布的影响。研究发现,上海热岛强度月变化有明显的双峰现象,夏季5月与秋季10月的热岛强度最大,可达1.3℃。冬季及8～9月是热岛的最小段,在0.6℃左右,全年平均的热岛强度约为0.9℃。上海城市热岛的年平均日变化大致为白天低、夜间高的多峰结构,夜间高峰值可达1.2℃。上海风速表现为春冬大夏秋小、白天大夜间小的趋势,经拟合,发现风速与热岛强度存在很好的负相关,秋冬季的拟合误差在0.2℃左右,相关系数可达0.9。此外风向对热岛分布有很大影响,东南风可以降低热岛强度,并使热岛中心向西北方向移动,西北风使热岛强度增大,热岛中心往东南移。     

应对空气污染的城市空间布局模式研究 — —以武汉市为例

首先分析了武汉市空间结构和空气 质量（PM2.5）现状,运用WRF/CMAQ耦合 的方法模拟了2015年冬季武汉都市发展区内 PM2.5浓度的时空分布情况,并从城市空间 结构、用地建设强度、通风廊道三个方面讨 论了城市空间布局对武汉城区空气质量的影 响。结果表明：一、武汉城区冬季的PM2.5 浓度呈“单峰型”日变化规律,早上8点前后 的浓度最高;二、PM2.5浓度的空间分布存 在明显的圈层差异,由内向外逐渐降低,二 环内的最大浓度是同一时刻全市平均值的2 倍以上;三、分散式布局、高容低密的建设 模式以及引入通风廊道三种方法都能有效 地降低主城区的PM2.5浓度,但分散式布局 和引入通风廊道的方式会在城市局部地区, 尤其是下风方向形成弱风区而造成PM2.5累积,高容低密模式在降低主城区内PM2.5浓度上的作用最为显著,最大降幅可达87 μg/m 3 ,是 兼顾城市发展需求和改善空气质量的良好手段     

居住区热岛模拟方法及影响因素分析研究

总结和分析了目前热岛强度的研究概况、存在的问题以及数值模拟要点。并采用CFD模拟技术,分析了住区热岛强度的影响因子的影响情况,重点考虑了建筑室内风速、下垫面及建筑围护结构表面的反射特性、人为排热量以及树木特性等因子对住区热岛强度的影响情况。结果表明,住区热岛强度随着室外风速的增大以及树木叶面密度的增大而大致呈线性关系减小,随着下垫面和建筑表面反射率的增大而大致呈对数规律增大,以及随着人为排热量的增大而大致呈线性关系增大。     

西安市城区通风环境数值建模及分析

近年来,城市建筑的高度和密度不断增加,对城市通风环境产生了很大影响。针对西安市绕城高速以内区域,建立了城区建筑、道路等几何模型,在此基础上建立了城市风环境数值仿真模型。通过数值仿真,分析了在冬季主导风ENE风向下,区域风环境的现状,包括风速分布、通风能力等。研究表明,建筑布局、街道布局、建筑密度和风向会对区域风速分布及通风能力有明显影响。控制城市内十字路口处建筑高度及建立城市主导风向上通风廊道有利于城市内的通风。     

基于改善通风和热舒适度的长春市风环境多尺度优化

长春市属于典型的寒地城市,冬季 雾霾现象频发,居民室外热舒适度差,这些 现象严重影响了居民的出行和健康,导致公 共空间活力严重不足。因此,城市既需要加 强通风减弱雾霾,又需要增加静风区以保证 居民室外热舒适度,这就形成了极其现实的 矛盾。在此背景下结合《长春市总体城市设 计》风环境专题,通过识别、分析各种风环 境问题,利用CFD模拟法和网络语义分析法 结合的主客观评价法与文献综述法分析解 决对策。形成“中心城区尺度—人行尺度”的 应对策略,中心城区尺度将通风廊道与自然 山水格局耦合以优化通风廊道构建,并在大 黑山脉山区构建引风廊道改善城市通风。人 行尺度采用主客观结合分析方法,提出改善 热舒适度策略。最终从不同视角改善城市风 环境,提升城市活力。     

基于电路理论的多尺度城市热环境网络 构建及格局优化：以成都市中心城区为例

高密度、高强度的城市建设和扩张导致城市热岛效应不断增强，研究城市热环境网络格局以优化规划布局是改善城市热环境的有效方法。将形态学空间格局分析与电路理论相结合，立足多尺度，以成都市中心城区及其核心区为研究对象，选取连通性强的冷岛、热岛源地，根据景观格局特征与地表覆盖构建阻力面，运用Linkage Mapper识别廊道、冷岛障碍点和热岛夹点，并进行分级和评价，构建研究区热环境网络，提出多尺度下的格局优化建议。结果表明：1)中心城区尺度识别出23处冷岛源地、34条关键廊道、48处障碍点，廊道呈“串珠状”环绕研究区边缘分布，连通性和稳定性较弱；2)中心城区核心区尺度识别出34处热岛源地、81条关键廊道、98处夹点，廊道呈网状分布且普遍连通性较高，夹点是未来阻断热岛廊道连通的关键区域；3)研究区形成“两环多分支五组团多点”结构的城市热环境网络格局。研究结果可为成都市及其他城市的热环境改善提供科学参考，丰富电路理论在热环境领域中的应用。     

板式建筑通风廊道的多角度构成对风环境的影响

为考察板式建筑构成的通风廊道对风环境的影响及其内在机理,本文以既有的风洞实验为基础,采用单一因素的建筑夹角变化构建典型建筑通风廊道模型,形成0°到180°共12个模拟工况。采用精细的六面体网格实施数值模拟,考虑计算域的水平均匀性和网格无关性并进行实验验证。结论表明风环境变化规律与建筑迎风面积变化显著相关;认为建筑角隅风是廊道中高风速的主要组成部分,上游位置角隅风大导致扩张型廊道的最大风速较汇聚型大;15°和30°2个工况在整个通道内K值小于1,无文丘里效应。同时,文章依据通风廊道的风速分布分析结果为建筑和规划领域提供了指导性的布局依据。     

隧道等截面通风系统均匀送风特性研究

针对地下建筑长大隧道均匀通风的工程需求,提出了一种基于通风均流器的等截面通风系统,为获得主风管风速、宽高比与通风系统送风均匀性的关系,采用CFD数值模拟分析方法对通风系统的送风均匀性和阻力性能进行了研究。研究发现,主风管风速为9.7 m/s时,各风口最低风速4.45 m/s,最高风速4.96 m/s,平均风速4.63 m/s,最大偏差7%,各风口风速标准差为0.16,等截面通风系统能实现均匀送风。通风均流器阀片角度恒定时,系统送风均匀性随着主风管风速的增大而小幅降低,各风口风速标准差范围为0.12～0.24;随着主风管宽高比的增加,各风口风速标准差波动范围为0.22～0.34,主风管风速、宽高比对系统送风均匀性影响较小。风速大于6.5 m/s时,通风均流器阻力系数ξ随着阀片角度β的增大而减小,与Re无关;阀片角度β一定时,通风均流器阻力系数ξ随主风管宽高比的增加而减小。     

多风城市风环境改善策略研究-以克拉玛依为例

本文利用克拉玛依历史气象数据和CFD模拟技术对克拉玛依主城区风环境进行分析,归纳主城区易出现大风的区域,总结风环境存在的问题,并提出基于防风林和通风廊道的"疏防结合"的风环境改善策略。对克拉玛依主城区建筑和防风林的规划建设亦提出建议。本文研究可为遭受长期遭受风害的城市风环境改善提供思路。     

南京夏季城市局地气温时空变化特征

城市局地气候分区(Local Climate Zone,简写为LCZ)是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。基于LCZ方法对南京城市气温进行观测,分析了2016年夏季时段(7—9月)分布于南京城区至郊区的12个不同类型LCZ地块的气温时空变化特征,包括热岛日变化特征、平均热岛强度、日最高/最低温度差异、升温/冷却率差异。结果表明:各LCZ地块的热岛强度在日落后迅速增加,日落后3～5h达到最大值,然后逐渐减小,这一现象与各LCZ地块的升温/冷却率变化特征相对应;城市化强度越高的LCZ地块热岛强度越大;午间部分地块出现城市冷岛现象;水域区(LCZ G)在白天有一定的降温效果,夜间则会产生热岛效应;各LCZ地块的夜间平均热岛强度差异明显,日最低气温差异显著高于日最高气温差异。     

广州市单体建筑室外微气候热环境研究

为了研究夏季广州市小区单体建筑周围热环境规律,本文以广州大学生活区某宿舍楼单体为研究对象,在其周围选取了具有代表性(不同方位及处于不同周围环境)的6个测点,逐时测量9:26～18:36时间段内的温湿度、风速、下垫面温度及辐射热流密度等热环境参数,通过对数据的整理分析,发现单体建筑周围热环境与太阳辐射强度、风速、风向、建筑遮挡作用、下垫面性质及周围环境等因素存在着一定的关系,辐射热流密度随下垫面表面温度的增大而增大.本文同时关注了热岛现象,为进一步研究小区微气候提供了实验依据.     

城市通风廊道数值模拟与优化设置研究

众所周知,自然通风是节能的重要措施,对于整个城市来说,将街道作为通风廊道进行合理设置,可以较大提高整个城市风环境状况,对于减少城市雾霾、营造城市良好的微环境,具有重要意义。通过对桐庐中心城区进行通风数值模拟,从通风廊道的宽度、入口及周边建筑限高等方面进行分析,得出指导城市规划布局的重要结论。     

城市局地气温对建筑冷负荷的影响

局地气候区(Local Climate Zone,LCZ)是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。对南京9个不同类型LCZ地块的近地气温进行实测(2016年07月22日至2016年09月30日),然后结合EnergyPlus软件分析局地气温对典型居住建筑和办公建筑冷负荷的影响。结果表明:1)热岛强度夜间显著高于白天;对于整个研究时段的夜间平均热岛强度,紧凑建筑区最高(1.8～1.9℃),其次是开敞中高层建筑区和重工业区(1.4～1.5℃),低层建筑区为0.9～1.1℃;稀疏建筑区最低(0.3℃);热岛强度在少云弱风的典型天气条件下更高;2)与采用郊区气象参数的基准案例相比,整个研究时段各LCZ地块居住建筑的累积冷负荷增幅为8%～17%,办公建筑的累积冷负荷增幅为4%～7%;典型天气条件下的夜间时段各LCZ地块的居住建筑累计冷负荷增幅为8%～26%。     

基于北京中心城区实测的城市边界层风场特性

为了对城市边界层的特殊风场特性进行研究,利用位于北京中心城区325 m气象观测塔,在9个不同高度布置超声风速仪,得到了2013-2017年间风速、温度连续观测的实测数据.统计分析表明:北京城区以良态风为主,盛行北风、西北风及南风,但强风主要来自西北向;除昼夜温度变化外,城市边界层的热量交换很大程度受到下垫面逆辐射影响....     

北京旧城热岛环境与对策研究

"城市热岛" (Urban heat island,UHI)是指城市建成区的气温明显高于周边的农村地区,形成城区气温高、郊区气温低的现象,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿1.随着全球气候变暖和城市化进程的加剧,大量自然地表不断被城市地表所替代,城市热岛效应日趋显著.城市热岛效应是城市下垫面热特性及结构特征、城市人为热、气候条件等多因素综合作用的结果.城市热岛是城市人类活动对城市热环境影响的突出表征,它对全球变暖的贡献已经引起广泛关注,对城市热岛效应的研究也已成为当今气候、生态、环境问题研究中的热点.城市热岛已经从一般的局地气候现象演变为城市生态环境的一大"公害",热岛强度也成为了评价城市生态环境的重要指标2、3.     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值分析

介绍了地铁区间隧道火灾常见的几种通风排烟模式,对其中一种最复杂的模式进行了数值分析。模拟分析得出,对于地铁实际工程中的单线盾构圆形隧道,在10 MW火灾强度下,着火区间隧道内2.6~2.9 m/s左右的纵向风速可以有效阻止烟气发生逆流;在着火区间隧道2.9 m/s的纵向风速下,未着火区间隧道两端对送送风速度为1~1.5 m/s时,联络通道内有风速为6 m/s左右的气流流向着火区间隧道,可有效抑制烟气通过联络通道向未着火区间隧道蔓延,保证人员的安全疏散。     

基于RS和GIS的武汉市热岛效应时空演变研究CSSCI

随着我国城市化进程的持续快速推进,城市热岛效应日益凸显,成为了当前主要城市生态环境问题之一。应用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对武汉市地表温度进行了定量反演,并分析了其时空演变规律。研究结果表明:(1)武汉市城市热岛效应十分明显,主城区形成岛屿状的高温区域并且界线清晰,与城市边缘的郊区、乡村形成鲜明对比;(2)在研究时段内,城市热岛的范围面积不断扩大,并且与武汉市的城市空间扩张方向较为一致。在城市扩张的过程中,热岛面积随之扩大,绿岛面积不断缩小;(3)城市内部的土地利用类型空间分布与热岛强度分布范围关系密切;(4)城市内的水体空间与绿色空间对于分割热岛空间,缓解热岛现象有重要的现实意义。     

热浪背景下大连城市热岛强度反演及缓解策略

提出了一种基于Landsat 8卫星遥感数据建立城市热岛强度地图的流程和方法,为热浪天气条件下城市热环境评估提供了一种快速可靠的依据。以大连市2018年8月连续高温热浪天气为研究背景,实现中山区地表温度反演,将结果与国家气象站观测值进行验证,相关系数达0.813。基于土地利用数据划分城区和郊区,计算其差值得到城市热岛强度并分级,发现高温热浪天气会加重热岛效应;超过31%的区域出现了7级及以上强热岛、超强热岛,强度最高达32.1℃;中心主要出现在中山广场、三七广场及大连市第二中学等地。根据热岛强度分级结果,对重点区域提出了规划缓解和改进策略。