街區(qū)尺度上的城市微氣候數(shù)據(jù)模擬研究.pdf

1、微氣候是城市規(guī)劃的重要組成部分，合理的規(guī)劃設(shè)計是改善城市微氣候環(huán)境的基礎(chǔ)。改革開放后，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市人口日益增多，大規(guī)模的建筑物、瀝青柏油路等人工構(gòu)筑物使城市形態(tài)復(fù)雜化。高密度、高容積率的建成區(qū)不斷的改變著城市下墊面性質(zhì)，再加上大量的人為熱排放，導(dǎo)致城市與郊區(qū)間形成了明顯的“熱島效應(yīng)”。同時，高大而密集的建筑物使城市空氣流動受阻，導(dǎo)致排放在空氣中大量的氣體和顆粒污染物難以擴(kuò)散和沉降，產(chǎn)生諸如PM污染物等惡劣的大氣污染問題。

2、
　　城市問題的逐漸加劇，城市生態(tài)的研究日趨重要。從長遠(yuǎn)來看，城市中的環(huán)境問題很大程度上是由于城市設(shè)計與產(chǎn)業(yè)布局不合理致使城市物質(zhì)與能量在空間布局不合理造成。通過選擇下墊面種類、優(yōu)化構(gòu)筑物形態(tài)布局、合理配置綠化種類與城市生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系以及影響，可為我國城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施配套、舊城改造與管理提供參考。
　　本研究以城市微氣候?yàn)檠芯績?nèi)容，對國內(nèi)外城市微氣候相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行了總結(jié)，引入了ENVI-met數(shù)值模擬方法

3、和應(yīng)用。首先，從建立3D建筑數(shù)字表面模型開始，為解決城市微氣候問題的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以北京CBD區(qū)的部分地區(qū)作為研究對象，對衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行解譯與幾何校正，確定了建筑物面積、地理坐標(biāo)等信息，再對建筑物高度信息進(jìn)行采集，將采集的457棟建筑物高度信息錄入ArcGIS軟件中并計算建筑面積，初步完成數(shù)字表面模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，劃分不同構(gòu)筑物形態(tài)區(qū)域。
　　其次，從生態(tài)學(xué)的角度，基于微尺度氣候模型ENVI-met耦合微氣候特征

4、空間分布模式。借助于衛(wèi)星遙感影像圖作為建模底圖，根據(jù)研究區(qū)特定的初始時間、溫度等其它控制參數(shù)，再結(jié)合實(shí)測值與模擬值進(jìn)行對比。使用均方根誤差(RMSE)及平均絕對百分比誤差(MAPE)對模型的精度進(jìn)行評價，利用模型決定系數(shù)與校正的決定系數(shù)衡量模型的質(zhì)量。一方面，以北京典型住宅區(qū)為研究對象，建立實(shí)況及沒有屋頂綠化兩種場景下的三維數(shù)值模擬模型，得到了微氣候特征在研究區(qū)的空間分布結(jié)果，同時利用實(shí)測數(shù)據(jù)對兩種場景模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析。另一方面，在

5、北京CBD區(qū)定量劃分不同構(gòu)筑物形態(tài)區(qū)，建立了基于ENVI-met模擬平臺的三維模型，基于該模型比較分析了不同構(gòu)筑物形態(tài)的溫度、濕度、風(fēng)速風(fēng)向等微氣候環(huán)境因子，探討不同構(gòu)筑物形態(tài)與街區(qū)尺度上城市微氣候之間的關(guān)系。
　　本文研究結(jié)果表明:(1)經(jīng)過多次參數(shù)校正之后，模擬軟件結(jié)果與實(shí)測結(jié)果在時空分布趨勢上基本一致，能夠很好的反響實(shí)況下街區(qū)尺度上城市氣候的分布特征。(2)在住宅區(qū)屋頂經(jīng)過簡單的綠化后具有較好的降溫增濕效果，使研究區(qū)平均溫度

6、降低了2-3℃，相對濕度增加了2.7％，風(fēng)速由0.32-2.70 m/s降低至0.40-1.11 m/s，整體下降了0.34 m/s。(3)街區(qū)尺度上的不同構(gòu)筑物形態(tài)的微氣候具有空間分異特征，半圍合式形態(tài)及建筑密度高的區(qū)域，溫度較高而相對濕度與風(fēng)速較低;錯落行列式的形態(tài)區(qū)域，空氣流動性差致使風(fēng)速降低。相對濕度在開闊且植被覆蓋率高形態(tài)區(qū)域高于行列式構(gòu)筑物形態(tài)區(qū)域。將微尺度模擬軟件應(yīng)用于微氣候環(huán)境評價中，通過設(shè)置不同場景建筑物與綠化配置，分