基于遙感和CFD技術(shù)的城市熱環(huán)境分析與模擬——以蘭州市為例.pdf

1、自1818年Lake Howard對倫敦城區(qū)和郊區(qū)的氣溫進(jìn)行對比觀測，發(fā)現(xiàn)城區(qū)氣溫比其郊區(qū)氣溫高，從而提出“城市熱島”的概念以來，城市熱環(huán)境問題一直備受關(guān)注。特別是近年來，在全球增溫和高速城市化的背景下，城市熱環(huán)境被認(rèn)為是主導(dǎo)整個城市環(huán)境的要素之一，對城市微氣候、空氣質(zhì)量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及公共健康等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，城市熱環(huán)境是城市空間環(huán)境中存在的熱力場的綜合表現(xiàn)，通過對城市熱環(huán)境的研究可以揭示城市空間結(jié)構(gòu)、城市規(guī)模的發(fā)展變化。此外，隨

2、著人們對生活舒適度、身體健康、安全程度要求的進(jìn)一步提高，城市熱環(huán)境已成為城市社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐條件，良好的城市熱環(huán)境也是城市人居環(huán)境生態(tài)化的重要標(biāo)志。提高人們對城市熱環(huán)境的認(rèn)識，掌握城市熱環(huán)境表征因子和影響因子的空間分布以及定量研究各影響因子對城市熱環(huán)境影響是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 造成城市熱環(huán)境惡化的主要原因是城市土地利用/覆蓋類型的變化和城市人為熱釋放，其中城市土地利用/覆蓋類型的變化(主要表現(xiàn)為城市建設(shè)用地

3、的擴(kuò)展和綠地的減少)是最為首要的因子。因此，基于現(xiàn)有的研究技術(shù)條件，本研究首先在遙感數(shù)據(jù)的支持下，以1986年、2002年和2007年的Landsat TM/ETM+遙感影像為研究數(shù)據(jù)源，從宏觀層面分析不同土地利用/覆蓋類型(建設(shè)用地、綠地和水域地)與城市熱環(huán)境之間的互動關(guān)系。然后，利用CFD技術(shù)從微觀層面，分別以水泥和粘土作為下墊面，模擬住宅小區(qū)熱場的分布狀況，進(jìn)一步說明不同下墊面類型對熱環(huán)境的影響。在國內(nèi)，作者首次嘗試性的將CFD技

4、術(shù)應(yīng)用到城市住宅小區(qū)熱環(huán)境的模擬，為城市熱環(huán)境微尺度的模擬提供了新的思路。 不同土地利用/覆蓋類型與城市熱環(huán)境之間的互動關(guān)系分析的結(jié)果表明：隨著溫度級別的升高，建設(shè)用地面積比重明顯升高，水域地的比重逐漸下降，綠地則與建設(shè)用地和水域地兩者不同，呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢。這表明建設(shè)用地在城市熱環(huán)境效應(yīng)中的貢獻(xiàn)率是最大的；綠地對較低溫區(qū)和中溫區(qū)的貢獻(xiàn)最大，而對低溫區(qū)和高溫區(qū)的影響最小；而水域地對低溫區(qū)的貢獻(xiàn)最大。利用CFD軟件對