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,導致排放在空氣中大量的氣體和顆粒污染物難以擴散和沉降,產(chǎn)生諸如PM污染物等惡劣的大氣污染問題。城市問題的逐漸加劇,城市生態(tài)的研究日趨重要。從長遠來看,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為研究內(nèi)容,對國內(nèi)外城市微氣候相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及趨勢進行了總結(jié),引入了ENVI-met數(shù)值模擬方法和應(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)星遙感圖像進行解譯與幾何校正,確定了建筑物面積、地理坐標等信息,再對建筑物高度信息進行采集,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)學的角度,基于微尺度氣候模型ENVI-met耦合微氣候特征空間分布模式。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)合實測值與模擬值進行對比。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,建立實況及設(shè)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,同時利用實測數(shù)據(jù)對兩種場景模擬結(jié)果進行對比分析。另一方面,在北京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、風速風向等微氣候環(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)果與實測結(jié)果在時空分布趨勢上基本一致,能夠很好的反響實況下街區(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)平均溫度降低了2-3℃,相對濕度增加了2.7%,風速由0.32-2.70m/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速較低；錯落行列式的形態(tài)區(qū)域,空氣流動性差致使風速降低。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,分析不同構(gòu)筑物形態(tài),選擇最優(yōu)方案,在一定程度上對于評估當?shù)匚夂蛟O(shè)計和城市規(guī)劃領(lǐng)域具有一定的實用價值。
【學位單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TU119.4;TU984
【部分圖文】：

風速、風向、平均福射溫度等氣象參數(shù)�？稍O(shè)置大量與城市實際相符合的復雜幾何特征的建??筑物，樹木和綠化的處理不僅可Ｗ滲透乂陽福射和風，同時可將植物生長過程中的光合作用??納入計算之中，用戶還可根據(jù)白己的甫耍編寫特有屬性的植物類型。并息可實現(xiàn)對計算室??外熱舒適度的輸出－針對城市內(nèi)部評價棉射溫度（ＭＲＴ）進行相關(guān)分析。ＥＮＶＩ－ｍｅｔ軟件數(shù)據(jù)??模擬流程如圖３－１?示。??衛(wèi)、填型運算??

ＥＮＶＩ－ｍｅｔ由Ｈ維的核也子模型（包括大氣、植被及十．壌子橫型）和一維邊界層模巧組成。??在Ｓ維模型上主要設(shè)置建筑物、植被、水體、下墊面屬性和污染源等等，是由一個垂直方向??的Ｚ?Ｗ及兩個水平方向的Ｘ和Ｙ組成（如圖３－２）。上壤模型是一維模型，從地表向下１．７５??米深度共設(shè)置１４層，自上而下可計算±壤系統(tǒng)的水分和熱量交換。在下墊面嵌套選擇時，±??壊可要由兩種嵌套構(gòu)成多網(wǎng)格的緩沖地帶，作為實際模型區(qū)域的邊界，用于確保上風邊界對??應(yīng)的Ｈ維區(qū)域風剖面，ｔＵ避免邊界效應(yīng)對數(shù)值模型計算的干擾：在設(shè)置Ｚ方向網(wǎng)格高度時，??應(yīng)至少是Ｈ維模型中最高建筑物的高度兩倍及其Ｗ上。??１Ｄ－Ｍｏｄｅｌｌ??／?＿＿＿＿＿＿＿??／／?／?Ｍａｉｎ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ??Ｎｅｓｔｉｎｇ－Ａｒｅａ?＾?／??－ｍｗ?／、?１??．口?ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ?ｉｉｉｉｉｉｉｉｉ?ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ?ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ?Ｉ……Ｉ?ｉｉｉｉｉｉｉｉ———ＩＩＩ■■■■■—■－ＩＩ—￣￣Ｓｏｉｌ?Ｍｏｄｅｌ?￣＾?＼??了＿……．．?．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｕ皿丄－ｆ?Ｉ／．?．??圖３－２?ＥＮＶＩ－ｍｅｔ的軟件模型結(jié)構(gòu)示意圖??來源：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｖｉ－ｍｅｔ．ｃｏｍ／??Ｆｉｇ．３－２?Ｔｈｅ?Ｓ位ｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＥＮＶＬｍｅｔ?ｓｏｆｔｗａｒｅ??Ｈ維核也子模型區(qū)域下部為自由出流，用于模擬真實區(qū)域的所有進程，頂部為強迫進界，??即一維邊界層模型

作為建模地圖可清楚表運下墊面屬性。采用ＡｒｃＧＩＳ軟件對影像數(shù)據(jù)進行圖像提取，采用??Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ對圖像格式進行轉(zhuǎn)化，生成可為ＥＮＶＩ－ｍｅｔ軟件識別的衛(wèi)ＭＰ格式底圖，進而建立研??究區(qū)模擬模型（圖４＊１）。??１８??
【參考文獻】

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本文編號：2893930