Urban environment influence on natural ventilation potential

Natural ventilation is less effective in urban than in rural environment, especially in street canyons. Reduced wind velocity, urban heat island, noise and pollution, are considered to be important barriers to its application in urban environment. To quantify their effect on ventilation, wind, temperature, noise attenuation and outdoor–indoor pollution transfer were measured for a large variation range and for various types of urban configuration. The models obtained can be used in the initial stages of building design in order to assess the viability of natural ventilation in urban environment, especially in street canyons.     

城市的风环境效应与通风改善的规划途径分析

城市风气候环境具有非常重要的作用,城市内部的风能稀释扩散城区的大气污染,改善城市内部的高温闷热环境,影响城市居住适宜度。据相关研究表明,我国当前大部分城市的气候特征表现为典型的静风状况,城市的静风状况并不是由于自然大气环境的改变而造成的,而与城市本身建设状况密切相关。同时,静风状况导致的城市内部闷热无风与严重大气污染已经日益成为城市环境的关键性危害因素。因此,关注于探讨城市内部的风环境效应与城市风通风规划途径。通过文献研究,案例分析等方法,文章剖析如何引导城市内部各种类型的大气流动,并从城市的不同发展模式和规模入手,分别提出改善其城市内部通风的规划途径。     

建筑形态参数对街道型风道通风潜力影响分析

建筑形态参数直接影响城市街道型 风道的通风潜力。为揭示中国大城市建筑形态参 数对街道型风道通风效果的影响程度与机理, 首先选择南京市中心区中山路两侧约10.84 km 2 的街区为研究样区,基于python软件从高分辨 率遥感图像中提取研究样区内建筑密度、建筑 高度和容积率;其次,借助CFD平台,通过验证 参数后的量化模拟获得该街区在1.5 m、10 m 与30 m等高度的风场图,以揭示模拟风场与 建筑形态参数之间的相关性以及建筑形态参 数对城市通风潜力的影响。结果表明：在各高 度,风速与建筑密度曲线走势相反,风速较高 处与路口的位置基本一致;建筑密度与模拟风 速呈负相关关系,相关系数为0.040（1.5 m）、 -0.475（10 m）与-0.314（30 m）,建筑高度与模 拟风速呈正相关关系,相关系数为0.237,容积 率与模拟风速无明显相关性。最后,结合南京 城市核心区的建成环境特点,提出改善我国大 城市街道型风道通风潜力的建筑形态参数规划 应对策略。     

长株潭城市群绿心地区潜在自然通风 廊道识别

长株潭城市群绿心地区对城市群的环境气候调节有 着重要作用,但基于自然解决方案的通风廊道研究仍不充分。 为进一步发挥绿心地区的通风调节功能,改善城市群的环境气 候和为低碳城市建设提供理论和应用基础,以长株潭绿心地区 2020年遥感影像为基础,运用地表粗糙长度、无量纲通风指 数、风热场进行叠加分析并识别潜在通风廊道,运用空间分析 方法分析主要影响因子。结果发现,该地区潜在的自然通风廊 道共有11条,其中一级2条、二级3条、三级6条;显著影响 因子主要有下垫面粗糙长度、土地利用类型和建筑密度,温度 场、高程及路网密度对通风潜力也有着重要的影响。研究结果 表明,这些通风廊道对城市环境气候有着重要影响,有利于形 成基于自然的城市群通风方案,需要进一步进行景观保护与恢 复。所运用的识别方法可以精细地捕捉到城市热岛环流的日变 化过程,反映了城市热源、冷源及其局地环流的变化状况,能 更充分利用城市热岛环流设置通风廊道。另外,利用MODIS 数据中的植被指数产品MCD12Q1类型输出的Z 0数据,结合 地形高程等数据估算地表粗糙长度,可以较好地校准绿地的粗 糙长度和无量纲通风指数,为基于绿地的城市自然通风解决方 案提供很好的理论基础。     

Thermal conditions and ventilation in an ideal city model of Hong Kong

Urban heat island can significantly increase the demand for cooling of buildings in cities. This paper investigates one of the main causes of the urban heat island phenomenon, i.e. reduced city ventilation. Two simple Hong Kong city models with relatively complex terrain were considered here under different atmospheric conditions. A 3D RNG k-? turbulence model was used for modeling turbulence effects. The simulation results showed that the influence of thermal stratification can be significant on city ventilation driven partially by thermal buoyancy. When the wind speed is relatively large, the impact of thermal stratification on air flow in city street canyons is minor. When the wind speed is small relative to the buoyancy force, the airflow in the street canyons is dependent on thermal stratification. When there is an adverse vertical temperature gradient, the greater the instability, the stronger the vertical mixing and the greater the flow rate caused by turbulence. The heat and pollutants can easily accumulate under stable atmospheric conditions when there is only a weak background wind or none at all.     

A simple method for designation of urban ventilation corridors and its application to urban heat island analysis

This paper describes urban wind ventilation mapping, using the concept of “building frontal area index”, and uses the Kowloon peninsula of Hong Kong as an example of a dense, sub-tropical urban environment where ventilation is critical for human health. The frontal area index is calculated for uniform 100 m grid cells, based on three dimensional buildings in each cell, for eight different wind directions. The frontal area index is then correlated with a land use map, and the results indicate that high density commercial and industrial areas with large building footprints had higher values than other urban land use types. Using the map of frontal area index, the main ventilation pathways across the urban area are located using least cost path analysis in a raster GIS. Field measurements of urban winds confirmed the significance and functionality of these modelled ventilation paths. Comparison of the pathways with a map of the urban heat island suggests that ventilation is a key parameter in mitigating heat island formation in the study area. Planning and environmental authorities may use the derived frontal area index and ventilation maps as objective measures of environmental quality within a city, especially when temperatures in the inner city are a major concern.     

面向城市高密度街区舒适风环境的设计策略研究——以北京三条商业街的实地数据分析为例

城市建筑布局与城市外部风资源的相互作用决定了城市建成环境内部风环境的特征,对城市热岛效应、建筑能耗、建筑室内外的热舒适、空气质量以及居民健康都具有一定的影响作用。本研究试图避免复杂且高成本的计算机模拟,而基于常年大量现场测试的物理环境指标,采用数据统计分析的方法,通过相对简单的城市建成环境的形态参数和外部城市风环境获取步行街区行人高度下的微环境风速,而同时又保证风环境关键信息的可接受精度和准确性。研究数据的获取主要基于北京王府井步行街、前门大街、大栅栏商业街三处街区环境,并同步采集了城市外部的风向与风速数据。提出并建立的城市行人尺度下的风环境模型能够更加有效地应用于高密度城市区域规划与设计实践的初步设计阶段。     

基于MSPA的城市绿色基础设施空间格局 对PM 2.5 的影响

在城市用地紧张的背景下,优化绿色基础设施(UGI) 空间形态,对缓解大气颗粒物具有重要意义。目前关于UGI空 间形态与大气颗粒物的研究主要基于景观格局指数分析,极少 从形态学空间格局分析(MSPA)角度展开。基于武汉建成区内 16个空气质量监测点为中心形成的1 000m×1 000m研究单 元,通过MSPA和UGI连通性分析,研究MSPA要素、UGI 连通性对PM 2.5 浓度的影响。结果表明：16个研究单元的 MSPA要素存在较大差异,可分为以核心与边缘为主导要素 的2种形态,其相应的UGI整体连通性前者高于后者;PM 2.5 污染越重时,研究单元的UGI比例、MSPA要素与PM 2.5 浓度 相关性越显著,整体而言,PM 2.5 浓度与核心、孔隙的面积以 及孔隙、环的数量呈显著负相关,与孤岛、分支的面积呈显著 正相关,与边缘面积在轻度污染时呈显著正相关;整体连接度 连接指数EC(IIC)与可能连接度连接指数EC(PC)均与PM 2.5 浓度呈显著负相关。最后,从改善PM 2.5 污染的角度,提出增 加UGI的核心并减少孤岛面积、以环线加强UGI内部连通性与 提高UGI的整体连接度等策略。     

基于WRF模式的长株潭城市群绿心通风廊道规划策略研究

在全球气候变暖和快速城镇化背景下,城郊自然开放空间在被城市空间替代的过程中,城市绿地面积的减少引发了一系列的气候和环境问题.而构建通风廊道可以通过提升城市通风能力有效缓解热岛效应和雾霾现象,近年来已成为各领域的研究热点.作为风景园林师,从改善城市风环境角度出发,在宏观层面的空间规划中考虑通风廊道构建方案,提升城市在发展...     

多模型、多尺度城市风廊发掘及景观策略

中国已从高速城市化向高质量发展阶段转变,然而在全球气候变暖、城市热岛、人口老龄化的多重压力下,未来城市气候问题将日益严峻。城市风廊是有效的气候规划缓解策略,然而风环境影响因素复杂、不均匀性显著,单一模型或尺度难以充分理解、科学描述其特征。以中国北方半岛城市大连核心区为例,综合运用观测、遥感、中尺度气象模拟、城市形态参数、空间分析等多种模型和尺度进行跨学科融合研究,在全面准确描述城市地理、热环境、风环境、用地布局、城市形态特征等要素的基础上定量发掘其风廊分布,据此制定了相应的规划管控和设计策略,包括风廊布局、宽度和用地调整等规划导则以及景观设计导则等成果。研究为建设生态宜居城市提供了有价值的参考。