节能目标下的城市设计方法

通过不同空间尺度下的城市规划与城市能耗的相关性分析,认为与街区尺度相对应的中观层面的城市设计是城市节能设计的重要尺度和内容.以重庆江北中心商务区（CBD）为例,运用步行城市理论,从城市空间布局、交通系统组织、清洁能源输入等方面,研究了具体的城市节能设计方法.在Rs和GIS技术支持下,以Landsat5 TM影像数据为基础进行模拟分析,结果显示提出的设计方法对抑制城市热岛效应、降低城市能耗具有显著的作用.     

高反照率屋顶对城市热岛及空调能耗的影响

为了研究高反照率屋顶这一城市降温技术对夏季城市热岛效应的缓解作用及对空调制冷负荷的影响,以夏季高温频发的杭州市为例,选取2017年7月22日—28日作为典型高温时段,采用中尺度天气预报模式（WRF）耦合考虑建筑物能量交换的多层城市冠层参数化方案（BEP+BEM）进行数值模拟. 结果表明,反照率为0.85的屋顶使城市区域日均降温0.37 °C,城市热岛强度减小0.21 °C,城市热岛效应得到了一定程度的缓解,空调制冷负荷降低约5.3%;建筑物密集的商业区的降温和节能效果均优于低密度居住区;屋顶反照率与城区2 m气温及空调能耗均线性负相关.     

二十面体网格和经纬网格全球模式在中国区域模拟效果对比

为了评估二十面体网格全球模式MPAS和经纬网格全球模式WRF在中国区域的模拟效果,对比了两模式对2010年10月23—28日中国区域的涡度场、降水场、高度场和温度场的模拟效果,结果表明:在30和60 km准均匀模拟下,MPAS和WRF模式对中国区域500 h Pa高度处涡度场的模拟效果都比较好,但都难以模拟出局地的涡度极值中心,两模式模拟效果相当;从第3天的日累积降水的模拟结果来看,两模式基本都能模拟出降水分布情况,MPAS模式模拟结果整体要优于WRF,WRF对降水中心的模拟要优于MPAS;MPAS对高层高度场和温度场的模拟较好,WRF对中、低层的模拟较好,且WRF的预报时效性比MPAS长;网格分辨率的提高对MPAS模式模拟效果的改善不大,而WRF模式的模拟效果得到了提高.     

关于城市"热岛效应"的思考

城市热岛效应近年来日趋严重,它所反映的城市环境问题促使城市建设者不得不给予关注因此,试图从造成城市热岛效应的原因出发,对城市结构、建筑群体等相关问题进行分析,并提出一些改善城市环境、气候的建议.     

城市水系统模拟理论与实践

明确了城市“自然-社会”二元水循环过程和基本要素,基于城市水系统5.0理论完善了以水循环过程为核心的城市水系统理论框架,构建了包含自然-社会水循环、社会水文、水生态模块的多尺度综合城市水系统模型（water system modeling and assessment tool-urban, WASMAT-URBAN),并应用于城市、小流域、汇水区尺度,模拟结果验证了模型的可用性和模拟精度。该理论框架和模型可为海绵城市建设的规划设计、建设改造、模拟评估提供理论基础和模拟方法。     

关于城市"热岛效应"的思考

城市热岛效应近年来日趋严重,它所反映的城市环境问题促使城市建设者不得不给予关注因此,试图从造成城市热岛效应的原因出发,对城市结构、建筑群体等相关问题进行分析,并提出一些改善城市环境、气候的建议.     

基于SWMM模型与层次分析法的海绵城市LID设施布局评估研究

系统地总结了低影响开发模式(low impact development, LID)措施布局优化中使用的模型工具和评价方法,以西宁市海绵城市研究区为例,通过数据收集建立暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM),对其参数进行率定检验。应用SWMM对LID布局方案进行模拟,以年径流控制率、建设成本和LID措施总面积为目标,运用层次分析法评估了LID布局方案。结果表明：3种LID布局方案的年径流控制率分别为88.2%、88.8%、90.1%,建设成本分别为93、71、90万元,LID措施总面积分别为125.6、120.0、132.4 hm²。研究为西宁市和其他大陆高原半干旱气候城市的海绵城市LID设施的布局提供了有益的参考与案例借鉴。     

城市微环境的热评估方法研究

在中、微观尺度的热环境模拟仿真中,逐小时气象数据的获取常需花费较大的人力物力.选择SOLWEIG模型,探索在气象数据部分缺失的情况下,结合空间几何信息和气象观测数据,对城市局部地区热环境的评估方法进行研究.以武汉市夏季为例,使用2组真实数据、拟合数据,模拟区域内平均辐射温度日平均值分布情况,同时对基于2组数据的模拟结果进行定性和定量的对比分析研究.研究表明,该方法缓解了逐小时气象数据缺失时的困难,在计算精度上偏差量小、偏差点数量少.最后验证了该模拟方法的有效性,为城市微环境的热评估提供了一种便捷有效的评估方法.     

基于风环境模拟与优化的滨海居住区规划设计

目的研究居住区规划中风环境对人体舒适度和绿地释氧的影响,并以此优化园区空间布局.方法将风环境模拟技术引入滨海居住区的规划设计中,基于CFD(计算流体力学)模型,应用AIRPARK软件对居住区的风环境进行模拟与分析,并模拟了与建筑物呈不同夹角风向下的绿地释放氧气的扩散范围.结果夏季,能够充分利用风压差,排除整体余热,实现自然通风的冷却效应;冬季,高层建筑有效地阻挡了东北方向冷风侵入,降低通过风的强度与速度,使居住区内的风环境达到相对舒适状态.在局部风场的影响下,居住区实际的绿地位置与其释放氧气的扩散范围存在空间差异性.结论风环境预测提高了城市空间规划布局的科学性,对降低可吸入颗粒物扩散、缓解城市热岛效应、提升城市空间环境质量具有重要意义.     

基于局地气候分区的街区地表形态特征与热湿环境的关联性研究

为研究湿热地区街区尺度地表形态特征对城市热湿环境的影响,?基于局地气候分区的分类方法,?在湿热地区广州市选取了7个典型街区并对其进行地表形态特征的参数化表达;?采用实测与ENVI-met模拟相结合的方法,?分析了不同街区地表形态特征条件下的热湿环境参数时空分布特征.结果表明,?具有高层密集建筑群的街区内呈现出较低的空气...     

西安夏季和冬季城市热岛的多时间尺度变化特征

基于自动气象站2008年逐时气温观测资料,建立了西安市夏季和冬季城市热岛强度时间序列,采用复Morlet小波变换的方法研究了城市热岛的时间尺度（变化周期）结构及其变化特征,并利用小波方差诊断了各热岛周期振荡的强度。结果表明,冬季城市热岛的尺度结构比较简单,存在24h和144～192h2个主热岛周期,夏季城市热岛的尺度结构较复杂,其主热岛周期为24h和96～120h。日变化和周变化是西安城市热岛的主要变化周期,强热岛主要出现在工作日,弱热岛主要出现在周末。此外,还讨论了引起城市热岛日变化和周变化的驱动因子及其形成机制。     

基于局地环流的城市通风道规划方法——以德国斯图加特市为例

为了提高我国城市通风道建设的有效性,从气候生态补偿空间、作用空间、空气引导通道3个方面总结基于局地环流的当代德国城市通风系统规划方法.通过斯图加特山地区域案例研究,分析德国城市通风道规划的工作程序,即信息采集、气候功能评估、指导方针与规划目标制定、措施概念明晰.研究结果表明,基于翔实的地理与气候数据信息,通过综合运用地理信息系统与数值模拟技术,可以准确模拟静风条件下城市内部及周边的局地环流运行状况,实现城市通风道的定位、定量规划.     

城市总体规划战略环评研究

介绍了城市总体规划与战略环评的结合,论述了开展城市总体规划战略环评的目的、重点、原则、程序和推荐分析工具,并阐述了公众参与在环评中的作用和应注意的问题.指出城市总体规划环评是实现城市建设科学规划和决策的重要工具,应选择简单、可操作的工具,重点针对城市性质、发展目标、规模与布局等战略层次关键问题开展环境合理性评价,同时公众参与是城市总体规划环评的核心内容之一,应充分反映各利益相关方的主张.     

零方程湍流模型用于城市微气候的模拟研究

室外微气候环境对城镇人居环境和建筑能耗有重要影响,数值模拟技术作为快速的预测方法能有效评价社区规划的优劣。文章选用风洞实验数据对湍流涡粘度表达式进行优化,提出新的零方程湍流模型(ZeroEQ),并与两方程湍流模型(MMK)、大涡模拟(LES)和风洞实验数据进行对比分析;通过对寿安新城区零方程湍流模型的应用分析,探讨该模型应用于实际工程项目的可行性。结果表明:在同等计算机配置下,Zero-EQ模型比MMK模型快60%,是LES模型计算所需时间的1/15,能有效地预测不规则建筑群的流场分布;通过分析不同地形区域的风热环境特点,Zero-EQ模型可快速预测城镇微气候环境,为城区规划设计提供合理建议。     

中国大城市“暴雨淹城”的规划响应

为解决"暴雨淹城"给中国城市可持续发展带来的不良影响,通过文献梳理和科学思辨演绎推理对中国大城市"暴雨淹城"的成因及其规划响应展开了分析.研究表明:"暴雨淹城"是特定历史时期区域人-地关系相互作用方式与程度、制度安排效应及城市规划理论与方法支撑能力等的综合表征和侧面映射,是一个系统而又多维的复杂科学问题,对应于城市规划层面具体化为人-地关联的脆弱性分析、多要素互动的情景模拟分析评估与预测、以及多学科交融的方法集成解决之道,并据此构建和剖析基于时间、尺度和要素三维层面的应对"暴雨淹城"的城市规划分析框架与形成机理;认为"暴雨淹城"的时空特征与类别、直接间接效益损失评估、影响因素及多情景的模拟预测及其规划响应等是其研究的主要内容组成,时间维度的历史遗留发展局限、尺度维度的人-地相互作用加剧的气候响应和要素维度的生态本底约束与城市发展规划的理论束缚以及人为制约等是中国大城市"暴雨淹城"的原因所在;最后据此提出基于理论创新、规划创新、技术创新和制度创新的"响应"调控建议.     

反射路面对城市峡谷反射率的影响

太阳辐射在城市峡谷内形成多重反射,加剧城市热岛效应。峡谷太阳辐射吸收量与城市结构、墙体和路面反射率及时间显著相关。建立城市峡谷反射率数值模型,评估提高路面反射率能否有效提高城市峡谷反射率,并探讨反射路面对邻近建筑墙体的反射与散射辐射的影响。通过现场观测数据验证数值模型的可靠性。研究结果表明:建筑物高度与路面宽度之比(纵横比)是城市峡谷反射率最关键的影响因素,当峡谷纵横比<1.0时,路面反射作用较为明显;而且,相对于冬季,夏季时峡谷内反射路面能向邻近建筑物反射更多的额外散射辐射,而峡谷走向对额外散射辐射的影响较小。当峡谷纵横比<1.0时,建议采用反射路面缓解城市热岛。     

减弱热岛强度的城市形态布局关键参数与响应机制

基于天津市1992-2013年7景夏季TM遥感影像,分别提取城市形态与反演城市热岛强度,利用ArcGIS与MATLAB等大数据分析计算软件,定量研究城市形态布局与热岛强度的响应机制与参数曲线,提出了热岛强度双指标测度的概念算法,即最高热岛升温和热岛升温总量.结果表明:热岛强度随着城市形态面积的增大而上升,总体上城市形态总面积与最高热岛升温、热岛升温总量都呈线性关系;城市形态离散度和临近度,与最高热岛升温不存在明显相关性,而与热岛升温总量呈线性关系;斑块面积与热岛强度呈正相关,50 km2以上的斑块,面积与最高热岛升温呈线性关系,与热岛升温总量呈二次曲线关系;周长面积比与热岛强度呈负相关,与最高热岛升温成S曲线关系,当介于[0.005,0.04]时则与最高热岛升温呈四次曲线关系;斑块分维数与热岛强度呈正相关关系,与最高热岛升温呈线性关系,与热岛升温总量呈三次曲线关系.     

城市局地热气候预测及热岛效应缓解策略

为量化分析下垫面对局地热环境的影响,采用多用途建筑区域热气候评价模型,以深圳国际低碳城核心启动区为对象,讨论下垫面构成对热岛强度及热舒适性的影响.研究表明:最大局地热岛强度体现最热极端情况的气候差异,平均局地热岛强度反映全天气温的平均差异;夜间平均局地热岛强度高于白天;自然下垫面中,增大水体和树木的覆盖率起到的降温效果更好,而适当增加草地的覆盖率能更有效地提高室外环境舒适度.     

城市规划实践中的热气候评价

为量化评价城市规划方案对城市热气候的影响,提出了适用于城市区域热气候预测模型的不同下垫面传热、蓄热和蒸发量计算方法.以北京地区某大型生态城规划项目为实例,引入城市区域局部温升作为评价指标.利用该计算模型和该指标,分析了规划方案实施前后该区域热气候变化程度,并与常规规划方案进行比较,说明在夏季高温、太阳辐射较大的情况下,...