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(duì)倫敦城區(qū)和郊區(qū)的氣溫進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)，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(gè)城市環(huán)境的要素之一，對(duì)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(chǎng)的綜合表現(xiàn)，通過對(duì)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(duì)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(huì)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(duì)城市熱環(huán)境的認(rèn)識(shí)，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(duì)城市熱環(huán)境影響是實(shí)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(dòng)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(chǎng)的分布狀況，進(jìn)一步說明不同下墊面類型對(duì)熱環(huán)境的影響。在國(guó)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(dòng)關(guān)系分析的結(jié)果表明：隨著溫度級(jí)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(shì)。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(duì)較低溫區(qū)和中溫區(qū)的貢獻(xiàn)最大，而對(duì)低溫區(qū)和高溫區(qū)的影響最??；而水域地對(duì)低溫區(qū)的貢獻(xiàn)最大。利用CFD軟件對(duì)