城市水體對周邊局地熱濕環(huán)境影響的研究.pdf

1、作為自然下墊面和人工下墊面的綜合體之一，水體周邊濱水地區(qū)往往因其親水性及變幻無窮的水景，成為城市中最具有吸引力的地段。同時，水體既能實現(xiàn)一定的生態(tài)功能又能改善濱水區(qū)域周邊的局地熱濕環(huán)境。因此本文以城市水體局地熱濕環(huán)境特性和影響該局地熱濕環(huán)境的主要因素為研究對象，采用理論分析、現(xiàn)場實測及數(shù)值模擬相結合的方法研究水體和大氣之間的熱質擴散機理和通量傳輸?shù)拈L期動態(tài)規(guī)律，并系統(tǒng)研究不同條件下水體對周邊局地熱濕環(huán)境的調節(jié)作用。
　　采用理論解

2、析的方法分析二維穩(wěn)態(tài)條件下有限域水體對周邊環(huán)境的熱濕調節(jié)作用。二維穩(wěn)態(tài)解析考慮垂直岸堤的影響，得到了風速、岸堤高度和水體寬度對水體與大氣之間熱質傳輸?shù)睦碚摻?，結果表明隨著岸堤高度和來流風廓線指數(shù)的不斷增加，水體對局地熱濕環(huán)境的影響范圍迅速減小。
　　采用渦度相關技術，以下墊面較為均勻單一的呼蘭河段為觀測對象，定點研究水體與大氣之間的長期湍流特性和通量輸送規(guī)律。對通量數(shù)據(jù)進行篩選和填補后，重點分析了水體周邊的局地氣候特征、湍流特征、

3、通量輸送特征及各通量之間相關性的長期特征及變化規(guī)律。結果表明局地氣候各項特征參數(shù)具有明顯的日夜和季節(jié)性變化特點，水體與大氣之間的通量傳輸強度與大氣穩(wěn)定度密切相關。
　　以松花江哈爾濱段為觀測對象，采用統(tǒng)計學和模型化方法分析位于城市中心、人員活動較為密集的濱水區(qū)域局地氣候。采用回歸法和隨機模型法，得出了松花江哈爾濱段水溫與氣溫的全年預測模型。同時結合呼蘭河實測結果，對熱量傳輸模型進行驗證，通過對比發(fā)現(xiàn)，位于市區(qū)的水體在人為排熱及人工

4、下墊面等因素的影響下，水體溫度和空氣溫度均高于位于城郊的水體溫度和空氣溫度。市區(qū)內水體與大氣之間的潛熱交換更加劇烈，對周邊局地熱濕環(huán)境濕度的調節(jié)作用更大。
　　建立和驗證水體及周邊局地熱濕環(huán)境的CFD模擬方法，總結出濱水區(qū)熱濕環(huán)境模擬中常用下墊面的熱物特性及模型參數(shù)化計算方法。通過對比分析不同湍流計算模型在濕環(huán)境預測的表現(xiàn)，結果表明RNG k-ε模型在預測精度、計算容量和研究周期等方面表現(xiàn)最佳。
　　基于上述CFD模型計算方

5、法，采用正交試驗設計方法選取影響水體周邊局地熱濕環(huán)境的因素進行分析。結果表明城市水體對濱水建筑區(qū)域內熱濕環(huán)境的影響尺度與住區(qū)內通風廊道形式密切相關。同時結合本文評價指標，著重分析了顯著因素對濱水建筑區(qū)域內平均濕度、溫度和WBGT的影響。結果表明岸堤高度和容積率對濱水區(qū)局地熱濕環(huán)境的影響顯著；采用板式和點板式建筑布局的濱水建筑區(qū)域更利于水體發(fā)揮對局地熱濕環(huán)境中濕度的調節(jié)作用；容積率較低且中部具有較為寬敞通風廊道的濱水布局更利于水體發(fā)揮對局