上海中心城典型街区空间形态与微气候环境模拟分析
上海中心城典型街区空间形态与微气候环境模拟分析
【摘要】： 气候变化和是城市化是21世纪两个重要的全球性议题,一方面气候变化导致全球高温热浪、降水增多等极端天气现象出现,另一方面城市化快速使得城市人口和建筑的密度集聚增加,人类活动对城市气候的影响日益增加。在气候变化和城市化快速发展的背景下,出现了城市热岛、雨岛、干岛等城市气候问题,给城市居民日常生活带来了一系列的影响。街区作为人们日常活动最为频繁的场所,其微气候环境的舒适性直接影响着人们的日常生活体验和生活品质,因此城市微气候效应的研究对于城市气候的良性发展和居民的生产生活具有重要的影响。上海作为我国的一线大城市,长三角城市群发展的龙头城市,自改革开放以来经历了超常规的发展,城市热岛现象比较突出,因此将其作为研究区域具有代表性。本文以城市气候效应研究为基础,重点探讨了城市气候中街区尺度的微气候环境效应,主要研究了街区环境容量控制指标、建筑布局与空气温度、相对湿度、平均辐射温度和生理等效温度(PET)之间的相互作用。研究内容主要集中以下:首先调研了浦西内环线和南北高架围合的区域中以居住功能为主的152个街区的容积率、建筑密度、建筑平均高度等环境容量控制指标和街区建筑布局形式,调研发现该区域的各项空间形态参数跨度都很大:容积率范围是0.81到6.49,建筑密度范围是16.58%到66.72%,建筑平均高度范围是7.91m到78.13m,绿地率范围是0.71%到48.29%,街区建筑布局形式包括行列式、点群式、围合式和混合式四种,该片区内建筑形态复杂多样。在此基础上结合环境容量控制指标和建筑布局形态两个维度选择了41个街区作为典型案例进行研究。其次以表征街区综合开发强度的容积率指标为首要因素,以容积率为6、5、4、3、2.5、2、1.5、1.2、0.8为分界线将41个典型案例街区划分成九类进行分类研究。选取附录中91号街区斜土新村进行现场实测,校验模型精度,对比实测值和模拟值发现该软件可以合理模拟街区的温度变化。经校验后利用ENVI-MET软件建立微气候模型并进行数值模拟,分析各个街区的空气温度、相对湿度、平均辐射温度和生理等效温度的分布特征,其中针对部分街区的高温片区提出了改善策略并进一步模拟分析。此外,在分析空气温度和相对湿度要素时,以初始边界条件输入数据作为基准值,计算街区内部各个网格点的所有温度值、相对湿度值与输入值的差(分别用△T和△RH表示),以此来表征街区建筑和绿化等所有要素对街区空气温度和相对湿度的影响强度和影响范围。最后在上文的基础上,利用多元回归的分析方法探讨了街区层面和街区内部监测点层面的微气候影响要素的作用。街区层面探讨了街区形态参数如容积率、建筑密度、建筑平均高度、绿地率、街区规模等对空气温度、相对湿度、平均辐射温度和生理等效温度的影响。研究发现相对于绿地率、采用高反射率材料而言,容积率、建筑密度和建筑平均高度三项环境容量控制指标对于街区微气候环境的影响较大。街区内部监测点层面探讨了街区微气候要素如空气温度、平均辐射温度、风速、相对湿度等对生理等效温度的影响。研究发现空气温度、平均辐射温度、相对湿度要素对生理等效温度的影响均是显著正相关。风速在0.01198~4.3767m/s范围内时对于生理等效温度的影响是显著负相关。监测点的不同位置对于生理等效温度也存在影响,道路上监测点的热舒适性通常情况下都比高大乔木下的热舒适性差。此外,平均辐射温度对于生理等效温度的解释力度比其他因素大。通过研究我们发现街区建筑形态相关参数是影响街区微气候环境的主要因素。但是对于已建成街区微气候环境我们仍然可以通过在细节之处微调整街区各要素,进一步改善街区的微气候环境。研究城市街区尺度的微气候环境效应机制,有利于城市制定街区尺度的应对气候变化的适应性对策,为创建绿色街区提供积极的建议。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
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