典型特大城市下垫面空气动力学特征参数的计算与分析研究

摘要

基于2012年12月～2013年11月上海徐家汇气象铁塔风和湍流观测数据以及铁塔周围半径500 m范围的建筑几何信息，分别利用TVM方法、Es方法、Su方法、Ra方法和Kanda方法计算了16个风向区间的零平面位移Zd和动力学粗糙度ZO，重点讨论了影响三种动力学方法的影响因素，得到以下结论：基于建筑高度数据和GIS信息的Ra和Kanda两种形态学方法计算结果随风向的分布趋势相近，两者Zd的相关系数R2=0.81，ZO的相关系数R2=0.80；TVM方法计算的Zd与建筑高度ZH的分布存在差异，但在58°～208°与建筑顶面积系数λp呈现正相关，相关系数R2=0.73。参数Cl和C3、稳定度参数阈值及风速大小对TVM方法影响较明显，其中Zd与参数C1成反比，而与C3成正比，当C1平均增大28.6%时，Zd平均增大11.4%，而当C3平均增大10.5%时，Zd平均减小为20.7%；Zd随风速的增大有减小趋势，各风向的分布也发生改变，能够表征上游更远区域的下垫面特征。本文仅计算分析了徐家汇研究区域空气动力学参数的分布情况，同时由于资料限制形态学方法的计算和分析对象为以徐家汇铁塔为中心、半径500 m范围的区域，未来将对上海其他铁塔站点资料进行计算和对比，延长观测资料时间序列，同时调整研究区域半径，验证和积累更多有效特征参数的同时探讨更适合大型城市下垫面特征参数计算的动力学或形态学方法。