冰雪下垫面条件城市住区热气候及室外人体舒适性研究

摘要

在城市化进程日益严重的今天，局地气候变化严重影响着社会经济的可持续性发展。针对夏季的城市室外环境的研究已有了巨大的进步，但是对于严寒地区城市，此领域还比较空白，而严寒地区表现为寒温带季风性气候特点对于分析评价严寒地区局地热湿环境极为重要，同样的局地热湿环境在严寒和其他地区城市可能具有不同的含义，采取的适宜性策略也必然有所不同。本文以严寒地区城市冬季室外环境为研究目标，深入研究其影响因素，最终得到改善城区环境的相应措施，为创建舒适宜居的室外环境提出具体的可行性意见，对贯彻实施可持续发展战略，建立环境友好型城市具有十分重要的意义。
　　首先，本文介绍了国内外关于冰雪下垫面和室外舒适性评价相关的研究成果，发现对于冰雪下垫面的研究较多，但是都没有一个系统的、权威的模型来研究冰雪与土壤和大气间的热量交换；而有关室外热舒适性的研究开展较少，用于讨论寒冷天气下人体舒适性和身体适应性的研究工作就更少。然后在前人研究的基础上，基于能量平衡，简化开发了雪被-土壤联合体热交换动态模型，并用C语言将模型程序化，接着介绍了针对冰雪下垫面开展的一系列实验，验证冰雪下垫面对室外环境的作用，并将模型模拟的结果和实测结果进行对比发现建立的模型是真实可靠的。其次，本文针对严寒地区冬季室外热舒适性开展了问卷调查，在足够多样本数量的基础上，开发了适用于哈尔滨室外热舒适评分标准并逐项进行了分析。最后，将本研究建立的这两个模型加入课题组开发的城市区域热气候与热平衡动态预测软件中，以伊春市某小区的实际规划情况为背景，改变其中相关参数，对比分析其带来的变化，为严寒地区城市创建相对舒适的室外环境提出意见。
　　最后结果表明，在严寒地区城市住区室外环境中，对于营造良好的冬季室外环境，容积率过低是不利的，保持一定的容积率可以使室外环境的舒适度达到最高，但是随着容积率的继续增高，也会对室外环境带来不利影响，但是需要多少的容积率能使室外环境达到最优，这一问题需要根据规划地区的自身条件进行具体分析。建筑高度对室外行人高度处风速影响不大，但是由于其对太阳辐射的遮挡作用，带来的影响是负面的，因此规划过程中应严格控制建筑高度。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究目的和意义

1.2冰雪下垫面状况下冬季局地热气候国内外研究现状

1.3室外热舒适影响因素及热环境评价标准

1.4本课题的主要研究内容及技术路线

第2章 雪被-土壤联合体热交换动态模型建立

2.1冰雪下垫面与土壤、大气间的传热模型

2.2冰雪层密度的变化

2.3雪被-土壤联合体热交换动态模型编程求解

2.4本章小结

第3章 冰雪下垫面实际观测及模型验证

3.1冰雪下垫面的实际长期观测

3.2现场实测结果分析

3.3数值模拟结果对比验证

3.4本章小结

第4章 严寒地区冬季室外人体舒适度研究

4.1客观环境测试

4.2主观问卷调查

4.3冬季室外热舒适性问卷统计分析

4.4冬季室外热舒适性评价模型

4.5本章小结

第5章 严寒地区冰雪下垫面条件下城市住区室外热气候与舒适度动态模拟

5.1以上建立模型与城市区域热气候与热平衡动态预测模型耦合

5.2伊春市某实际住区概述及计算条件汇总

5.3计算结果及分析

5.4住区环境改善措施

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其它成果

声明

致谢

附录