城市形态与城市微气候耦合机理与控制

Nowadays Chinese urbanization under speedy development period, higher spatial density, urban underlying surface became more artificial and much larger increasing artificially thermal emission. It intensify the problems of worsen urban microclimate and increasing energy consumption, moreover it has generated a vicious circle. Therefore the situations allow of no delay to do the research of human settlement environment by using effective urban planning, green planning, and building design to adjust urban microclimate, allevi-ating worsen physical environment in urban area and reducing urban energy consumption..This research is based on methods of on-site measurement and multi-scale co-simulation. It is an analyzing work of thermal transmission at inner urban area and features of ‘urban thermo-metabolism’. It aims to study main factors of urban microclimate and its formation mechanism within the context of typical cities and specific locations in different regions. It proposes to make targeted adjustment strategy for urban microclimate. On the basis of this study and combining Multi-objective optimization theory it is going to investigate a new designing method of urban plan, urban design, green design and building design to fo-cus on improvement of urban microclimate. Moreover by using multi-scale co-design method to do systematic research it is conductive to the integrity solutions of improving urban microclimate.

当前我国城市化处于快速发展时期，城市空间高度密集，城市下垫面人工化严重，人为排热大量增加，这加剧了城市微气候的恶化和能源消耗的增加，并形成了恶性循环。如何通过有效的城市规划、城市设计、绿地规划以及建筑设计等手段来调节城市微气候，缓解城市物理环境恶化的状况，从而提高城市环境品质，降低城市能耗，已成为人居环境科学领域刻不容缓的任务。.本研究运用实测与多尺度协同模拟的方法，通过对不同城市形态下城市内部各种热量传递过程及特征进行分析，研究影响城市微气候的主要因素，以及不同地理特征的典型城市及其特殊区位的城市微气候形成机理，提出有针对性（而非放之四海而皆准）的城市微气候调节策略。在此基础上，结合多目标优化理论，探索基于城市微气候改善目标的城市规划、城市设计、绿地设计及建筑设计新方法，并运用多尺度协同设计方法，系统研究有利于改善城市微气候的整体性解决方案。

当前我国城市化处于快速发展时期，城市空间高度密集，城市下垫面人工化严重，人为排热大量增加，这加剧了城市微气候的恶化和能源消耗的增加，并形成了恶性循环。亟待通过有效的城市规划、城市设计、绿地规划以及建筑设计等手段来调节城市微气候，缓解城市物理环境恶化的状况，从而提高城市环境品质。.本项目研究的主要内容包括4个方面：1）不同地理特征城市的微气候的主要影响机理研究；2）城市空间布局、形态对城市微气候的影响及调节机理；3）街区空间形态对城市微气候的影响及调节机理；4）城市微气候调节策略与规划建议研究.通过针对上述4个方面的研究工作，课题团队在以下几个方面获得了重要成果：.1、通过对武汉、郑州、贵阳等3个城市共计12个功能及空间特征不同的街区进行热环境的移动实测，获得了大量的第一手街区微气候数据，探讨了不同地理特征下不同功能类型、不同排热特征条件下街区微气候的主要影响因素与形成机理在时间与空间上的差异。.2、利用中尺度模拟软件WRF，耦合冠层模型UCM，以及Fluent及EnergyPlus，建立了城市—街区—建筑的多尺度耦合模拟平台。.3、通过对武汉市1980年-2015年武汉市土地利用数据、武汉市主城区 589个控制性详细规划管理单元、以及武汉市主城区与边缘区土地利用、空间结构的分析，采用统计学方法及GIS 和WRF/UCM模拟方法，分别对武汉市的城市热岛现状，城市热岛的演变过程，以及城市边缘区的开发对主城区城市微气候的影响展开研究，揭示了武汉市城市热岛的形成机理，并探讨了城市微气候调节策略。.4、以寒冷地区平原城市为研究对象，利用形态学与类型学方法，归纳归纳出十三类的街区形态类型，利用ENVI-met进行模拟分析，揭示出街区形态对微气候的影响机理主要表现在受街区空间形态及其空间界面属性的综合影响，街区空间内部热平衡的各项热量所体现出的热平衡特征。.5、针对武汉市滨江街区的空间形态对江风渗透能力的影响，采用现场实测与CFD模拟的方法，探讨了江风渗透能力与街区形态学指标关联性。.6、开展街区形态及绿色基础设施对于交通污染及PM2.5的扩散途径及空间分布的影响机理与改善策略的研究，并取得重要结论。