基于“蓝绿空间”冷岛效应改善城市热环境的规划对策研究——以上海市为例

“Blue-and-Green Space” (BGS) has significant Urban Cool Island (UCI) effect, which is critical for the improvement of Urban Thermal Environment (UTE). However, it is not applicable to increase large areas of BGS in the mega cities with limited land resources in China. It is more realistic to maximize the UCI within limited BGS by studying the UCI features and impact factors and improving the BGS design and planning. Introducing CFD numerical simulation, this project attempts to study the spatial distribution features and impact factors of UCI and propose strategies for UTE improvement. First, the spatial distribution features of UCI of the BGS in Shanghai is revealed by the methods of remote sensing retrieval, local measurement and spatial analysis. Based on this, impact factors of UCI are explored. The impact factors include not only features of BGS, but also the landscape pattern and human activities of its surrounding environment. Then numerical statistical methods are applied to build up the model of UCI. Finally, with the help of CFD UTE simulation, the optimized strategy for BGS planning and design is proposed to maximize the UCI and improve UTE.

城市“蓝绿空间”具有显著的冷岛效应，对改善城市热环境具有重要作用。然而大规模提高“蓝绿空间”覆盖率不适用于我国用地紧张的特大城市，深入研究城市“蓝绿空间”的冷岛效应，并优化“蓝绿空间”规划设计，使其在有限空间中发挥最大效益具有重要意义。本项目拟引入CFD数值仿真技术，研究城市“蓝绿空间”冷岛效应的分布特征、影响因素，并提出改善城市热环境的“蓝绿空间”规划对策。首先，通过遥感反演、实地测量和空间分析等手段，揭示上海城市“蓝绿空间”冷岛效应的分布特征。在此基础上，探寻城市“蓝绿空间”冷岛效应的影响因素：既包括“蓝绿空间”自身特征，也包括其周围环境的景观格局和人类活动等因素。接着，利用数理统计手段建立“蓝绿空间”冷岛效应及其影响因素的统计学模型。最后，基于CFD数值仿真技术建立上海城市热环境模型，并与城市“蓝绿空间”冷岛效应模型耦合仿真，研究通过优化城市“蓝绿空间”规划设计改善城市热环境的对策。

随着全球气候变暖和城市化进程的推进，全球各地频繁出现极端高温天气，严重影响居民的健康及生活。上海是中国城市化水平最高、经济最发达的地区之一，近年来城市热岛强度逐年提高，面积不断扩大，夏季高温灾害的发生频率与强度显著增加，缓解城市热岛效应是亟待解决的科学和社会问题。. 本课题重点研究上海城市“蓝绿空间”冷岛效应及其影响因素，城市“蓝绿空间”在夏季对人体热舒适度的影响，以及提出充分发挥“蓝绿空间”冷岛效应的城市绿地系统规划对策。主要研究结果包括以下5个方面：. 1）城市“蓝绿空间”具有显著的冷岛效应，其中绿地平均降温幅度为2.63℃；平均降温范围为0.57km；平均降温梯度为5.86℃/km。水体平均降温幅度为3.32℃；平均降温范围为0.74km；平均降温梯度为5.15℃/km。. 2）城市“蓝绿空间”的面积及其内外部景观格局配置是影响其冷岛效应的主要因素。. 3）基于CFD仿真模拟，得出不同形态城市“蓝绿空间”冷岛效应由强到弱的排序为：楔状绿地>放射状绿地>带状绿地>点状绿地；面状湖泊>线状河流。. 4）不同形态城市“蓝绿空间”对人体舒适度改善作用由强到弱的顺序依次为：面状湖泊>面状绿地>点状绿地>线状河流>带状绿地。. 5）基于缓解城市热岛效应的城市绿地系统总体规划对策为：遵循打造“冷带”、增加“冷点”，保护“冷面”的原则，来达到有效缓解城市热岛效应的目的。在城市内部主干道及绕城环路上增加“冷带”，增加城市的透风性、提高城市空气质量及热环境舒适度；在中心城区内部增加“冷点”，以“冷点”打散成片的热岛区域，减弱城市热岛效应，改善“冷点”周围的小气候；保护及增加中心城区外部的 “冷面”区域，使其发挥最大冷岛效应，来调节城市整体热环境。. 本研究具有重大的科学意义及广泛的应用前景。研究成果可快速应用于规划实践，指导未来城市建设和城市“蓝绿空间”规划布局；可为我国制定削弱热岛效应的相关规范提供基础参考；可补充和完善城市规划学科的理论体系，推动城市规划学科的科学化进程。