城市蓝绿生态空间降温效应水平和垂直影响机理与布局优化研究

The intensity and distribution of urban heat island increase rapidly because of the global warming and the expansion of urbanization. The green and blue space is of the urban cool island (UCI) in urban built environment. Its spatial cooling effect is of great significance for the improvement of energy saving and thermal comfort, and is becoming an important content of urban spatial planning. From the horizontal and vertical dimensions perspective on cooling effect of green and blue space, this research adapted Envi-met and HIRVAC numerical methods on micro-climate simulation, reveal the cooling effect of characteristics and rules of the spatial elements structure and spatial structure patterns; For analyzing the holistic mechanism of cooling effect from urban meso-level, the research constructed on spatial factors affecting cooling mathematical model based on regression analysis method. combined with the GIS grid-partition methods and geographic information models to clarified the cooling effect mechanism of urban green and blue space system, and established the prediction and evaluation method of cooling potential level of UCI space; At last, the research formed the layout optimization method of green and blue space based on urban heat island mitigation, according to the planning index space quantitative parametric analysis of temperature drop and space distribution, to provid theoretical and technical methods for rational sustainable development of urban spatial planning.

全球气温升高和城市化扩张造成城市热岛强度与分布快速增长。蓝绿生态空间是城市建成环境中的城市冷岛（UCI），其空间降温作用对节约能源和热舒适性的改善具有重要意义，正在成为城市空间规划的重要内容。本课题从水平和垂直维度分析蓝绿生态空间降温效应的视角，结合Envi-met和HIRVAC微气候数值模拟技术，揭示其空间结构要素和空间形态模式的降温作用特征与规律；基于空间影响因子降温回归数学模型的建构，结合GIS网格分区和地理信息模型分析方法，建立城市中观层面的UCI空间降温潜能预测和评价方法；阐明城市蓝绿生态空间系统降温效应机理；根据空间定量参数化的规划指标和降温空间分布规律的分析，建构基于缓解城市热岛的蓝绿生态空间布局优化方法，为城市空间规划的理性可持续发展提供理论与技术方法。

城市蓝绿生态空间能够缓解当今全球变暖的热岛效应，其空间形态结构因子的合理组织是影响城市热岛格局的关键因素和国际热点问题。研究基于蓝绿一体化空间的概念释义，探究水绿协同降温的特征和空间因子影响内在机理，并建构基于缓解城市热岛的蓝绿生态空间布局优化方法。.研究从三个空间尺度开展，城市和分区尺度、中观尺度和微观场地尺度。三个空间尺度的研究目标是建立基于滨水区域的斑块-廊道-基质空间格局优化的蓝绿空间协同一体的降温适应性生态网络格局。.在城市和分区尺度层面，以上海22条主要骨干河流及其滨河区域为研究对象，采用了RS、GIS技术，定量化获取滨河绿地的类型构成与形态指标，并通过数理统计以及机器学习算法，探究滨河绿地空间格局与特定功能分区、以及冷岛分异特征，它们三者之间的互动关联性。结果发现不同类型河道具有的绿地形态构成规律，产生冷岛强度等级。研究对城市尺度的滨河区域绿地景观构成范式有规律性总结，对区域微气候适应性发展提供研究方法。.在城市中观片区尺度层面，研究选取五种典型滨水绿地布局模式，基于ENVI-met三维动态模拟软件，从水平和垂直维度分析蓝绿生态空间降温效应的视角，揭示其空间结构要素和空间形态模式的降温作用特征与规律。并结合回归树模型（BRT）等统计分析方法，分析绿色廊道的空间结构和形态多维因子对气温分布的综合互动影响作用。结果提供了蓝绿空间形态影响冷岛分布的定量化关联技术，对于城市滨水区规划设计的绿色廊道空间形态控制有指引作用。.在城市微观尺度层面，基于微气候效应模拟分析和，量化滨水绿地的水平面、垂直面、覆盖面特征描述的绿地内部分类景观空间三维指标因子。揭示不同植被三维形态因子、绿地景观空间结构因子在水平和垂直维度的降温效应特征与规律。提出优化布局滨河公园微气候调节效应适应性模式，研究形成了蓝绿空间气候适应性形态设计准则，指导滨水绿地的建设实践。