不同高度段对数廓线沿风程的演变及其对风程区形状的依赖

From homogeneous to heterogeneous terrain, the uniqueness of logarithmic profiles and its applicability to composite surface or complex urban terrain still needs further theoretical discussion. Based on the hypothesis that different height can form different logarithmic profiles in complex terrain and reflect different size terrain, this paper takes Guangzhou’s main built-up area as an example. The models of two diverse spatial scales are designed, which has fixed region, scale and range extension of Zhujiang New Town. Wind tunnel simulation technology and radar are utilized in the study, via the evolution of logarithmic profiles along the wind fetch and its reliance on shape of the wind fetch, the impact of different spatial scales on profiles in diverse height based on Guangzhou’ three-dimensional urban form is discussed from macro perspectives, which will improve formation mechanism of logarithmic profiles and provide theoretical support for the practical application in morphological model’s profiles parameters.

从平坦均匀到非均匀粗糙元，对数廓线的唯一性以及对复合地表或复杂城市地形的适用性，仍需要进一步的理论探讨。基于复杂地形下不同高度段发育不同廓线并反映不同地形尺度的假设，以广州主建成区为例，设计空间尺度与形态概括逐渐变化的模型序列，基于风洞模拟并结合雷达的野外验证，分析广州城市立体形态下不同高度段对数廓线沿风程的演变以及对风程形状的依赖，从整体的角度探讨不同空间尺度对不同高度段廓线的制约，完善对数廓线发育机理，为形态学模型廓线参数的实际应用提供理论支撑。

指数律和对数律是表征风速随高度变化的两种重要的数学形式。中性流条件下，来流路径上下垫面粗糙元的物理属性是风廓线发育的主要影响因素。以400 km2高层建筑密集的广州主城区为例，从历史的角度分析了建筑形态的历史演变规律，确定了广州建筑组合的空间分布及其影响因素。在此基础上，构建主城区三维建筑模型，模拟了湍流度对粗糙度的依赖以及风场与建筑组合之间的关系。主要的结论有：（1）1835-2017 年广州主城区的用地类型、建筑高度、高度重心迁移发生了规律性的演变；（2）城市地形可简要概括划分为４个一级地形、11个二级地形类型的组合；（3）以建筑高度和建筑间距2个指标，利用热点分析辨识出更高尺度上的7种建筑组合和由中心向四周的空间分异的规律；（4）由风洞模拟，湍流度形态指数β降低，表明了湍流度整体廓线具有由迎风区、丘顶区向背风区增高，沿风程逐渐增大的规律，对地形部位和风程的依赖性强，该特征同来流翻越简单地形时一致。（5）以简化城市建筑群为基础，绘制无建筑区域的中心线以替代网格作为研究单元，进而识别风道并统计风道物理与热力属性的指标，据此探讨广州市主城区风道的特征，并对通风效能进行评估。（6）主城区存在不同风速等级、不同平面形态以及不同高度面的风道；在不同高度上主城区风速均由周边向城市中心降低；风道风速强烈地依赖于风道走向，风道风速与走向夹角呈三次函数递减。 广州主城区建筑的组合类型、空间分布规律同风场关系之间的模拟分析，将为城市宜居环境的规划提供科学依据。