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1、博士學位論文城市局地尺度熱環(huán)境時空特性分析及熱舒適評價研究RESEARCHONURBANLOCAL-SCALESPATIAL-TEMPORALTHERMALENVIRONMENTALCHARACTERISTICANALYSISANDTHERMALCOMFORTEVALUATION劉琳哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TU119.4學校代碼：10213國際圖書分類號：69密級：公開工學博士學位論文城市局地尺度熱環(huán)境時空特性分析及熱舒適評價研究博士研究生：劉琳導師：劉京教授申請學位：工學博士學科：土木工程所在單位：
2、建筑學院答辯日期：2018年5月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TU119.4U.D.C:69DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONURBANLOCAL-SCALESPATIAL-TEMPORALTHERMALENVIRONMENTALCHARACTERISTICANALYSISANDTHERMALCOMFORTEVALUATIONCandidate：LinLIUSupervisor：Prof.JingLIUAcademi
3、cDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofArchitectureDateofDefence：May,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年來，城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展使得大量自然生態(tài)下墊面被人工重鑄，城市空間格局發(fā)生了重要的改變。在城市冠層內(nèi)部，高度異質(zhì)性的下墊面用地結(jié)構(gòu)和類型分布極大影響了城市局地區(qū)域的
4、表面能量平衡，進而形成了多樣化的局地熱環(huán)境狀態(tài)，嚴重地影響了人們生活空間的熱舒適性。因此，能夠?qū)Τ鞘锌臻g局地尺度的熱環(huán)境和熱舒適狀態(tài)及分布的時空特性規(guī)律進行準確地分析，并通過建立有效地評估計算模型對局地空間熱環(huán)境和熱舒適參數(shù)進行量化綜合評估是實現(xiàn)綠色生態(tài)、環(huán)境友好型城區(qū)建設(shè)的必要手段。本文針對實際城區(qū)中復(fù)雜多樣的空間形態(tài)，以局地尺度空間的熱環(huán)境和熱舒適狀態(tài)的時空特性為研究對象，通過實地測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對局地尺度多樣化空間布局條件下的熱環(huán)境和熱舒適水平進行細致探究與評價分析，為進一步提高城市局地空間的熱環(huán)境舒適性
5、和適宜性提供理論基礎(chǔ)和評估工具。本文首先針對移動測試法獲得熱環(huán)境數(shù)據(jù)的時空異質(zhì)問題，提出了基于相關(guān)性系數(shù)法來計算同時性熱環(huán)境數(shù)據(jù)的時空修正模型。該模型考慮下墊面環(huán)境空間特性以及空間距離尺度對固定氣象站與移動位置點之間相關(guān)性關(guān)系的量化影響；以對多個局地位置點和固定氣象站的長期大量現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，解析得到了針對人行空間熱環(huán)境參數(shù)空氣溫度和相對濕度的相關(guān)性系數(shù)計算方程，并作為“多氣象站-距離-下墊面”修正模型的計算基礎(chǔ)；通過三種空間驗證方法對提出的模型進行實測數(shù)據(jù)的對比驗證，結(jié)果表明本文提出的修正模型具有更高的精度和更廣泛
6、的實用性。其次，本文以實際復(fù)雜城市區(qū)域為研究對象，通過在夏季和冬季期間不同時刻的熱環(huán)境移動測試，對局地熱島強度的時空分布規(guī)律進行了分析，包括熱島強度在局地位置點的分布特征，在移動路線上不同季節(jié)的分布規(guī)律，以及通過空間插值方法獲得的不同季節(jié)測試期間的熱島強度空間場的分布特性。通過多局地區(qū)塊熱島強度均值與下墊面特性參數(shù)的相關(guān)性分析可知，局地熱島強度受到空間形態(tài)布局的影響極大，呈現(xiàn)出顯著的時空差異。在此研究的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)了一套針對局地熱環(huán)境參數(shù)時空特性分析的技術(shù)流程，包括研究區(qū)塊劃分，移動數(shù)據(jù)處理，基于空間插值的特性分析等
7、幾個層面。此外，本文針對局地尺度空間人體熱舒適狀態(tài)進行了量化分析和空間特性量化影響的討論，通過采用局地氣候區(qū)的分類方法量化了九個典型的局地區(qū)域，基于實地測試、問卷調(diào)查和統(tǒng)計分析，細致地討論了人體熱舒適評估指標的分布特點以及受試者對熱環(huán)境不同參數(shù)的響應(yīng)結(jié)果，并統(tǒng)計得到了對應(yīng)整體環(huán)境-I-哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文熱舒適程度的評估指標分布區(qū)間；通過模糊層次分析法度量了四個空間層面中基本特性參數(shù)的權(quán)重比率，進而集成了不同空間層面的四個集成特性參數(shù)，并計算得到了集成特性參數(shù)與人體熱舒適評價指標的量化關(guān)系，通過抽樣實驗和參照熱
8、舒適指標分布區(qū)間，最終獲得了符合空間熱舒適條件的集成特性參數(shù)組合，為創(chuàng)建舒適性空間規(guī)劃和參數(shù)設(shè)計提供了理論參考。本文針對不同的用地類型、建筑格局參數(shù)、下墊面構(gòu)成參數(shù)等空間因子，基于局地能量平衡基準計算模型進行了多組數(shù)值實驗，統(tǒng)計得到熱環(huán)境及熱舒適評價指標的日均值與空間因子的量化關(guān)系方程，及評價指標日均值與逐時值的關(guān)系
