城市局地尺度熱環(huán)境時(shí)空特性分析及熱舒適評(píng)價(jià)研究.pdf

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1、博士學(xué)位論文城市局地尺度熱環(huán)境時(shí)空特性分析及熱舒適評(píng)價(jià)研究RESEARCHONURBANLOCAL-SCALESPATIAL-TEMPORALTHERMALENVIRONMENTALCHARACTERISTICANALYSISANDTHERMALCOMFORTEVALUATION劉琳哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TU119.4學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：69密級(jí)：公開工學(xué)博士學(xué)位論文城市局地尺度熱環(huán)境時(shí)空特性分析及熱舒適評(píng)價(jià)研究博士研究生：劉琳導(dǎo)師：劉京教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：土木工程所在單位：

2、建筑學(xué)院答辯日期：2018年5月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(jìn)而形成了多樣化的局地?zé)岘h(huán)境狀態(tài)，嚴(yán)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(shí)空特性規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確地分析，并通過建立有效地評(píng)估計(jì)算模型對(duì)局地空間熱環(huán)境和熱舒適參數(shù)進(jìn)行量化綜合評(píng)估是實(shí)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(duì)實(shí)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(shí)空特性為研究對(duì)象，通過實(shí)地測(cè)試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)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(jìn)行細(xì)致探究與評(píng)價(jià)分析，為進(jìn)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(píng)估工具。本文首先針對(duì)移動(dòng)測(cè)試法獲得熱環(huán)境數(shù)據(jù)的時(shí)空異質(zhì)問題，提出了基于相關(guān)性系數(shù)法來計(jì)算同時(shí)性熱環(huán)境數(shù)據(jù)的時(shí)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(duì)固定氣象站與移動(dòng)位置點(diǎn)之間相關(guān)性關(guān)系的量化影響；以對(duì)多個(gè)局地位置點(diǎn)和固定氣象站的長期大量現(xiàn)場實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，解析得到了針對(duì)人行空間熱環(huán)境參數(shù)空氣溫度和相對(duì)濕度的相關(guān)性系數(shù)計(jì)算方程，并作為“多氣象站-距離-下墊面”修正模型的計(jì)算基礎(chǔ)；通過三種空間驗(yàn)證方法對(duì)提出的模型進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)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(shí)用性。其次，本文以實(shí)際復(fù)雜城市區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過在夏季和冬季期間不同時(shí)刻的熱環(huán)境移動(dòng)測(cè)試，對(duì)局地?zé)釐u強(qiáng)度的時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行了分析，包括熱島強(qiáng)度在局地位置點(diǎn)的分布特征，在移動(dòng)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(cè)試期間的熱島強(qiáng)度空間場的分布特性。通過多局地區(qū)塊熱島強(qiáng)度均值與下墊面特性參數(shù)的相關(guān)性分析可知，局地?zé)釐u強(qiáng)度受到空間形態(tài)布局的影響極大，呈現(xiàn)出顯著的時(shí)空差異。在此研究的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)了一套針對(duì)局地?zé)岘h(huán)境參數(shù)時(shí)空特性分析的技術(shù)流程，包括研究區(qū)塊劃分，移動(dòng)數(shù)據(jù)處理，基于空間插值的特性分析等

7、幾個(gè)層面。此外，本文針對(duì)局地尺度空間人體熱舒適狀態(tài)進(jìn)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(gè)典型的局地區(qū)域，基于實(shí)地測(cè)試、問卷調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，細(xì)致地討論了人體熱舒適評(píng)估指標(biāo)的分布特點(diǎn)以及受試者對(duì)熱環(huán)境不同參數(shù)的響應(yīng)結(jié)果，并統(tǒng)計(jì)得到了對(duì)應(yīng)整體環(huán)境-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文熱舒適程度的評(píng)估指標(biāo)分布區(qū)間；通過模糊層次分析法度量了四個(gè)空間層面中基本特性參數(shù)的權(quán)重比率，進(jìn)而集成了不同空間層面的四個(gè)集成特性參數(shù)，并計(jì)算得到了集成特性參數(shù)與人體熱舒適評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化關(guān)系，通過抽樣實(shí)驗(yàn)和參照熱

8、舒適指標(biāo)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(jì)提供了理論參考。本文針對(duì)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(zhǔn)計(jì)算模型進(jìn)行了多組數(shù)值實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得到熱環(huán)境及熱舒適評(píng)價(jià)指標(biāo)的日均值與空間因子的量化關(guān)系方程，及評(píng)價(jià)指標(biāo)日均值與逐時(shí)值的關(guān)系