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1.引言高速的城市化进程使人工环境取代了自然环境，人们在追求舒适的室内人居环境的同时造成了能源的浪费和对室外环境的污染，产生了令人不快的热效应。城市化对当地气候，特别是室外温度的影响令人担忧。引导城市建设走向可持续发展之路的重要性日益显现。城市环境问题中，城市的热环境是一个重要的方面。城市的增加体现在建筑物、道路、广场、能耗和热量的大量产生。城市热岛不仅影响热舒适，而且高温意味着增加建筑内空调能耗，光化学效应增加大气污染，同时增加对环境的压力。城市化对城市热环境的影响由于城市区域里高密度聚集的人口，消耗大量的矿物燃料的经济活动，以及人工建筑下垫面，热环境诸因素产生显著变化。这些变化改变了环境辐射、热湿和空气动力学特点，也造成城市区域热量的集中，这种现象称为城市热岛(UHI)。城市热岛(UrbanHeatIsland)城市热岛(UHI)的大体轮廓◆加剧了城市和农村地区的温差◆恶化了室内和室外热舒适度◆增加了空调负荷◆增加大气污染UHI的危害建筑节能被提到前所未有的高度中共中央总书记胡锦涛6月27日指出，能源、资源问题是关系中国经济社会发展全局的一个重大战略问题。必须下更大的气力抓好节约能源、资源的工作。温家宝总理在全国电视电话会议上强调，加快建设节约型社会，事关现代化建设进程和国家安全，事关人民群众福祉和根本利益，事关中华民族生存和长远发展｡国务院《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》中特别强调了“推动新建住宅和公共建筑节能”。近年来，能源和电力的需求快速增长，26个省区存在不同程度的拉闸限电。尽管从2000年开始，发电装机容量从3亿kW增加到4.4亿kW，但能耗（电耗）增长的速度更快。电力的紧缺，并不是空调的超常规发展。能源紧缺的原因是工业结构的“重型化”趋势（发展高耗能工业）。在城市或地区全年电力负荷的尺度上，公共建筑空调并不是“耗电大户”。但却是造成夏季（冬季）电力负荷高峰的主要因素之一。上海市当气温在33℃以上，每升高1℃，电力负荷增加12.7万kW（工作日）。同样，北京市有非常相似的情况，当气温在32℃以上，每升高1℃，电力负荷增加12.9万kW。上海市2001-2003年最高气温与最高供电负荷的关系空调的用电和能耗加重峰谷电量差距由于空调具有使用时间集中，季节性负荷大的特点，还加重了峰谷电量差距的矛盾，电网负荷率下降，造成电力设施的资源浪费。近几年新建的电厂、电网仅为满足电力空调全年1~3个月的运转，直接导致电力设备年负荷利用小时数的下降，目前全国有2000多万千瓦的电力设备和电网专为空调服务，而其利用率只有10%，相当于国家投入的2000亿巨资却有90%时间在闲置。随着经济的发展，城市化进程的加快，城市规模日益扩大，城市人口的快速增加和密集，城市热环境和空气质量受城市发展的影响越加明显，城市热岛效应越来越严重。从而使得居民的生存环境日趋恶化，对人体健康带来不利影响；同时对建筑空调负荷上升，能耗加大。在强调以人为本的今天，如何改善人居环境质量并且可持续的促进城市的发展，是一个值得研究的问题。2.国内外研究现状综述◆研究工作仅以特定的城市为对象◆观测范围很局限，以城市内、外几个有代表性的观测点的观测数据为代表，比较城市内、外的温度变化，◆处于静态观测◆仅研究热岛的单个因素，逐月、逐季、逐年的温度变化或累计雾日数，◆无法绘制出城市温度场的分布图。第一阶段——静态研究期◆始于1927年W.Schmidt等人利用汽车对城市温度场作动态观测◆《城市气候》P.A.Kratzer1937年世界上第一部关于城市气候的通论性专著◆仍是以观测为主◆对单一的气候指标进行观测研究◆对城市温度场进行了动态观测第二阶段——动态研究期◆始于20世纪50年代◆热环境研究的真正开端◆采用了大量新技术新方法——卫星遥感、航空测量、计算机模拟、数学建模分析等◆将热环境与城市规划联系起来从多方面考虑城市热环境——降水、风场、太阳辐射等第三阶段——新技术和新方法研究期◆与国外相比起步较晚，始于80年代初期◆城市化进程加快，带动了我国热环境研究的发展◆开始对城市热环境从多方面进行研究——城市热岛、温湿度、降水、风场、人口规划等◆发表了大量有关文献，◆普遍采用新技术和新方法我国城市热环境研究的发展概况2.21)城市化对城市热环境的影响2)城市几何形状对城市热环境的影响3)城市表面对城市热环境的影响4)人为产热量对城市热环境的影响5)综合作用对城市热环境的影响2.3目前国内外城市热环境的研究东京大都市形成了直径大于30km的大型的热岛,温度向城市中心升高，热岛在固定的地方存在三个陡峭区。城市规划和发展应考虑这些陡峭区。从城市和人居环境的观点应减轻甚至消除热岛现象。城市峡谷能量平衡区表现在峡谷顶面（thecanyontopsurface），它是峡谷上方的一个假想平面，与建筑屋顶表面在同一水平面上，城市峡谷比停车场在日间吸收更多热量并在夜间放出更多热量。城市几何形状影响城市热环境，特别是城市峡谷造成天空可见系数（SVF）减小和复杂的日间阴影模式。墙高H与街道宽度W的比值（H/W，即相对高度）越大，热量的蓄存越显著。结果表明城市几何形状是造成热岛（UHI）的原因之一。城市几何形状对城市热环境的影响◆在夏季，峡谷内的过热主要是夜间现象。◆在冬季，密集的结构可提供相对更暖和的环境，而寒冷的夜间不遭受强风则是其关键因素。◆夜间过热和日间“凉岛”的原因：①阴影增加②辐射加热减少③日间通风受限，夜间通风较强④热惰性很大：日间吸收辐射，夜间释放热量中心城区上空识别出明显的热岛，比东南4公里处的农村地区高出5℃。发现整个城市中沥青是主要热源，而植被是最大的冷却因素。城市表面对城市热环境的影响Iben-Gvirol街上空不同时刻的热像城市内各物体的日间表面温度◆道路（包括混凝土和传统的沥青），外墙和屋顶应避免采用低发射率的材料。◆沿街的遮光植被是减小总太阳辐射的重要因素。温暖地区采用高的树木有良好作用。◆应考虑树对自然通风的影响，特别是温湿地区（如Tel-Aviv夏季期间）。◆在墙上和屋顶及附近建筑结合植被能达到良好的气候作用。没有植被就会增加太阳直接辐射，对气候就有消极作用。◆红色和白色瓷砖符合“凉爽材料”的条件：各种材料在相同条件下仅红色和白色瓷砖的表面温度比空气低。◆金属材料不符合“凉爽材料”的条件：发射系数较低，表面温度更高，对流传热不足以将其冷却。◆屋顶材料的生产商应提高材料的反射率和发射系数，并且此举应引入建筑规范或特殊标准。◆城乡温差越来越显著，特别是冬季热岛效应，可部分解释为城市和农村植被的差异。◆移动测量发现晴朗平静的夜间较弱的热岛，约2～3℃。◆由于植被的作用，城市内部也存在温差，约2～4℃。◆茂密植被区域湿度很高，在正午特别明显，植被水分的蒸发可降低温度2℃◆农村和城市植被的效应明显相反，前者的降温受阻，后者通过水分蒸发冷却环境，因为水的大量输入促进了蒸发冷却。人类活动所释放的废热（anthropogenicheating）是城市能量收支的重要因素之一，影响城市热环境、周围空气品质和城市气候系统。人为排热是形成城市热岛的重要因素，特别是在夜间和冬季。人为排热使夜间热岛强度升高2～3℃。人为排热对城市热环境的影响◆反射率、相对高度、海拔、窗墙比、当地绿化面积、热吸收近似和风速每增加1％，则UHI分别减小5.3％,5.7％,2％，1.7％，22％，1.4％,0.5％,0.378％；天空可视系数(SVF)每减小1％，则UHI增加1％。◆通过控制表面反射率、天空可视系数（SVF）和总建筑密度，并使交叉通风最大化，设计能够有效地降低能耗。综合作用对城市热环境的影响3.研究的目的和意义随着城市化进程的加快，城市规模日益扩大，城市热环境和空气质量受城市发展的影响越加明显。特别是我国有一半的城镇位于山区，对山地城镇的热环境研究甚少，对山地城镇特别是三峡库区的移民搬迁和新城开发的规划和可持续性发展缺乏指导性和预见性。充分利用自然能源，合理组织疏导通风，对改善山地城镇热湿环境和空气质量具有重要的意义。这既可节约能源，又可保护环境。是人居环境的可持续发展，城市规划设计管理的关键技术之一，并具有广阔的应用前景。在东京，由于地球温暖化的影响再加上日益加剧的都市温暖化（热岛现象），环境的危机状况正在被集中而具有象征性地表现出来。为了防止日趋深刻化的这“两个温暖化”的问题，以及维持地球和都市的持续发展，有必要从根本上对都市城建、都市活动、都市生活的各方面进行改革，把政策的基軸转向都市的持续与创造。从2002年（平成12年）2月起，东京都就组织开始了名为“阻止地球温暖化，东京作战”的活动。在对国家政府提出5项政策提言的同时，与都民以及各行业共同讨论，推动各项建议。从平成14年2月至10月之间，在吸取了大家的意见及进行讨论后，平成14年11月，东京都以公开“关于阻止都市与地球温暖化的基本方针”，表示了东京都对于温暖化问题的基本姿势。“阻止地球温暖化！东京作战”已迈上新台阶！东京都的第一轮挑战已经开始···东京都为此开始实现新的、以3个基本理念为根本的6个挑战和5个行动。６個挑战挑战１把办公室等大规模事业所的二氧化碳的排放量削减作为义务挑战２对新建建筑物，把达到更高的省能源性能的责任作为义务挑战３推进确实向消费者传达省能源情报的系统形成挑战４加强由汽车起因的CO2排放量的削减对策挑战５促进向可再生性能源的利用转换挑戦６推进与城市建设形成一体的热岛对策四、主要研究成果合作研究与海内外的知名学者建立了科研合作关系。与城市规划学科建立了合作研究关系。SimulationofChongqingUniversitycampusACombinetestingandsimulation,usingtestresultasinitialdataofsimulationThecampusmodelTemperaturefieldWindfieldCampustemperaturefieldinsummerondifferentheightlevelWindspeedfieldWindStreamlineModelofmainbuildingThemainbuildingareathefieldaroundthenewly-builthighrisebuildingResearchtheeffectofthebuildingonthermalenvironmentaroundthebuilding1.Changethewindfield2.HeatreleasingofairconditionerchangethetemperaturefieldTemperaturefieldaroundmainbuildinginsummer“*”meansheatreleasingofairconditionerasafactorinsimulationWindStreamlineWindspeedfield云阳县全城模拟模拟为夏季某日8：00，14：00，20：00三个时刻的温度场和风场时刻8：0014：0020：00主导风向东北西北西北西风速m/s1.51.62.58：00的温度场8：00的风速场大梯道模拟大梯道地形的高差大，周围建筑密集且布局不合理建筑物周围的温度场在26～28℃之间部分地势较低的建筑周围出现了风速小于0.5m/s静风区气流是沿梯道向下运动的大梯道温度场大梯道风速场薛家沟区模拟沟中的温度比较低，在25℃左右沟底处风场是比较杂乱海拔210m～300m，风沿着沟的两侧山体向上爬升，这段海拔高度的风速较大薛家沟区温度场薛家沟区风场1.GIS系统的基本功能实现A.空间数据管理：主要完成图形显示、图层管理、图形输出等操作。B.属性数据管理：主要包括属性数据的输入、浏览、查询、报表输出、备份、恢复等功能。C.主城区三维模拟显示：C.主城区三维模拟显示：2.专业功能实现A.人口与城市化进程预测评价：主要包括县域人口预测、城镇人口预测、主城区人口预测、城市化率预测等。2.专业功能实