《基於WRF/UCM的沿海高密度城市通風規劃策略研究-以大連為例》是依託大連理工大學,由郭飛擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於WRF/UCM的沿海高密度城市通風規劃策略研究-以大連為例
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭飛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於經濟發展和土地集約利用等要求，現代城市以高密度為主要特徵，由此帶來熱島效應、空氣污染等問題，即使像大連這樣的沿海城市也無法避免。通過合理規劃提升高密度城市自然通風能力、緩解這些矛盾，成為當前國內外研究的熱點。由於常規的CFD技術難以模擬城市尺度的複雜物理現象，本項目引入了氣象學領域的中尺度數值模擬技術（WRF/UCM），對大連海陸風特徵的城市風環境進行模擬，並將模擬結果與GIS高精度資料庫相疊加製作風環境分析圖，研究高密度城市的形態、規劃指標對海陸風的影響規律，評估城市的熱舒適度。本項目可提出改善高密度城市通風能力的規劃策略；發掘海陸風滲透進入城市的通風道；分析城市規劃指標合理閾值；提出簡便科學的通風能力評估指標。通過對大連特殊地理氣候條件展開的促進城市通風、緩解熱島效應的規劃保障技術研究，不僅可改善本地區的熱環境和城市生活品質，對北方其他沿海城市也具有重要參考意義。
結題摘要
城市化帶來城市的規模擴張、下墊面顯著改變、建築高度和密度增大，帶來城市熱島、空氣污染、暴雨和洪災等氣候問題，影響居民的生存和健康。促進通風對改善這些氣候問題具有重要的作用。利用氣象學工具WRF對城市氣候進行詳盡的評估，據此提出適應性規劃和設計策略已成為城鄉規劃的重要方向。但是WRF的城市高精度氣候評估需要解決一些關鍵問題：一是準確的邊界條件和物理方案設定。本研究獲取了高精度規劃、地形、建築形態和氣象數據，並研究了如何將這些數據轉換為WRF高精度的邊界條件和參數設定。並研究了適用於WRF城市氣候的物理方案設定。二是城市氣候數據與城市規劃數據的綜合評價，即城市氣候分析圖。本研究通過GIS平台將氣候和城市規劃數據統一轉換為不同的圖層，進行疊加和評分。獲得城市熱島和通風潛力圖，為城市規劃提供了重要的基礎數據和分析依據。三是城市形態與城市氣候之間的關在線上理。通過將形態參數與氣候數據進行回歸分析，得到了兩者之間的關聯度，為制定城市規劃指標提供了閾值和參考。本研究完成了多個高精度的城市氣候實驗，並與現場調查和氣象數據對比，實驗結果與氣象觀測數據吻合較好，驗證了WRF實驗數據的準確度和可靠性。實驗也清晰地再現了城市熱島效應的時空變化、海洋和山體的複雜地形對城市氣候的強烈影響；發現了城市熱島對海風的阻礙、逆溫、海風幅合帶等特殊現象。大連城市熱島呈現多核狀分布，熱島中心位於城區西北部甘井子區一帶。城市強度谷值出現在6：00-9：00之間，峰值出現在19：00-22：00之間；熱島強度最大值1.3℃，最低值0.03℃，平均值0.62℃。風速存在明顯的晝夜變化，日間平均風速大於夜間，郊區和海洋風速大於城市。利用1993年土地利用數據進行的對比實驗表明，城市化對氣候產生了顯著影響。甘井子區、金普新區的城市平均氣溫升高0.56℃，平均風速下降了0.48 m∙s-1，邊界層高度增加48.5m。中山、西港和沙河口等主城區平均氣溫升高0.48℃，平均風速下降0.33 m∙s-1，邊界層高度增加39.2m。基於本課題取得代表性的成果有：論文20篇，其中第一作者17篇，核心期刊4篇，SCI期刊3篇；完成專著1部。獲得大連市高層次人才創新項目資助1項，課題組超額完成了研究任務，研究取得的成果對於城市氣候評估技術套用與城市規劃將產生積極影響，對WRF在國內的推廣也具有較大作用。
