《濕熱地區城市多孔鋪裝材料動態蒸發量數學模型研究》是依託華南理工大學，由張玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：濕熱地區城市多孔鋪裝材料動態蒸發量數學模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張玉
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國濕熱地區具有完整的進行蒸發降溫的氣象要素。在蒸發過程中，科學的評估動態蒸發量是蒸發降溫技術的關鍵問題。由於城市多孔鋪裝材料的動態蒸發量受室外氣象要素和材料物理性質等因素的耦合影響，其計算過程十分複雜。某一特定氣候環境的實驗研究與經驗半經驗的解析方法難以描述這一過程的物理本質。實現氣候環境的可復現性以及建立合理的數學模型是準確評價城市多孔鋪裝材料動態蒸發量的根本出路。為此，本項目開展以下研究：（1）城市多孔鋪裝材料動態蒸發過程影響因子研究；（2）城市多孔鋪裝材料動態蒸發量數學模型研究；（3）城市多孔鋪裝材料蒸發過程對熱環境影響研究。通過上述研究，建立城市多孔鋪裝材料動態蒸發量的數學模型和實驗方法，為城市熱環境評價提供動態計算參數和標準測試方法。其成果對於降低城市熱島效應，改善城市熱環境質量具有重要的科學意義和廣闊的套用前景。
結題摘要
我國近幾十年的城市化，大量非自然，不透水下墊面逐漸改變了區域微氣候和城市氣候，居民生存環境質量下降。多孔透水材料相較於非透水硬化材料，除了可以緩解雨水徑流，還具有蒸發降溫，降低城市熱島等生態效應，是改善微氣候和城市熱環境，營造綠色社區與城市的重要內容。天然降雨或人工淋水後，水分逐漸遷移至多孔材料表面，對周圍環境形成冷卻效果。蒸發過程中多孔材料單位面積的逐時蒸發量決定了其蒸發降溫能力。儘管多孔材料蒸發現象的物理機制已經清楚，但材料屬性和氣候參數對其吸水和蒸發過程的作用機制依然模糊，從而無法科學評估其對熱環境的影響規律。因此，研究城市多孔鋪裝材料動態蒸發量模型，對準確描述表面熱量傳遞過程，科學評價材料蒸發降溫能力具有重要的科學意義。本項目共開展了以下工作：（1）多孔鋪地材料逐時蒸發量和氣候參數相關性的實驗研究，得到逐時蒸發量與輻射、空氣溫度、風速呈正相關，與相對濕度呈負相關，且相關性排序為：輻射＞相對濕度＞空氣溫度＞風速。（2）增加和最佳化熱濕氣候風洞實驗台的動態補水集水系統，實現天然降水或人工淋水工況模擬，完善實驗台室外環境全參數的動態復現功能。（3）通過夏季典型日的水面蒸發風洞實驗，建立了逐時大氣蒸發力PM和PM-M實驗模型。（4）通過多孔鋪地材料風洞實驗，建立了以大氣蒸發力，材料特性參數為變數的雙曲正切實驗模型和單分子實驗模型，探索了模型係數的相關關係。（5）建立了DUTE計算模型，得到多孔鋪地材料對平均熱島強度的影響因素主要是滲透地面面積比率和材料平均蒸發量。（6）將平均蒸發量代入DUTE模型，得到多孔滲透地面對區域平均熱島強度的影響值為0.2℃~0.4℃，滲透地面比率與熱島強度的變化規律為一次負線性函式。項目相關研究成果“下墊面材料雨水滲透與蒸發量”，已被國家行業標準《城市居住區熱環境設計標準》（JGJ286-2013）列為強制性條文，將為年新增約26億m2 的城市下墊面，提供其蒸發指標和檢測方法，成果套用前景十分廣闊。
