基于ENVI-met模拟估算安徽农业大学校园绿地微气候效应

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近年来,随着城市经济快速发展,城市规模不断扩大以及人口数量的增加,一系列生态环境问题也随之爆发,城市区域的温度远远高于郊区,促使“热岛效应”的形成。城市绿地作为城市规划建设中不可忽视的重要组成部分,不仅为城市居民提供了优美舒适的户外活动空间,而且对改善城市的热环境有着无可替代的作用。为了最大程度上发挥城市绿地对热环境的缓解作用,本文在安徽农业大学内选取4处校园绿地和1处对照点进行实地观测,并结合ENVI-met软件模拟不同绿地的微气候效应。通过对比实测值与模拟值之间的线性拟合关系,验证数据的科学性。随后,通过量化建筑布局形式、下垫面结构(透水率)、植物群落结构等影响机制,针对性地研究绿地结构是如何发挥微气候效应,由此得出提高校园绿地微气候效应的优化策略。具体的研究结论如下:(1)基于实地观测绿地结构的微气候效应特征:研究区内最高气温出现在下午15:00,微气候效应最显著。乔灌草组成的植物群落结构由于植被遮阴程度的最强,降温强度达到3.4℃,增湿强度达到6.9%,风速可降低0.52m/s。太阳辐射可减少吸收53.5W/m~2。(2)基于ENVI-met软件模拟研究绿地结构的微气候效应特征:在研究气候因子空间变化规律时,仅仅依靠实地观测难以深入准确地得到研究成果,利用软件模拟预测出各个样地的模拟值。并通过分析实测值与模拟值的线性拟合关系进行模拟验证,结果表明空气温度、相对湿度和太阳辐射的R~2分别为0.823、0.795和0.827,斜率接近1,这说明模拟结果与实测结果相对一致,存在的误差在可控制范围之内,数据具备可靠性。而风速R~2值为0.275,存在误差较大,在模拟中尽量选择无风或者风速低于2m/s的环境下,减少风速过大引起的误差。(3)定量化分析绿地结构对微气候效应的影响机制:在定性分析校园绿地对微气候环境的影响基础上,将建筑布局形式、下垫面结构和植物群落结构这三类指标作为唯一变量,利用ENVI-met软件对样地的布局形态进行情景预案设计。模拟结果为:建筑布局形式通过研究建筑群组成的围合空间发现,与周围相对空旷的绿地相比,建筑群三面围合而成的绿地空间的空气温度可降低1.37℃,相对湿度增加1.1%;下垫面结构的硬质铺装透水率每增加10%,空气温度最高可降低0.39℃,相对湿度可增加1.18%。乔灌草组成的植物群落结构降温强度达到2.4℃,增湿强度为3.44%。根据此研究结果对B、C、D三大样地进行模拟论证,模拟结果发现,经过设计后的情景均起到了降温增湿作用,说明利用量化分析的模拟结果真实可信,对绿地的优化具有参考价值。(4)城市绿地结构的优化后的微气候特征:通过对安徽农业大学优化后发现,通过优化后的区域降温增湿范围越大,连续性越强,降温强度可达到2.24℃,增湿强度达到6.21%,既提高了该区域生态景观和气候环境,也构建出可驻留、气候舒适的绿地生态景观空间。
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