随着我国城市建设的速率加快,城市人口也在持续增长,从而消耗能源量猛增,排出废量增多,另外不断扩大的建设用地(和农村土地覆盖材质不同)等原因综合作用下造成了城市与周边郊区的气温差,称之为“城市热岛”效应。城市热岛效应具有很大的危害性,最直观的是城市高温对人体舒适度的影响,还会加剧大气污染,造成异常天气和自然灾害。下垫面之一的城市水体可以改善环境、调节气候。目前涉及水体和城市热气候的学术成果情况是:两者基本相互独立,或者进行小范围的水体对热环境的影响研究,但这显然不能使城市整体热湿环境得到体现,因此在城市尺度上创建水体与大气热质交换模型势在必行。本文从自然条件、城市发展状况两个方面对西安市进行了介绍,再利用网络工具和相关画图软件,追求少占用计算机资源的前提下,对研究区(即西安市绕城高速以内)的建筑、水体、道路创建真实比例的几何模型。另一方面,依据水体与大气热湿交换的原理与公式建立了适用于本课题的热湿交换模型,将编写的程序利用UDF功能导入Fluent,利用长安大学渭水校区原位实验平台的资料对热湿交换模型进行了验证。将西安市几何模型与水面与大气的热质交换模型进行耦合,建立城市尺度的数值仿真模型。对夏季主导风EN风向下有无水体、不同风速三种工况,分别进行数值计算,并对计算结果从风速、温度及相对湿度三个方面进行分析。得到的结论如下:城市风场方面,在东北风(EN)风向下,汉城遗址和曲江遗址等城市郊区的风速明显大于城墙内旧城区的风速,上风处风速大于下风处。水体其正上方的风速明显大于无水体时,但水体对城市整体15m高度以上的风场影响较小。提高风速可以使整个风场速度相应得到提高。城市温度场方面,水体的存在对其上方空气有冷却作用,且对下风向一定区域的环境温度起到改善的作用,水体垂直方向的温度影响能力与其面积及该高度建筑分布有关。提高风速,可以使水体对下风向的影响范围得到扩大,降温范围增多。城市的相对湿度分布方面,水体的存在对其上空有明显的加湿作用,并且会增加下风向一定区域的环境相对湿度。垂直方向上,水体的加湿作用随着高度的增加越来越小,但随着建筑群落密度降低,水蒸气得到了更均匀的扩散,且大风速时扩散得更快。因西安市主城区建筑密度大,加之主导风向为东北风,最不利于城市西南区域,导致该区域风速小,温度高,相对湿度小。最后,依据本文研究结果分析,对城市热湿气候的改善作出一些建议:避免十字路口的建筑高度过高,以减小气流向垂直方向流通的阻力,改善通风情况的同时可以使城市热量扩散得更好;沿着西安市的主导风向建造人工湖或者修复已有水体,使水体的冷源作用得到更好地发挥;城区规划时,应充分考虑建筑群落与水体的配合设计,例如参考城市的主导风向创造通风廊道,一方面通风廊道双侧的建筑物不宜太密过太高,另一方面使通道通过水体,将水体冷却的空气与湿量带到下风向的城市繁华区域;城市住宅小区的人员多,产生的热量大,在小区设计规划阶段,可以合理布置若干人工水体来起到改善小区热环境的作用,同时要注意避免负压区的出现,以免污染空气聚集降低小区空气质量。