冬冷夏热地区不同地区特征城市热环境研究

• 2.3生物气候要素
• 2.3.2风
• 2.3生物气候要素
• 2.3.3温度
重庆由于特殊地形易形成地形逆温现象，冬季比夏季常见，易发生在天气晴朗、 空气干燥的夜晚。该现象与地形也有一定关系，主要在盆地和谷地中：在风速较 低的晚间，山地区域的冷空气沿坡地下沉，将谷底暖空气上挤，形成气温上暖下 冷的现象。
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影响城市热环境的因子
2 影响城市热环境的因子
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冬冷夏热地区山地城市热环境 ---以重庆为例
• 3.1山地及山地城市的定义
山地是地球陆地系统中具有显著绝对高度和相对高度的多维地貌单元，是地 球表层系统中结构较为复杂、生态功能较齐全、生态过程多样且影响强烈的 区域。在地理学中，山地是指群山连绵、岭谷交错的地区，海拔一般在500m 以上，相对高度大于200m，为具有独特气候、水文、土壤和生物群落特征的 地区。 • 山地城市是指城市主要分布在上述山地区域的城市，与平原地区有着迥然不 同的城市形态与生境。
1) 山阴风——由于山坡一面向阳一面背阳，向阳处气温高、背阳处气 温低形成了温差，促使山阴面冷空气顺山坡流向向阳处，产生山阴风。 2) 山谷风——白天山谷受太阳的加热比坡上慢、温度低，因此形成出 谷风；夜晚山谷降温慢，温度高，坡上散热快、温度低、形成进谷风。 3) 水陆风——由于水面和陆地吸热及加温速度不同形成的水陆风，是 发生在大面积水域与陆地之间的一种地形风。 4) 林原风 —— 白天树林温度低，田野温度高，气流自树林流向田野， 夜晚则相反。
缓解其带来的高温酷热，应用空调制冷的能耗也随之增长，通过对其研究， 可以找到方法来降低城市热岛带来的影响，这样既可以降低城市持续高温，
又能节约大量能源。
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1.3.3学科意义
缓解城市热岛问题是一个艰巨的任务，涉及到多学科知识之间的相互运用。对于 规划学科而言，可以通过热岛问题的研究来完善规划理念，为城市创造良好的人 居环境。
个层次为绿色通廊。
• 2.2自然环境要素
• 2.2.3水体 重庆地处长江流域上游，水系十分发育，大小支流均属长江水系，主要河流
有长江干流、嘉陵江、渠江、涪江等及其支流。区内河流纵横，渠系密布，水网
结构为树枝状，主干发育，河道支岔纷繁。另外在区内的丘陵地带还分布大量的 湖泊、水库和坑塘。
重庆都市区有江河水面93.53平方公里，水库、塘堰面积21.88平方公里和水
重庆位于青藏高原与长江中下游平原的过渡地带，长江上游三峡库区及四川盆地 东南边缘的褶皱地带，地形从南北向长江河谷倾斜，起伏较大。西北部和中部以 丘陵、低山为主，东南部靠大巴山和武陵山两座大山脉。地域内江河众多，其中 长江干流自西向东横贯全境，在重庆境内流程 665 公里。重庆市中心城区在华
蓥山脉直抵长江和嘉陵江汇合处的渝中半岛尖端，四面环山，其势中部高，两侧
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（2）动态研究期
始于1927年W. Schmidt等人利用汽车队城市温度场工作动态观测，之后加拿大、 日本等许多国家都利用这一方法对城市的热岛现状做了观测。此阶段以观测为主， 并未与城市规划相结合。
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（3）新技术和新方法研究期 始于20世纪50年代，不仅采用了大量新技术新方法，如卫星遥感、航空测量、计 算机模拟、风洞Leabharlann Baidu验等，而且把热环境与城市布局和城市设计思想联系在了一起。
由地形、山丘、谷地、街道、广场、建筑物等组成凹凸不平的粗糙城市下垫
面，可以改变风向、风速。风场是影响城市热环境度的一个重要因素，合理 的风场对室外热环境起到显著的改善作用。
• 2.3生物气候要素
• 2.3.2风
山地城市的典型特点之一就是海拔高差大，大多建筑不处于同一水平面，某楼的屋面 或许就是另一楼的地基基础，这也导致市区很难形成城市主导风道，风向摇摆不定，极易 造成滞风区，形成通风不畅。在一些高层林立的商业区形成了“死水域”，空气流动几乎 为零，污染物难于排出商业区，空气质量下降，热环境进一步恶化。 重庆地区的气流运动受地形的影响很大，除大气候风以外，还有地形及温差影响所产 生的地方风，有时地方风还起着主要的通风作用。地方风的类型及形成原理如下：
树木对气流有阻挡作用，因此若迎风种植一排茂密树木，可以使风向发生偏转，从而引导气流，使其经
过一般情况下的静风区。但采取此类设计方法时，应在高大乔木下配合种植低矮灌木，增强对气流的阻 挡作用，才能较好地引导气流、增大风速。 在此基本原则下，首先应结合重庆地区的特点选用合适的绿化植物，如最能适应重庆地理和气候环 境的黄葛树等高大树种，在炎炎夏日为人们户外活动提供必要的遮荫。 结合都市区自然环境特点，建立“山、江、城、湖、田、河”的层次分明的都市区绿地系统框架： 第一个层次为都市区森林生态屏障，第二个层次为组团生态绿化带，第三个层次为城镇绿地系统，第四
• 2.2自然环境要素
• • 2.2.1地形地貌 山地城市特征：
地理区位：城市多坐落于大型的山区内部，或山区和平原的交错带上。
社会文化：城市经济、生态、社会文化在发展过程中与山地地域环境形成了不可 分割的有机整体。
空间特征：影响城市建设与发展的地形条件，具有长期无法克服的复杂的山地垂 直地貌特征，由此形成了独特的分台果居和垂直分异的人居空间环境。
• 1.2城市热环境
• • 1.2.1概念 气象学定义， 城市热岛效应是指由于人类活动造成的城市气温高于周围自然 环境气温的现象，在环境科学领域，城市内包括空气、下垫面和各种外部因 素组成的与热有关的热现象的总和被称之为城市热环境。相对于室内热环境 而言，热岛效应是城市人居热环境的宏观表现，是城市环境在热力场中的综 合反映。 • • • • • 1.2.2 城市气候特点 1.空气污染严重、日照减弱 2.城市气温升高，形成“热岛”现象 3.市区风向不规则，风速减小，但时有强风 4.雾多、降水多，空气相对湿度小
• 1.4热环境研究发展
• 早在1818年，Luke Howard在《伦敦气候》一书就对伦敦城区和郊区的气候进
行对比观测，发现城区气温比郊区气温高，从而提出了“城市热岛”的概念， 为热环境的研究拉开了序幕。主要分为三个阶段:
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（1）静态研究期
研究仅以特定城市为对象，以城市内外几个代表性的观测点为代表，比较城市内 外温度，观测范围较为有限，且处于静态观测。
绿 化
水 体
风
降 水 量
建 筑 布 局
建 筑 密 度
色 彩 铺 装
武 汉 地 区 热 环 境
对比研究分析
适应地域性技术措施
目录 CONTENTS
1. 概述 2. 山地城市热环境研究 ---以重庆为例 3. 平原城市热环境研究 ---以武汉为例 4. 对比研究分析
5. 总结
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概述
• 1.1背景
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，工业生产、
• 2.3生物气候要素
• 2.3.1气候
• 2.3生物气候要素
• 2.3.2太阳辐射 太阳辐射即来自太阳的电磁波辐射，它是地球的最主要热源，是决定气候的
主要因素。
在重庆的山地环境中，由于坡度、坡向和基地的海拔高度不同，每块山坡基 地日照时间和日照间距差异很大。南坡、东南坡、西南坡的日照时间相对较长，
• 1.2.3城市热岛发生肌理
• 城市热环境的形成源于自然因素 （如太阳辐射、温度、湿度、风、云等气象 要素，以及季节、地理环境等）、人为因素（如城市规模、特色、下垫面的
改变、人工热源、气污染物和温室气体，及城市的活动性等 ） 以及二者的
相互作用。具体来说有以下方面： • • （ 1） 人工建筑物对太阳辐射的吸收和反射，以及夜间的长波辐射； （ 2） 城市下垫面的不透水特性，造成蒸发消耗的潜热量小，对空气的增温 作用显著； • • （ 3） 密集的城市建筑物使城市通风不良 ，不利于热量扩散； （ 4） 城市居民生活和生产活动消耗能源 ，排放的大量废热、空气污染物 等； • （ 5） 空气粒子、 大气污染物对太阳能量的吸收和散射，以及二氧化碳等 温室气体的增温作用 。
田1495.83平方公里
• 2.3生物气候要素
• 2.3.1气候
重庆位于北半球副热带内陆地区，属中亚热带湿润季风气候类型，北部和东南部分布 有山，构成四川盆地边缘山地。形成了“夏热冬冷，无霜期长”的气候特点，为长江三大 “火炉”之一。重庆气候属亚热带湿热气候，具有典型的高温、高湿、多雨、风缓的湿热 气候特性。在我国建筑热工设计分区中重庆属夏热冬冷地区，年平均气温在18℃左右，冬 季最低气温平均在6~8℃，夏季有多达数十日的连晴高温天气，最高气温高达 40℃以上， 白天太阳辐射强烈。冬季多阴雨少日照（日照率仅13%），多浓雾，因此重庆素有“火炉” 和“雾都”之称。全年主导风向是北向至西北向之间，常年平均风速在 0.6m/s～2.1m/s 之间，且多数地方在 1m/s 左右，是全国风速最小的地区之一。
• 1.3研究意义
• • 1.3.1环境意义 对于城市热环境的研究，可以改善因为城市热岛引起的气候、水文等反常现 象，通过缓解城市热岛，能够有效缓减热岛对生态环境带来的负面影响，有 效提高城市环境质量。同时可以改善由热岛引起的空气污染，改善空气质量。 • 1.3.2社会意义
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城市热岛与城市能耗之间是相辅相成的关系，随着城市热岛问题的加剧，为
东坡、西坡次之，北坡和东北坡、西北坡最短。
• 2.3生物气候要素
• 2.3.2太阳辐射
• 2.3生物气候要素
• 2.3.3风
重庆主城在全球气候区划中属亚热带季风性湿润气候，且受东北西南向平行岭谷
地形影响，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风。由重庆市气象局 1971~2000年的
气候统计数据可得，全市年平均风速 0.9~1.6m/s，是全国风速最小的地区之一。 在全市资料累年平均统计中，静风的频率所占比例最大，约占全年的 36％~50％。
• 2.3生物气候要素
• 2.3.4湿度
重庆处于亚热带地区，气候湿润，长江和嘉陵江横穿整座城市，因此空气湿度全 年很高。尤其在冬季，低温高湿，市内很多居民患有风湿病。在重庆如何将湿度 降低到一个适宜的范围是设计师们经常努力的方向。
• 2.3生物气候要素
矿物燃料燃烧、人为活动、空调的使用以及因城市建设引起的下垫面变化，
使得城市空间中积累的热量增加，改变了原来的生态平衡，改变了地区的物 质流动方向和数量，城市热岛效应越来越严重。从而使得居民的生存环境日
益恶化，对人体健康和安全带来不利影响；同时，室外空气温度的升高导致
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，是目前面对的一个挑战。
不同土地利用形态对气温上升的影响数量
8月份各种地表面温度的日变化情况
• 1.2.4影响
城市热环境可能造成多方面的影响，随着其程度的加剧，影响到城市气温，
形成热污染，导致城市气温持续升高，形成高温灾害。另外，高温天气势必 会带来能耗的增加，使得城市运行成本增大，产生大量温室气体，加剧热岛 效应，形成恶性循环，城市环境的负担进一步加大，形成新的环境问题。
逐渐向江面降低。西部鹅岭最高，海拔 379 米，起伏落差很大。因此，重庆素 有“山城”之称。
重庆地形地貌
一岛两江三谷四脉
• 2.2自然环境要素
• 2.2.2绿化
绿地设计：我国规定新建居住区绿地率应大于 30%，但是重庆地区的城市用地有许多山地地形， 绿化用地就极其紧张了。结合这一特点，在进行设计时就可以充分利用那些不利的地形进行绿化处理， 例如设置陡坡绿化、崖壁绿化、堡坎绿化等，以达到大幅度提高绿地率的目的。 对建筑旁边和建筑之间的绿地，合理布置植被与建筑的方位是利用植被组织通风的重要方法。如在 两侧种植与风向一致的行列树，可以增强建筑周围的气流作用，有利于改善通风散热效果；由于茂密的
冬冷夏热地区不同地表特征城市热环境对比研究
---以重庆武汉为例
成员：朱勇 张超 李璐 李奕 日期：2013/10/28
研究框架 冬冷夏热地区不同地表特征城市热环境对比研究
热环境气候要素 重 庆 地 区 热 环 境
境自 要然 素环 地 形 地 貌 太 阳 辐 射 候生 要物 素气 温 度 湿 度 城 市 形 态 境人 要工 素环 城 市 绿 化 人 口 密 度