城市生态环境(文字版)ppt课件
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§2-2 城市热岛现象
一、城市热岛
城市“热岛”效应是指城市内的气温比城市外高，且越接近 市中心建筑稠密区温度越高，等温线图呈现岛性，称其为热岛
热岛强度△T=市区气温-郊区气温
二、热岛的成因 1.城市下垫面与郊区的巨大差异是形成热岛效应的重要原因
Ⅰ立体化下垫面曾大大增加了太阳辐射的接触次数 Ⅱ城市建筑密度大，通风不良，不利于热量散发 Ⅲ城市中不透水面积大，植被水体少
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C.3 城市风环境
定义：“风环境”，包括城市的风向，风速以及影响城市风向、 风 速的因素以及其对城市大气环境的影响。
§3-1 大气边界层
一、大气边界层
1.大气边界层：从地球表面到500~1000米高的这一层空气
郊区：薄
平原：薄
市区：厚
山地：厚
2.分层
①接地层：自地面向上50-100米的空气层，也叫城市覆盖层。
程度上都有清除异物恢复原状的能力，称为环境的自净能力。 Ⅱ 大气自净方式
紊流扩散 重力吸附作用 雨水冲刷 生物、化学作用
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Ⅲ 最大自净能力（环境负荷） 环境对异物的最大可容纳量
Ⅳ 建筑实例
§1-3 人类活动对环境和气候影响
一、下垫面性质的改变对气候的影响
下垫面：天空大气面对的地表层，能对大气产生影响的表层。 1.植林与伐林 2.建造大型水库 3.海洋石油污染
§2-3 热岛对环境的影响及对策
一、热岛对环境的影响
1.在城乡之间形成热岛环流，加重空气污染
混合高度 Hmin = 50～500m
2.增加城市降水量，降低城市空气湿度，城市极端天气增多 3.酷热天气增多，减少城市霜、雪
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二、规划设计对策 1.严格控制城市人口，控制城市规模：最佳城市规模 2.以交通站点为中心，城市均匀分布多个闹市中心，分散人流，减
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2.市区有大量的人为释放热
3.市区上空的大气污染严重
三、热岛的特征
1.城市规模越大，人口越多，热岛现象越强。
△T=2.0lgN-4.06(℃)
欧洲
△T=2.96lgN-6.41(℃) 北美
2.各地区各季节各时刻热岛强弱不同
Ⅰ冬季热岛效应较夏季强
Ⅱ纬度越高的地区热岛效应越强
Ⅲ夜间热岛效应较白天强
3.存在“临界风速”
城市郊区
城市中心
α 0.28~0.12 0.13~0.16 0.20~0.23
0.25~0.40
边界 100~180 270~350
390~460
420~600
层厚度(m)
Vh
Vs
h hs
式中：hs—— 基准高度，取10米
规律：随高度的增加，农村风速迅速增大，而城市风速变化不大，
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§1-2 环境及环境机能
一、环境
1.定义：某一主体周围对该主体有影响的自然因素的总合。 2.分类
自然环境：客观生存基础 人工环境：物质环境（房屋、桥梁、道路、城市等）
社会文化环境（政治、法律、宗教、风俗等）
二、环境的机能
1.环境中的物质交换——分子扩散；紊流扩散 2.环境中的能量传递 3.环境的自净能力 Ⅰ定义：借助一系列物理、化学、生物过程，被污染的环境一定
对流层（气流活动非常丰富） 2)水圈 3)岩石圈 二、生态系统 1.定义：在一定的空间内，生物之间、生物与环境之间，互相依
赖制约并以某种方式进行物质与能量的交换。这种生物 与环境的结合体称为生态系统
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2.组成
生产者：自养者，绿色植物、菌类 消费者：他养者，动物 分解者：还原者，微生物 非生命物质：各种无机物及自然因素
C.1 环境工学基本知识
§1-1 生物圈与生态平衡
一、生物圈
1.定义：地球表面全部有机体及其相互作用的生存环境的总合称 为生物圈。
2.范围：海平面以上约15公里； 海平面以下约11公里 物种：动物216万种；植物34万种；微生物4万种
3.分类： 1)气圈：约10km
暖层（非常稀薄，基本与人类无关） 大 中层（非常稀薄，基本与人类无关） 气 平流层（臭氧含量非常高）
3.生态平衡 Ⅰ定义：生态系统各组分之间，在一段时间内，在一定的条件
下保持着自然的、暂时的、相对的动态平衡，称为生 态平衡。 Ⅱ手段 正反馈：物种在无限制环境下连续以指数形式增长的本能。 负反馈：资源减少、疾病、天敌、环境恶化等限制物种发展。 Ⅲ正、负反馈的调节
三、城市生态环境的特点
1.人类成为生态系统的主体 2.是一个不独立、不完全的开放系统 3.是一个极不稳定的环境系统
是与人类关系最密切的一层，气温、风速、风向等的变化都
发生在该层。
②自由大气：大气边界层的上部的大气。
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二、边界层内风速的垂直分布
Vh
Vg
h hg
式中
Vh——高度h处的风速 Vg ——当地地转向风速
hg ——当地边界层上界高度 α ——指数，取决于当地粗燥度
类别 草原
农耕地带
二、改变了大气成分
1.CO2 浓度升高形成温室效应 2.化工业废气破坏臭氧层 3.光化学污染严重 4.人为尘埃增加
三、人为释放热
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C.2城市热环境
§2-1 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
同一高度处，农村风速远大于城市风速。
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三、边界层内气温的垂直分布与大气稳定度 1.温度层结：大气中空气温度沿垂直方向的分布状况（用气温垂直
递减率γ表示） 正常分布：下高上低， γ＞0
气温随着高度增加而下降，每上升100m平均下降0.65℃ 反常分布：Ⅰ等温——气温不随高度发生变化， γ ＝0
Ⅱ逆温——气温随高度的增加而升高，γ＜ 0 2.大气稳定度：反映城市中空气流动情况 3.地面浓度分布 Ⅰ地面最大浓度与烟囱高度的平方成反比 Ⅱ地面最大浓度落点（烟囱下风侧Xmax） ①建筑选址避开下风向10-15倍烟囱有效高度为位置 ②附加高度正比于：烟囱直径、烟囱口排烟速度、排烟温度 ③在源强条件相同的情况下,抬高源高可以有效地降低地面污物浓
轻热岛 3.“大区大间距，小区小间距”的规划原则
减少太阳辐射吸收量；减少二氧化碳排放量 4.加强绿化改善外部环境 Ⅰ分散式绿化：减弱整个城市的热岛强度 Ⅱ绿化带型：将热岛分割成小块，有效降低混合高度（宽约150m） Ⅲ结合建筑立体绿化
乔、灌、草合理结合 优先使用当地植物 绿化品种的选择与配置 3.合理的建筑布局 Ⅰ合理预留风道 Ⅱ提高风道利用效率 4.加强建筑节能，减少人为产热 Ⅰ市区保持充足的蒸发地面（湿地、绿地），严格控制人工铺装 地面，或使用新型建材 Ⅱ优化建筑单体
一、城市热岛
城市“热岛”效应是指城市内的气温比城市外高，且越接近 市中心建筑稠密区温度越高，等温线图呈现岛性，称其为热岛
热岛强度△T=市区气温-郊区气温
二、热岛的成因 1.城市下垫面与郊区的巨大差异是形成热岛效应的重要原因
Ⅰ立体化下垫面曾大大增加了太阳辐射的接触次数 Ⅱ城市建筑密度大，通风不良，不利于热量散发 Ⅲ城市中不透水面积大，植被水体少
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C.3 城市风环境
定义：“风环境”，包括城市的风向，风速以及影响城市风向、 风 速的因素以及其对城市大气环境的影响。
§3-1 大气边界层
一、大气边界层
1.大气边界层：从地球表面到500~1000米高的这一层空气
郊区：薄
平原：薄
市区：厚
山地：厚
2.分层
①接地层：自地面向上50-100米的空气层，也叫城市覆盖层。
程度上都有清除异物恢复原状的能力，称为环境的自净能力。 Ⅱ 大气自净方式
紊流扩散 重力吸附作用 雨水冲刷 生物、化学作用
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Ⅲ 最大自净能力（环境负荷） 环境对异物的最大可容纳量
Ⅳ 建筑实例
§1-3 人类活动对环境和气候影响
一、下垫面性质的改变对气候的影响
下垫面：天空大气面对的地表层，能对大气产生影响的表层。 1.植林与伐林 2.建造大型水库 3.海洋石油污染
§2-3 热岛对环境的影响及对策
一、热岛对环境的影响
1.在城乡之间形成热岛环流，加重空气污染
混合高度 Hmin = 50～500m
2.增加城市降水量，降低城市空气湿度，城市极端天气增多 3.酷热天气增多，减少城市霜、雪
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二、规划设计对策 1.严格控制城市人口，控制城市规模：最佳城市规模 2.以交通站点为中心，城市均匀分布多个闹市中心，分散人流，减
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2.市区有大量的人为释放热
3.市区上空的大气污染严重
三、热岛的特征
1.城市规模越大，人口越多，热岛现象越强。
△T=2.0lgN-4.06(℃)
欧洲
△T=2.96lgN-6.41(℃) 北美
2.各地区各季节各时刻热岛强弱不同
Ⅰ冬季热岛效应较夏季强
Ⅱ纬度越高的地区热岛效应越强
Ⅲ夜间热岛效应较白天强
3.存在“临界风速”
城市郊区
城市中心
α 0.28~0.12 0.13~0.16 0.20~0.23
0.25~0.40
边界 100~180 270~350
390~460
420~600
层厚度(m)
Vh
Vs
h hs
式中：hs—— 基准高度，取10米
规律：随高度的增加，农村风速迅速增大，而城市风速变化不大，
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§1-2 环境及环境机能
一、环境
1.定义：某一主体周围对该主体有影响的自然因素的总合。 2.分类
自然环境：客观生存基础 人工环境：物质环境（房屋、桥梁、道路、城市等）
社会文化环境（政治、法律、宗教、风俗等）
二、环境的机能
1.环境中的物质交换——分子扩散；紊流扩散 2.环境中的能量传递 3.环境的自净能力 Ⅰ定义：借助一系列物理、化学、生物过程，被污染的环境一定
对流层（气流活动非常丰富） 2)水圈 3)岩石圈 二、生态系统 1.定义：在一定的空间内，生物之间、生物与环境之间，互相依
赖制约并以某种方式进行物质与能量的交换。这种生物 与环境的结合体称为生态系统
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2.组成
生产者：自养者，绿色植物、菌类 消费者：他养者，动物 分解者：还原者，微生物 非生命物质：各种无机物及自然因素
C.1 环境工学基本知识
§1-1 生物圈与生态平衡
一、生物圈
1.定义：地球表面全部有机体及其相互作用的生存环境的总合称 为生物圈。
2.范围：海平面以上约15公里； 海平面以下约11公里 物种：动物216万种；植物34万种；微生物4万种
3.分类： 1)气圈：约10km
暖层（非常稀薄，基本与人类无关） 大 中层（非常稀薄，基本与人类无关） 气 平流层（臭氧含量非常高）
3.生态平衡 Ⅰ定义：生态系统各组分之间，在一段时间内，在一定的条件
下保持着自然的、暂时的、相对的动态平衡，称为生 态平衡。 Ⅱ手段 正反馈：物种在无限制环境下连续以指数形式增长的本能。 负反馈：资源减少、疾病、天敌、环境恶化等限制物种发展。 Ⅲ正、负反馈的调节
三、城市生态环境的特点
1.人类成为生态系统的主体 2.是一个不独立、不完全的开放系统 3.是一个极不稳定的环境系统
是与人类关系最密切的一层，气温、风速、风向等的变化都
发生在该层。
②自由大气：大气边界层的上部的大气。
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二、边界层内风速的垂直分布
Vh
Vg
h hg
式中
Vh——高度h处的风速 Vg ——当地地转向风速
hg ——当地边界层上界高度 α ——指数，取决于当地粗燥度
类别 草原
农耕地带
二、改变了大气成分
1.CO2 浓度升高形成温室效应 2.化工业废气破坏臭氧层 3.光化学污染严重 4.人为尘埃增加
三、人为释放热
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C.2城市热环境
§2-1 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
同一高度处，农村风速远大于城市风速。
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三、边界层内气温的垂直分布与大气稳定度 1.温度层结：大气中空气温度沿垂直方向的分布状况（用气温垂直
递减率γ表示） 正常分布：下高上低， γ＞0
气温随着高度增加而下降，每上升100m平均下降0.65℃ 反常分布：Ⅰ等温——气温不随高度发生变化， γ ＝0
Ⅱ逆温——气温随高度的增加而升高，γ＜ 0 2.大气稳定度：反映城市中空气流动情况 3.地面浓度分布 Ⅰ地面最大浓度与烟囱高度的平方成反比 Ⅱ地面最大浓度落点（烟囱下风侧Xmax） ①建筑选址避开下风向10-15倍烟囱有效高度为位置 ②附加高度正比于：烟囱直径、烟囱口排烟速度、排烟温度 ③在源强条件相同的情况下,抬高源高可以有效地降低地面污物浓
轻热岛 3.“大区大间距，小区小间距”的规划原则
减少太阳辐射吸收量；减少二氧化碳排放量 4.加强绿化改善外部环境 Ⅰ分散式绿化：减弱整个城市的热岛强度 Ⅱ绿化带型：将热岛分割成小块，有效降低混合高度（宽约150m） Ⅲ结合建筑立体绿化
乔、灌、草合理结合 优先使用当地植物 绿化品种的选择与配置 3.合理的建筑布局 Ⅰ合理预留风道 Ⅱ提高风道利用效率 4.加强建筑节能，减少人为产热 Ⅰ市区保持充足的蒸发地面（湿地、绿地），严格控制人工铺装 地面，或使用新型建材 Ⅱ优化建筑单体