城市生态环境文字版

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
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”
二、边界层内风速的垂直分布 式中 Vh——高度h处的风速 h Vg ——当地地转向风速 Vh V g h hg ——当地边界层上界高度 g α ——指数，取决于当地粗燥度
类别 草原 α 0.28~0.12 边界 100~180 层厚度(m) 农耕地带 0.13~0.16 270~350 城市郊区 0.20~0.23 390~460 城市中心 0.25~0.40 420~600
§3-3建筑群中的风环境
一、建筑周围的气流状况
1.建筑气流场的基本模式 Ⅰ室外气流遇建筑物阻碍，约在墙面高度1/2处，分成向上、向下 气流，侧面分成向左、向右气流。 Ⅱ经过建筑转角处，气流与建筑物剥离，风速沿剥离流线加强。 横向剥离风有下降趋势。 2.建筑物尺度变化对气流的影响 建筑物越长、越高、进深越小，其背风面产生的涡流区越大。 3.风向入射角变化对气流的影响 风向与建筑物长边的夹角越大，其背风面产生的涡流区越大，同 时两侧强风区越大。
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。 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。
对角盛 行风180 °
90° 45°
C 夹角盛 C’ 行风 C’’ 135° C’’’ D 静风 D’ E 无主风
上风
二、局地环流与规划设计 1、山谷风 1）机理 2）特点： Ⅰ日变型 山风和谷风的的频率大致相等； Ⅱ 谷风的风速约大于山风； Ⅲ 常伴有逆温现象，大气稳定； Ⅳ 阴雨天几乎不存在； Ⅴ 与山谷的大小，山坡面的朝向均有关系。 规律： 山谷大：风强 向阳：强 山谷小：风弱 背阳：弱 3）对环境的影响及对策 影响：谷底的污染物难以扩散稀释 对策：① 尽量避免在山谷地带建污染浓度大的工厂 ② 对重污染工厂，采用超高烟囱，冲出环流层
§4—1噪声及其计量
噪声污染事件三要素：噪声源；传声途径；接收者 一、噪声源 噪声：凡是对人体有害的和人们不需要的声音统称为噪声 二、噪声的计量 1 波长、频率、声速 2 声功率、声压、声强 3 声压级、声强级、声功率级 4 声音的叠加 三、城市噪声概述 1交通噪声 2 工厂噪声 3 施工噪声 4 社会生活噪声
h Vh V s h s


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， 同一高度处，农村风速远大于城市风速。
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 度 四、逆温及其对大气污染的影响 1.逆温：气温随高度的增加而升高的现象，称逆温现象 2.逆温层：逆温所及的空气层叫“逆温层”。 上界称“逆温顶”，下界叫“逆温底”。
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 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
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
§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 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
§1-3 人类活动对环境和气候的影响
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
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
一、大天气系统的风向类型与规划设计
1、基本概念 a风向频率：某地某方向的风向频率即指该方向一年中有风次数与 该地区全年各方向有风总次数的比率。 b最小风频风向：指某地风向频率最小的方向。 b最小风频风向：指某地风向频率最小的方向。 c风玫瑰图：在极坐标中标出各风向的风向频率。 d盛行风向：多年气象资料统计出某地一年中风向频率较大的方 向，可以有一或二个，不超过三个。
Ⅲ邻栋间设通廊顶盖 B平面处理 Ⅰ建筑平面转角处理 ①转角作锯齿状处理 ②平面流线转形处理 ③平面越接近圆形，风速增加得越少 Ⅱ表面的凸凹处理 ①将建筑物墙面、屋顶作凸凹状，可阻挠气流、增加辐射 ②凸凹变化可借助遮阳板或增设阳台的办法 Ⅲ配置安排 ①建筑物小表面朝向冬季盛行风向或强风风向 ②加大建筑群邻栋间距，避免局部峡谷风 5.合理的建筑布局 Ⅰ利用建筑布局建立气候防护单元，避免不利风向 Ⅱ高度均匀，布局紧凑
e主导风向：即单一盛行风向、即该地区只有一个风向频率较 大的风向，风玫瑰图上单一尖角。 2、风向类型分区与规划布局 A 季风区：冬偏北夏偏南，风向较稳定，风向变化在135°~180° 盛行风向频率一般在20%—40%。 东北至东南大部地区 (风玫瑰图上有两个尖角) 规划原则：将工业区布置在最小风频风向的上风侧； 居民区布置在最小风频风向的下风侧。 B 主导风向区：具有风向频率在50%的风向，西北西南大部分地区 （风玫瑰图上一个长尖角） 规划原则：工业区置于主导风向的下风侧 居住区置于主导风向的上风侧 C 无主导风向区：全年风向多变，无盛行风，也无最小风频，陕北 甘肃宁夏。（风玫瑰图较均匀） 规划原则Ⅰ工业区置于年合成风速风向的下风侧 居住区置于年合成风速风向的上风侧(各向风速均较大) Ⅱ工业区布置于危险风速的下风侧 居住区置于于危险风速的上风侧(有危险风速)
二、建筑防风
1.选址要求 Ⅰ避免“霜洞” Ⅱ避免产生“局地疾风”——风旋、风洞、风漏斗 Ⅲ避免雨雪堆积
2.利用防风林或挡风构筑物 Ⅰ防护林背后最低风速出现在距离林木高度4至5倍处 Ⅱ防护林的宽度为其高度11倍左右时，防护距离最大 Ⅲ树丛的防护距离远大于树林 Ⅳ实体墙阻风设施应在墙体上留有向上穿透的百页或孔洞 3.建筑“涡流”效应 Ⅰ建筑角落部分形成猛烈气流“角落效应” Ⅱ被吸入建筑物背风面真空区形成强烈下旋“尾流效应” Ⅲ建筑物紧密相依造成狭长空间“通道效应” Ⅳ高大建筑物角部相对“漏斗效应” 4.建筑防风措施 A立面处理 Ⅰ基座型建筑 ①高层建筑物附设“裙房”或出挑“平台” ②裙房的设计高度必须比临近建筑物高 Ⅱ中空化建筑 ①建筑立面中部设通风通道 ②建筑中空层应设在迎风面气流分叉点附近
三、建筑通风
1.建筑体形与自然通风 反应点 Ⅰ扁长形建筑不利于建筑群通风，对内部通风影响小 Ⅱ竖高形态的建筑对风的阻碍小 Ⅲ立方体形建筑不利于内部通风，对相邻建筑影响小。 2.建筑布局与自然通风 Ⅰ适当的建筑间距 Ⅱ第二排建筑通风效果最差 Ⅲ合理的布局 Ⅳ总体布局的多样化 Ⅴ前低后高，高低错落，体型通透
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
§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）
3.分类：1 根据逆温层的位置分类 a.接地逆湿：从地面即开始逆温 b.悬浮逆温：中间一段大气分布反常 2 根据逆温形成原因分类 ①平流逆温：大天气系统的暖气流经过冷的下垫面上空时形成 ②辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温 ③地形逆温：由于局部地形原因而造成的逆温（谷地或盆地）
§3-2风向分布与规划设计
2、海陆风 （水路风） 1）机理 2）特点： Ⅰ日变型，风频基本相等； Ⅱ影响范围大： Ⅲ风速较大，海风约为5～6级，陆风＜3级 Ⅳ热带地区海陆风较强，中高纬地区较弱。 3）对环境的影响及对策 影响： Ⅰ局地循环累积污染加重 Ⅱ若当地盛行风与海风相反，将形成一层倾斜的逆温层 烟气压在逆温层内难以扩散，造成沿海近处污染增大 对策：沿海建工业区时，应将生产用地与生活用地平行布置， 二者均垂直于海岸线布置。 3、过山风 （下坡风） 1）机理 2）特点： 局部强风 3）对环境的影响及对策 对策：①尽量提倡布置在C点 ②在岩山不稳的山坡下，避免设置各种设施
D 准静风区：静风频率(风速0~1.0m/s)在50%以上，盆地、山谷 规划原则 Ⅰ工业区集中布置；利用卫生防护带隔离其与生活区 Ⅱ计算出污染源浓度落点，生活区置于该界限以外
风向类型 主导风 符号 A A’ B B’ 指标 主导风向 最小风频 风向旋转 最小风频 风向夹角 盛行风向 风向旋转 最小风频 工业区集中 生活区分散 年合成风向 生活区 上风 下风 本侧 下风 内侧 上风 本侧 下风 工业区 下风 上风 外侧 上风 外侧 下风 对侧 上风 次大风频下风侧 最小风频上风侧 下风
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
§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
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 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