第二章城市风环境
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稳定：自起点移动一小段距离后又返回它原来 位置 不稳定：自起点一直向下或向上运动 中性状态：介乎上述两种情况之间
3、大气稳定度分类：
按帕斯奎尔分类法
强不稳定 A 不稳定 大 气 稳 定 度 分 类 B
弱不稳定 C 中性 较稳定 D E
稳定
F
第二节 边界层沿纵向风速分布
一、定性分析： 地转风风速：指 边界层厚度处的 风速。 二、不同高度处 风速计算
逆温天气对环境的影响
逆温情况下，城市边界层、城市覆盖层大 气分布稳定，阻碍了上升气流，市内污染 空气难以排放，加剧了城市污染。
五、大气稳定度
1、云及云量
直接影响太阳辐射到达地表面及地面的升温与 降温 对逆温有直接影响 按高度分为高、中、低3种 云量：云遮蔽天空的百分比
2、大气稳定度： 指大气层稳定的程度，其大气中某一高度 上的一场空袭在垂直方向上相对稳定的程 度。
均质层：对流层、平流层 和中间层 非均质层
对流层：
大气污染层 温度随高度增加而下降
平流层：
温度随高度的增加而上升 吸收太阳辐射中的大部分紫外线
二、大气边界层
从地球表面到500~1000m高度的这一层空气 在城市上空叫做城市边界层（urban boundary layer） 其厚度受地平面粗糙度的影响
1、当由于街道的走向、宽度、两侧建筑物的高 度、形式和朝向不同，各地所得太阳辐射有差 异。（局地热力环流） 2、盛行风吹过参差不齐的建筑物时，因阻碍效应 产生的不同风向风速。
强风的危害和防治措施：
（一）危害：
1、与人类的活动带来不便； 2、造成房屋及各种设备的破坏； 3、恶化环境。
（二）防治强风的措施：
大陆度：将一个地区一年中绝对最高气温值与 最低气温值之差称为该地区的大陆度。 气温年较差：将一年中日平均气温的最高值与 最低值之差称为气温年较差。
高纬度大于低纬度、陆地大于海洋
气温日变化、年变化是造成气压和风形成的直 接原因。
四、边界层内温度层结
定义:气温垂直方向的分布程 度，称为温度层结。 反映了大气的稳定程度，直接 影响污染物的扩散过程。 （一）近地面温度层结种类 1、气温随高度递减；---正 常情况 2、逆温：气温随高度增加 而升高的现象，属于反常温 度分布； 3、等温：气温基本上不随 高度变化。 逆温分为接地逆温和悬浮逆温
低层空气湍流混合形成的逆温称为湍流逆 温。
3、下沉逆温：由于空气 下沉压缩增温形成的逆 温。 4、平流逆温：由于一个 地方上空的暖空气水平式 流到另一个地方的地表冷 空气上，所形成的逆温。 5、地形逆温：由于局部 地区的地形的原因而形成 的逆温。
6、蒸腾逆温：指在炎热和无风天气中， 太阳辐射强烈，地面得热量较多，空气 温度较高，空气相对湿度较低，突然下 一场阵雨，地面雨水强力正发，吸收大 量地表热量，使地面温度和近地表面层 空气温度迅速降低所形成的。这种逆温 现象多发生于城市区域和沙漠地带。
二、城市规划布局方法
中国风向类型 (i)季风变化区（主要在东部） (ii)主导风向区（新内蒙青藏云贵） (iii)无主导风向区（陕甘宁） (iv)准静止风型区（川陕鄂湘贵）
（一）基本原则
1、季节变化型：把工业区按当地最小风频的风 向，布置在居住区的上风方向。 2、单盛行风向型：将工业区布置在盛行风的下风 侧。 3、双主型：工业布局同季节变化型。 4、无主型：将工业区布置在年合成风向风速的下 风侧。 5、准静风型：生活居住区应安排在烟囱高度20 倍界限以外。
h α Vh = Vg ( ) hg
第三节 风向分布与规划设计
施茂斯的“主导风向原则” 一、我国城市规划的风向类型 （一）基本概念 1、盛行风向：根据多年气象资料统计，某一 地区一年中风向频率较大的风向。 2、主导风向（单一盛行风向）：即该地区只 有一个风向频率较大的风向。 3、风向频率：某地某方向的风向频率指该方 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。 4、最小风频风向：指某地风向频率最小风 向。
二、海陆风
（一）形成机理
白天海风，夜间陆风。
（二）特征：
1、海风大于陆风 2、热带地区大于高中 纬度地区 3、温度日较差大的地 区容易形成海陆风
（三）对环境的影响
形成局地污染加重，形 成封闭的逆温（倾斜逆 温顶盖）
三、过山风和下坡风
在山脉的背风坡，由于山脉的屏障作用，通常 风速较小，但在某些情况下， 气流越过山后， 在山的背风面一侧会出现局地较强的风，这种 自山上吹下来的局地强风，称为下坡风。
城市环境物理
第二章 城市风环境
城市风环境
主要讨论： 1、城市区域风速的纵向分布，平面风场 的风向和风速； 2、城市构筑物的布局产生的风场变异情 况； 3、合理利用风场、防止灾害的规划设计 方法。
第一节 大气边界层物理特性
一、地球大气圈的结构 定义：随地球引力而旋转 的大气层叫做大气圈。 厚度:1000~1400km 组成:
第五节 城市风环境
基本特征
一、平均风速小与郊区 二、风向不规则； 三、局部狭管效应形成强风区
狭管效应：若流体出口面积小于进口面积，则出口处的流动速度 要大于进口处的流速。 强风区：风速增大10%以上的区域
四、局部形成无风（风影）区；
风影区：指风场中由于遮挡作用而形成局部无风区域（风速变 小）。
造成城市局地性风速差异的原因
气温垂直递减率r：是指在垂直方向，每升 高100m气温的变化率。
γ>0表示气温随高度增加而降低 γ=0表示气温随高度增加而不变,形成等温 γ<0表示气温随高度增加而升高,形成逆温
标准大气压下，边界层内γ值约为 0.65℃/100m
（二）逆温层的形成机理：
1、辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而 形成的逆温。 2、紊流逆温：
平原地区薄，山区和市区较厚
城市覆盖层（urban canopy）
从地面向上到50~100m这一层空气，通常 称为接地层 气温、风速、风向的变化都很复杂 是与人关系最密切的一层
与城市规划、布局、建筑物密度、高度、几何形状、 街道宽度、走向、建筑材料、空气污染浓度、人为热 与人为水汽、绿化覆盖率及水系等因素有关。
1、使高大建筑物的小表面朝向盛行风向，或频数 虽不够盛行风向，但风速很大的方向，以减弱风 的影响； 2、建筑物之间的相互位置要合适；
如不能太窄，太窄容易形成狭管效应
3、改变平面形状；如切除尖角改为多边形 4、设防风围墙； 5、种植树木于高层建筑周围； 6、在高楼的底部周围设低层部分； 7、在近地面的下层处设置挑棚等； 8、设联拱廊。
三、边界层内气温的周期性变化
气温的日变化
特点：一天当Biblioteka Baidu有一个最高值和一个最低值
最高值在14：00左右，最低值在凌晨日出前
气温日较差：一天当中气温的最高值和最低值 之差。
海洋小于陆地、沿海小于内陆、风向海上吹得的地 方小于风向陆地吹来的地方、山顶小于山谷、高地 小于凹地、阴天小于晴天
2、气温的年变化
（二）布局图式
第四节 局地环流与规划设计
一、山谷风 1、形成机理：白天地面风从谷底吹向山坡，夜间地面 风从山坡吹向谷底。 2、特征：频率大致相同；谷风的风速大于山风；阴雨 天山谷风为零；风速与山坡尺度成正比；与山坡朝 向、山坡面、太阳辐射光线的垂直程度密切相关。 3、对环境的影响： 加重该地区的大气污染，会形成“倒灌式污染”。
3、大气稳定度分类：
按帕斯奎尔分类法
强不稳定 A 不稳定 大 气 稳 定 度 分 类 B
弱不稳定 C 中性 较稳定 D E
稳定
F
第二节 边界层沿纵向风速分布
一、定性分析： 地转风风速：指 边界层厚度处的 风速。 二、不同高度处 风速计算
逆温天气对环境的影响
逆温情况下，城市边界层、城市覆盖层大 气分布稳定，阻碍了上升气流，市内污染 空气难以排放，加剧了城市污染。
五、大气稳定度
1、云及云量
直接影响太阳辐射到达地表面及地面的升温与 降温 对逆温有直接影响 按高度分为高、中、低3种 云量：云遮蔽天空的百分比
2、大气稳定度： 指大气层稳定的程度，其大气中某一高度 上的一场空袭在垂直方向上相对稳定的程 度。
均质层：对流层、平流层 和中间层 非均质层
对流层：
大气污染层 温度随高度增加而下降
平流层：
温度随高度的增加而上升 吸收太阳辐射中的大部分紫外线
二、大气边界层
从地球表面到500~1000m高度的这一层空气 在城市上空叫做城市边界层（urban boundary layer） 其厚度受地平面粗糙度的影响
1、当由于街道的走向、宽度、两侧建筑物的高 度、形式和朝向不同，各地所得太阳辐射有差 异。（局地热力环流） 2、盛行风吹过参差不齐的建筑物时，因阻碍效应 产生的不同风向风速。
强风的危害和防治措施：
（一）危害：
1、与人类的活动带来不便； 2、造成房屋及各种设备的破坏； 3、恶化环境。
（二）防治强风的措施：
大陆度：将一个地区一年中绝对最高气温值与 最低气温值之差称为该地区的大陆度。 气温年较差：将一年中日平均气温的最高值与 最低值之差称为气温年较差。
高纬度大于低纬度、陆地大于海洋
气温日变化、年变化是造成气压和风形成的直 接原因。
四、边界层内温度层结
定义:气温垂直方向的分布程 度，称为温度层结。 反映了大气的稳定程度，直接 影响污染物的扩散过程。 （一）近地面温度层结种类 1、气温随高度递减；---正 常情况 2、逆温：气温随高度增加 而升高的现象，属于反常温 度分布； 3、等温：气温基本上不随 高度变化。 逆温分为接地逆温和悬浮逆温
低层空气湍流混合形成的逆温称为湍流逆 温。
3、下沉逆温：由于空气 下沉压缩增温形成的逆 温。 4、平流逆温：由于一个 地方上空的暖空气水平式 流到另一个地方的地表冷 空气上，所形成的逆温。 5、地形逆温：由于局部 地区的地形的原因而形成 的逆温。
6、蒸腾逆温：指在炎热和无风天气中， 太阳辐射强烈，地面得热量较多，空气 温度较高，空气相对湿度较低，突然下 一场阵雨，地面雨水强力正发，吸收大 量地表热量，使地面温度和近地表面层 空气温度迅速降低所形成的。这种逆温 现象多发生于城市区域和沙漠地带。
二、城市规划布局方法
中国风向类型 (i)季风变化区（主要在东部） (ii)主导风向区（新内蒙青藏云贵） (iii)无主导风向区（陕甘宁） (iv)准静止风型区（川陕鄂湘贵）
（一）基本原则
1、季节变化型：把工业区按当地最小风频的风 向，布置在居住区的上风方向。 2、单盛行风向型：将工业区布置在盛行风的下风 侧。 3、双主型：工业布局同季节变化型。 4、无主型：将工业区布置在年合成风向风速的下 风侧。 5、准静风型：生活居住区应安排在烟囱高度20 倍界限以外。
h α Vh = Vg ( ) hg
第三节 风向分布与规划设计
施茂斯的“主导风向原则” 一、我国城市规划的风向类型 （一）基本概念 1、盛行风向：根据多年气象资料统计，某一 地区一年中风向频率较大的风向。 2、主导风向（单一盛行风向）：即该地区只 有一个风向频率较大的风向。 3、风向频率：某地某方向的风向频率指该方 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。 4、最小风频风向：指某地风向频率最小风 向。
二、海陆风
（一）形成机理
白天海风，夜间陆风。
（二）特征：
1、海风大于陆风 2、热带地区大于高中 纬度地区 3、温度日较差大的地 区容易形成海陆风
（三）对环境的影响
形成局地污染加重，形 成封闭的逆温（倾斜逆 温顶盖）
三、过山风和下坡风
在山脉的背风坡，由于山脉的屏障作用，通常 风速较小，但在某些情况下， 气流越过山后， 在山的背风面一侧会出现局地较强的风，这种 自山上吹下来的局地强风，称为下坡风。
城市环境物理
第二章 城市风环境
城市风环境
主要讨论： 1、城市区域风速的纵向分布，平面风场 的风向和风速； 2、城市构筑物的布局产生的风场变异情 况； 3、合理利用风场、防止灾害的规划设计 方法。
第一节 大气边界层物理特性
一、地球大气圈的结构 定义：随地球引力而旋转 的大气层叫做大气圈。 厚度:1000~1400km 组成:
第五节 城市风环境
基本特征
一、平均风速小与郊区 二、风向不规则； 三、局部狭管效应形成强风区
狭管效应：若流体出口面积小于进口面积，则出口处的流动速度 要大于进口处的流速。 强风区：风速增大10%以上的区域
四、局部形成无风（风影）区；
风影区：指风场中由于遮挡作用而形成局部无风区域（风速变 小）。
造成城市局地性风速差异的原因
气温垂直递减率r：是指在垂直方向，每升 高100m气温的变化率。
γ>0表示气温随高度增加而降低 γ=0表示气温随高度增加而不变,形成等温 γ<0表示气温随高度增加而升高,形成逆温
标准大气压下，边界层内γ值约为 0.65℃/100m
（二）逆温层的形成机理：
1、辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而 形成的逆温。 2、紊流逆温：
平原地区薄，山区和市区较厚
城市覆盖层（urban canopy）
从地面向上到50~100m这一层空气，通常 称为接地层 气温、风速、风向的变化都很复杂 是与人关系最密切的一层
与城市规划、布局、建筑物密度、高度、几何形状、 街道宽度、走向、建筑材料、空气污染浓度、人为热 与人为水汽、绿化覆盖率及水系等因素有关。
1、使高大建筑物的小表面朝向盛行风向，或频数 虽不够盛行风向，但风速很大的方向，以减弱风 的影响； 2、建筑物之间的相互位置要合适；
如不能太窄，太窄容易形成狭管效应
3、改变平面形状；如切除尖角改为多边形 4、设防风围墙； 5、种植树木于高层建筑周围； 6、在高楼的底部周围设低层部分； 7、在近地面的下层处设置挑棚等； 8、设联拱廊。
三、边界层内气温的周期性变化
气温的日变化
特点：一天当Biblioteka Baidu有一个最高值和一个最低值
最高值在14：00左右，最低值在凌晨日出前
气温日较差：一天当中气温的最高值和最低值 之差。
海洋小于陆地、沿海小于内陆、风向海上吹得的地 方小于风向陆地吹来的地方、山顶小于山谷、高地 小于凹地、阴天小于晴天
2、气温的年变化
（二）布局图式
第四节 局地环流与规划设计
一、山谷风 1、形成机理：白天地面风从谷底吹向山坡，夜间地面 风从山坡吹向谷底。 2、特征：频率大致相同；谷风的风速大于山风；阴雨 天山谷风为零；风速与山坡尺度成正比；与山坡朝 向、山坡面、太阳辐射光线的垂直程度密切相关。 3、对环境的影响： 加重该地区的大气污染，会形成“倒灌式污染”。