城市局地尺度热环境时空特性分析及热舒适评价研究.pdf

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1、博士学位论文城市局地尺度热环境时空特性分析及热舒适评价研究RESEARCHONURBANLOCAL-SCALESPATIAL-TEMPORALTHERMALENVIRONMENTALCHARACTERISTICANALYSISANDTHERMALCOMFORTEVALUATION刘琳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU119.4学校代码：10213国际图书分类号：69密级：公开工学博士学位论文城市局地尺度热环境时空特性分析及热舒适评价研究博士研究生：刘琳导师：刘京教授申请学位：工学博士学科：土木工程所在单位：

2、建筑学院答辩日期：2018年5月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU119.4U.D.C:69DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONURBANLOCAL-SCALESPATIAL-TEMPORALTHERMALENVIRONMENTALCHARACTERISTICANALYSISANDTHERMALCOMFORTEVALUATIONCandidate：LinLIUSupervisor：Prof.JingLIUAcademi

3、cDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofArchitectureDateofDefence：May,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年来，城镇化建设的快速发展使得大量自然生态下垫面被人工重铸，城市空间格局发生了重要的改变。在城市冠层内部，高度异质性的下垫面用地结构和类型分布极大影响了城市局地区域的

4、表面能量平衡，进而形成了多样化的局地热环境状态，严重地影响了人们生活空间的热舒适性。因此，能够对城市空间局地尺度的热环境和热舒适状态及分布的时空特性规律进行准确地分析，并通过建立有效地评估计算模型对局地空间热环境和热舒适参数进行量化综合评估是实现绿色生态、环境友好型城区建设的必要手段。本文针对实际城区中复杂多样的空间形态，以局地尺度空间的热环境和热舒适状态的时空特性为研究对象，通过实地测试和数值模拟相结合的方法对局地尺度多样化空间布局条件下的热环境和热舒适水平进行细致探究与评价分析，为进一步提高城市局地空间的热环境舒适性

5、和适宜性提供理论基础和评估工具。本文首先针对移动测试法获得热环境数据的时空异质问题，提出了基于相关性系数法来计算同时性热环境数据的时空修正模型。该模型考虑下垫面环境空间特性以及空间距离尺度对固定气象站与移动位置点之间相关性关系的量化影响；以对多个局地位置点和固定气象站的长期大量现场实测数据为基础，解析得到了针对人行空间热环境参数空气温度和相对湿度的相关性系数计算方程，并作为“多气象站-距离-下垫面”修正模型的计算基础；通过三种空间验证方法对提出的模型进行实测数据的对比验证，结果表明本文提出的修正模型具有更高的精度和更广泛

6、的实用性。其次，本文以实际复杂城市区域为研究对象，通过在夏季和冬季期间不同时刻的热环境移动测试，对局地热岛强度的时空分布规律进行了分析，包括热岛强度在局地位置点的分布特征，在移动路线上不同季节的分布规律，以及通过空间插值方法获得的不同季节测试期间的热岛强度空间场的分布特性。通过多局地区块热岛强度均值与下垫面特性参数的相关性分析可知，局地热岛强度受到空间形态布局的影响极大，呈现出显著的时空差异。在此研究的基础上，本文总结了一套针对局地热环境参数时空特性分析的技术流程，包括研究区块划分，移动数据处理，基于空间插值的特性分析等

7、几个层面。此外，本文针对局地尺度空间人体热舒适状态进行了量化分析和空间特性量化影响的讨论，通过采用局地气候区的分类方法量化了九个典型的局地区域，基于实地测试、问卷调查和统计分析，细致地讨论了人体热舒适评估指标的分布特点以及受试者对热环境不同参数的响应结果，并统计得到了对应整体环境-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文热舒适程度的评估指标分布区间；通过模糊层次分析法度量了四个空间层面中基本特性参数的权重比率，进而集成了不同空间层面的四个集成特性参数，并计算得到了集成特性参数与人体热舒适评价指标的量化关系，通过抽样实验和参照热

8、舒适指标分布区间，最终获得了符合空间热舒适条件的集成特性参数组合，为创建舒适性空间规划和参数设计提供了理论参考。本文针对不同的用地类型、建筑格局参数、下垫面构成参数等空间因子，基于局地能量平衡基准计算模型进行了多组数值实验，统计得到热环境及热舒适评价指标的日均值与空间因子的量化关系方程，及评价指标日均值与逐时值的关系