第二篇城市风环境.pdf

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: 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 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。 三、边界层内气温的周期性变化 气温的日变化 特点：一天当中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 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 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。 γ0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 γ0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： 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。 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