北京城市通风廊道研究I: 环境效应模拟

采用耦合城市冠层模式UCM的中尺度气象模式WRF,利用北京市高分辨率地表类型、城市建筑及通风廊道规划方案等资料,针对2019年冬季和夏季各开展了为期 1个月的百米尺度高分辨率敏感性模拟试验,并应用自动气象站网观测数据进行了验证。模拟试验结果表明：引入通风廊道后气象要素差异不仅限于廊道区,而是在整个研究区域都有体现。模拟的地面风速明显增大,热岛强度减弱,风的平流效应导致热岛范围发生偏移。引入廊道后北京城区月平均气温下降了0.14~0.17℃,平均风速及相对湿度分别增加了0.32~0.36 m/s和2.02%~3.37%。表明通风廊道对于改善城市密集区的风热环境,提高气候舒适性是有效的,背景风速越大,通风廊道的缓解效应越明显。气象要素差异的日变化分布显示,通风廊道对白天气象要素的影响要大于夜间。进一步分析显示,通风廊道对局地气象要素的影响主要来自于风速增大的平流效应及下垫面湍流通量改善两方面的贡献。     

脉动风场下跃移沙粒对风的响应时间

风沙流是大气边界层的典型气固两相流,输沙率对风速的响应滞后时间,被称为风沙流响应时间。通过野外测量发现风沙流响应时间与风速测量高度成正比,通过对瞬时风速进行信号分解并计算近地表输沙率与不同时间尺度风速信号之间的相关性,发现响应时间随风速频率的减小而增加。为进一步得到定量的规律,采用数值模拟的方法分析了周期来流风场中,风沙流响应时间随各种参数(周期\,湍流强度\,来流摩阻风速和测量高度等)的变化规律。模拟结果显示:响应时间与风速变化周期、来流摩阻风速成正比,与湍流强度和边界层高度成反比,输沙强度对跃移层外风速变化的响应时间沿高度先增加后减小。     

街道地面热力条件对交通污染物扩散的影响

交通干道地面热力条件对街道内部和附近建筑小区内的流场和浓度场有着重要的影响.本研究采用数值模拟方法,就交通干道地面散热量对街道内部和建筑附近的流场及浓度分布进行分析比较.结果表明,低风速情况下,交通干道地面散热导致街道通风量增加,有利于交通污染物向上空和下风向运移.此外,地面热力条件对污染物浓度分布的影响作用在街道背风区大于迎风区,在街道两侧有建筑物的区域大于两侧无建筑物的区域.     

金塔绿洲风场与温湿场特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3.6非静力平衡模式,采用三重嵌套的降尺度方法,模拟研究了甘肃河西走廊金塔绿洲风场与温湿场特征。结果表明:由于绿洲的存在,绿洲沙漠系统产生的次级环流对局地环流有一定影响;平流作用将沙漠中的干热空气送向绿洲,绿洲近地层会出现逆温,感热向地表输送;沙漠上由于临近绿洲的水汽平流作用,上层大气湿度比低层更大,这就是逆湿现象。     

坡面地表下的风场的风洞实验与数值模拟

 针对传统近地层风沙流的理论与数值模拟研究以及风洞实验大多是基于理想条件（平坦床面、定常风速）,而实际风沙运动通常发生在复杂环境下（如复杂地形、湍流结构风场等）,沙漠最基本的地貌形态如沙丘、沙波纹等迎风面坡度对颗粒起动和输沙率影响很大。基于此,应用相位多普勒粒子分析仪（PDPA）对坡面近地表风场进行测量,得到迎风坡及背风坡的风场特性,并且采用SIMPLE算法对坡面风场进行了数值模拟。通过对数值模拟及风洞实验结果进行对比分析后,发现数值模型不仅能够有效地模拟风洞实验中坡面地表的风场特性,而且能够较为直观全面的展现迎风坡面、特别是背风坡面的风场结构特性。     

脉动风场下风沙流结构的数值模拟

 基于野外观测实验和Langevin方程对风场脉动的描述, 研究了脉动风场下沙粒的跃移运动以及风沙流结构特征。结果表明,脉动风场对沙粒的跃移运动有着显著的影响,沙粒粒径越小,脉动风场对跃移运动轨迹的影响越大;考虑风场脉动时给出的风沙流结构具有明显的分层特征,并与实验测量结果吻合得更好。     

灌溉方式对现代绿洲影响的数值模拟

灌溉是农业发展的根本,没有灌溉就没有荒漠区农业。利用美国NCAR中尺度模式MM5V3模拟了喷灌与不同水量地灌以及没有灌溉对绿洲土壤湿度、地下径流以及感热、潜热通量的不同影响。结果表明:①地灌后地表蒸发与植被层的蒸腾更旺盛,散失的水分更多;而喷灌可以抑制地表蒸发与植被层的蒸腾,对土壤水的保持更有利。②喷灌试验要在土壤湿度达饱和以后才会形成地下径流量,而地灌试验则是土壤湿度与地下径流量同时增长。总之,喷灌方式是一种高效节水的灌溉方式,它比其它灌溉方法更有利于绿洲农业生态系统的温度整体降低,不论土壤湿度还是大气湿度都会相应增大,抑制地表土壤水分的蒸发,有利于绿洲农业维持。     

动力扰动对岩爆的影响分析

弹性应变能的积聚是产生岩爆的内因,但岩爆的发生往往具有外界因素的扰动．据些首先分析了动力扰动对岩爆触发的机理,然后结合某水电站引水隧洞岩爆实例,利用复反应分析原理计算了动力扰动过程对岩爆的影响．     

南极地区冰雪消失对全球大气环流和气候影响的数值模拟

本文利用全球大气环流模式通过数值模拟研究了北半球夏季南极地区冰雪覆盖的消失对大气环流和全球气候影响的过程。结果表明南极冰雪消失不仅影响南半球大气环流异常,而且通过引起热带环流异常如增强东亚季风环流和减弱Walker环流等引起北半球大气环流和我国夏季气候的异常。南极冰雪覆盖的消失将给全球气候带来严重后果。文中也对南极冰雪气候效应的动力学机制进行了讨论。     

高层建筑群平面布局类型对室外风环境影响的对比研究

现有城市热环境研究关注于城市尺度范围内城市形态,未充分考虑小尺度区域内、非匀质分布的建筑群布局形态对热环境,尤其是室外风环境的影响。以6幢方形截面高层建筑组成的建筑群的周围风环境为研究对象,采用数值模拟方法进行对比、分析,对比6种布局形式的建筑群的室外人行高度(1.5 m)处的风速比和风向分布,得出风环境优劣状况与平面布局之间的关系,为城市建设、高层建筑布局规划提供参考与评价依据。     

上海市高层建筑的城市热力景观效应研究

以上海市外环线以内为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,建立高层建筑热力景观效应研究的指标体系,分析上海市高层建筑的高度、数量、密度、空间布局形态等对城市亮温的影响,发现高层建筑高度与亮温呈负相关,高度越高,周围的亮温越低;高层建筑集中分布的区域,一般属于亮温的中低温分布区;而高层建筑的数量或密度对热场的影响不大。可见,高层建筑合理布局将有利于减弱城市热场效应。     

科尔沁沙地土地利用与耕作方式对土壤风蚀的影响

土壤风蚀造成的直接生态后果是土地资源的退化。在春播前两次沙尘暴事件中,对科尔沁沙地几种具有代表性的土地类型的土壤风蚀量及土壤特性进行了野外测定、分析,结果表明:(1)在同一沙尘暴天气下,由于土地利用和耕作方式的不同,土壤风蚀量存在着差异,新垦农地和翻耕农地的风蚀量显著高于未垦草地、免耕农地和麻黄地;免耕农地则与未垦草地的风蚀量相差不大,风蚀危害较轻;麻黄地几乎不受风蚀侵害。新垦农地、翻耕农地、免耕农地、未垦草地、麻黄地两次观测的土壤风蚀量平均值依次为24.59、15.60、2.26、1.46和0.22 g/h.cm2。(2)基于土壤特性计算的土壤退化指数结果表明,新垦农地和翻耕农地发生了较为严重的退化。     

Wind tunnel and field calibration of five aeolian sand traps

The efficiency of five aeolian sand samplers was tested via wind tunnel experiments and field measurements. The samplers were: the Big Spring Number Eight (BSNE) sampler, the Modified Wilson and Cooke (MWAC) sampler, the Suspended Sediment Trap (SUSTRA), the Pollet catcher (POLCA), and the saltiphone. In the wind tunnel, the samplers were calibrated against an isokinetic sampler (a modified Sartorius SM 16711 sampler with adjustable flow rate), and this for three sand types (median diameter: 132, 194 and 287 μm) and five wind speeds (ranging from 6.6 to 14.4 m s⁻¹). In the field, seven calibration tests of two weeks each were conducted. The absolute efficiencies of the BSNE, MWAC and POLCA are more or less comparable and vary between 70% and 120%, depending on sediment size and wind speed. For the SUSTRA, the efficiency is somewhat lower for fine sands and for wind speeds above 11 m s⁻¹. Finally, the saltiphone can accurately detect the periods of saltation transport, but in its current version, the instrument is not accurate when measuring the absolute saltation flux. The most recommendable sampler in the test is the MWAC, not only because of its high efficiency, but also because its efficiency is independent of wind speed.     

区域风环境研究与通风廊道建设实施建议——以珠三角为例

通风廊道是城市低碳生态建设的重要抓手,文章立足在国内外在城市规划和气候学研究的基础上,对区域尺度通风廊道的分析模拟技术、区域通风潜力地区识别和建设实施建议3 方面进行研究。研究表明：1）基于WRF 中尺度预报模式系统的模拟具有较好的分析效果,能反映珠三角风环境特征;2）通过剖析区域不同类型下垫面的通风潜力,识别出佛山北江、从化流溪河、惠州市北部杨村镇和柏塘镇区域、惠州市白盆珠水库为冬季风进风口,伶仃洋、珠海斗门沿岸以及大亚湾地区为夏季风的进风口;3）同时,识别珠三角地区的镇村、河道、顺风向的山地可以作为区域通风廊道的潜力地区;4）在此基础上,从区域联防联治、空间综合利用、一体化设计3 个方面,提出区域通风廊道建设实施建议。     

Transformations of the Spatial Hegemony of the Courtyard in Post-Soviet St. Petersburg

Abstract

The courtyard is a space that existed before, during, and now after the Soviet period in Russian urban history. Noting the change in the courtyard's formerly hegemonic position on daily trajectories illustrates both Harvey's and Lefebvre's suggestions for uncovering the way that spaces articulate social values. A particularly revealing case study occurs in the struggle over including courtyards in a Chinese developer's project for a new multi-use district outside St. Petersburg. A brief history of the courtyard in Soviet planning allows subsequent analysis of the ways in which the city administration, the Chinese design team, and Russian planners deployed the courtyard as a spatial code for social meaning in design discussions. Examining the change in function and conceptualization of the courtyard shows how different groups in post-Soviet Russia seek to retain or redeploy concepts of the “collective” as they attempt to remake St. Petersburg as a successful “world” city.     

草原区植被对土壤风蚀影响的风洞模拟试验研究

在前期研究的基础上,选择内蒙古乌兰察布荒漠草原区为研究区域,通过野外移动风洞模拟试验,开展荒漠草原植被对土壤风力侵蚀影响的定量化分析研究,旨在探讨不同植被盖度下空气动力学粗糙度的变化、不同植被盖度下的风沙流结构特征及植被盖度与风蚀输沙率的定量关系,从而为水土流失机理研究提供理论依据。试验研究表明：空气动力学粗糙度随着地表植被盖度的增加呈三次函数关系增加,拟合函数为Z0=ax3+bx2+cx+d;随着距地高度的增加,各层收集到的风蚀量呈不同程度降低,随着地表植被盖度的增加,各层输沙量也均降低;不同风速下植被盖度与风蚀输沙率之间呈幂函数相关。