“微气候”环境

“微气候”环境（通用10篇）

“微气候”环境 篇1

摘要：在城市密集的城市里, 建筑占地与城市绿化的矛盾愈演愈烈。同时, 高层超高层建筑物的兴起也使得顶层建筑微气候微环境越来越恶劣。屋顶花园成为解决这一问题的主要方法之一。本文从景观设计的角度审视, 分析屋顶花园对顶层建筑的生态效能和环境效能, 结合正常视角和俯视视角多方位评价城市景观设计。提出屋顶花园对城市绿化立体化, 改善顶层建筑物微气候微环境有独特意义。

关键词：屋顶花园,环境效能,生态效能

屋顶花园是一种新兴的平屋顶景观形式。屋顶花园理论由柯布·西埃最早提出:建筑物下部方正体块代表内部空间, 而屋顶可以看做二次地面来表达开放的外部环境设计效果。屋顶花园的设计主要利用主体建筑物的屋顶、阳台、窗台、平台、女儿墙等开辟出绿化场地, 并且使其具有园林艺术的美感。城市屋顶花园不仅是降温隔热的最优选择, 并且兼具净化空气, 美化城市俯仰景观, 改善顶层建筑物微气候, 补偿建筑物占绿地面积提高城市绿化覆盖率等功效。因此, 屋顶花园已经被越来越多的人接受认可, 同时随着新材料、新技术的发展, 屋顶花园的应用范围也越来越广泛。

1 屋顶花园对顶层建筑物的效能

1.1 生态效能

1.1.1 涵养水土。

在建筑林立尤其被各种形式硬质建筑 (道路、桥梁、广场) 覆盖的城市里, 大部分雨水流经屋顶时都会通过屋面流入地下的排水管道, 从各市政排水管道网迅速的排放到江河中, 很难被土壤储存。而屋顶花园中的植物可以对雨水进行截流和蒸发, 并且人工种植土容水量大, 对水分有较强的吸收能力。因此, 拥有屋顶花园的建筑能使雨水排放量从之前的80%降低为30%, 大大提高雨水储存量。并且由屋顶花园截流的雨水将在屋顶储存一段时间, 之后通过蒸发或植物的蒸腾作用回到大气中。在涵养水土的同时改善顶层的空气质量。

1.1.2 保温隔热。

夏季阳光直射屋顶, 没有屋顶花园的平屋顶温度远远高于气温, 因此, 顶层建筑物的内部空间温度也远远高于底层。但是经过绿化的屋顶, 由于屋顶花园表面覆盖的植物, 土壤避免阳光对屋顶建筑的直接照射, 加上水分的蒸发和植物的蒸腾作用, 相当于在屋顶建筑的结构层和室外环境之间形成一层天然的隔热层, 可显著改善顶层建筑物的室内温度。实践表明:与普通建筑物相比, 有屋顶花园的建筑室内温度相差3~5℃, 起到使室内冬暖夏凉的作用。另外, 屋顶花园可以缓解顶层建筑屋面的热胀冷缩, 延长建筑物寿命。

1.1.3 增加湿度。

有屋顶花园的顶层建筑, 依靠土壤中水分的蒸发和植物的蒸腾作用会大大增加储存在空气中的水分。因此, 屋面绿化后的顶层建筑物空气绝对湿度增加。实践表明:应用屋面绿化可以增加顶层建筑物湿度2%~4%。

1.1.4 搭建顶层生物气候缓冲层。

我国城市建筑快速发展, 越来越多的硬质铺地、沥青混凝土等等占用了大量土地。减少绿色植物覆盖率, 打破原有城市生态平衡。在理想的现代花园城市中, 必须有一定数量绿地面积来保证城市生态环境平衡。所以屋顶花园就成为解决建筑占地与城市绿化矛盾的最佳选择之一。屋顶花园可涵养水土, 从而形成屋顶建筑与外部环境之间的生物气候缓冲层, 为顶层建筑物提供优良的微气候环境, 增加湿度, 冬季保温、夏季隔热, 满足人们舒适生活标准。同时, 屋顶花园也能提高建筑物系统生物组成多样性, 为城市鸟语花香、莺歌燕舞的存在提供环境, 真正实现人与自然和谐相处。

1.2 环境效能

1.2.1 增加人均绿地面积。

统计表明:我国人均绿地面积不足, 并且城市绿化水平相对落后。随着我国城市建筑的飞速发展, 建筑占地与城市绿化争地的矛盾愈演愈烈。目前, 我国大城市均存在用地紧张的问题, 建筑密度高、道路密集、高架桥高架路纵横交错, 主体建筑物周围基本见不到绿化。如果将四周建筑物的屋顶进行绿化处理或搭建屋顶花园, 这样不仅能起到绿化补偿作用, 增加人均绿地面积, 同时也能改善屋顶微环境, 让居住或工作在高层的人们欣赏到更多绿色景观, 这也实现了自然植被与人工建筑的有机结合, 达到保护美化屋顶微环境的目的。

1.2.2 改善屋顶眩光。

随着建筑技术的进步, 越来越多的高层超高层建筑开始兴建, 越来越多的人们在高层工作或生活。当他们俯视楼下景物, 除了零星的陆地绿化外, 下面更多的是硬质铺地、道路高架桥和底层建筑物屋顶。一般建筑物的屋顶表面材料均采用水泥、瓦片、板砖等防水材料制成。这些材料在强烈的阳光照射下会反射刺目眩光, 带来眼睛的不舒适感。因此, 如果用屋顶花园代替钢筋水泥林立的城市立体景观, 让整个城市的绿化立体起来, 就会带来丰富的生机柔和的艺术效果, 形成多层次多样化的城市空中美景。让身居高处的人们仿佛处于绿化环抱鸟语花香的园林美景中。

3 结论

屋顶花园是建筑与园林艺术的高度结合, 既可以有效弥补人工环境建设中城市绿化的不足, 构建立体绿化体系, 又能有效改善顶层屋顶建筑物的微气候微环境, 提供天然的隔热保湿层, 搭建顶层生物气候缓冲层。另外, 也有助于构建城市空中美景, 简化空气调节气候, 创造舒适宜人高品质高层建筑。

参考文献

[1] 张宝鑫.城市立体绿化[M].北京:中国林业出版社, 2004

[2] 毛学农.试论屋顶花园的设计[J].重庆建筑大学, 2002 (3)

[3] 周淑贞, 张超.城市气候学导论[M].上海:华东师范大学出版社, 1993

“微气候”环境 篇2

【关键词】地形  影响  气候

地形对气候的影响，可以从不同的地表形态（如高原、山地、平原、丘陵和盆地等），坡向，坡度，海拔高度及地形走向等对气候及气候要素（如太阳辐射、气温、降水等）的影响进行分析。

一、典型地表形态对气候的影响分析

1.以青藏高原为代表的高海拔地区

青藏高原作为平均海拔4000米以上的高原地形，对气候产生的影响是显著的。高海拔地区导致气温较低，垂直递减率为每上升100米气温下降0.6℃，由此，青藏高原成为了我国夏季平均气温最低处，而非我国纬度最高的漠河地区;青藏高原主体处于亚热带地区，但由于海拔高，大气稀薄，导致白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，太阳光照较强，紫外线较强，而夜晚由于大气的保温作用弱，导致青藏高原夜晚气温较低，昼夜温差较大;另外，高大高原阻挡了南来的海洋水汽的进入，使西北内陆变得更加干旱。

2.以四川盆地为代表的盆地效应

盆地四周高，中部低，地形相对较为封闭，不利于水汽的扩散，导致四川盆地内云雾阴雨天气较多，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，夜晚的保温作用强，因而昼夜温差较小。

盆地的开口影响着盆地内的气候，如西伯利亚地区，盆地开口向北，却是利于冬季极地北冰洋来的寒冷气流的进入，加之南部多山地阻挡来自太平洋的暖湿气流，使此处享有“寒极”之一的称号。而如我国华南地区向南开口的马蹄形盆地，使南来的暖湿气流易进入并汇集，加之盆地北部山地对冬季北风的阻挡作用，使华南地区有较长的无霜期，成为了我国热带作物种植基地之一。

3.地形与风、准静止锋

地形对气候的影响还表现在一些特殊的“风”上，如山谷风、峡谷风（狭管效应）和焚风效应等。山谷风需特别注意区分白天的谷风和夜晚的山风的成因，是相对于同一海拔高度的山坡与自由大气相比较形成的，如诗句“巴山夜雨涨秋池”这一现象产生的原因就与山谷风相关，晚上为山风，导致谷地中部气流上升，易形成夜雨。

当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气质量不能大量堆积，就会加速通过峡谷，风速由此增大。在2013年新课标卷Ⅱ36题第（2）小题“分析H县城附近冬春季节风力强劲的原因”，其中一点便是“H县城附近为河谷交汇之地，形成风口，导致狭管效应”。

在山脉的背风坡，为下沉气流，通常每下降100米气温增加1℃，易形成干热气流，导致焚风效应。不同的时间出现的焚风效应会带来不同的影响，如春季积雪融化，冬季则可造成雪崩，温暖季节可促使农作物早熟，强烈时可使植物枯萎，甚至引起火灾。

当冷暖气团遇地形阻挡，移动幅度很小的时候，易形成准静止锋。如来自西南印度洋的暖湿气流受云贵高原地形阻滞，在此形成昆明准静止锋。我国华南准静止锋、天山准静止锋的形成都与地形有很大的关系。地形，尤其是山脉常成为气候的分界线，典型的如我国的秦岭、南岭等;山脉还会影响气候区的分布范围，如美洲西海岸气候类型呈狭长型分布，并未向内陆大面积延伸，很大程度上就是科迪勒拉山系的阻挡作用导致的。

二、坡向对气候的影响分析

依据不同坡向对气候要素如气温、光照和降水等的不同影响，可将坡向分为基本的阳坡和阴坡，迎风坡和背风坡等。对于山地的迎风一侧，气流迎坡爬升，水汽易遇冷，通常能带来较为充沛的降水，尤其在半山腰的地方降水量达到最大。如世界雨季乞拉朋齐，西南季风为其带来了印度洋丰沛的水汽，加之处于迎风坡产生了大量的地形雨，促进了世界雨季的形成。又如热带雨林气候在世界的非地带性分布中也很大程度的受到了迎风坡地形雨的影响。

三、坡度对气候因子的影响分析

坡度对气候因子如太阳辐射的影响较为显著。坡度不同，太阳光线与坡面的夹角也不同，由此影响坡面上所接受到的太阳辐射。见题。

下图表示27°N某地坡向（坡度为10°）对地表获得太阳辐射的影响，纵坐标表示该地坡面与地平面获得太阳辐射量的比值（仅考虑地球运动和地形因素）。完成1-2题。

（1）该地坡向对地面获得太阳辐射影响最大的季节是

A.春             B.夏季

C.秋季          D.冬季

（2）若坡度从10°增大到15°，则a点的数值将

A.增大                   B.减小

C.先减小后增大     D.先增大后减小

“地形”与“气候”是自然地理的两大基本要素，是高三自然地理复习的重中之重，而“地形对气候的影响”这一微专题，更加关注于这两大要素之间错综复杂的联系。学好这一微专题，不仅有助于我们更好的理解“地形”与“气候”两大专题，同时，也能很好的帮助我们真正做到“重组知识，构建属于自己的知识体系，提升地理思维和解题能力”，从而实现高效的地理备考。

“微气候”环境 篇3

1园林植物景观与微气候的关系

(1) 园林植物景观设计决定微气候的形成。在城市园林设计中, 通过合理的园林植物景观规划, 可以形成对环境非常有利的微气候特征。 (2) 微气候影响植物生长及人的舒适度。合理的植物群落分布、植物品种选择, 对形成环境有利的微气候和提高人们的愉悦度具有重要的影响。一旦园林植物分布和设计不合理, 则会形成对大环境不利的微气候, 造成局部气温过高、湿度过大、遮挡率低等问题。一方面, 温度过高, 容易造成人们中暑、热衰竭等高温病症的发生;另一方面, 局部的高温和高湿条件还会导致植物的生长环境恶化, 造成植被的枯萎和病变, 从而进一步恶化城市植物的生态环境, 加剧微气候的不利影响。

2改善微气候的园林植物景观设计原则及优化策略

2.1 生态性和观赏性并存

植物的生长与当地环境因素之间彼此关联。在植物景观设计过程中, 应分析当地实际情况对植物生长的影响, 根据本地土壤、气候等条件针对性地选择生态习性与之相符的植物。同时, 还应该最大限度地保留原始自然地的树木、植被等生态植物物种, 避免盲目引入外来园林植物, 从而保持当地生态系统的稳定性和延续性。

此外, 城市园林植物景观还应具有艺术观赏性。一方面, 在尊重植物生态习性的前提下, 根据植物的生长快慢、尺寸高低等因素合理搭配种植, 从而形成多层次的园林植物群落, 例如, 选择落叶乔木和常绿乔木混合种植。另一方面, 要根据植物的特色和色调进行植物景观设计, 实现植物群落与周围环境的匹配和融合, 从而达到渲染气氛的效果, 进而满足人的审美要求和心理感受。例如, 在广场、生活区等要以暖色调植物为主 (梧桐、香樟等) , 而在陵园等则要选择冷色调植物 (松、柏等) 。

2.2 植物物种搭配和密度配置合理

多种植物的相互影响和相互依存, 对调节微气候具有显著的效果。此外, 多种植物的多层次种植, 增加本地的物种多样性, 避免单一树种容易发生大规模病虫害问题, 保证生态植物的稳定性。“乔木———灌木———草本植物”组合是园林植物景观设计最常采用的复层植物群落, 上层的高大乔木, 用于反射太阳辐射和进行大量的光合作用, 而下层草本植物及灌木影响近地层空气流动情况, 改善热岛效应, 并能有效保护上层乔木的根系部分。不过, 在设计中, 需要根据乔木、灌木的树冠面积与地表面积的比例 (郁闭度) 计算其相应的种植密度和树种比例, 以达到改善温度、湿度、气流流动等微气候特征的最佳效果。

为实现园林植物景观的优化设计, 通常可以采用以下2种手段进行辅助分析:

(1) 实验测试手段。采用温度记录仪、湿度测试仪、风速仪等测试仪器, 选择分布不同植物结构的区域, 如乔木———灌木———草本植物复层区、灌木区、草坪区等实时记录其温度、湿度和风速等参数, 从而为园林植物景观设计及植物选择提高技术参考。另外, 其他各种测量计算手段, 如郁闭度测量、植物绿量回归模型计算等定性或定量分析植物对微气候的影响, 以确定植物群落中优化的物种搭配比例及覆盖密度等。

(2) 计算机模拟技术。采用各种先进的模拟软件, 如Ecotect、Fluent等, 可以对园林植物景观热环境进行模拟分析。在园林植物景观规划前, 利用建筑辅助设计软件建立起园林建筑、广场等相关信息模型图, 然后利用Ecotect软件对当地热环境、光照条件进行模拟, 并分析户外建筑阴影的分布情况, 从而便于景观设计师在实际施工前, 根据建筑物布局, 及时调整绿化面积或增加遮阳大型乔木种植率等。利用Fluent软件可以模拟多种压力的复杂空气流动, 在园林规划模型上, 引入Fluent软件模拟, 可以分析不同形状树冠、不同树木间距和密度等对园林内空气流动速度的影响, 从而便于优化群落中多种植物的搭配比例及覆盖密度。

3结语

作为一名景观设计师, 需要借助先进的实验和模拟手段, 去寻找更优化、更准确的园林植物景观设计方案, 从而最大程度地改善城市微气候, 使环境舒适度和园林景观设计水平均显著提高。

参考文献

[1]赵晓龙, 李国杰, 赵文茹.风景园林规划设计优化城市微气候综述[J].低温建筑技术, 2014 (10)

漫话足球风格与气候环境 篇4

巴西是技术派的代表，巴西地处南美洲热带高原，全年气候炎热，夏季多雨，属于热带草原气候。由于在高原踢球，不仅足球飞行速度快，而且在缺氧条件下，体力消耗明显增大，加之气温较高，因此，巴西等南美球队逐渐形成与高原气候、环境相适应的风格：个人基本技术精湛，脚法细腻，短传配合娴熟自如，灵活多变。

西欧海拔高度平均不足300米，冬夏温差不大，雨水分配较均匀，常年气候适宜。欧洲球员身高体壮，习惯于全场奔跑，以力量和速度见长。远射、头球、定位球是得分的主要手段。西、北欧人性格沉稳，中后场整体防守稳固。长传冲吊、防守反击是其基本战术。这种打法往往失球少，进球也少，常常以低比分结束比赛。

非洲黑人以爆发力和速度见长，非洲大陆气候炎热，海拔高度介于南美与欧洲之间，属高原性大陆。特殊的生存环境，使黑人运动员具有爆发力强、速度快、身体柔韧性好、弹跳能力强等得天独厚的身体素质，加之许多球员在国外踢球，深受欧美足球影响，因此，非洲球队具有欧洲拉丁派的风格。

随着足球运动蓬勃发展，不同类型的足球风格相互渗透、相互影响、相互促进，使足球运动水平不断提高，但这种交流是在坚持传统的基础上，有限度的一种自我改造和自我完善，若超出限度就会适得其反。

在海洋性温带阔叶林气候环境下，英国足球逐渐形成简洁明快、效率最高的“英式足球”打法。现代足球诞生时，英国正处于世界头号大国的巅峰期，大批英国人在移居美洲、大洋洲和亚洲之后，也把“英式足球”带到这些地区。但“英式足球”在赤道两侧南北回归线范围内受到排斥。炎热的气候严重制约“英式足球”的技战术打法。由于在热带高原踢球，空气密度小，足球飞行速度快，而且在缺氧条件下，体力消耗增大，如果采用大范围跑动、长传冲吊战术，运动员在体力上难以承受。巴西等赤道国家，逐渐形成与热带气候相适应的足球风格：个人基本技术精湛、脚法细腻、身体柔韧性好、短传配合娴熟自如，以地面进攻为主、灵活多变。这样的风格能使体能得到合理分配。由于热带地区球员性格奔放、富有激情，又有令人眼花缭乱的渗透能力，因此，“进攻是最好的防守”就成为“热带足球”的基本理念。“热带足球”比赛常常是进球多失球也多。

荷兰的全攻全守战术，能最大限度地发挥欧洲球员在体能、高度、速度、冲击等方面的优势，被认为是最完美的战术，但对球员的体能要求极高，只有在温度较低的北欧国家才能采用。地中海地区地处亚热带，南面是非洲干旱的热带沙漠气候，北面是欧洲温带阔叶林气候。地中海地区介于热带与温带两大气候带之间，具有冬季温暖多雨、夏季炎热干燥的气候特点，其足球风格是一种攻守平衡的足球风格。“得中场者得天下”是其基本理念。中场球员是维系这种平衡的核心，从而产生许多世界级“中场发动机”。

气象条件对体育运动的影响，不仅表现在直接的外在影响，而且还涉及生物气象学方面更为复杂的生化过程，即气象条件引起运动员身体内分泌变化而出现一系列生理和心理变化。气温、降水、海拔高度、人种是影响足球风格的主要因素。较高纬度地区温度较低，气压较高，空气密度大，氧含量高。在较低温度环境中，人体血管收缩，体液浓度加大，关节活动性降低，人体热量平衡处于负值，头脑虽清醒但思维能力有所下降，而低纬度地区则与此相反。

在竞技状态下，足球运动员的体温应为39～40℃。在低温环境下，运动员只有通过不断跑动来维持体温，而在较高温度环境下，则需要控制比赛节奏，合理分配体能，以控制体温。因此，环境温度对运动员的运动强度影响极大。

即使在同一大洲内，各国之间因气候、环境及文化的差异，其足球风格也会大相径庭。如巴西的近邻乌拉圭，海拔高度较低，气候温和，环境条件类似欧洲，其足球风格也趋同于欧洲。乌拉圭足球打法粗犷、凶猛，颇有力量型球队之风采。

川西林盘生态微气候数值模拟分析 篇5

计算流体力学 (Computational Fluid Dynamics) 是通过计算机数值计算和图像显示, 对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。本文通过CFD仿真模拟技术对川西林盘的温度、风速进行数值模拟分析, 为研究川西林盘的生态微气候特征提供了直观且可靠的参考, 同时为优化川西林盘的规划模式提供了思路。

一、研究区域概况与研究方法

1. 研究区域概况

川西林盘是分布在成都平原上集生产、生活和景观于一体的复合型居住环境形态, 林、水、宅、田是其主要景观要素, 其空间布局在一定程度上影响着建筑的室外气候环境。本研究主要选择分布在成都第二圈层的典型林盘村落进行模拟分析。

2. CFD数值模拟方法

CFD可以有效解决气流运动等问题, 尤其是能有效地模拟热环境、风速等的空间扩散状态, 满足了对城市生态环境质量的研究要求。本文利用Fluent软件下的Airpak, 对林盘形态特征显著的成都市郫县友爱镇龙溪村进行了温度场和风速场的数值模拟分析。模拟中, 根据林盘下垫面空间信息建立了三维数字模型。利用林盘周边环境的气象数据对模型进行参数化设计, 应用模型模拟林盘内部的大气流场运动, 计算风环境以及地表温度分布情况等问题。

二、林盘气候环境数值模拟分析

图1为龙溪村地表温度CFD模拟结果, 可以看出: (1) 5℃~6℃的区域, 包括局部的田地, 植物生长状况差, 地表大面积暴露在阳光下使地表温度偏高; (2) 4.75℃~5.5℃的区域, 包括大面积的田地、林地和建筑区, 该区域植物生长良好, 占下垫面的比例较高, 植被的蒸腾作用消解部分的热量, 且建筑密度较低, 因此地表温度较低; (3) 4℃~4.75℃的区域, 包括水体和一些密林区。由于水体本身温度较低, 热容量大, 水面的蒸发吸收大量热量。而密林区, 植被覆盖率极高, 吸收大量热量, 此种下垫面在环境气候中起到了调节和平衡高温的作用。

图2为龙溪村风速CFD数值模拟结果, 从中我们可以看出: (1) 3.995 150~5.326 87 m/s的区域主要分布在林盘外围的大片田地的中部, 植被的遮挡作用较小, 空间空旷, 风速较高; (2) 1.997 58~3.995 150 m/s的区域主要分布在林盘外围田地和林地的边缘, 受农作物和林地的遮挡作用, 风速降低;3.0~1.997 580 m/s的区域主要集中在林盘内部建筑及其周边的林地, 受外围田地和林地的阻挡作用, 自然风逐渐减弱直至为零。

三、生态规划对策分析

通过对林盘内部的温度场和风速场数值模拟结果的分析, 得出了影响林盘内部气候环境的关键因素, 并提出了相应的生态规划策略。

1. 林地

树种应以落叶乔为主, 夏季阻挡太阳辐射并进行蒸腾作用降温, 冬季落叶后可使太阳直射建筑。

2. 田地

尽量使农田四季都有农作物生长, 加强地表的绿化覆盖率, 利用植物的光合作用和蒸腾作用调节气候状况。

3. 水

建筑群的布置尽量邻近水域并且可以引水渠进各家院落, 利用水的作用调节院落的微气候。

4. 建筑

合理布置建筑群落, 使林盘内形成良好的风场。同时改善建筑与林田的关系, 尽量使建筑处于有利的环境位置。

四、结语

本文以成都市第二圈层郫县龙溪村为例, 通过CFD仿真模拟, 分析了龙溪村在冬季主导风向影响下的气候环境状况, 并总结出了林盘的生态气候环境问题, 提出了改善林盘气候环境问题的具体策略, 为优化林盘规划模式提供了参考。

作品欣赏

参考文献

[1]叶欣, 蒋修英, 沈国民.Airpak软件在气流组织领域的应用[J].应用能源技术, 2006.

小区风场对建筑微气候的影响 篇6

人类的安居环境与室外气流运动 (主要指大气层底层) 密切相关。风温度场以及污染物浓度分布不仅对建筑规划产生影响, 而且在建筑节能、环保等方面影响深远, 尤其是当今城市建筑群 (住宅小区) , 常年的主导风向在固定的建筑布局中形成诸多问题:建筑物之间距离不合理引起了强烈的巷道风效应, 同时降低外墙温度, 会增加建筑的热损失;工厂或锅炉房排烟系统位于主导风上游, 扩散的污染物弥漫整个小区;分体式空调机的大量应用等问题使室外热环境急剧恶化, 不仅影响室内热舒适性, 而且增加了建筑能耗。倘若能使室外气流运动与居民小区规划相协调, 不仅能使上述问题迎刃而解, 而且会改善住宅小区的内外部环境。

本研究通过现场实测以及算流体力学 (CFD) 模拟的方法研究小区内部风场与温度场的分布;研究小区内部风场对建筑外表面墙体温度的影响及其对建筑热负荷的影响。

1 研究对象及研究方法

本研究选定了一所高档住宅小区为研究对象, 占地约15公顷, 建筑面积18万平方米, 三面环山, 一面望海。此区域一共有16栋居民楼。四周与其他的建筑物有一定的距离, 可以近似独立出来研究。

本文采用了实地测量与CFD数值模拟相结合的方法, 探求小区风场与温度场的分布。在实地测量时为了探究小区的风场与温度场, 以及其可能产生的影响, 我们测量的参数包括空地处离地面1.5米高的风速, 墙体离地面1.5米处的温度与风速。并且尽量选择避开阳光直射的点, 降低太阳辐射对测量结果的影响。

2 测量结果与分析

2.1 数值模拟

根据实测时的天气情况, 在运用CFD数值计算时, 其边界条件按照实际风速与温度来定义, 并且做一些理想假设。假设一, 假设地面处于水平状态。假设二, 认为气流各层面之间影响微小。假设三, 实验区以外建筑对试验区域不产生影响。基于上述假设, 可将此模型设计为二维稳态问题近似处理。经过迭代计算收敛后即可得出小区的风场如图1所示。

从图1中可以看到很多地方存在涡旋气流, 有风影区和导风巷。这些都不利于气体污染物或一些可吸入悬浮颗粒的传播与扩散, 严重影响室外的空气品质。同时在某些点风速过大, 这样冬天不便于行人的外出活动。

以上述数值模拟成果作为参照, 本研究以实地测量为基本原则, 研究建筑周围风场与温度场的分布特点。

2.2 实验测试及结果分析

实验测量所用仪器有热球风速仪和热线风速仪。本研究测量了单栋楼周围的风速与温度的分布。测点选取后, 通过逐点测量得出一系列数据, 将数据综合整理分析得出速度与温度的关系。如图2, 3所示, 可以看出由于三号楼的风场与温度场与七号楼相比变化显著, 风速增加3m/s, 外墙温度降低0.6℃, 因为3号楼靠近园区外侧, 风速变化大, 7号楼在园区内, 存在楼宇之间存在遮挡, 使7号楼周围风速和温度变化较小。同时从图中可以看到, 在风速波动点, 温度也有波动, 表面建筑周围的风场直接影响建筑外墙温度, 进而影响建筑的冷热负荷。

通过上述过程可知小区风场的存在, 可导致建筑外墙体最大温差可达0.6度。由传热计算公式Q=cm△t, 建筑的热负荷增加。由此可以看出, 合理布局减小小区风场对建筑外墙温度的影响, 能有效减少建筑能耗。

3 结束语

本文通过实测与数值仿真模拟计算相结合的方法客观评价小区风场对小区温度场的影响。通过测量结果与模拟结果类比分析得到, 在小区入口处, 楼宇之间以及建筑物拐角处风速较大, 在风速较大区域建筑外墙温度较低;测量结果表明风速增加3m/s, 外墙温度降低0.6℃, 建筑能耗增加。通过合理布局可以有效降低小区风场对小区微环境的影响, 例如在风速比较大的区域内种植些植物特别是灌木丛, 将大大降低区域内风速, 从而减小风对外墙温度的影响, 同时方便人们外出活动;适当增加墙体保温能力, 使用热租大的材料进行外墙保温从而减小热损失提高建筑节能效果;在小区风场涡流区内设置一些篱笆凉亭之类的公共构筑物不仅装饰建筑, 同时能降低涡流对附近的影响。

参考文献

[1]赵福云.全国暖通空调制冷2002年学术年会论文集.2002年.

[2]代琳.现代居住环境设计初探[J].山西建筑, 2005, 31 (9) 41-42.

[3]陈亚兵.外墙外保温及不同材料的技术性能比较[J].建筑施工, 1997, (27) .

[4]徐占发.建筑节能技术实用手册[M].北京:机械工业出版, 2004.

“微气候”环境 篇7

1 课题研究背景和意义

运动鞋鞋腔的微气候—热湿条件发生明显变化,不仅能给运动鞋穿着者带来生理上的不舒适,降低运动鞋穿着者的运动效果,而且这种生理上的不舒适也会引发其心理上的不舒适,导致运动鞋穿着者的情绪下降,致使运动效果的降低效应加强;极其剧烈的不舒适,甚至有可能给人体带来运动伤害。

鞋的舒适性,从广义上来说,是指穿鞋者通过感觉(视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉)和知觉等,对所穿着运动鞋的综合体验,包括生理上的舒服感、心理上的愉悦感和社会文化方面的自我实现、自我满足感。运动鞋舒适性从狭义上来说,就是指生理舒适感[1]。

运动鞋的舒适感很大程度与运动鞋所使用的材质相关,在运动鞋设计中,设计师应运用各种不同材质的组合,来进行设计风格和设计理念的凸显塑造[2]。

目前,对运动鞋热湿舒适性的评价多是从制鞋材料的性能角度进行研究,即采用客观评价法,利用各种指标(主要是制鞋材料的各项性能)的定量测试,来间接评价其舒适性,与穿着者的联系并不密切,这就使运动鞋的热湿舒适性无法全面的得到衡量和体现。因此,探讨脚-鞋-环境系统之间的关系,对整个运动鞋的热湿舒适性动态过程的研究是相当必要的。

本课题旨在从客观物理指标测试与生理指标相结合的角度出发,研究在静止、慢跑等状态下,运动鞋鞋腔微气候中湿热传递的规律与人脚生理变化的关系,为进一步研究鞋腔热湿变化提供一定的基础数据和理论指导。

2 研究的主要内容

在运动鞋舒适性所包含的众多指标当中,热湿舒适性是其中一个很重要的指标。

研究表明,鞋腔内的湿气是运动鞋穿着过程中感觉不舒适的最重要的因素之一。

鞋腔内由帮面和底部件形成一个微气候环境,它是成鞋与人脚皮肤之间的微小空间的温度、湿度、风速等因素的总称,是影响运动鞋热湿舒适性的关键因素。

穿鞋后,人们感到是否舒适,不仅与材料和成鞋的物理性能和特征有关,还与人们的活动方式、环境条件以及人们的生理、心理因素有关。

本课题研究的主要指标包括鞋腔温度、鞋腔相对湿度、人脚各部位温度等。

选择5种款式结构相同、材料不同的运动鞋,通过大量的测试者模拟静止、行走等状态,对样品鞋进行试穿试验,测试不同的运动状态、运动时间内,受试者鞋腔内温湿度和各项生理指标,分析鞋腔温湿度值随时间变化、生理指标和鞋腔温湿度之间的变化规律。

3 试验

3.1 设备和材料

试验设备主要用到德国TESTO-温湿度仪(625)、红外温度测试仪、DP8650“负离子”电动跑步机。

试验用鞋选择5双浅口的运动鞋和同样大小的纯棉袜子若干双。

3.2 试穿人员基本情况

(1)年龄

不同年龄段人对于同一温度的主观感觉并不一样,其本身的脚表面温度也不一样。

一般来说,儿童和老年人对温度敏感度要低于成年人;儿童的脚表面温度比成年人高,成年人比老年人高。

本次试验统一选择年龄为18~22岁青年学生。

(2)性别

因为女性和男性感觉灵敏度不完全相同,对舒适性的要求也不一样,为了保证本次试验条件统一,本次试穿人员统一选择男性青年。

(3)身高和体重

这两个因素会影响人的肥胖程度,而比较肥胖的人由于皮下脂肪较厚,因此皮肤温度较低[32]。

本次试验试穿人员将身高统一为165~170cm,体重为60~65kg。

(4)籍贯

如果一个人长期生活在某一个生活环境中,即使此环境的温湿度不符合该个体的标准热、湿舒适模式,他也不会感觉出来,这是一种习惯现象,这是由于人的大脑神经系统对该环境热湿刺激产生疲劳[3]。

不同地域的人,由于长期生活习惯和文化背景的不同,对温度的适应性不一样,因此会影响到生理指标和心理指标。

本次测试人员选择了气候和生活习惯较为接近的泉州市的20名同学。

3.3 试验方案

由于食物是人体产生热量的主要来源,而吃饭时间的长短则会影响人体自身产热量的多少,进而影响人的冷暖感和生理指标的变化。

同时,人的生理指标、心理指标在一天之中会呈现周期性波动,如体表温度在凌晨2~6点最低,在下午1~6点最高。血压也有周期性变化规律,一般在上午8~11点最高,在0~8点最低。

本课题试验将每次测试前的最近的进餐时间统一为上午8∶30,9∶00开始进行测试,以减少对试验结果的影响。

3.3.1 试验准备

试验开始前30min,记录员进入实验室进行环境温湿度调试,打开并调试跑步机步速,测量试验用鞋初始鞋腔温度和相对湿度,做好试验记录相关准备;试验开始前15min,测试人员进入实验室适应环境气候(温度:25℃,相对湿度:30%),确保心情舒缓,穿上试验用袜,确保试验前脚部皮肤干燥。

3.3.2 试验步骤

根据不同的外界环境,结合人们实际工作和生活情况,本课题相关试验测试一共选择了2种有代表性的状态,即静止状态和行走状态(步速:4km/h)。

静止状态:每隔5min后,用温湿度测试仪测量鞋腔的温度和相对湿度,用红外温度测试仪测量试穿人员的人脚各部位的温度,记录员记录上述各项数据。每次静止状态的试验时间为60min。

行走状态(步速约4km/h):每隔2min或更长的时间后,记录试穿人员的各项主观评价值、生理参数和客观物理指标。每次行走状态的试验时间为3min。

试穿人员穿脱鞋子时,为了防止外界空气进入鞋腔,影响鞋腔内温湿度的数据准确性,每次脱、穿时,都用大的密封性好的塑料袋套住鞋口后,迅速脱掉密封好的运动鞋后,进行测量。

注:**,代表显著性水平为0.01。

4 数据处理与分析

为研究运动鞋成鞋热湿舒适性,首先需要对影响穿着状态下运动鞋热湿舒适性的各相关参数进行分析。

相关性分析[4]是衡量变量之间线性相关程度的强弱并用适当的统计指标表示出来的一种分析方法。

根据本课题试验测量数据的性质,选择二元定距变量相关分析。

4.1 客观数据

为了确定左、右脚的不同对人的热湿舒适性的评价有无影响,对5双试验用鞋的试验数据进行了两配对样本T检验(Pared-Samples T Test),目的是为了了解2个样本之间是否有显著差异存在。

5双鞋左、右脚鞋腔温度两配对样本T检验结果见表1。

由表1可见,在置信率为95%即显著性水平为95%的情况下,Sig.(P值)均大于0.05,本测试符合T检验零假设,也就是说试穿人员左、右脚对运动鞋热湿舒适性的评价没有明显差异。因此,可以将人对右脚的舒适性评价作为对运动鞋整体舒适性的评价。

为了确定静止和行走两种不同状态对运动鞋穿着舒适性有无影响,对测试者穿着每双鞋的静止和行走状态下的各物理指标、生理指标和主观评价值,进行两独立样本T检验,结果见表2。

由表2可知,在置信率为95%的情况下,两种状态下的鞋腔温度、相对湿度、大趾缝温度的相伴概率(F值)、Sig.(P值)均大于显著性水平0.05,不能拒绝方差相等的假设,即可以认为静止和运动状态的差异对各指标的数量关系无影响。因此,可以选择运动状态研究各指标的相关关系,建立运动鞋穿着热湿舒适性的评价体系。

为了确定鞋腔温度和相对湿度的相关关系,以及能否利用已知的鞋腔温度预测鞋腔相对湿度值,需要对二者进行相关性分析和回归分析。运动鞋鞋腔相对湿度与鞋腔温度相关系数分析见表3。

由表3可知,在显著性水平为0.01时,鞋腔相对湿度与鞋腔温度存在显著正相关关系,其相关系数达到0.931,否定原假设。所以,根据表3可以得出结论,随着鞋腔温度的升高,鞋腔相对湿度也升高。

要利用鞋腔温度结果预测鞋腔相对湿度,需要进行回归分析,使用SPSS软件,对其进行曲线回归分析,把鞋腔温度作为自变量,鞋腔相对湿度作为因变量,置信率为95%。选择线性回归模型,其线性回归结果和图示回归模型见表4。

表4给出了鞋腔温度和鞋腔相对湿度两个变量之间的相关系数R、判定系数R2、调整判定系数R2、估计值的标准误差,以上数据可以说明样本回归方程的代表性强。

对鞋腔温度和相对湿度的回归方程进行方差分析,见表5。

表5给出了自由度、平均离差、F统计量和显著性水平,鞋腔温度和相对湿度的回归方程显著水平为0.000。

从这部分结果可以看出:统计量F=116.602,相伴概率值P<0.001,说明自变量x与因变量y之间确实存在线性回归关系。

从表5中可以看出,相伴概率值(显著性系数)P<0.001,说明该回归方程有意义。

鞋腔湿度和鞋腔温度回归系数分析见表6。

从表6可知,常数项为-234.380,回归系数为11.816,回归系数检验量为10.798,该线性方程为:y=-234.380+11.816x。式中:y为鞋腔相对湿度,x为鞋腔温度。

4.2 生理参数

为了确定各生理参数与大趾缝温度的相关关系,并能利用已知大趾缝温度预测其它生理参数,需要对其它各生理参数与大趾缝温度之间进行相关性分析和曲线回归分析,各生理参量相关分析见表7。

由表7可知,在显著水平为0.05的情况下,小趾缝温度、前掌温度、脚心温度、内腰窝温度与大趾缝温度存在显著正相关关系,因此,将大趾缝温度作为生理参数的代表,来预测其它生理参数,具有一定的合理性。

小趾缝温度和大趾缝温度的线性回归系数分析见表8。

根据表8回归计算结果得到小趾缝温度和大趾缝温度回归方程为:y=-0.522+0.968x,式中:y为小趾逢温度,x为大趾缝温度。

前掌温度和大趾缝温度的线性回归系数分析见表9。

根据表9回归计算结果得到前掌温度和大趾缝温度回归方程为y=1.485+0.939x,式中:y为前掌温度,x为大趾缝温度。

脚心温度和大趾缝温度的线性回归分析见表10。

注:a,自变量为鞋腔温度,b,因变量为鞋腔相对湿度。

注:a,鞋腔温度的预测值;b,因变量为鞋腔相对湿度。

注:a,因变量为鞋腔相对湿度。

注:a,因变量为大趾缝温度。

注:a,因变量为小趾缝温度。

注:a,因变量为小趾缝温度。

注:a,因变量为小趾缝温度。

注:a,因变量为大趾缝温度。

注:a,因变量为大趾缝温度;**,代表显著性水平为0.01。

注:a,因变量为大趾缝温度。

根据表10回归计算结果得到脚心温度和大趾缝温度的回归方程为:y=4.537+0.784x,式中:y为脚心温度,x为大趾缝温度。

内腰窝温度和大趾缝温度的线性回归分析见表11。

根据表11回归计算结果得到内腰窝温度和大趾缝温度的回归方程为:y=5.604+0.775x,式中:y代表内腰窝温度,x代表大趾缝温度。

为确定客观数据和生理参数之间的数量关系,结合上文研究结果,需要对鞋腔温度和大趾缝温度进行相关性分析和回归分析,见表12。

由表12可知,鞋腔温度和大趾缝温度之间呈现显著相关关系,说明一个变量的改变会导致另一个变量也随之改变。如何通过已知一个变量,求得另外一个变量,需要对它们之间的数量关系进行曲线回归分析。

通过图1可以得知,鞋腔温度和大趾缝温度之间存在明显线性关系,因此对其进行线性回归分析,见表13。

从表13中可以看出,常数项为-22.217,回归系数为1.962。回归方程为:y=-22.217+1.962x,式中:y为大趾缝温度,x为鞋腔温度。

从表13还可以看出,回归系数检验量为14.229,相伴概率值P<0.001。说明回归系数与0有显著区别,该回归方程有意义。

4.3 鞋腔温度与时间曲线估计

本课题试验测试了在一定环境条件下各个时间点的客观数据,以及相对应的生理参数,为了明确各测量数据和时间之间的相互关系,需要对数据变量和时间之间做时间序列的曲线估计。

所谓的时间序列的曲线估计,是分析社会和经济现象中经常用到的一种曲线估计。通常把时间设为自变量x,代表具体经济或社会现象的变量设为因变量y。研究变量x和y之间的关系的方法,就是时间序列曲线估计,其具体步骤与一般的曲线估计基本类似。

因为上述章节已经分析得出各变量之间的相互关系,因此只需要研究一个变量的时间序列曲线估计,就可以推断出其它相应时间的变量。

本文选择了鞋腔温度和时间变化关系进行研究,其回归效果见图1,综合方差表及二次、三次回归系数分析表见表14~表16。

从图1中可以看到,不同时间点的鞋腔温度与曲线估计各模型的预测值之间的拟合程度。

由表14可以看出,二次函数和三次函数的曲线回归模型拟合度最高,其判定系数R2都达到了0.949,但是从表15、表16可知,三次函数的回归系数的相伴概率值P>0.05,不符合显著性水平,而二次函数的回归系数的P值远小于0.05,符合显著性水平检验。

因此,应该采用二次函数的模型,即鞋腔温度与时间的变化关系大致呈二次函数分布。其回归方程为:y=21.284+0.898x-0.027x2,式中:y为鞋腔温度,x为时间。

5 结论

本课题对影响穿着状态下运动鞋微气候热湿舒适性的重要指标进行测试,并且对测试者穿着5双试验用鞋的试验数据进行了两配对样本T检验,确定了左、右脚不同,对运动鞋热湿舒适性的评价没有明显差异。

对受试者穿着每双鞋的静止和行走状态下的各物理指标、生理指标进行独立样本T检验,确定了静止和运动状态的不同,对各项指标之间的数量关系无显著影响。

对受试者穿着每双鞋的静止和行走状态下的各物理指标、生理指标进行测试。

通过统计分析得到,鞋腔温度和鞋腔相对湿度之间,大趾缝温度和小趾逢温度、前掌温度、脚心温度、内腰窝温度之间的回归方程。

通过主客观相结合统计分析,得到鞋腔温度和大趾缝温度的回归方程。

论智慧城市环境气候图 篇8

一、智慧城市建设与城市环境气候图

我国在快速城镇化发展的过程中, 由于城镇人口的急剧增长和城市的蔓延式发展, 改变了城市区域的土地利用结构和下垫面特性, 使得原有的自然植被或裸露土地被各式各样的建筑物以及大量的沥青、水泥马路所代替, 人们的生产和生活改变了城市大气的热力和动力状况, 进而城市生产、建筑物、气候和环境间的矛盾也日趋凸现。城市工业排放的大量烟尘、气溶胶、颗粒物以及城市道路上汽车尾气和工地扬尘等对于城市的气温、湿度、能见度、风和降水都有影响, 带来了一系列的城市问题, 产生了“城市热岛”“城市干岛”“城市混沌岛”“城市洪峰”等城市特有的现象, 反过来又极大地影响着人们的生产和生活。如何积极应对气候变化, 治理环境污染和改善城市形态, 从而创造舒适和谐的人居环境, 是摆在城市建设和管理者面前的重大课题。

智慧城市就是运用先进的信息感知、通信、网络、数据处理等技术手段将城市生态系统中的基础设施、资源环境、市政管理、经济产业和社会民生等系统的核心信息进行感知、传输、处理、分析和共享, 最终实现反馈控制。智慧城市建设是一项庞大而复杂的工程, 由于不同城市信息化发展基础不同、城市发展侧重点不同、城市所处的地理环境不同以及城市文化的不同, 智慧城市建设的规划呈现出各具特色的形式。但无论何种特色, 在规划中关注城市环境气候的影响是必要的, 也是必须的。

传统的城市规划及管路的观念和方法正在受到前所未有的挑战。传统的城市规划理论中, 关于气象因素对城市建设和城市环境的影响已经有所考虑, 主要是以风玫瑰图和污染系数为依据。客观上这种方式也起到了一定的指导作用, 具有一定的理论性和客观性。但随着城市规模的扩张、城市功能结构的变化、城市环境问题日益地突出, 这种方式就出现了局限性, 迫切需要寻找基于大气环境优化的可持续发展城市规划新理论和新方法。智慧城市的建设为解决这个问题带来了新的机遇和途径。借助智慧城市建设所汇聚的海量数据, 利用大数据挖掘手段, 通过数据的智能分析得出城市运行相关的各类智慧信息, 包括气象因素对城市建设和城市环境的影响, 深刻认识城市发展以及城市区域间相互影响的规律, 制定科学合理的城市规划, 是各级城市政府应对发展不确定性、规避市场风险和实行宏观调控的必要手段。

在智慧城市建设背景下, 城市环境气候图是建立在统一的空间地理信息系统 (GIS) 基础上, 由一系列基础数据输入图层和城市环境气候图构成。其中基本输入图层包括气候和气象数据的分析图、地理地形图、绿色植被覆盖图以及规划数据。城市环境气候图分由两张图组成, 分别是城市气候分析图和城市气候规划建议图。

1. 城市气候分析图

城市气候分析图包括三个方面的内容。一是针对热环境的分析, 主要分析城市热岛效应以及不同城市生物气候的分析状况, 特别是受冷压或热压影响的不舒适地区;二是针对风环境的分析, 主要描述和表达当地空气交换循环风流动的模式及阻挡风流通的建筑物或工厂等;三是确定空气污染区域, 特别需要描述出人为污染源和受污染影响不同程度的区域。通过对以上三个方面的分析, 利用建立在空间地理信息系统上的基础数据输入层的信息, 对城市的热环境、空气流通以及空气污染分布状况都可以得到精细的了解, 对解析现存城市气候状况是至关重要的。

2. 城市气候规划建议图

城市气候规划建议图的制作过程就是利用城市气候分析图的气候信息和评估结果, 结合其他相关数据, 通过智能化的分析, 指出明确气候问题和敏感区域, 并提出在后期土地开发、城市发展、人口布局等方面相应的规划策略。在绘制城市气候规划建议图的过程中, 要明确智慧城市建设应该遵从其所处的自然气候这一基本原则, 充分考虑城市化进程中的外部气候, 以及城市发展如何影响其内外气候, 避免当规划实施后造成意想不到的后果, 其应对措施只集中解决眼前的问题, 而不去评估规划进程为什么会产生这样的后果。

二、智慧城市建设赋予城市环境气候图新的内涵

智慧城市的建设只有信息技术的参与是远远不够的, 智慧城市建设应该是一种综合性的建设, 是一个综合性的城市发展的概念, 它包含市民素质的提高, 创造力的提升, 城市交通、污染问题的解决, 整个社会的透明、公开、公正、公平, 这些都应该属于智慧城市建设的范畴。智慧城市的建设目标应该是服务于市民、服务于企业和服务于政府。而城市规划也并非一项纯工程技术行为, 也非发展蓝图的描绘, 它具有强烈的公共政策属性。因此智慧城市使“规划就是向权力诉说真理成为可能。

另外, 智慧城市建设程度越高的地区, 越容易受到气候变化的影响。因为智慧城市运转高度依赖于一个综合复杂的网络体系以支持其交通运输、卫生健康、教育服务及能源和通讯设施。这些基础设施之间密集的交叉关系会使气候变化对其影响更加复杂。如降水和暴雨会造成“城市洪峰”, 高温影响会造成“城市热岛”, 干旱和水资源短缺会造成“城市干岛”等。也正是因为智慧城市的建设, 通过绘制城市环境气候图, 在城市规划阶段就严密的考虑这些气象因素的影响, 使得克服这些城市通病成为可能。

智慧城市的顶层设计能够综合考虑影响城市发展和运行管理的各类因素, 这其中就包括气象因素的影响。绘制更加精准的城市环境气候图是智慧城市建设必不可少的一项工作。

智慧城市的城市环境气候图实现了由滞后向实时、由粗放到精细、由静态到动态、由被动向主动的转变。

由于智慧城市的建设, 使得城市环境气候图的绘制不仅仅依赖土地利用信息, 而是在土地利用信息的基础上, 综合考虑建筑楼宇信息、生物气候学信息等, 制定更为完善的智慧城市环境气候图。

智慧城市环境气候图的应用范围远远超出城市规划辅助工具的范畴, 其应用将扩展到环境治理、人口布局、节能低碳和应对气候变化等相关工作。

在智慧城市规划建设的理念下, 对城市环境气候影响的重视将被提到空前的高度。将在政策保障、工作机制、人才培养等方面会有比较大的提高。通过宣传教育, 从市民、企业到政府部门, 对城市与气候变化的关系, 对人与自然和谐相处的意义会有显著的改变。

三、智慧城市环境气候图绘制思路与实施路径

通过智慧城市的建设, 使得能够实时收集城市乃至全世界不同气象观测站的气象数据, 在综合分析气象、气候、土地利用和地理地貌等因素的基础上, 充分利用城市统一的空间地理信息系统 (GIS) , 构建智慧城市环境气候评估与应用信息平台, 利用该平台制定有针对性的生态可持续智慧城市规划建议, 从而改善城市千城一面的发展模式, 提升城市品质和市民健康舒适的生活。这就是绘制智慧城市环境气候图的主要思路和目的。构建环境气候评估与应用信息平台是绘制智慧城市环境气候图的关键步骤, 参与平台构建的不应仅仅是气候学研究人员, 还应该有城市规划人员、建筑师和房地产商等相关人员的参与。

智慧城市环境气候评估与应用信息平台应该纳入智慧城市建设的总体架构之中, 成为智慧城市建设的一项重要的应用, 成为城市动态规划的主要依据。动态规划现已逐渐在国内外被规划界所接受, 把规划看成一个过程, 而不是结果, 既注重建设行为的协调性, 更注重运用政策杠杆, 更加关注近期的需要并强调灵活性, 规划不再是被动的蓝图, 而成为一个改善城市主动而具体的工具。智慧城市的环境气候评估与应用平台从传统的单纯辅助制图向规划信息管理、决策支持方面扩展, 从单个城市的规划信息平台向区域一体化、城乡统筹的规划信息化应用拓展, 将成为提高城乡规划科学性和权威性的重要支撑手段。通过构建智慧城市的环境气候评估与应用平台, 实现了城乡区域性规划多源、多尺度、多时态空间信息数据和应用资源的整合, 顺应了未来区域层面各类规划信息数据共享化趋势。智慧城市的环境气候评估与应用平台的技术架构及实施方案将另文撰写。

智慧城市环境气候图的绘制应该充分考虑目前国家大力提倡和要求的节能减排、应对气候变化方面的相关政策和措施。各级政府可以召集发改委、规划、国土、气象、环保等部门联合制定有关政策和工作机制, 在各部门资源汇聚共享的基础上, 开发研制智慧城市环境气候评估与应用平台, 依据该平台绘制出环境气候图, 并确保在实际规划、环保及土地利用过程中得到应用。

摘要：在智慧城市的设计和建设过程中, 对城市基础设施进行设计和规划时全方位考虑极端气候的影响是必要的。智慧城市建设程度越高的地区, 越容易受到气候变化的影响。因为智慧城市的运转高度依赖于一个综合复杂的网络体系, 以支持其交通运输、卫生健康、教育服务及能源和通讯等设施, 这些基础设施之间密集的交叉关系会使气候变化对其影响更加复杂。通过绘制智慧城市环境气候图, 在城市规划阶段就严密的考虑这些气象因素的影响, 使得克服这些城市通病成为可能。

关键词：智慧城市,环境气候图,动态规划

参考文献

[1]程大章.智慧城市顶层设计导论[M].北京科学出版社, 2012.11.

[2]唐建荣, 童隆俊, 邓贤峰, 著.智慧南京城市发展新模式.南京南京师范大学出版社, 2011. (3) .

[3]蔡博峰, 陆军, 刘兰翠, 等, 译.城市与气候变化[J].北京化学工业出版社, 2012. (4) .

“微气候”环境 篇9

关键词：猪舍；小气候环境；平台构建；控制策略

中图分类号： S126文献标志码： A

文章编号：1002-1302（201412-0407-03

生猪养殖是一项复杂的系统工程，影响生猪养殖的因素很多，其中猪舍小气候环境是影响生猪养殖生产的关键因素之一[1]。猪舍小气候环境是生猪生存、生长与生产不可缺少的环境因素，改善猪舍小气候环境质量，为生猪舒适生活、健康生长和正常生产创造一个良好的生存环境。猪舍内空气质量差不仅损害生猪健康，降低生猪对疾病的抵抗力，危害生猪福利，而且导致生猪疾病的发生与传播，猪舍内小气候环境质量是生猪养殖不可忽视的环境因素。随着生猪养殖业集约化与规模化快速发展，特别是大群体、高密度生猪养殖的日益增加，环境对养猪生产水平的制约作用日益显著，环境控制水平已成为养猪现代化的重要标志。猪舍内影响生猪生长的小气候环境因子主要有温度、湿度、光照、风速和氨气等有害气体，猪舍小气候环境调控系统就是通过调节这些环境因子，创造一个有利于猪群生长发育的小气候环境，提高猪肉品质、生产性能、生猪福利和经济效益。本文综述目前国内猪舍小气候环境智能监测、小气候环境调控系统平台构建和控制策略的研究进展，提出猪舍小气候环境控制系统的发展方向。

1研究现状

11生猪小气候环境因子监测与评价

猪舍生长环境因子主要是由温度、湿度、气流和光照度等组成，研究不同类型猪舍的生长环境因子参数值对生猪生长过程的影响，可为猪舍小气候环境的调控提供理论依据。王美芝等根据北京市不同猪舍的建筑类型和降温方式，对繁殖猪舍内温度进行了测试并计算评价常见猪舍外墙类型的隔热指标，测试结果表明夏季猪舍内温度与舍外变化趋势基本一致，多数时间舍内温度高于舍外，提出北京市猪舍高温环境调控建议。为掌握规模化养猪场舍内外环境空气变化趋势，伍清林等和王学敏等采用环境检测方法对南京市郊某规模化养猪场的猪舍内外空气质量进行了测量，提供评估猪舍生长环境因子对动物健康影响的风险和环境调控的理论研究依据[4-5]。为了探讨北方冬季发酵床猪舍内的小气候环境状况，张爽等对发酵床猪舍的环境进行了测定，测试结果表明北方冬季发酵床饲养模式能够提高猪舍内的温度，降低氨气浓度，改善猪舍小气候环境[6]。为了克服单传感器监测猪舍环境的不确定性和不稳定性，滕翠凤等采用自适应加权结合 D-S 证据推理算法，提出猪舍小气候环境监测的分布式多传感器和二级融合模型，实现对多个监测点的温度、湿度和光照度信息进行融合，提高了猪舍小气候环境检测的准确度和鲁棒性[7]。这些研究成果涉及如何监测猪舍小气候环境变化趋势和对生猪养殖的影响，提出了精确监测猪舍小气候环境参数的方法与调控小气候环境的措施。

对猪舍内氨气、硫化氢和粉尘等有害气体进行监测与净化，改善猪舍内空气质量，避免猪群不受化学性和生物性的伤害，保障猪群健康生长。对猪舍中氨气浓度的测定是评价氨气净化技术的常用方法，洪奇华等研究测定位置对猪舍中氨气测量值的影响，并根据猪舍中温度和湿度回归分析猪舍中氨气浓度，该结果提供猪舍温度和湿度对氨气浓度影响程度的预测依据[8]。董红敏等和朱志平等在北京选择一个典型猪场，对不同季节猪舍的氨气、甲烷和氧化亚氮等浓度进行了为期1年的试验测定，并根据二氧化碳平衡原理，估算猪场不同生长阶段的猪舍氮气、甲烷和氧化亚氮等气体的排放通量，探索了不同季节猪舍有害气体的排放规律，为有害气体的净化提供了理论根据[9-10]。李新建等研究影响猪舍中氨气排放的因素，提出减少氨气排放的多种措施，为猪舍减少氨气污染，提供节约资源的理论指导[11]。为了提高监测猪舍有害气体的准确性，俞守华等利用硫化氢传感器与氨气传感器输出信号包含气体分子反应过程频谱特性，运用小波变换与遗传算法相结合对猪舍有害气体测定进行特征提取，建立有害气体浓度识别的神经网络模型，提高了有害气体测定的准确性，提供了猪舍有害气体智能化监控的参考依据[12]。朱海生等研究猪舍中氨气对环境的影响和猪舍氨气排放机制，综述猪舍氨气排放的机理模型和经验模型，提供了猪舍环境氨气监测理论依据[13]。这些研究成果探索了猪舍有害气体的监测方法，提供正确评价和净化猪舍有害气体科学措施，對提高猪舍小气候环境质量有着积极意义，但是他们的检测精度还有待进一步研究。

12猪舍小气候环境对生猪生产性能的影响

研究猪舍小气候环境对生长猪生产性能的影响，为提高生猪生产性能与生猪养殖经济效益提供小气候环境调控的理论依据。高增月等采用环境自动控制技术对分娩舍、保育舍和相应的对照舍进行环境对比试验，研究在不同小气候环境条件下对哺乳仔猪和保育猪生长性能的影响[14]。郭春华等研究环境低温和高温对生长猪生产性能的影响，得到在不同温度条件下生猪采食量、生长量和经济效益，建立生猪营养模型，为科学调控猪舍小气候环境提供理论指导[15-16]。 徐相亭等和杨静等通过测定不同猪舍类型及顶棚高度的猪舍内小气候环境，比较不同小气候条件下母猪繁殖性能和育肥猪生长发育性能等指标，试验结果为确立猪舍类型和顶棚高度符合规模化小气候环境调控具有一定的指导意义[17-18]。付仕伦等通过寻找猪舍温度与猪生长量的关系，得出育成猪的生长随温度变化而变化的规律，通过估算其成本和经济效益，得到猪舍小气候环境温度调控理想值[19]。这些研究对了解猪舍的生猪生产性能，提高养殖经济效益起到一定的推动作用，但是他们没有根据监测结果从理论高度作进一步研究，探索如何充分利用猪舍空间以进一步提高生猪生产性能和养殖经济效益。

13猪舍小气候环境调控平台构建

如何创造一个适宜的猪舍小气候环境来满足生猪生产要求，是确保生猪养殖经济效益和猪肉质量安全的关键措施之一。猪舍小气候环境智能控制器主要采用单片机、工业控制机和可编程逻辑控制器等，应用现场总线技术把系统中多个分散的测量控制设备变成网络节点连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络与控制系统。马从国以西门子PLC为核心构建基于PROFIBUS-DP的分布式生猪养殖信息管理系统[20]。根据目前生猪规模化养殖的特点，郑争兵设计了一种基于RS485总线的猪舍温湿度监测系统，该系统由基于AVR 单片机 ATmega16的多个温湿度监测点和监控中心组成，实现对猪舍不同位置的温湿度采集与调控，温湿度的调控精度分别为02 ℃和18%，完全满足猪舍小气候环境的调控要求[21]。采用现场总线通信系统的可靠性高，但存在接线繁琐、地理范围受到限制等缺点。采用无线通信方式无需布线、组网灵活和易升级，无线通信设备可在网络覆盖范围内随意移动和重新组网，相对有线通信方式具有明显的优势。为了实现规模化养猪舍的智能控制，张飞云设计了基于igBee技术的猪舍小气候环境控制系统，该系统能够实时监测猪舍内温湿度及氨气的浓度，自动控制风机转速及保温门的状态，确保猪舍小气候环境满足生猪生长的要求，实现远程控制和近程控制的结合，提高了养猪舍小气候环境自动化水平[22]。为了对畜禽舍小气候环境参数进行自动化监测，梁万杰等采用低功耗自适应集簇分层型协议、3G 通信设备和TELOSB 无线传感器节点以及环境参数传感器构建猪舍小气候环境监控无线传感器网络平台，采用基于J2EE软件框架开发一套猪舍小气候环境监控管理系统，该系统实时监测小气候环境数据、查询历史记录、分析环境状况和报警等功能[23]。氨气严重影响猪群的健康及其生产性能，何祥宇等和张瑞青等利用气敏传感器对猪舍内有害气体中的氨气进行了检测，采用变频调速装置对风机转速进行调整，实现对猪舍环境中氨气的调控；基于LabWindows/CVI平台开发猪舍小气候环境信息管理系统，实现监测数据的实时显示、处理、保存和查询等功能，该系统为猪的生长发育提供了良好的生长环境，该控制系统具有工作可靠、灵敏度高等优点，具有较好的实用价值和广阔的应用前景[24，25]。但该无线传感器网络节点发射功率与能耗较高，今后宜进一步研究新型网络拓扑结构与组网策略，降低节点能耗，以适应大规模、地域分散的猪场小气候环境控制系统。猪舍小气候环境调控平台由环境参数检测节点、控制节点、协调器节点和通信网络组成，可实现规模化猪舍养殖环境的分散式监测和集中控制，从而大幅度提高猪场的自动化控制水平，提高生产力，降低生产成本。

14猪舍小气候环境控制策略

根据猪舍小气候环境多变量、强耦合和大惯性等特点，以模糊控制、神经网络和专家系统控制算法相继应用于猪舍小气候环境控制系统中，提供各种不同类型猪群最适宜的小气候环境，降低调控成本，提高生猪养殖的生产效率和经济效益。为解决北方寒冷地区分娩母猪对猪舍小气候环境的要求，李立峰等利用组态软件、模糊控制和解耦控制技术实现对猪舍环境机械通风系统和热水采暖系统的智能控制，设计模糊控制算法对猪舍温度进行智能控制，试验表明该控制算法提高系统反应速度，降低系统稳态误差，较好满足了猪舍温度控制要求，该系统可行且实用[26]。王国光等和戴春霞等针对猪舍环境系统是一个多变量、非线性和时变性，并且各变量之间具有耦合关系以及很难建立精确的数学模型的特点，采用专家模糊控制算法对猪舍小气候环境进行实时监控，为商品猪提供最佳生长环境，缩短生长周期，实现高效节能的工厂化生产，具有较好的实用价值和应用前景[27-28]。针对北方寒冷地区的特点，宣传忠等建立了基于T-S型自适应模糊神经的猪舍小气候环境温度控制模型，实现对猪舍小气候环境的精确监测和控制[29]。马从国等利用模糊神经控制器对影响猪舍内的温度与湿度的主要小气候环境因素进行解耦，通过模糊计算推理得到多个猪舍环境控制机构的给定控制量，在计算机控制系统运行下调控相关的执行机构的状态，使猪舍内的小气候环境状况满足生猪生长要求[30]。马从国针对生猪生长环境控制系统故障多且具有模糊性和复杂性的特点，提出了一种智能化的生猪生长环境控制故障诊断专家系统，系统采用神经网络，推理速度快，容错能力强，并运用MATLAB的图形用户界面（GUI功能，增加系统的易操作性，方便用户使用，更新系统简单直观[31]。这些控制算法各有优缺点：模糊控制不需要事先知道对象的数学模型，响应速度快、超调小和鲁棒性好，稳态精度欠佳，只能实现粗略控制；而神经网络的自组织、自学习特性，对环境变化有适应性，但需要专家经验。为使各类猪群最大程度地发挥生产潜力，必须给猪群提供最适宜的生产环境，形成有利于猪群发挥其生产力的小环境气候；只有通过各种条件的优化，综合应用多种智能控制方法，创造最佳猪群生产状态，不断提高猪群生产性能和经济效益。

2猪舍小气候环境調制系统的发展方向

随着养猪业的快速发展，生猪养殖呈现规模化、集约化和自动化管理模式也日趋形成。猪舍小气候环境是生猪养殖能否达到优质高效的关键环节，猪舍小气候环境的动态数学模型、控制算法和系统优化在猪舍小气候环境控制系统获得良好的性能、投入产出及能否给生猪提供一个良好的生长环境中起着重要作用。未来的猪舍小气候环境调控系统必将越来越以生猪生长的最适宜环境为中心，以优质、高效和节能为目标，实现养猪增重快、提高出栏率、节省饲料和提高经济效益，为养猪业高产高效创造必要的条件，促进畜牧业的全面发展。通过对目前国内猪舍小气候环境调控系统的研究现状分析，提出今后猪舍小气候环境控制系统的发展方向[32-33]：

（1进一步关注生猪饲养过程中的福利状况、生理需求和生产性能。一方面由于猪舍小气候环境不仅影响生猪福利、生猪健康和生产性能，而且还会影响到猪肉品质和安全性，所以关注动物福利就是关注人的福利；另一方面由于越来越多的国家已经开始将动物福利与国际贸易紧密挂钩，成为了新的“ 贸易壁垒”。因此，控制猪舍内有害气体的产生，改善猪舍内的空气质量，为生猪生长构建良好的生存环境，必须引起广大生猪养殖者、 管理者和研究人员的高度重视，以保证动物健康与动物福利，减少疾病发生与环境污染。只有如此，才能实现生猪养殖的经济效益、社会效益和生态效益的统一协调与可持续发展。

（2猪舍小气候环境调控系统向分布式、智能化、网络化方向发展。针对生猪养殖规模大与地域分散和猪舍环境因子多变量、强耦合以及大惯性的特点，以计算机与智能控制技术为核心，基于智能控制、信息技术、数据库技术、生猪生长模型、生长环境模型和组态监控技术为基础构成的生猪养殖环境规模化智能远程监控系统，实现对生猪猪舍环境的分布式控制与集中式管理，将多种智能控制算法与仿真预测有效地结合起来，优化猪舍小气候环境控制系统的性能，提高生猪福利、改善猪肉品质和生猪养殖经济效益是猪舍小气候控制技术的发展方向。

（3优化控制系统性能，提高养殖效益。环境调控策略从猪群的健康养殖出发，以减少环境中的致病因素，增强猪自身的免疫功能，有效抵御病毒侵害和保障猪群健康，提高生猪生产性能。现代生猪养殖企业追求的目标是经济效益的最大化，因此规模化养猪环境调控的目标不应只是单纯追求高的生产性能，而更主要的是看投入产出比的效果。但就我国现有的环境自动控制技术而言，如何实现降低养殖成本，切实把生猪养殖的环境自动控制与生产管理技术有机结合起来仍是今后应加强研究的方向。追求节能型环境控制技术，确保猪群健康和较高的生产性能，综合考虑投入与产出关系，调节环境控制参数，实现提高经济效益的目标。这也是现代养猪企业借助于信息技术、生物技术、环境工程技术和经济管理技术等多学科综合才可能实现的环境控制目标。

3小结

由于猪舍小气候环境系统的非线性、强耦合和大惯性等特点，必须以智能控制、畜牧工程、动物养殖学等学科专家协同攻关，构建生猪生长与小气候环境调控的计算机仿真与模型实现平台，对小气候环境的研究具有重要意义，为未来实现猪舍小气候环境调控的信息化、智能化和网络化奠定坚实基础。

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[FQ]

[HT5”SS〗江苏农业科学2014年第42卷第12期

[SQ5]

新疆气候变化与生态环境评估 篇10

1 生态环境评估概述

生态环境评估就是指对生态环境质量进行的评估,即生态环境质量是指生态环境的优劣程度,它以生态学理论为基础,在特定的时间和空间范围内,从生态系统层次上,反映生态环境对人类生存及社会经济持续发展的适宜程度,是根据人类的具体要求对生态环境的性质及变化状态的结果进行评定。生态环境质量评价就是根据特定的目的,选择具有代表性、可比性、可操作性的评价指标和方法,对生态环境质量的优劣程度进行定性或定量的分析和判别。

2 新疆气候变化的基本特征就是向暖湿变化

新疆地区属于温带内陆性干旱气候,新疆地区的水资源相对来说非常缺乏,但同样也很稳定,其生态环境非常容易受到破坏,这也成为了影响新疆地区经济建设社会发展最主要的因素。新疆地区的地理环境非常特别,具有“三山两盆地”之称,而盆地与山顶的环境也完全不同,从盆地到高山年平均气温能够从11℃降到零下9℃,年降水量也从30mm增加到了700mm,这样特殊的气候环境就使新疆形成了荒漠沙漠气候、平原绿洲气候、荒漠草原坡地气候、中山带森林气候等多种气候相结合的多形态气候。

随着全球气候的逐渐变暖,我国新疆地区的气候变化更为明显,呈现出了明显的变暖、增湿的趋势。同时,光热资源的变动幅度也相应的变大,暴雨和融雪性的洪水、雪灾等恶劣性的天气也在逐渐增多,极端天气现象频繁发生。然而,以前经常出现的寒潮强冷空气活动明显减少,沙尘暴和大风等天气也有所下降。

据相关资料记载,新疆地区的气候变化从20世纪60年代开始,气温就逐渐的上升,等到80年代中后期时,温度迅速变暖。随后,新疆地区的温度逐渐向暖湿变化,直到最近几年,新疆地区的暖湿变化非常明显。全球气温变暖最直接的反映就是新疆气候的变暖。据相关研究,气候变湿的原因是因为全球强烈变暖促进了空气中的水循环加快,新疆地区上空风力偏强,海洋输向大陆的水汽与大陆的蒸发形成相互补给,造成了空气中水含量增多。

干旱地区,气候变化主要是通过水资源的配制变化对生态环境产生积极影响。因为新疆地区降水、热量和土壤等自然条件明显不同,决定了新疆生态环境的脆弱性,不稳定性和累加性,其环境一旦遭到破坏,就将是毁灭性的,很难再得到恢复。水作为生态环境中最重要的因素,同时,也是干旱地区生态系统中最敏感,最活跃的因素,干旱地区生态平衡的变化受到水资源变化的影响。新疆地区气候的变化对生态环境的影响主要就是体现在水资源变化的影响上。从20世纪90年代以来,新疆地区的生态环境中变化最为明显的就是水资源的变化。

3 气候变化对生态环境影响的评估

最近几年,新疆地区气候的变暖变湿有利于其生态环境的建设和自我修复。生态环境显出一些变化和改善,主要反映在植物的改善、沙尘暴发生频率降低和湖泊水位上升上面。根据相关资料的结果可以分析知道,新疆地区大部分的植物有所增加,而山坡的植物覆盖率与生物量有所增长,平原区的植物和生物增加量也明显大于山区,沙漠区域植被的生长也显示了降水量增多的效应。虽然,我国新疆地区的气候变化给新疆生态变化带来了一些生机,但是,新疆地区生态环境的修复期才刚刚开始。总的来说,新疆地区的生态环境恶化的趋势并没有得到根本的遏制,部分地区的恶化程度也有所加剧,特别是绿洲外围生态平衡严重失调。

4 总结

综上所述,新疆地区的气温变化非常明显,降水量也比较复杂。虽然,近几年的生态环境有所改观,但是,在整体生态建设上认识还存在误区,把生态环境建设简单的看做是植树造林,对水资源的本底和自然保护区情况不清,缺乏按自然规律办事的精神,生态工程建设还需要更进一步提高。

摘要：在全球气候逐渐变暖的大背景下,我国新疆地区的气候环境也在逐渐的变暖,极端天气、极端气候事件频繁的出现,给新疆人民带来严重的灾难,并且新疆地区的冰川面积正在严重的缩减。本文就新疆的气候变化和生态环境变化进行了分析和评估。

关键词：新疆地区,气候变化,生态环境评估

参考文献

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