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伴随着社会经济发展,城市发展的目标逐渐由最初的追求经济效益最大化向营造高质量的城市环境转型,许多城市均以建设“宜居城市”为发展目标。然而大多现行设计规范和研究成果多适用于平原城市,对特殊地形地貌下的山地城市针对性不强,缺乏指导意义。本文以山地城市为研究对象,以近地层风环境资料的获取、通风廊道规划方式的体现及城市风环境的评价三大主块为研究内容,以能为山地城市的规划设计提供有益的参考为研究目的,展开深入研究。具体内容如下:①总结了由实测数据归纳得出的山地城市近地层风环境的5点特征:全年平均风速较低,介于1.3m/s~1.5m/s范围之间;静风率颇高,部分地区甚至达到41%;风速、风向空间分布不均匀,即使在相隔很近的地方亦存在不同的风速、风向分布;风向与周围地形密切相关,多与山脉延伸方向或峡谷方向一致;境内山谷风、河陆风等局地环流较为显著。分析了风玫瑰图在规划应用中存在的问题,通过实例提出风玫瑰图缺失情况下的风环境基础资料的获取方法,使规划依据更加合理可信。②确立了本文研究所需的数字化技术。根据山地城市近地层风环境的特点,以搭建快速、可靠的模拟计算体系为目标,对影响模拟计算精度和速度的数值模拟方法进行了探讨。在模型基础中对比分析不同湍流模型及壁面函数类型,提出适合于大范围室外风环境模拟的Chen-Kim k ε湍流模型及适用于局地热力环流模拟的RNG k ε湍流模型和完全粗糙对数律壁面函数。介绍了GIS的特征、功能、类型及发展概况等。③分析了数字高程模型的概念及获取方法等问题。在通过对多种模型数据格式分析的基础上,结合多种常用数字化技术,通过一种全新的数字建模集成方法,实现了网络地形文件与CFD(PHOENICS)实体模型之间的转化。该方法由网络地形数据直接进行建模,过程中对坐标点不进行任何的筛选或简化,可实现虚拟模型与实际地形最大程度的吻合。该集成方法的出现大大缩短城市尺度模拟周期,为模拟研究提供了一个方便快捷的途径。④提出了在规划进展中不同阶段使用不同模拟方法的思路。针对城市尺度风环境模拟时重点考虑动力作用对其的影响,并对近地层风场模拟结果进行风速等级划分,便于不同风速区的地块建设,使规划师对城市整体风环境有了宏观把握。在计算机模拟时导入地形面文件,以地形曲面表面数据显示代替平面数据显示,解决困扰多年的风场结果随地形同步显示问题。针对山地城市典型局地环流(江风及山坡风)模拟时考虑热力作用与动力作用共同对其的影响,并得出一些具体结论供规划师参考:随着坡度的减小,顶端风速有所增加,江风渗入内陆的趋势增强,滨江地带近地层风速增大。渝中半岛与沙坪坝滨江地带建设模式相比,更利于引导江风深入内部;晴朗夜间的山坡风可显著影响山脚建筑群内部风环境,在坡度较缓的情况下建筑群内部近地层风速可达1.5m/s以上。高层建筑群对近地层风速有明显的促进作用,其更适合于全年风速较小的山地城市的建筑营造模式。⑤阐述了通风廊道建设在现代城市中的必要性及可行性,并对山地城市通风廊道表现形式进行归纳总结,分别根据通风廊道在新城建设及旧区改造中的侧重点展开研究:新城通风廊道的规划设计侧重于大刀阔斧的建设,城市风廊的建设与城市“氧源地”建设相结合,发挥出最大的生态效益,并以具体的山地城市规划项目进行案例分析;建成区通风廊道的规划设计更加侧重于城市风廊的寻找,通过分析传统通风廊道确定的方法,给出迎风面积指数的概念,提出以建筑与地形共同作为影响因子的山地城市迎风面积指数λ f计算方法,作为判断山地城市主要通风廊道的重要指标。把传统的定性分析转化为定量分析,改变传统规划过程中凭借主观臆断确定风廊的方法,为规划师提供合理确定主要风廊的量化手段,便于“都市针灸”能快速准确的实施。最后归纳总结出通风廊道建设过程中应注意的关键原则,为规划设计提供参考。⑥初步构建了城市风环境评价体系,以定性与定量相结合的方式对各子项进行评分,进而判断城市风环境的优劣情况。该评价体系的出现填补了该领域评价的空缺,与热环境、声环境和光环境共同组成完整的城市环境评价体系。