【摘 要】
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城市硬质下垫面面积约占城市地表面积的70%～80%,由此形成的城市热岛效应和雨涝灾害严重影响正常生产生活活动和制约城市发展。透水路面是海绵城市建设的一个重要内容,不仅可以改善城市户外热湿环境,还具有消除噪声、缓解热岛效应、雨水循环利用、削减污染等作用。透水路面在削减雨涝洪峰的同时,也起到局部降低城市户外环境温度的作用。基于此,进一步研究透水路面对改善城市热岛效应和降低城市雨涝灾害具有积极的意义。本
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城市硬质下垫面面积约占城市地表面积的70%～80%,由此形成的城市热岛效应和雨涝灾害严重影响正常生产生活活动和制约城市发展。透水路面是海绵城市建设的一个重要内容,不仅可以改善城市户外热湿环境,还具有消除噪声、缓解热岛效应、雨水循环利用、削减污染等作用。透水路面在削减雨涝洪峰的同时,也起到局部降低城市户外环境温度的作用。基于此,进一步研究透水路面对改善城市热岛效应和降低城市雨涝灾害具有积极的意义。本文在透水路面的基础上设计了一种新型城市户外绿道冷板模块,并建立了其实验测试系统,目的在于通过实验测试获得模块在不同工况下的渗透性能和降温性能,为透水下垫面的工程应提供依据。该实验测试系统主要由绿道冷板模块、模拟降雨系统、温度测试系统等组成。模块渗透性能实验的测试工况为小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨,模块蒸发降温性能实验是在户外气象条件相似条件下测试不同冷板管流量对模块温度变化的影响,分别获得了两种新型城市户外绿道冷板模块的渗透性能和降温性能的评价参数,为模块的工程应用提供了基本实验依据。实验测试模块包括透水混凝土模块和土壤种植模块,透水混凝土模块简称模块A,是以透水混凝土层为面层的新型城市户外绿道冷板模块;土壤种植模块简称模块B,是以土壤植草层为面层的传统城市户外绿道冷板模块。测试结果表明:在不同降雨强度下,模块A的总渗透率为61.5～78.8%;模块B的总渗透率分别为0～76%。模块A的渗透性要比模块B好,而模块B的雨水滞留效果要比模块A优异。在相同条件下,模块产流时间随着降雨强度增大而缩短。降温性能方面:模块A在不同工况下的面层的平均温降为0.74～2.64℃,模块B在不同工况下的面层的平均温降为0.39～1.09℃。不同冷板管内流量工况下,两个模块的面层温降值都有随流量呈线性增大规律,同一工况下模块A的平均温降分别比模块B的平均温降高0.35℃、0.84℃、1.28℃、1.64℃、1.55℃。模块A的温降响应更为明显。温度延迟:实验期间太阳辐射强度峰值出现在12:50～14:00之间,模块A面层、碎石层、格栅层的峰值温度平均延迟时间分别是空白对照组的2.5倍、3.8倍、1.1倍,而模块B则为0.9倍、3.7倍、1.02倍。实验期间9:00至18:00的累计对流换热量:模块A在不同工况下的单位面积累计换热量分别为:1190.7kJ/m2～2087.1kJ/m2。模块B在不同工况下的单位面积累计换热量分别为:684kJ/m2～1262.7kJ/m2。基于多孔介质流体动力学原理,模块结构内部的空气和水的质量守恒,建立模块垂直方向上的渗透模型,得到了模块的渗透速率与模块的饱和水力传导度之间的关系。模块 A 的热平衡方程为 1316qrad=(7.98-5.32v)(Ts,A-Tair)Δτ+7.46[(Ts,A+273/100)4-(Tair+273/100)4]Δτ+150(Ts,A-TsO,A)+252(Tg,A-TgO,A)+2793(Twater,A-TwO,A),模块 B 的热平衡方程为182qrad=1214Δτ+(7.98-5.32v)(Ts,B-Tair)△T+1.43[(Ts,B+273/100)4-(Tair+273/100)4]△τ+339(Ts,B-TsO,B)+252(Tg,B-TgO,B)+2793(Twater,B-TwO,B)模块A和模块B的模型值与实验值的平均相对误差分别为7.57%、5.42%。
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