基于街道PM2.5分布的街谷空间形态设计策略研究——以合肥市淮河路步行街区为例

作     者：孙圳 

作者单位：安徽建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾康康;徐从广

授予年度：2021年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 07[理学] 08[工学] 081303[工学-城市规划与设计(含：风景园林规划与设计）] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 0813[工学-建筑学] 0833[工学-城乡规划学] 083302[工学-城乡规划与设计] 

主      题：街道污染 街道几何形态 PM2.5 ENVI-met 淮河路步行街区 合肥 

摘      要：快速的城市发展带来了热岛效应与大气污染等城市问题,汽车数量的增加使汽车尾气排放加剧,加上工业排放对城市的空气质量造成严重的影响,其中PM、PM等大气颗粒物是危害大气环境的重要影响因素。道路两旁高大的建筑物形成了城市街谷,街谷大量汽车尾气排放导致内部污染较为严重,研究表明街谷几何形态对街道内部流场具有重要的影响,流场特征会影响街谷内部的污染扩散,因此本文从降低街道污染角度探讨街谷空间形态规划与设计,以期为城市街道的规划设计提供理论建议。通过现场测试淮河路步行街和北油坊巷PM及建筑形态特征调研,分析淮河路步行街与北油坊巷PM浓度的时空变化特征、不同几何形态街谷与街谷建筑布局形态的PM浓度分布差异。运用ENVI-met软件构建不同风向、不同街谷高宽比、街谷长宽比与建筑两侧高度比的街谷模型,模拟不同风向与街谷夹角、街谷几何形态对PM分布的影响,根据分析结果从降低街谷污染的角度提出街谷几何形态的优化策略。主要得到以下结论:1、不同街谷现场实测表明,不同几何形态街谷PM时间变化分布具有一致性,10月24-25日淮河路步行街、北油坊巷PM浓度时间变化趋势相同,整体呈现“单峰单谷的变化规律,其中PM浓度值为1号点2号点3号点。2、不同几何形态街谷的流场特征具有显著差异,其中北油坊巷开阔处的流速高于街道狭窄处流速。淮河路步行街不同街谷形态位置流速特征如下:街道建筑高度1:1处位置流速低于街谷两侧建筑高度为1:2和4:1处流速,街谷两侧建筑高度为4:1时流速最强。通过对比北油坊巷不同开敞空间PM浓度分布情况,街道开阔处PM浓度低于狭窄处。对比淮河路步行街不同建筑高度比与建筑间距区域PM浓度分布表明,两侧建筑高度为1:1时,街谷建筑间距封闭处PM浓度最为严重,两侧建筑高度为1:2和4:1PM浓度次之,街谷建筑间距开阔处PM浓度最轻。说明建筑间距大、背风侧建筑高度高于迎风侧建筑的区域更有利于PM浓度扩散。3、利用ENVI-met软件分别设置街谷轴线与来流风向角度为0°、30°、60°和90°,街谷高宽比0.5、1、2和3,街谷长宽比4、6、8和10和街谷两侧建筑高度比为1:1、1:2、1:4、2:1和4:1的模型。探讨不同来流风向、街谷高宽比、街谷高宽比和街谷两侧建筑高度比的几何形态街谷对街谷内部流场、PM浓度分布的影响。(1)街谷轴线与风向夹角为30°时,街谷内部流速最大,夹角为60°时街谷内部流速次之,夹角为90°时街谷内部流速最小,街谷内部PM浓度高低与街谷流速大小分布反之。(2)随着街谷高宽比不断增加,街谷内部呈现流速不断减弱,PM浓度不断增高的趋势。当街谷高宽比为0.5时街谷内部流速最大,PM浓度最低,街谷高宽比为3时街谷流速强度最小,PM浓度最高。(3)随着街谷长宽比不断增加,街谷内部流速存在逐渐变大,PM浓度逐渐变低的趋势。当街谷长宽比为4时街谷内部的流场最强,PM浓度最低。(4)随着街谷两侧建筑高度高差不断增加时,街谷内部流速存在逐渐变大,PM浓度逐渐变低的趋势。当街谷两侧建筑高度为1:1时,街谷内部的流速最小,PM浓度最高,当背风侧建筑与迎风侧建筑高度比例为4:1时,街谷内部流速最大,PM浓度最低。4、结合城市常年风向,新建街谷走向宜与城市常年风向夹角为60°,街谷高宽比宜为0.5-1.0、街谷长宽比宜大于8,街谷两侧建筑高差宜采用2:1-4:1的街谷几何形态特征。图[48]表[3]参[64]