水体空间对村镇社区微气候环境的影响与优化研究 ——以宜兴地区为例
作者单位：东南大学
学位级别：硕士
导师姓名：彭昌海;史晓川
授予年度：2022年
学科分类：07[理学] 08[工学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 0833[工学-城乡规划学] 083302[工学-城乡规划与设计]
摘 要：村镇社区空间规划是改善村镇人居环境,实现乡村振兴的重要课题之一。在村镇现代化建设的进程中,针对人居环境层面仍存在许多亟待解决的问题,尤其是关于微气候环境舒适度方面的问题。而水体空间作为江南地区村镇常见的室外公共空间,是村镇规划设计与改造中的重要组成部分与设计可控要素,同时水体区别于陆地面的物理特性又会对微气候环境产生不可替代的调控作用,因此亟需针对村镇社区水体空间形态的复杂性与微气候环境的特殊性,开展以村镇社区微气候环境提升为总体目标的相关研究。本文旨在研究水体空间对于村镇社区微气候环境的影响规律,并以提升村镇社区热舒适性能为目标,寻求村镇水体空间格局的最佳规划形式。首先通过图纸资料、卫星影像和现场实测相结合的方式,在宜兴市5个中心镇区的30个自然村镇中展开空间形态调研,归纳总结宜兴地区典型水乡村镇的基本空间类型。以定性分类的方法,基于水体形态将村镇空间格局分类为“一字穿越式布局,“十字、“丁字、“L形交叉式布局,平行穿越式布局,混合式布局形式;以定量聚类的方式,将样本村镇的水体容量特征归纳为12m、15m、23m、35m、45m的水体宽度以及相应的水体率。同时,构建了村镇微气候环境评价方法,并总结村镇室外微气候特征。将村镇微气候环境评价分为热环境评价、风环境评价以及热舒适评价,并提出基于时间维度和空间维度的综合热舒适评价指标。通过对典型村镇室外微气候的现场实测,分析不同季节气候条件下微气候环境特征以及不同空间类型的微气候环境差异特征,为后续研究提供数据支持。其次,在确保模拟数据有效性的前提下,应用ENVI-met软件模拟典型村镇在冬夏两季典型气象日有、无水体两种工况下的微气候状况,得到与热环境、风环境、热舒适评价相关的基础参数;通过有无水体工况的微气候参数差值研究,分析水体存在对于村镇空气温度、相对湿度、风速风向、热舒适指标的影响,总结了村镇水体微气候效应的时空分布规律。同时,利用模拟数据及村镇地理空间信息,统计了水体对于空气温度与热舒适指标的冷却量化值、模拟边界气象参数,以及不同半径范围的村镇空间形态要素指标;通过相关性分析和多元线性回归分析,揭示了边界气象要素以及村镇空间形态要素对水体微气候冷却效应的作用规律,以此指导基于水体微气候效应的村镇空间形态调控。最后,本文基于宜兴地区典型水乡村镇的基本空间形态特征,针对水体容量、水体布局、水体状态、堤岸植被,建立不同类型的水体空间格局优化试验模型,并通过ENVI-met软件模拟与微气候环境评价,得出热舒适性能较优的水体空间格局类型。同时结合水体微气候效应影响要素的研究,从规划设计层面提出了基于热舒适提升的村镇水体空间格局优化策略,并在实际村镇案例中得到了有效性验证。结果表明,优化策略的应用能够大幅提升西望村在夏季的热舒适性能,使冬夏两季气象典型日的舒适空间比率累计值提升0.366左右。本研究能够为设计人员提供宜兴地区,乃至苏南和其他夏热冬冷地区村镇社区在室外热舒适性能优化设计方面的指导意见,对于改善村镇人居环境,减少能源消耗具有重要指导意义,同时也使得村镇社区在规划设计与建筑设计层面更具科学性与精确性。
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