行道树树冠空间特征对浅街谷风环境的影响研究

作     者：赵晗艺 

作者单位：浙江农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈忠购

授予年度：2024年

学科分类：090706[农学-园林植物与观赏园艺] 0907[农学-林学] 07[理学] 070601[理学-气象学] 09[农学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：风环境 街谷 行道树 树冠空间占比 活冠比 树冠冠形 

摘      要：随着城市化进程的加快,城市街谷环境问题日益严重,行道树作为街谷影响因子中最易调节的元素,通过改变其树冠空间特征来改善街谷的风环境情况,对解决城市公众健康问题具有重要的意义。因此本文利用计算流体力学(CFD)数值模拟技术探究浅街谷风环境,研究行道树树冠空间特征对对称浅街谷风环境的影响,并在生态科学与景观文化视域相融合的基础上,提出改善街谷行人呼吸高度处风场通风效果的有效措施,为后期城市对称浅街谷行道树优化设计与管理提供理论依据。主要研究工作有: 为了直观认识街谷内部行人呼吸高度处风场的气流运动情况,本文选取温州市龙港市人民路进行实验研究,同时构建人民路三维简化街谷模型,根据建模、网格划分、参数设置以及数据可视化的流程,得到街谷监控面风速。并通过采用相对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差指标对模拟结果进行数据校验,对比分析实测与模拟的风速差异,验证数值模拟模型准确性。 为提升对称浅街谷内通风性能,本文利用CFD技术构建典型对称浅街谷模型,采用风速分布特征分析法,探析行道树树冠空间占比(TCR),即通过改变冠幅、枝下高、树高等因素对街谷内行人呼吸高度处风场的影响。结果表明:行道树树冠空间占比与行人呼吸面流速分布呈负相关,且枝下高的增加对街谷风环境的改善作用最明显,当树冠活冠比(LCR)达到最大限值60%时,平均风速差异比例(D)提升25.32%,理想风速占比面积(A)提升22.97%,不理想风速占比面积(B)减少14.26%,并以此为依据为实验街谷提出优化方案。当优化方案模型LCR调整为60%时,该街谷风场流速明显增加,优化后的理想风速占比面积(A)也都约为44%。 为了研究不同冠形行道树树冠空间对街谷行人呼吸高度处风环境的影响,本文选取四种常见行道树冠形(球形、圆锥形、倒卵形及卵形)进行数值模拟研究。结果表明:行道树冠形差异会引起街谷内风环境的不同,当树冠体积相近时,倒卵形行道树的通风性能最佳,其中理想与不理想风速占比面积为26.13%与32.45%;当不同冠形行道树枝下高都改变至树冠LCR为60%时,球形树冠对街谷气流场通风效果的改善最显著,平均风速差异比例(D)提升约为47.0%%,理想风速占比面积(A)提升约为25.9%,不理想风速占比面积(B)减少约为13.3%。根据上述研究,本文提出适宜的行道树树种选择及规划建议,为对称浅街谷风环境的优化提供借鉴。