城市热岛产生的空间机理与规划缓减对策

论文摘要

随着全球持续变暖及暴雨、飓风、持续高温等极端异常天气现象的频发,人们对于自然环境的关注日益增强。人类活动对于环境影响的负面作用也逐渐被科学界所证实。城市热岛效应是城市人类活动对气温影响的突出表征,它对大气环境、生物活动、人类身心健康等方面都存在诸多危害,同时由于热岛引起的能源消耗的增多也相当可观。因而,对城市热岛问题进行定性、定量的分析研究,有助于缓解城市环境恶化、减少能源消耗,实现城市人居环境的可持续发展。学术界对于城市热岛问题的研究主要从城市热岛的发生机理与影响因素、城市热岛时空分布特征、城市热岛缓减策略、城市热岛缓减潜能与社会经济评价及热岛模拟五个方面展开。虽然以往的研究比较深入,但却缺乏一定的系统性和综合性,且由于热岛效应的地域特征明显,研究成果往往普遍缺乏操作性和指导意义。本文以以往的研究为基础,从理论与实践两方面研究了城市热岛产生的空间机理并提出综合的规划缓减对策,并通过杭州实例对总结的部分理论进行了验证。在理论方面,首先,分析了城市热岛在城市、街区及建筑单体尺度下产生的空间机理。在城市尺度下,不同的土地利用/覆盖类型、城市形态、城市功能布局及地表植被覆盖特征是影响城市热岛的宏观因素;在街区尺度下,街区表面覆盖类型、街区形态、街谷等是影响城市热岛的中观因素;在建筑单体尺度下,屋顶及墙面材质、屋顶绿化、建筑形体设计、建筑围护结构的保温隔热效果是影响室外热环境的微观因素。然后,针对不同的空间尺度,提出热岛缓减的规划对策。在城市尺度,应当选择紧凑的、多中心城市发展模式,开展城市用能规划,在色彩规划中纳入对城市热环境的考量,并提高城市绿地规划的热环境改善效应;在街区尺度,应当采用高反照率表面铺装,创造街区开敞空间,优化街谷设计和树木种植位置;在建筑单体尺度,采用高反照率的屋顶及墙面材质,有选择性的进行屋顶绿化,进行科学合理的建筑形体设计,以及增强建筑围护结构的保温隔热效果。最后,建立热岛规划缓减的技术流程与对策体系,认为应当从(1)分析热岛效应与多尺度地表空间的关系;(2)识别影响城市热岛的不同空间尺度的主要因子;(3)针对识别结果,提出有效的针对性规划缓减对策:(4)制定相应的政策、法律、法规等作为保障措施四个步骤为热岛的缓减提供可应用的系统性研究框架。在典型实例研究中,本文采用Landsat5 TM遥感数据,反演杭州城市地表温度,结合实地调查,定量分析了城市尺度和街区尺度下的杭州城市热岛特征,以此作为对前述部分理论研究的验证和深化。

论文目录

• 致谢
• 前言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 全球持续变暖与极端异常天气现象频发
• 1.1.2 能源紧张、环境恶化与国家节能减排政策的制定
• 1.1.3 规划理念由偏重物质规划向以可持续发展的价值取向转变
• 1.2 研究意义
• 1.2.1 环境意义:改善城市人居环境
• 1.2.2 社会意义:减少城市能耗,节约能源
• 1.2.3 学科意义:完善规划理念,提供热岛研究的新思路
• 1.3 相关概念解析
• 1.3.1 城市热岛效应与城市热岛强度
• 1.3.3 地表温度与空气温度
• 1.3.4 其他相关概念
• 1.4 国内外城市热岛的研究动态与评述
• 1.4.1 城市热岛的发生机理与影响因素
• 1.4.2 城市热岛时空分布特征
• 1.4.3 城市热岛缓减策略
• 1.4.4 热岛缓减潜能与社会经济评价
• 1.4.5 城市热岛模拟
• 1.4.6 研究评述与借鉴
• 1.5 研究目的
• 1.6 研究内容与框架
• 第二章 不同尺度地表空间下城市热岛产生的空间机理
• 2.1 城市尺度下城市热岛产生的空间机理
• 2.1.1 不同土地利用/覆盖类型的热效应
• 2.1.2 城市形态对城市热岛产生与分布的影响
• 2.1.3 不同城市功能布局模式对热岛的影响
• 2.1.4 城市热岛与地表植被覆盖
• 2.2 街区尺度下城市热岛产生的空间机理
• 2.2.1 街区不同表面覆盖类型的热效应
• 2.2.2 不同街区形态的热效应
• 2.2.3 城市街谷的热效应
• 2.3 建筑单体对室外热环境的影响机理
• 2.3.1 屋顶及墙面材质对建筑室外热环境的影响
• 2.3.2 屋顶绿化与建筑内外降温
• 2.3.3 建筑形体设计对建筑热环境的影响
• 2.3.4 建筑围护结构的保温隔热效果
• 2.4 小结
• 第三章 城市热岛的规划缓减对策
• 3.1 城市热岛与空间规划体系
• 3.1.1 空间规划体系
• 3.1.2 不同尺度地表空间的热岛效应与空间规划体系
• 3.2 城市尺度下城市热岛规划缓减对策
• 3.2.1 选择紧凑的、多中心城市发展模式,构造通畅的空间结构
• 3.2.2 开展城市用能规划,实现城市节能减排
• 3.2.3 在城市色彩规划中纳入对热岛效应的考量
• 3.2.4 提高城市绿地规划的热环境改善效应
• 3.2.5 小结
• 3.3 街区尺度下城市热岛规划缓减对策
• 3.3.1 采用低温材料和高反照率表面铺装
• 3.3.2 创造街区开敞空间,合理处理道路与建筑平面关系
• 3.3.3 街谷设计考虑热舒适状况
• 3.3.4 优化树木种植位置,提供遮阳树荫
• 3.3.5 小结
• 3.4 建筑单体尺度下室外热环境改善对策
• 3.4.1 采用高反照率的屋顶及墙面材质
• 3.4.2 有选择性的进行屋顶绿化
• 3.4.3 建筑形体设计兼顾建筑热环境的舒适
• 3.4.4 采用保温隔热的围护结构以减少建筑能耗
• 3.4.5 小结
• 3.5 城市热岛规划缓减的技术流程和对策体系
• 第四章 杭州市城市热岛规划缓减实例探索
• 4.1 研究范围与技术路线
• 4.1.1 研究范围
• 4.1.2 技术路线
• 4.2 数据准备
• 4.2.1 数据源与预处理
• 4.2.2 杭州城市地表温度反演
• 4.3 城市尺度下杭州热岛效应的影响因素
• 4.3.1 杭州城市功能布局与热岛空间格局
• 4.3.2 NDVI与杭州城市热岛
• 4.4 杭州市不同居住小区的热环境及影响因素
• 4.4.1 居住小区的选取及研究方法
• 4.4.2 研究内容及结果
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 杭州城市热岛的规划缓减建议
• 4.5.1 城市尺度下杭州城市热岛的规划缓减建议
• 4.5.2 小区尺度下热环境改善的规划建议
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 研究不足及展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文