多尺度耦合模拟在高密度城市街区风环境评估中的应用——以深圳为例

Natural ventilation is needed to mitigate urban heat island and to diffuse the atmospheric pollutants in high-density cities. Yet the wind environment in the urban communities is very complicated due to the t building configurations, so it should be evaluate accurately with numerical simulation. Nowadays, there are some problems in the community wind simulation, such as the inaccurate boundary conditions, the evaluation standards deviated to urban design and so on. Accordingly, a multi-scale coupling simulation research will be taken on in this project, with the focus on the community wind environment..Based on the characteristics of high-density urban space and urban atmosphere boundary layer, the multi-scale coupling data system will be set to drive community wind simulation, including the high resolution background wind field get from macro scale atmosphere research, and urban space models of surrounding communities generated automatically with GIS programs. The accurate boundary conditions for the wind simulation are available with the system. .The further research is on the detailed guidelines for the community wind evaluation. The application of the data mentioned above and other configurations in CFD programs are key factors to correct results. The Quadratic Weighted Wind Velocity Ratio is proposed as evaluation criteria, which fully reflects the impact of spatial planning to the wind environment, so it can be directly used to evaluate and guide the planning and design. In short, this research has important theoretical and practical significance to optimizing the community form and improve the ventilation in high-density cities.

高密度城市亟需自然通风缓解热岛，排除大气污染物，而其内部街区风场受空间特征影响而复杂多变，需要依靠数值模拟精确评价。本项目针对目前街区风环境模拟评价边界条件设定不准确等问题，以街区风环境为对象，开展多尺度耦合的城市街区风环境评估研究。.本项目根据高密度城市空间体量和近地面风场的特征，建立多尺度耦合的数据平台，将大尺度的城市大气边界层特征细化为高分辨率的背景风场，同时利用GIS自动生成街区周边的城市空间模型，从而得到街区风环境模拟的准确边界条件。基于多尺度耦合的数据平台，研究进一步提出街区风环境评估的技术导则，对CFD软件中边界条件设定和模拟过程控制进行界定，保证模拟的可靠性。在评估标准方面，研究提出二次加权风速比评指标，全面反映空间规划对街区风环境的影响，可直接用于评价和指导规划设计。本研究对于优化街区形态，改善高密度城市通风具有重要的理论和现实意义。

本项目“多尺度耦合模拟在高密度城市街区风环境评估中的应用—以深圳为例”（51278308）针对高密度城市街区平均风速降低，城市余热和大气污染物难以有效排除等突出问题，提出规划设计中的气候适应性策略并解决关键技术问题，搭建了包括技术导则、规划管理模式和数据支撑平台在内的完整评价体系。.（1）技术导则。研究以典型高密度城市深圳为例，从城市空间和近地面风场特征出发，提出了城市街区风环境评估的评估方法和技术导则。其中，评估范围明确目标区域、影响区域和建模区域的范围和取值，确保风环境评估不仅仅针对项目用地范围，同时反映项目建设对周边区域风环境的影响；边界条件包括风向、风速和垂直梯度分布等，体现深圳等高密度城市中区域空间特征和下垫面条件所导致的复杂背景风场，及其对街区风环境的显著影响；评估标准在风速比指标基础上，进一步提出了重点行人区域和风环境敏感区域的修正方法，形成了完整的评估标准指标体系。.（2）规划管理模式。研究从建设规模性质、空间形态及背景风场特征等方面提出进行自然通风评估的筛选条件。其中，建设规模或开发强度超过一定标准的规划、建设项目，建筑体量密集均质，不利于人行高度城市通风的规划、建设项目，以及位于城市风环境高敏感度的区域均需要纳入风环境评估范围。.（3）数据平台。针对高密度城市空间和微气候特征，建立了高分辨率近地面气象数据集和城市周边环境模型自动生成程序两个数据支撑平台。将中尺度气象数据耦合到小尺度街区风环境模拟，并在精细化的城市空间中进行分析，提高评估的可操作性。.本项目完成项目申报书中提出的研究内容，达到了研究目标的要求，在学术论文、知识产权、人才培养和国际交流方面取得预期学术成果。同时，研究成果还在指导生态城市建设和高密度城市更新方面得到广泛应用，开展近20项实践案例的专项研究，并纳入深圳城市规划管理标准体系。