论文总字数：14722字

目 录

摘要 1

Abstract 2

1.引言 3

2.试验观测与方法 4

2.1 试验设计 4

2.2 ENVI-met模型及其模拟运行方案 5

2.3数据的处理与分析 6

3.结果与分析 8

3.1 实际观测结果 8

3.1.1各测点地表温度变化规律与差异性比较 8

3.1.2各测点在1.5m高度的空气温度变化规律及差异性比较 8

3.1.3 各测点在1.5m高度的相对湿度变化规律及差异性比较 9

3.2 数值模拟与观测对比分析 10

3.2.1开放式草地和沥青路面地表温度模拟值与观测值对比 10

3.2.2开放式草地和沥青路面上空1.5m高度的温度模拟值与观测值对比 11

3.2.3 开放式草地和沥青路面上空1.5m高度的相对湿度模拟值与观测值对比 11

3.3晴天和多云两种天气条件下的模拟结果水平分布特征 12

3.3.1 地表温度水平分布特征 12

3.3.2 1.5m高度的空气温度水平分布特征 13

3.3.3 1.5m高相对湿度水平分布特征 14

3.3.4 1.5m高PMV/PPD水平分布特征 15

4.结论与讨论 17

4.1结论 17

4.2讨论 18

参考文献 18

致谢 20

应用ENVI-met模拟室外热环境的初步研究

张瑞华

，China

Abstract：In order to investigate the effect of different surface conditions on outdoor temperature and humidity, this paper simulated the temperature and humidity of different underlayers under different weather conditions according to the observation data, and compared the differences between them . The results show that the simulated values are well agree with the measured values. ENVI-met software can simulate the micro-scale environment reasonably. The order of surface temperatures and air temperatures of different underlayers is asphaltgt; cementgt; grassgt; trees, the maximum temperature difference is between 16 ℃ and 3 ℃. The order of relative humidity is in the order of treesgt; grasslandgt; cementgt; asphalt, the maximum difference between humidity is about 10%, and it is in a reverse relationship with the temperature, and the trees and grassland have the effect of decreasing the temperature and increasing the humidity. The simulation results in the two weather conditions coincide with the observation, the cloudy day’s temperature is lower than the sunny day, the humidity is large, and the human body is more comfortable on cloudy day than the sunny weather.

Key words：Thermal environment ; ENVI-met ;Underlying surface

1.引言

随着各种功能的建筑增多，水泥和沥青等路面成为城市的主要下垫面，夏季城市的高温环境不仅会造成空调等散热电器的耗能^[1-2]增加，同时患热伤风和脑血管等疾病的人数增多，空气污染问题也变的更加严重，严重危害到人类的健康^[3-4]，所以城市热环境的研究变成一个热点话题。

《伦敦气候》在1818年出版之后，各个国家先后开始城市热环境的研究，热环境的研究可以分为三个阶段^[5]：一是静态观测时期，由于观测方式和范围限制，主要研究温度；二是动态观测时期，通过车载观测仪器进行观测，这一阶段只研究单一的气象指标，没有把城市热环境和城市规划结合起来；三是新技术应用时期，利用卫星遥感^[6-7]远距离大范围的观测分析热环境的空间分布与城市下垫面的关系，也出现了各种数值模拟软件，常用的软件有ENVI-met、PHOENICS、FLUENT等。

ENVI-met模拟软件从1988研发出来至今在热环境研究方面已经取得一定进展。国外在模型模拟方面有了一定的研究，而国内的相关研究相对来说比较少。经文献查阅了解到热环境与城市不同下垫面的物理性质^[8-11]、城市绿地的面积和类型^[12-15]、城市道路及建筑布局^[16-17]有关。如李晗^[18]用ENVI-met对青岛三种建筑布局模拟得到点群式布局建筑间距大，有利空气流通，热岛效应不明显，而围合式和行列式布局建筑间彼此遮挡，热岛效应很明显。曹利娟^[19]以第一次观测的数据及收集的气象数据为初始参数，对ENVI-met模型进行验证，修正参数值，设计改变绿化类型、增加绿化面积及设计屋顶有无绿化的不同方案对居住区热环境进行模拟研究，分析不同绿化方案实验结果的最大温差和平均温差，得到相同面积的灌木和落叶树和草地相比可使空地温度降低0.54-0.71℃，而屋顶绿化对研究区中高层室外温度没有改善作用；Pompeii II^[20]研究绿色屋顶对城市热环境的影响，得到绿色屋顶可使室内外温度分别降低1.77℃和0.24℃；薛思寒^[21]通过ENVI-met软件模拟证明水体对微气候有调节作用；唐罗忠^[22]研究南京四种绿地得到的结论是树林对热岛缓解作用最大，其次是行道树和草坪。杨小山^[23]等模拟城市风环境，将ENVI-met与MISKAM模型对比，证实其的合理。秦文翠^[24]设置屋顶绿化和无绿化对比得到绿化设计可以降温增湿，减小风速。

在进行城市建设或绿地规划时，对城市热环境的影响如何科学的评估、控制或改善，需要一个有效的定量工具或方法，本研究尝试在这方面进行探索。本文采用ENVI-met软件模拟和实地观测结合方法，进行多次参数校正后，得到与实际观测较接近的数据。建立不同天气状况方案，对比分析数据，探讨该软件模拟的精确度，为城市规划设计和优化配置提供参考意见。

2.试验观测与方法

2.1 试验设计

测点的布置

本研究选取东苑校区为观测区域，考虑ENVI-met软件模拟范围，研究面积大小确定为350m*200m，该区域包括草地、沥青路面、水泥地、水体、砖石路面等多种下垫面，在区域内选取八个代表性的测点，主要分布在西南方向，见下图1和表1。

图1 各个测点的分布

表格 1各个测点

进行如下对比：(1)遮荫的建筑阴面和无遮荫建筑阴面（测点1和3）、(2)遮荫条件下的建筑阴面和阳面（测点3和4）、(3)草地包括树木间、半包围式和开放式三种情况（测点5、6和7）、(5)沥青及水泥路面与植被覆盖路面（测点2、8和其他测点）。

观测仪器

包括HOBOU-23-002温湿度仪、HOBO-U23-003温湿度仪和HOBO-U2自动气象站，传感器的精度见表1，观测前，各个传感器在室内同等环境中进行了对比观测，确定仪器间的器差。

表2　观测仪器