03-城市风环境

1. 建筑形态与其屋后涡流 ① 高度增加，涡流厚度加大 ② 宽度增加，涡流宽度随之 增加，厚度也有所增加 ③ 建筑进深小，其后涡流厚 度大
不同几何形体的建筑物在不同风向下背风面的漩涡
第四章 城市风环境
第四节 风环境与建筑设计
2. 促进自然通风的措施
① 主要的使用房间应该尽量布臵在夏季的迎风面，辅助房间可以布臵 在背风面，并以建筑构造与辅助措施改善通风效果。 ② 开口部位的位臵应该尽量使室内空气场的布臵均匀，并且力求风能 够吹过房间中的主要使用空间。 ③ 炎热期较长的地区建筑物的开口面积宜大，以争取自然通风。夏热 冬冷地区，建筑物的洞口不宜太大，可以用调节洞口面积的方法， 调节气流速度和流量。 ④ 门窗的相对位臵应该以贯通为好，减少气流的迂回和阻力。纵向间 隔墙在适当的部位开设通风口或者设臵可以调节的通风构造。 ⑤ 利用天井、小亭、楼梯间等增加建筑内部的开口面积，并利用这些 开口引导气流组织自然通风。
风向玫瑰图：是在极坐标图上绘出一地在一年中各种风向出现的频率。因 图形与玫瑰花朵相似，故名。“风向玫瑰图”是一个给定地点一段时间内 的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向。最常见的风向玫瑰图是 一个圆，圆上引出16条放射线，它们代表16个不同的方向，每条直线的 长度与这个方向的风的频度成正比。静风的频度放在中间。有些风向玫瑰 图上还指示出了各风向的风速范围。
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
盛行风划分为5大类型： 1. 季节变化型 2. 主导风向型 3. 双主导风向型 4. 无主导风向型 5. 准静止风型
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
1. 季节变化型（包括“双主导风向型”）
在季风区，风向随季节转换而变化，冬、夏季主导 风风向风频相当，但方向相反或接近相反。 解决办法： ① 城市规划布局时要尽量避开冬夏对吹的风向，选 择最小风频方向； ② 工业区、居民区并排布局在与盛行风垂直的方向， 并用防护林隔离； ③ 山区城市建厂选南北走向的谷地。
/ u
水平风向脉动方差δ (θ) 湍流速度脉动方差δ(γ) 为平均风速
u
案例：广州水平风向脉动方差δ (θ)日平均值以夏季(7月)为 最大，达12.1º ，冬季(1月)水平风向脉动方差δ (θ)日平均值 最小，仅8.1º ，尤其在夜间20时至次日早晨前后，δ (θ)平均 值≤7.5。
第三节 城市风场与城市规划
4. 准静止风型 全年静风频率50%以上，年平均风速1.0m/s以下，这 种类型的地区，称为小风或准静止风型区。 解决办法： 有污染的工厂企业宜臵于一定卫生防护距离以外。 卫生距离的确定方法： 计算污染源排放污染物的最大落地浓度和这个浓度的着 地距离
国家标准：《工业企业卫生防护距离标准》
第四章 城市风环境
第二节 城市低空风的垂直变化
二、城郊近地气层风的垂直变化
地面摩擦随高度的增加而减小，风随高度增加而增大，风 向顺时针偏转。
三、城市低空风垂直变化的计算
1. 风速的对数率公式（主要针对150米以下低空）
u 2 ln z 2 ln z 0 u1 ln z1 ln z 0
z0 exp[( u2 ln z1 u1 ln z 2 ) /(u2 u1 )]
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
2. 热岛环流的影响 热岛环流使城市的污 染加重，应在污染企 业与城市之间规划建 设环城防护林带。 3. 局地气流的影响 在高大建筑的背风面 形成涡流，容易形成 污染物质聚集。
第四章 城市风环境
第四节 风环境与建筑设计
一、单体建筑形态与风 我国主导风向：季风型，夏季风偏南 建筑布局：坐南朝北 影响：屋后漩涡、室内风速
z1，z2为两个不同的离地面高度(m)； u1，u2为对应于z1，z2高度上的风速(m／s)； z0为平均粗糙度
如果下垫面均匀：
z0 1Ha 2A
第四章 城市风环境
第二节 城市低空风的垂直变化
2. 风速的指数率公式 主要针对150米以上高空
u z u1 z1
p
指数p： Z 为任意高度(m)； U 为对应z高度上的风速(m／s)； ①p随地面粗糙度的增大而减小，地面越粗糙p越小； Z1 为离地面l0m左右的高度，即常规气象观测站的测风器高度； ②p随稳定度增大而增大。 U1 为对应z1高度上的风速，一般为已知； ③p随风速增大而减小。 P 为指数
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
1. 海陆风、山谷风的影响
① 工厂企业和居住区均平行海岸(垂直海陆风方向)布臵，污 染机会最小; ② 工厂可臵谷风的上风方向，居住区臵下风方向，受污染 仍较小（主要是谷风利于污染物质的扩散）; ③ 城市处于季风区，有污染的工厂企业宜臵于与季风风向 一致的南北走向谷地，使风速加大，有利于污染扩散; ④ 城市处于主导风型区，则选与当地主导风向平行的山谷 布臵有污染的工厂企业，以利于通风。
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
南昌：春、秋、冬季均以N （北）风为主导风向，出现 频率分别为16.4%、23.2%、 21.5%；夏季以SW（西南） 风为主导风向，出现频率为 12.8%。四季静风出现频率 分别为25.9%、24.8%、 21.4%、26.6%。
南昌市工业园区布局最 好设在西北方向。
第四章 城市风环境
第一节 风的类型
广州城市年平均风速分布(m／s)（1994）
第四章 城市风环境
第一节 风的类型
2）街道风 城市建筑物由于受热不均匀而产生局部热力环流，称 “街道风”。 3）城市峡谷效应产生“急流” 4）当气流与建筑物垂直时，产生涡流 5）城市风分布不均匀，时大时小，阵性大，风向不定
第四章 城市风环境
第一节 风的类型
2. 城市热岛环流
晴天，大范围风速较小时， 存在城市热岛时，城区大 气层结不稳定，暖而轻的 空气上升，地面形成低压， 产生指向城区的气压梯度 力。四周郊区较冷的空气 向城区辐合，上升到高空 辐散，向郊外流出并下沉， 引起局地环流，称城市热 岛环流。
热岛环流加强城市内部污染。强热岛区及 出现强热岛的季节，空气污染最为严重。
第四章 城市风环境
炎热期较长的 地区建筑物的 开口面积宜大， 以争取自然通 风。夏热冬冷 地区，建筑物 的洞口不宜太 大，可以用调 节洞口面积的 方法，调节气 流速度和流量。
第四节 风环境与建筑设计
3. 单体建筑周围风的基本形态 ① 风的形态有两种基本模式： 层流——空气各质点很有规律地等速平行移动，我们可 以预知其风速和风的流动路径。 紊流——空气各质点不规则地运动，测定紊流的速度和 压力必须取各时间间隔的数值进行平均，而对紊流各质 点的瞬间速度则很难准确测定。
我国处于东亚季风区内，盛行风向随季节变化有很大差别， 甚至相反： 冬季盛行东北气流，华北——东北为西北气流， 夏季盛行西南气流；中国东部——日本还盛行东南气流
2. 台风 3. 龙卷风
第四章 城市风环境
第一节 风的类型
二、地形风
1. 概念：由于地形的起伏、各种地表材料对太阳辐射吸收 率的差异、材料热容量的不同，产生各小区域之间的温 差和各小区域之间的气压差，因而形成局部性的地形风。 2. 类型： 海陆风： 山谷风： 后院风、花园风、林园风 街巷风： 中庭风：
稳定度级别 极不稳定 0.1 p值
风速／(m／s) p值 0~2 0.5
不稳定 0.15
弱不稳定 0.2
2.1~4.0 0.22
中性 0.25
稳定 0.3
4.1~6.0 0.18
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
一、风的作用 1. 增加城市生活的舒适度 2. 减少城市的污染程度 二、盛行风与城市规划
第四章 城市风环境
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第一节 风的类型
三、城市化对风的影响 1. 城市的地面风 1）摩擦使城市风速减小，但有一临界风速值
城市由于建筑物参差不齐，有效地增大了近地层的粗糙度， 对低层气流产生摩擦效应，使流经城区的气流受阻减速。 “临界风速”：当城市盛行风速低于或者高于某一风速时， 城市内部的风速就高于或者低于城市盛行风速，则这一风 速就称为“临界风速”。 如北京1，4，10月的临界风速为lm／s，7月的临界风速为 4m／s。
第四章 城市风环境
第三节 城市风场与城市规划
卫生距离的确定方法：
计算污染源排放污染物的最大落地浓度和这个浓度的着地 距离。
烟源下风方地面上污染物质最大浓度计算公式为：
C max 2Q 10 C Z 2 .e.u.H C y
最大浓度出现位臵离源距离计算公式为：
X max H ( )2 / 2 n CZ
城市热岛环流模式 第四章 城市风环境
热岛环流加强城市内部污染。 强热岛区及出现强热岛的季 节，空气污染最为严重。
→ 表示风向；30，50，100为污染浓度； (容积百分率，％)
图3-3 旭日市城市风与污染浓度
第二节 城市低空风的垂直变化
一、城市湍流运动 湍流：大气的无规则运动 城市湍流扰动强度可用水平风向的脉动方差表示
Fi fi ui
Fi为污染系数，表示来 自i方位的污染程度； fi为i方位的风向频率； ui为i方向的平均风速； u 为该地的总平均风速
污染风频Ri：某方向污染风频， 为该方向污染系数与该地总平 均风速的乘积。
Ri f i u ui
解决办法： 污染源的工厂应布设在 污染风频最低的方位。
第四章 城市风环境
城市物理
教师：胡华
中南大学 • 建筑与城市规划系
第四章 城市风环境
第一节 第二节 第三节 第四节 风的类型 城市低空风的垂直变化 城市风场与城市规划 风环境与建筑设计
第四章 城市风环境
第一节 风的类型