沿海山地丘陵地区风环境调查与评估——以浙江省宁波市象山县为例_开题报告

（一）研究背景

    自1992年改革开放以来，沿海城市不断发展，特别进入20世纪以来沿海城市的发展远超内陆地区，沿海城市在快速发展的同时也存在许多问题。风环境给沿海山地丘陵地区带来的一系列问题是沿海城市发展亟待解决的问题之一，沿海丘陵地区受到自然通风功率、热量的消耗、周围建筑表面的风压以及其他因素的影响，如何解决沿海山地丘陵地区风环境问题成为了近年研究的重点。影响山地丘陵的风环境有多种因素，比如说周围建筑物的格局、周围居民居住的几何尺寸以及周围山脉的走向等，但是对于山地丘陵来说，所处的地理条件和风的方向和风的速度都是没有进行改变，但是山地丘陵的周围的格局是可以改变，因此对于合理布置山地丘陵的格局对于研究风环境起着十分重要的作用。

    本文通过对浙江省宁波市象山县山地丘陵的风环境进行研究，建立行列式、斜列式等几种相关模型，研究不同的山地丘陵朝向对于山地丘陵的风环境影响，然后针对结果讨论了几种不同山地丘陵的格局，对于风环境进行了数据模拟。^范文的最后对模拟结果进行了有效的分析，从而获得沿海山地丘陵格局对于山地丘陵的风环境的一些结果，从而对山地丘陵周围的环境进行有效的预测，为山地丘陵以及周围建筑物的进行合理的规划提供了一定的理论基础和参考价值，从而为沿海山地丘陵的建设提供了很好的基础。

（二）国外研究现状 

    国外对沿海山地丘陵风环境的研究比国内更早，已经对沿海山地丘陵的风环境设计提出了限制性要求，相应地对室外风环境的控制也推行了一些标准和条例。在美国、日本和澳大利亚等发达国家，为了尽最大的努力为城市或者沿海山地丘陵找到精确的设计参数，在规划沿海山地丘陵之前基本上都会通常会采用等效、类比及风洞实验等方法。

    日本的一之獭·俊明研究了日本 135 年内风环境对城市的影响，研究得出风、热环境对日本东京和大坂的城市造成了严重后果，减弱了从太平洋吹过来的海洋风，改变了城市中的风环境并且使城市的自然通风效果变差，最终导致了居住区的整个空气流动效果发生了很大的变化。

    英国Hugh Bartond研究了沿海山地丘陵的布局模式、沿海山地丘陵环境的生态性、可持续性等方面。通过分析总结独立式、庭院式及联排式的建筑特点，概括出了能够优化沿海山地丘陵微气候的布局模式，期望能达到增强促进自然通风的目的，以减少建筑环境的能源消耗。

     Murakami对四幢平行排列的简单建筑风场进行了数值模拟，采用的标准 

kε模型,用模拟结果与风洞试验的结果作了一下对比。发现其模拟结果和风洞试验的结果几乎是完全一致的。

Stathopoulos 通过对七幢平行排列的矩形平面建筑四周的风场进行模拟分析，发现其模拟结果和风洞试验的结果几乎是完全一致的。

    除此以外，在国外还有专家提出：要以沿海山地丘陵微气候的变化来设计规划沿海山地丘陵，而在微气候众多的影响因素中对建筑布局影响最大的是风环境，应该重点来研究。在研究风环境时主要采用 CFD（Computation Fluid Dynamics）数值模拟的方法，有利于全面了解理论知识。

（三）国内研究现状

林波荣等人使用Phonics软件模拟计算了沿海山地丘陵风环境，研究在冬季风环境的影响下，适合不同沿海山地丘陵方法，通过模拟分析了很多影响四合院住宅周围及院内风环境的因素，例如院落面宽、进深、楼层高度等.

湖南大学都桂梅为了验证数值模拟结果的准确性和有效性，以CFD数值模拟作为理论基础,建立了与国外已有的风洞试验模型相同的模拟模型，通过对该模型的数值计算把得到的模拟结果和风洞试验相比较，证明了数值模拟的准确性。此外，她还模拟讨论了5种简单布局在几种风向角下的风环境，总结概括出了各种布局下的风环境与风向角之间存在的定性关系,这些在一定程度上都可以指导城市建设和沿海山地丘陵的前期规划设计。

李晓峰等人综合测量了一下南方围和式沿海山地丘陵的微气候，以便研究多层居住建筑在高容积率下的微气候特征，最终概括出了这类沿海山地丘陵风热环境的主要特征。文中也提到围合式楼群由于自身的建筑构造不利于自然通风，风的流动就应该靠更合理的建筑构造（如架空结构）和开口位置来改善，加强通风效率、降低区域温差。这对严寒地区的冬季防风措施有很好的借鉴意义。

B.M.Wang等人在研究沿海山地丘陵时候,采用了基于可压缩流方程的数学模型，发现模拟结果和风洞试验结果几乎一致。并且提出了在计算机模拟中,每一个网格节点和时间步长上能够体现出四周流场的详细信息,因此能够用数值模拟去评估人行高度处的风环境,并且越来越先进的计算机技术可以减少数值模拟的计算成本，且使计算速度不断加快，山地丘陵风环境的评估标准。

序号

气象风

平均风速（m/s）

风速范围（m/s）

定性描述

1

微风

1.79

0.81-2.68

面部可以感到风，树叶沙沙作响

2

和风

3.58

2.68-4.47

树叶小树枝的末梢不停摇动，小旗飘动

3

弱风

5.56

4.47-6.71

地上灰尘和纸张扬起，小树枝被吹动

4

清风

7.60

6.71-8.91

带叶小树开始摇晃

5

强风

9.88

8.91-11.18

大树枝被吹动，电线瑟瑟作响，打伞困难

6

弱飓风

12.52

11.18-13.86

整棵树摇晃，逆风行走困难

7

飓风

15.20

13.86-17.00

小树枝被吹断，一般应停止户外活动

（四）结论

    合理利用沿海山地丘陵风环境风环境，不但能给人们创造安全和舒适的居住环境，而且能够有效地减少建筑能耗，目前沿海城市不断发展，对建筑的需求越来越大，然而沿海有众多的山地丘陵地区，研究沿海山地丘陵地区风环境对沿海地区的影响具有重大的现实意义，本文主要对浙江省宁波市象山县的山地丘陵进行研究，因此这些研究结果对象山县的沿海山地丘陵前期规划有一定的指导意义，更加准确评价沿海山地丘陵沿海山地丘陵风环境。

    目前我们国对于沿海山地丘陵地区风环境的研究数不胜数，但有一个完整的评估标准体系去评估沿海山地丘陵地区风环境对沿海地区的影响，所以我们应该尽快根据我国的实际情况研究出合适的风环境评价体系，同时还应该全面考虑影响沿海山地丘陵地区风环境对沿海山地地区的影响因素，研究出多因素的小区建筑、沿海山地丘陵地区舒适性的评价标准。

二、^范文提纲

一、绪论

课题背景

研究的意义

国内外的研究现状

      1．国外研究现状

      2．国内研究现状

沿海山地丘陵风环境的研究方法

      1．现场实测法

      2．风洞实验法

      3．计算机数值模拟法

研究的目的

二、沿海山地丘陵风环境评估标准

（一）风的特性

      1．平均风的特性

      2．脉动风的主要特性

（二）山地丘陵周围风的流动特性

（三）山地丘陵风环境的特性分析

（四）山地丘陵风环境的评估标准

      1．相对舒适度的评估标准

      2．风速概率统计评估标准

      3．风速比评估标准

三、浙江省宁波市象山县风环境数值模拟的理论与方法

（一）湍流流动的特征

（二）湍流流动的基本方程

（三）数值模拟计算的方法简介

   1．直接数值模拟方法

   2．大涡模拟方法

   3．Reynolds时均法

（四）湍流近壁面处理

四、几何形态对浙江省宁波市象山县风环境的影响

 （一）引言

 （二）浙江省宁波市象山县风环境数值模拟

       1．数值模拟的条件

       2．风环境评价指标

 （三）本章小结

五、结论和展望

三、参考文献

[1]张伯寅.建筑群环境风场的特性及模拟 [J] . 力学与实践，2004：26(3) 

[2]苏铭德，黄素逸．计算流体力学基础(第1版) [M]．北京：清华大学出版社，2007：382-391 

[3]苏铭德，黄素逸．计算流体力学基础(第1版) [M]．北京：清华大学出版社，2008：630-638

[4]庄丽榕，潘文斌，魏玉珍．CE-QUAL-W2 模型在山仔水库的应用[J]．湖泊科学．2008，20(5)：630-638

[5]《环境科学大辞典》编辑委员会.环境科学大辞典[M]．北京：中国环境科学出版社.1991 

[6]克茉斯•迪尔比耶，斯文•奥勒．汉森著；薛紊铎，李雄彦译．结构风荷载作用[M]．北京：中国建筑工业出版社,2006

[7]姜允芳,石铁矛,王丽洁.都市气候图与城市绿地系统的发展[J].现代城市研究, 2011,6:39-44. 

[8]陈平.地形对山地丘陵风场影响的数值研究[D].杭州：浙江大学, 2007. 

[9]周志勇,肖亮,丁泉顺,等.大范围区域复杂地形风场数值模拟研究[J].力学季刊,2010,31(1):101-107. 

[10]韩志伟,张美根,雷孝恩.复杂地形局地环流的数值模拟研究[J].气候与环境研究,1999,4(2):200-223. 

[11]Blocken B, Carmeliet J．Pedestrian wind environment around buildings[J]. Journal of Thermal Environment and Building, 2004, 28(2)：107-159 

[12]Toshickt Ichinose．Regional warming related to land use change during recent135 years in japan[J]．Journal of Global Environment Engineering，2003，9(10)：101-108 

[13]P J Littlefair, M Santamouris, S Alvarez．Enviromental site layout planning, solar access, microclimate and passive cooling in urban areas[J]．BRE press, 2000