【《关于城市街谷污染研究的国内外文献综述》5800字】

关于城市街谷污染研究的国内外文献综述1.1城市街谷污染物研究（1）国外相关研究1999年PKastner-Klein等人以车辆排放为线源进行模拟，结果发现风向、建筑尺寸和屋顶形状对街谷内部的污染物扩散情况有重要影响REF_Ref17790\r\h[3]。2001年JiyangXia等人利用数值模拟研究了不同建筑物构型对街谷污染物扩散的影响，结果发现在建筑形态一定的情况下，城市不平度建筑高度的增加有利于污染物的扩散REF_Ref17917\r\h[4]。2002年LeungCW等人利用FLUENT模拟了一个孤立街道峡谷内的流体流动和污染物扩散，发现街谷越宽、建筑越矮对街谷内部污染物的扩散越有利REF_Ref17999\r\h[5]。（2）国内相关研究2004年王远成等人模拟了不同城市街谷结构形状内的流场和机动车排放污染物浓度场，也证明了街谷结构是会对街谷内部污染物的扩散产生影响，如果上游建筑物比下游建筑物高，会造成街谷内部污染物积聚，对污染物的扩散不利REF_Ref18035\r\h[6]。2005年赵宝芹等人对高宽比>1的窄街谷和高宽比<1宽街谷内部的污染物流动情况进行了数值模拟研究，结果表明街谷高宽比是影响污染物扩散的因素之一。当高宽比>1时，背风面建筑物的污染物浓度要比迎风面建筑物的污染物浓度高，临街建筑越高街谷内部污染物越难扩散,近地面处的污染物浓度越大REF_Ref18067\r\h[7]。2007年邱巧玲等人在前人研究的基础上，在确定污染源不变的条件下，研究了街谷结构、街谷两侧建筑、绿化等因素与街谷内部污染浓度变化的关系，并得出当街谷走向与风向相同时污染物扩散得快、实际工作中应将高宽比宜控制在0.6~1.2之间、避免下风建筑比上风建筑过高等街谷几何结构理论REF_Ref18106\r\h[8]。2010年王纪武等人对杭州中山路街谷形态和其内部污染物的扩散与分布情况进行了CFD数值模拟研究，结果表明街谷空间形态影响街谷污染物扩散，并就促进污染物扩散这一目标提出了相应的设计策略REF_Ref18139\r\h[9]。2012年霍旭杰对西安典型交通街谷内影响污染物扩散的温湿度、气体流速、下垫面温度等各项参数进行了现场实测，并利用数值模拟的方法比较分析了不同高宽比和不同屋顶形式下的街谷内污染物分布情况，提出了基于交通街谷污染物扩散情况的交通街谷空间布局优化策略REF_Ref18348\r\h[10]。2017年张秀芝对哈尔滨五条不同街谷形态的典型街谷进行实测，并在实测的基础上利用FLUENT模拟了不同街谷空间形态在不同来风方向情况下的街谷内部PM2.5扩散情况，总结出哈尔滨地区最适宜的最有利于PM2.5扩散的街谷空间形态REF_Ref18374\r\h[11]。2018年葛晓燕分析了西安道路交通状况和大气污染特征并采用OPSM模型模拟了不同街谷形式对NO2扩散的影响，结果发现不对称街谷中NO2浓度较小，在高宽比相同的情况下，街谷两侧建筑高度越低污染物浓度越高REF_Ref18400\r\h[12]。2019年陈扬骏等人对街谷高宽比、长高比和对称性等要素，对于街谷内部风场和污染物扩散规律的影响进行了数值模拟分析。结果表明街谷高宽比和长宽比越大，对街谷内部污染物浓度扩散越不利，宽街谷和短街谷对污染物的扩散更有利REF_Ref18433\r\h[13]。2019年陈宏等人利用CFD模拟的方法从建筑山墙间距、街谷高宽比及建筑错列式布局三个街谷空间形态的差异对街谷内污染物在街谷相邻空间内的浓度扩散情况进行模拟分析。结果表明街谷空间形态的差异对街谷风环境产生明显影响，从而影响污染物的扩散REF_Ref18459\r\h[14]。1.2城市街谷热环境研究（1）国外相关研究1917年Schmidt通过观测城市不同景观地区微气候的不同结果发现热环境的变换规律REF_Ref18733\r\h[15]，关于街谷热环境的研究自此开始。1976年M.NUNEZ和T.R.OKE通过对温哥华市中心一个住宅和轻工业混合区内的街谷在夏季晴朗天气进行观测，确定了城市街谷内部热平衡的基本理论。结果表明，街谷壁面和底面能量平衡的时间和大小受街谷几何形状和方位对辐射交换的影响REF_Ref18760\r\h[16]。1983年中村泰人等人对日本一条东西走向街谷进行了实地观测，研究了矩形城市街谷夏季气温的空间分布。结果发现，白天街谷内的空气温度分布与太阳辐射呈线性关系，白天的最大值保持在0.5K，夜间0.2K在以下。随着移流的风向变化，街谷内的气温偶尔会发生变化，但空气温度几乎接近外部空气温度，并无太大差异REF_Ref18789\r\h[17]。1986年中村泰人又根据东京夏季典型气象条件，计算了高宽均为16米的街谷地表温度和地表热通量的日变化。结果表明，地面温度的变化受风速影响的对流换热系数的影响较大，不同的下垫面材质对地表温度有降低的效果，在湿土、干土、混凝土和沥青中，湿土最大，其他相差不大。但地表材料对墙面表面温度产生的影响很小REF_Ref18818\r\h[18]。2004年F.Bourbia和H.B.Awbi对阿尔及利亚埃尔乌德市的不同走向、不同高宽比的新老城市街谷进行了连续两周的气温和地表温度的测量，结果表明，街谷的几何形状和天空角系数对空气温度与地面温度均有显著影响。开敞的街谷会引起白天街谷内气温升高，高宽比小的街谷表面温度比高宽比大的高，同时还表明，夏季东西向街谷气温的上升比南北向的街谷更为明显REF_Ref18845\r\h[19]。同年F.Bourbia和H.B.Awbi又利用ShadowpackPC软件对一系列的不同高宽比和不同走向的街谷阴影模拟和温度测量，论证了城市街谷几何形态与小气候之间的一些关系。研究结果表明，街谷内的阴影率随街谷高宽比的增大而增大，气温则逐渐降低。同时还表明，在低纬度地区城市设计中，尽可能使街谷走向偏离东西方向是理想的设计标准REF_Ref18871\r\h[20]。2012年JonasAllegrini、ViktorDorer等人利用TRNSYS17软件，采用建筑能量模拟（BES）方法对独立建筑和位于街道峡谷中三种不同类型的建筑物（隔热良好的新建筑、隔热较差的旧建筑和翻新的建筑）进行了模拟，计算了不同街道峡谷中长短波辐射的辐射交换。研究了建筑立面的超高温强度、内部热增益、通风概念、太阳吸收系数等参数对能量需求的敏感性。结果发现，街道峡谷中的建筑物正面吸收的太阳辐射和热辐射比独立建筑物正面吸收的多，进而导致街道峡谷的地表温度升高，与同一独立建筑相比，街道峡谷式建筑的空间供冷需求较高，而空间供热需求较低。同时文章也论证了城市小气候核算在建筑能耗预测中的重要性REF_Ref18894\r\h[21]。2014年KatiaPerini和AdrianoMagliocco针对地中海气候区采用ENVI-met模拟研究了不同大气和不同纬度的条件下建筑密度和建筑高度对热环境的影响以及不同绿地类型对舒适度的改善情况。结果表明，当建筑高度相同时，绝大多数情况为建筑密度越高温度越高。地面和屋顶上的植被可以缓解夏季温度，提高室外舒适度，减少城市热岛现象。研究结果还表明，温度越高，相对湿度越低，植被对降低温度、平均辐射温度、PMV和降低冷负荷需求的作用越明显REF_Ref18933\r\h[22]。2016年，AdrienGros、EmmanuelBozonnet等人以法国拉罗谢尔北部正在建设的一个名为亚特兰蒂斯的新区为基础，根据城市规划初步步骤的一些必要假设建立模型，使用EnviBatE和SOLENE软件进行小气候模拟，比较了不同的建筑密度对太阳辐照度、风气流、建筑室内温度和能源需求的影响，分析了参考区域与优化区域的不同影响，如在较高建筑密度区域，风速降低了80%，对附近现有建筑的太阳辐射影响降低了7%，论证了模拟工具在城市规划设计阶段的实用性REF_Ref18959\r\h[23]。（2）国内相关研究除了国外的相关研究外，我国学者在近年来也对一些城市街谷热环境问题进行了实测和模拟研究。1995年董靓、黄光宇在对重庆地城市空间热环境实测的基础上，以WBGT作为评级指标讨论了城市空间的热环境问题及其改善途径REF_Ref20353\r\h[24]。2007年赵敬源和刘加平对西安地区典型街谷进行了数值模拟，研究了不同街谷形态对街谷内部热环境的影响关系，并从街谷规划和设计的角度提出了诸多改善热环境的策略REF_Ref20379\r\h[25]。2012年曾煜朗和董靓对成都宽窄巷子进行了夏季热环境实测，提出了提供遮阳和调节通风对改善夏季热环境的步行街谷设计策略，通过合理的植物配置、构筑物布置以及铺装材料的选择等方法创造舒适的街谷热环境REF_Ref20399\r\h[26]。2012年，杜晓寒和陈东等人对广州地区街谷进行了模拟计算，比较了不同街谷形态和绿化布置等因素对街谷白天热环境的影响REF_Ref20438\r\h[27]。2014年刘术国对大连4条典型街谷进行了夏季热环境实测，并利用PHOENICS软件对热环境做了数值模拟分析，提出了有利于改善街谷热环境的形态设计策略REF_Ref20464\r\h[28]。2015年杜晓寒、石玉蓉等人在实测的基础上，利用ENVI-met软件对广州生活性街谷热环境进行了正交试验并提出优化设计方案。结果发现:当街谷为东南－西北走向且高宽比较大时，街谷热环境最优。绿化在早间和晚间对街谷热舒适的改善作用不如中午好。南北走向街谷热环境在夜间是优于东西走向的，但在白天其热环境要比东西走向略差REF_Ref20494\r\h[29]。2015年杨鑫、段佳佳等人实测了北京石景山三处典型公共街道空间热环境，对比分析了不同建筑高度、街道宽度、断面构成等街道形态要素对热环境的影响作用与关联性。同时发现在夏季，绿化对降低温度、缓解人体不适感有很好的效果，将高大乔木种植在城市交通空间边缘处能暖解气温上升，对街谷热环境有利REF_Ref20513\r\h[30]。2018年刘滨谊、黄莹研究了上海两条典型步行街冬季的室外热、湿、风等微气候要素与人体热舒适之间的关系。研究发现，沿街建筑立面形式中骑楼区的舒适度最高，悬挑区的舒适度最差；温湿度等热环境参数对直接影响热舒适投票；在上海地区，PET要比SET*更适用于街谷热舒适的计算REF_Ref21055\r\h[31]。2018年王文爽以拉萨地区典型步行街谷为研究对象，分别在冬夏季对街谷热环境进行了实地测试，运用控制变量法就不同的形态因子对街谷热环境的影响分别进行分析，初步归纳了各个形态要素对街谷热环境的影响关系。并利用ENVI-met软件进行了大量的数值模拟实验，分冬夏两季模拟了不同形态因子及其组合下的步行街谷热环境，给出了适应拉萨的步行街谷设计策略REF_Ref21085\r\h[32]。2018年邓寄豫等人结合南京新街口CBD典型城市形态特征，建立了16个不同层峡形态的CBD街区模型并用数值模拟的方法发现室外热舒适度受到街谷高宽比和SVF的影响，全天24小时内，高宽比小SVF大的街谷热舒适更好REF_Ref21114\r\h[33]。2019年杨小乐等人实测了杭州两条不同走向街道的夏季热环境，并从街道朝向、遮阳、绿化等方面提出了相应的设计策略REF_Ref21140\r\h[34]。1.3海绵城市道路相关研究（1）国外相关研究在国外“海绵城市”理念已经形成了较为成熟完善的建设模式，尽管不同国家对“海绵城市”这一理念有不同名称，如低影响开发理念LID（LowImpactDevelopment，美国）、最佳流域管理措施BMPs（美国）、水敏感性城市设计WSUD（澳大利亚）、低影响城市设计与开发策略LIUDD（新西兰）和可持续城市排水系统SUDS（英国）等，但归根结底其性质是相同的[35-37]。2006年DreelinErinA等人在小强度降雨的情况下对比分析了停车场的两种不同路面（沥青和多孔路面）的径流量，发现沥青路面要比多孔路面多93%的路面径流量。证明了多孔路面在控制粘土雨水径流的有效性，表明多孔路面在减少雨水径流污染物方面是一个可行的选择REF_Ref23423\r\h[38]。2008年KellyA.Collins等人对一个由四种类型的透水路面和标准沥青组成的停车场的水文差异进行了监测。结果表明尽管透水路面的类型各不相同，但表现极为相似，均与沥青路面有着本质的不同，与沥青路面相比，所有透水路面均显著降低了地表径流量和峰值流速REF_Ref23449\r\h[39]。（2）国内相关研究相对而言，我国的“海绵城市”建设起步较晚，目前的研究领域主要集中在理论研究、施工技术和景观设计方面，同发达国家相比在技术与管理方面仍有一些差距存在。2015年李和谦将景观设计与道路雨洪管理结合，提出了“海绵城市”道路“双线+双模式”的设计方法REF_Ref23475\r\h[35]。2016年王立峰研究了“海绵城市”建设技术在西安地区的应用情况，提出了适宜西安地区的海绵城市建设技术措施，包括植物选择、技术组合等REF_Ref6214\r\h[40]。2017年石战航从道路建设指标、结构安全等方面对“海绵城市”道路建设进行了研究，提出了进一步优化控制“海绵城市”建设成本的方法，并给出一些海绵设施维护上的建议REF_Ref23521\r\h[41]。2018年陶智文分原有城市道路改造的角度，提出了在“海绵城市”建设的背景下对城市原有道路的绿化带、排水管网、路牙石等方面的“海绵化”改造措施REF_Ref23544\r\h[37]。2018年董媛媛对西咸新区“海绵城市”试点区域的道路景观LID设施进行了研究，并从道路景观LID设施、道路景观植物种植、道路维护与管理三个方面提出了相应的措施REF_Ref23570\r\h[42]。2020年向宁波、陈玉珂总结了“海绵城市”理念下现阶段我国市政道路建设的现状和设计要点，以期提升市政道路的建设质量与使用效果REF_Ref23593\r\h[43]。1.4研究问题总结（1）关于街谷形态对热环境的影响，从近几年的研究中可以发现，许多国内外研究者从改善城市热环境的角度出发，针对不同气候条件地区的街谷提出了一些设计方法和改善措施，但多数为“设计紧凑”、“增加绿化”等诸如此类的定性描述。（2）关于街谷形态对污染物的影响，相关研究者也开展了较充分的研究，但多为独立研究对热环境的影响或是对污染物的影响，几乎无研究者将热环境与污染物结合起来，综合分析街谷形态对二者的影响。（3）通过查阅近几年有关海绵城市街谷相关文献，大多主要针对海绵城市的道路规划、道路建设技术的创新、海绵道路的绿化配置进行研究，对于新建海绵街谷尤其交通型海绵街谷内的建筑物理环境、污染物扩散情况及室外热环境的研究鲜有涉及。参考文献2020年中国统计年鉴陶智文.“海绵城市”理念下城市道路的改造研究[D].西安工业大学,2018.PKastner-Klein,E.JPlate.Wind-tunnelstudyofconcentrationfieldsinstreetcanyons[J].AtmosphericEnvironment,1999,33(24).JiyangXia,DennisY.C.Leung.Pollutantdispersioninurbanstreetcanopies[J].AtmosphericEnvironment,2001,35(11).LeungCW.,DongG.,CheungCS.,etal.Validationofatwo-dimensionalpollutantdispersionmodelinanisolatedstreetcanyon[J].Atmosphericenvironment.,2002,36(5):861-872.王远成,吴文权,卢曦.不同结构形状的街道峡谷内污染物扩散[J].城市环境与城市生态,2004,17(3):18-20.赵宝芹,王嘉松,汪立敏,黄震.城市对称街道峡谷气流及污染物扩散特征的研究[J].水动力学研究与进展(A辑),2005(05):610-615.邱巧玲,王凌.基于街道峡谷污染机理的城市街道几何结构规划研究[J].城市发展研究,2007(04):78-82.王纪武,王炜.城市街道峡谷空间形态及其污染物扩散研究——以杭州市中山路为例[J].城市规划,2010,34(12):57-63.霍旭杰.城市街道空间对交通峡谷内污染物扩散的影响研究[D].长安大学,2012张秀芝.哈尔滨市典型街谷空间形态对PM2.5扩散影响的研究[D].哈尔滨工业大学,2017葛晓燕.城市典型街谷道路中污染物扩散特征模拟[D].西安建筑科技大学,2018.陈扬骏,陈宏.城市街谷形态对污染物扩散机理影响模拟研究[A].全国高等学校建筑学专业教育指导分委员会建筑数字技术教学工作委员会.共享·协同——2019全国建筑院系建筑数字技术教学与研究学术研讨会论文集[C].全国高等学校建筑学专业教育指导分委员会建筑数字技术教学工作委员会:全国高校建筑学学科专业指导委员会建筑数字技术教学工作委员会,2019:7.陈宏,杨东帅.街区空间形态对于交通污染在街谷相邻街区扩散的影响研究[J].新建筑,2019(05):8-12.城市气候学导论[D].华东师范大学出版社,1985.NunezM,OkeTR.TheEnergyBalanceofanUrbanCanyon[J].JournalofAppliedMeteorology(1962-1982),1977,16(1).中村泰人.市街地空間における気温分布性状に関する実験的研究[J].日本建築学会計画系論文報告集,1986,364(0):48-56.DOI:10.3130/aijax.364.0_48.中村泰人.二次元長方形市街地空間における表面の温度および熱流に関する解析的研究[J].日本建築学会計画系論文報告集,1986,367(0):8-14.DOI:10.3130/aijax.367.0_8.FBourbia,H.BAwbi.Bourbia.BuildingclusterandshadinginurbancanyonforhotdryclimatePart1:Airandsurfacetemperaturemeasurements[J].Renewableenergy,2004,29(2):249-262.F.Bourbia,H.B.Awbi.BuildingclusterandshadinginurbancanyonforhotdryclimatePart2:Shadingsimulations[J].Renewableenergy,2004,2