基于ENVI-met的寒冷季节城市公园微气候验证:以南京市三个公园为例文献综述

 2022-04-05 21:33:09

文献综述

ENVI-met模型是一个三维的数值模型,研究小尺度气候范围内的地表,植物,大气间的相互作用。根据植物的高度不同,将其简化为几种典型类型,以叶面积体密度分布和根系面积分布数为主要指标。因此,可以模拟小型的植被,如草地和农作物等,也能够模拟参天大树。针对ENVI-met 在街道的热环境方面使用研究情况,大体可以分为校验准确性研究和分析应用性研究

ENVI-met的校验准确性主要通过实际数据测量和 ENVI-met 软件模拟,对比两者的数据,分析 ENIV-met 在该地区街谷中使用的可能性和准确性。例如王振利用ENVI-met模拟武汉市街区冬季和夏季的室外热环境,并与实测数据对比分析,结果表明:对比结果显示:夏季和冬季不同测点的风速风向、空气温度、相对湿度、地面温度和平均辐射温度的实测值与对应的 ENVI-met 模拟值基本一致;杨小山通过对比风环境模拟软件MISKAM和三维热环境模拟软件ENVI-met的数据结果来验证ENVI-met用于模拟热环境的可靠性,结合建筑能耗软件EnergyPlus来定量研究和评价室外热环境对建筑空调能耗的影响。

TobiEnioluMorakinyo等通过数值模拟数据和实测数据定量评估树荫对夏季室内外热环境的影响,并结PET(PhysiologicalEquivalentTemperature)指数评估室内外热舒适度;TobiEnioluMorakinyo利用ENVI-met模型模拟研究在覆盖率相同情况下,香港常见的不同树种对室外热环境的缓解作用,并对室外热环境进行“分级”,同时探索不同树种的节能潜力。

詹慧娟等人利用热环境模拟软件ENVI-met对三维植被的温度场进行了时间变化分析,并通过测量实地数据进行了植被组分温度的模拟验证,釆用独立敏感性分析,并分为类型敏感参数和数值敏感参数。分析结果表明,在不同类型敏感参数中初始日期最为敏感,边界模式较为敏感。在数值敏感参数中,土壤相对湿度对土壤表层温度的的影响最为敏感。尽管还有少许不足,研究结果仍表明ENVI-met是可以模拟植被场景的三维温度场及其时间变化的。

陈亭利用立体像对提取研究区建筑物、植被等高度数据,通过 ENVI-met 模拟南京市不同下垫面情况下的热环境环境,结合实测气象数据值来验证其模拟精度,结果表明:ENVI-met 模拟值与实测值相关性较高,具有很好的使用性;在此基础上分析影响室外热环境时空分布不同的影响因素。

张骏以西安市含光路为研究对象,针对 ENVI-met 模拟软件的准确性进行了分析,分别对同一场地不同尺度的模拟,不同高度的模拟值与实测值进行了 RMSE 和 MAPE 的比较分析,并对含光路街谷进行了舒适度模拟分析,提出了通过 ENVI-met 的有限网格让模拟更加趋近现实的操作方法。通过在夏季 8 日 17 日对西安市含光路吉祥村段的实测调研,取 80mtimes;80m 以测试点为研究区域,利用 ENVI-met 模拟,得到结论:(1)就测点的空间位置而言,排除人为因素的影响,ENVI-met 的模拟温度和湿度,道路两侧比道路中间的模拟结果更加精准。(2)就模拟时间而言,ENVI-met 软件模拟温度白天 12 小时的模拟结果相对23 小时的模拟更加精准。(3)就模拟的高度而言,1.5m 处的温度模拟更加精准。(4)各测点的 RMES 和 MAPE 值都在可以承受的范围之内,ENVI-met 可以很好的模拟西安含光路夏季的街谷温度变化情况。综合以上,说明 ENVI-met 可以很好的模拟出西安地区的温度和湿度变化情况。(5)ENVI-met 并不能准确的模拟出西安夏季风环境的情况。(6)ENVI-met 模拟的 UTCI 指数与实测值接近,说明 ENVI-met 可以模拟出西安含光路夏季舒适度分布情况。

张常旺选取济南市三种典型下垫面为研究区,利用无人机航测数据解译城市下垫面,利用 Smart3D 对研究区无人机数据进行处理提取建筑物高度,通过无人机高分辨率影像解译下垫面信息分布;基于这些数据信息建立研究区的 ENVI-met模型,通过便携式小型气象站实地测量获得研究区的气象数据,并以实测数据为初始参数设置数据和验证数据,通过 ENVI-met 对研究区的现状热环境进行模拟验证与分析。验证结果表明:模拟数据与实测数据的相关系数 R2的都在0.85 以上,模拟数据与实测数据具有较高的相关性;统计各个监测点的实测数据与模拟数据之间的 RMSE,其值均介于 0.62 ℃-1.35 ℃之间,误差在允许的范围内,说明 ENVI-met 能够较好的预测城市微观尺度的热环境的研究。

ENVI-met的分析应用性研究主要在校验成立的基础上,通过针对风环境、热环境或者单一的变量要素进行 ENVI-met 模拟对比,分析不同的变量情况下,提出有助于提升热环境的设计方法。例如邬尚霖,孙一民,以广州 4 条不同等级和朝向的街道作为模拟对象,利用热环境软件ENVI-met 对街道热环境进行模拟计算,发现街谷易形成局部高温区域,优化建筑界面形态可提高街谷风环境。通过提高街谷高宽比、优化建筑界面、增加通风廊道、加强路面透水性、提高绿化遮阳效率等多项城市设计策略协同作用,可以全面地提升街谷及附近街区的环境品质,改善街区整体热环境。

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