北京城市公园风环境的3个模拟

城市公园风环境模拟

 

目前城市风环境评价指标包含风速、风压、风害、涡旋和大气污染物等[13,24-25]。考虑到延庆区属多风地区，多风日风力等级均为5~6级风，较少出现7级以上，且延庆区全年空气质量排名居北京首位，较少出现污染天气，因此本研究忽略风害和大气污染物等评价指标的影响，根据研究目标、尺度和对象的特征，通过梳理筛选，最终选择适用于城市公园尺度且直接影响人群游憩行为的3个风环境评价指标：风速、风压和涡旋。

 

在公园物理空间实景模型的基础上，利用CFD模拟技术对各公园风环境进行分析。在模拟软件中设置进风口边界为模型大小的1.5倍，出风口边界为模型大小的2倍，其他方向边界为模型的1.0~1.5倍，边界高度设置为模型最大高度的4倍，模拟分析高度为1.5m。

涡旋模拟参考已有研究选用精度较高的标准k-ε模型[19]。根据采集的公园实测数据显示：春季风向主要为西风，平均风速为3.4m/s；夏季风向主要为东南风，平均风速为3.4m/s；秋季风向主要为西北风，平均风速为5.5m/s；冬季风向主要为西北风，平均风速为6.2m/s。

 

选取研究对象中面积最大的香水苑公园进行模型验证，采集10个监测点在不同季节的风环境数据，与数值模型进行模拟精度评价，所得标准化Cronbachα系数为0.976（＞0.9），验证了数值模拟的可靠性。

 

综合以上条件，对4个公园全年不同季节典型日期（春分、夏至、秋分、冬至）进行风环境模拟，生成分析结果（图1~3），可以直观识别出公园风环境不利位置。模拟结果显示：受公园周边城市道路等开敞空间的影响，各公园边界初始风速和风压均较大；对于边界种植连续密闭的公园，树木阻风效果最佳，公园内部存在大量静风区；单侧林带或种植稀疏的公园，树木仅起到一定阻风效果；公园部分区域被高速风场所覆盖，林带两侧风压差增大。