城市道路铺装温度场及其对近地表大气温度的影响研究

论文摘要

城市热岛效应是城市近地表大气年温度大于其郊区温度的现象,城市地表组成情况是其重要影响因素。随着社会经济发展,城市规模不断扩大,愈发加剧了城市热岛效应,其所造成的全球气候变暖、大气污染、城市雾霾等环境问题进一步凸显。城市道路作为城市地表的重要组成部分,以其特殊的热物特性对近地表大气温度产生显著影响,道路铺装作为道路表层结构,是城市道路以热散射形式影响近地大气的直接载体。因此,本文以城市道路铺装对城市热岛效应的影响为研究对象,分析道路铺装的温度场及其影响因素,建立以城市道路铺装为基础的城市热岛效应评价指标,为缓解城市热岛效应提供思路与参考依据。本研究通过分析影响城市热岛效应产生和发展的因素,实测并分析西安市不同铺装路表温度与近地表大气温度的关系,验证了城市道路铺装对城市热岛效应影响的显著性。建立沥青铺装与水泥铺装温度场有限元模型,利用实测值验证了模型的可靠性,在此基础上初步分析了沥青与水泥铺装特征点处的温度分布情况。结果表明,沥青铺装温度变化情况与水泥铺装相似,各铺装特征点处温度变化规律与近地表大气温度变化规律一致,均呈现出正弦变化趋势,同时确定了影响铺装温度场的外部因素为气温、太阳辐射及风速,内部因素为铺装材料性质和铺装结构。利用模型模拟分析内外部因素不同取值条件下铺装温度场的分布情况,铺装温度与太阳辐射值、近地表大气温度及铺装吸收率呈正相关,与风速及铺装导热系数、比热容、发射率、含水率、空隙率、厚度呈负相关。进一步对内部因素的敏感度分析可知,铺装材料热物性敏感度由高到低依次为:吸收率>导热系数>比热容>发射率;铺装结构敏感度由高到低依次为:含水率>空隙率>厚度。根据各因素敏感度的不同,结合实际道路铺装情况,从城市道路铺装角度建立城市热岛效应的评价指标:铺装材料的导热系数、比热容、吸收率和发射率,铺装结构的空隙率和含水率,并通过层次分析法确定各指标的影响权重及评价标准,选取以模糊评价法对城市热岛效应进行综合评价。选取四种道路铺装方案利用模糊评价法进行比选,优选出最佳方案,并通过铺装温度场模型验证了所选方案的最优性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 道路铺装
•     1.2.2 城市热岛效应及其评价指标
•   1.3 主要研究内容及技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 研究技术路线
• 第二章 道路铺装对城市热岛效应的影响分析
•   2.1 城市热岛效应的概念及其危害
•   2.2 城市热岛效应形成与发展的因素分析
•     2.2.1 自然因素
•     2.2.2 人为因素
•   2.3 道路铺装对城市热岛效应的影响分析
•     2.3.1 西安市不同区域同种铺装道路路表温度变化分析
•     2.3.2 西安市同一区域不同铺装道路路表温度变化分析
•     2.3.3 城市道路路表温度与气温关系分析
•   2.4 本章小结
• 第三章 道路铺装温度场模型与可靠性分析
•   3.1 铺装温度场知识基础
•     3.1.1 传热基本方式
•     3.1.2 传热方程
•     3.1.3 边界条件
•   3.2 道路铺装温度场模型建立
•     3.2.1 热分析有限元法和基本假设
•     3.2.2 道路铺装温度场二维模型
•   3.3 温度场模型验证
•     3.3.1 沥青铺装模型验证
•     3.3.2 水泥铺装模型验证
•   3.4 沥青铺装和水泥铺装温度分布
•     3.4.1 沥青铺装
•     3.4.2 水泥铺装
•     3.4.3 铺装温度分布分析
•   3.5 本章小结
• 第四章 道路铺装温度场影响因素分析
•   4.1 外部因素影响分析
•     4.1.1 气温和风速
•     4.1.2 太阳有效辐射
•   4.2 内部因素影响分析
•     4.2.1 道路铺装材料
•     4.2.2 道路铺装结构
•   4.3 温度场内部影响因素敏感性分析
•     4.3.1 道路铺装材料
•     4.3.2 道路铺装结构
•   4.4 本章小结
• 第五章 基于道路铺装的城市热岛效应评价指标研究
•   5.1 城市热岛效应已有评价指标分析
•     5.1.1 已有评价指标
•     5.1.2 分析已有评价指标
•   5.2 建立评价指标
•     5.2.1 评价必要性分析
•     5.2.2 评价指标建立原则
•     5.2.3 评价指标
•     5.2.4 评价指标权重分析
•   5.3 确定评价标准
•     5.3.1 评价标准依据
•     5.3.2 建立评价标准
•   5.4 城市热岛效应的综合评价
•     5.4.1 模糊综合评价法
•     5.4.2 模糊隶属度函数
•   5.5 综合评价指标的应用
•   5.6 本章小结
• 主要研究结论及建议
•   主要研究结论
•   进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于淼

导师: 马骉

关键词: 道路工程,道路铺装,城市热岛效应,温度场,评价指标

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用,公路与水路运输

单位: 长安大学

分类号: X16;U416.2

总页数: 124

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