基于WRF-CFD耦合的复杂城市形态街道通风性能模拟研究

目的研究静稳天气下复杂城市形态街道的通风性能。方法用WRF中尺度气象模式耦合CFD流体模型,通过选取冬季一次静稳天气过程,对南京市不同城市形态的街区通风性能进行分析,评价不同形态街区的通风性能,给出现有城市通风性能的状态,并对城市规划提供合理的意见。结果静稳天气条件下,人口密集居住的住宅区,通风性能严重不足,大部分街区风速只有0.3m/s,不利于居民的健康生活。局部区域的通风性能主要由街道的交叉口位置和街道与主导风向的位置关系决定,此次静稳天气综合型切片的中心区域通风性能明显优于中心区和住宅区。在迎风向的街谷或道路的通风性能明显,在静稳天气下能够达到2～3m/s,很好地起到了城市通风走廊的作用。结论合理的城市设计和建筑布局能够有效地增加局部区域,尤其是高密度地区的通风性能,有利于污染物等的扩散以及居民的健康。     

面向场景的城市PM2.5浓度空间分布精细模拟

针对传统PM_2.5浓度空间分布模拟方法忽略了城市内部如道路、工厂、居民区、景区等不同微环境整体对PM_2.5浓度影响机制的缺陷,本研究提出一种微环境PM_2.5浓度场景分异的理论假设,并以湖南长沙主城区为例,结合基于污染先验知识划分的城市微环境场景空间分布与自主设计加密观测场获取的203个监测点小时PM_2.5浓度加密数据,分析城市微环境PM_2.5浓度场景时空分异特征.在此基础上,耦合地理加权回归（GWR）与人工神经网络（ANN）方法,构建微环境场景增强下的PM_2.5浓度空间分布精细模拟GWR-ANN模型,开展城市内部高空间分辨率PM_2.5污染制图.结果表明：不同微环境场景间PM_2.5浓度存在显著时空差异,地表覆盖类型相同但分别位于2个不同场景的监测点间PM_2.5浓度差会随时间发生变化;耦合微环境场景变量的GWR-ANN模型能够有效精细模拟PM_2.5浓度的空间分布,模型拟合效果与交叉检验精度指标整体优于无场景变量参与的GWR-ANN模型（除部分时相较为接近外,检验R²：0.76~0.84vs.0.57~0.81）;场景增强下的PM_2.5浓度空间分布100m级分辨率模拟估算结果可以较好揭示研究区PM_2.5浓度高低值局地变化特征.     

1989~2015年海口城市热环境与景观格局的时空演变及其相互关系

利用1989,1999,2007和2015年的4期Landsat 5TM/8OLI-TIRS遥感数据,综合应用遥感、地理信息系统、景观生态学和统计分析相结合的方法,探讨海口城市热环境与景观格局的时空演变关系.结果显示,1989~2015年间,海口城市陆地表面温度（LST）总体呈逐步上升的趋势.城市热岛面积逐步扩大,空间质心向西南方向转移,且在2007年以后转移速率明显加快;冷岛质心则向东部生态核心区转移.城市LST较高的区域往往与不透水表面分布一致,较低的LST与绿地或水体分布一致.4期绿地的平均LST比不透水表面低4.17℃,其中2015年绿地景观类型百分比（PLAND）每增加10%导致LST下降0.57℃;不透水表面每增加10%,LST则上升0.78℃.不同时期绿地和不透水表面的平均LST与PLAND、最大斑块指数（LPI）、聚集度指数（AI）均表现为一致的极显著相关关系,且相关性逐年增强,其中绿地为负相关,不透水表面为正相关;景观斑块的大小和聚集程度对城市LST有较大影响.研究结果可以拓展对城市热环境与景观格局时空演变关系的认识,为城市规划和决策者提供参考.     

厦门市城市绿地雨洪减排效应评价

城市绿地在对雨水的渗透、滞留和调蓄方面具有非常显著的作用,能够有效削减城市的雨洪流量,缓解内涝压力.以海绵城市试点——厦门市为典型区,在日降雨数据、土地利用数据、土壤类型数据、城市绿地空间分布数据和城市建成区空间范围数据等多源数据的支撑下,系统评价了厦门市建成区城市绿地的雨洪减排效应.其中,雨洪减排效应的实物量通过SCS（Soil Conservation Service）模型进行评估,价值量则利用替代市场法进行估算.结果表明:2010年厦门市单位城市绿地削减的雨洪径流深为262.28 mm,削减的雨洪径流总量为4 385.40×104 m3,减排服务价值为2.75×108元;2015年单位城市绿地削减的雨洪径流深为335.77 mm,削减的雨洪径流总量为7 634.37×104 m3,减排服务价值为5.49×108元.城市绿地面积、降水量及其时程分配是影响城市绿地雨洪减排效应的关键因子,在其共同驱动下,2015年厦门市城市绿地的雨洪减排效应较2010年显著增加.研究显示,SCS模型在数据输入和参数率定等方面具有显著优势,能够在地理空间上连续模拟厦门市整个建成区的产流量,进而实现行政区单元和城市绿地类型单元雨洪减排效应的双重评价,3种城市绿地类型（乔木、灌木和草本）单位面积的雨洪减排效应并无明显差异,受绿地面积支配,厦门市80%的城市绿地雨洪减排效应由乔木绿地产生.      

城市污水管网中污染物冲刷与沉积规律

为探明城市污水管网中污染物的冲刷与沉积规律,对西安市污水管网进行实际调研,结果表明,污水支管和干管的沉积物厚度时变化较大,变化量分别为0~24 mm和0~12 mm,管道污水中颗粒态污染物发生沉积和冲刷的概率高;而污水主干管的沉积物厚度时变化较小,管道内颗粒物沉积与沉积物冲刷水平维持相对平衡.为进一步明确污水中污染物浓度变化与水流流速的关系,建立了污水管道冲刷与沉积模拟中试装置,研究了不同流速下管道中碳(有机)、氮、磷三类污染物含量和粒径分布的变化规律.结果表明,随着污水流速的增加,冲刷强度增大,管道中污染物浓度急剧升高,通过粒径分布监测结果可知,管道中有机污染物易存在于粒径较大的颗粒物上,氮、磷类污染物易吸附在粒径较小的颗粒物上;当流速小于0.6 m·s~(-1)时,污水中颗粒态污染物的沉积作用大于冲刷作用,发生物理沉积,造成污水中碳源不足,当流速大于0.6 m·s~(-1)时,水流冲刷强度增大,沉积物被水流大量携带,但污水中碳类有机污染物的增加比重大于氮和磷类污染物,使现有污水碳源不足得到改观,利于生物脱氮除磷工艺的碳源需求.     

昆明市老运粮河污染治理的模拟研究

在快速城市化进程中,城市的建设和发展受到黑臭水体问题的挑战.以昆明市老运粮河为例,根据质量守恒原理,构建了昆明市老运粮河污染治理效果模拟系统,通过模拟,计算了老运粮河的入滇污染负荷,以及不同污染治理措施的治理效果,并对模拟系统的不确定性进行了初步分析.结果表明,老运粮河的年入滇总水量为9565.9×10~4t,COD、TN、TP和NH_3-N的年入滇总负荷分别为26250、3232、415.9和2135.5 t;区域内产生的点源污染负荷远大于非点源污染负荷;污水厂处理是去除污染物的主要途径,其中,旱季污水的处理对于全年的污染物削减起到最主要的作用;雨季源头削减措施的应用对雨季污水处理有很大作用;影响模拟结果的不确定性因素很多,分析认为由此带来的风险问题不可忽视.     

克拉玛依城市土壤的环境磁学特征研究

对克拉玛依市土壤环境磁学特征进行研究,并探讨土壤磁性增强的机制。结果表明:低频质量磁化率(χLF)在不同用地上依次表现为:交通运输用地商业用地林地公共设施用地未建设用地居住用地。交通运输用地、公共设施用地较居住用地、非建设用地的土壤以低矫顽力的亚铁磁性矿物含量较高和少量不完全反铁磁性矿物,且磁性颗粒以多畴(MD)颗粒为主,含少量的单畴(SP)颗粒和稳定单畴(SSD)颗粒,与交通运输用地、公共设施用地受到汽车尾气和其他人为活动产生的污染物中含有大量的粗颗粒亚铁磁性矿物密切相关。     

城镇污泥总磷测定条件的优化选择研究

根据住建部要求对(CJ/T221-2005)《城市污水处理厂污泥检验方法》进行修订和完善.依据水中总磷的测定原理,通过过硫酸钾消解后钼酸铵分光光度法对污泥中的总磷进行测定,并对过硫酸钾消解后钼酸铵分光光度法的实验条件,包括污泥样品取样量、过硫酸钾溶液加入量和消解时间进行了优化选择.结果发现污泥样品取样量为0.1 g左右,过硫酸钾溶液加入量为50 mL,消解时间为30 min的条件下,加标回收率在90%~105%之间.结果提示我们进行优化选择的方法能满足实验室的要求,可作为城镇污泥中总磷的测定方法.     

南京市、苏州市及南通市城区道路扬尘排放特性研究

在江苏南京、苏州和南通三个城市中选取10个采样点,以采集的扬尘样品为研究对象,分析了灼烧减量和扬尘组分.结果表明:南京、南通与苏州元素占比排列基本一致,排列前几位的为Si、Ca、Fe、Al;扬尘化学组分在不同地区有较大差别,南通和苏州扬尘的有机挥发性物质含量较高,城市扬尘主要来源于土壤沙尘的微小颗粒物;同一城市不同用地类型采样点也呈现出一定的规律性,施工区域的SiO2含量最高,商业区和住宅区Al比其他区域高.     

以环境保护为基础的城市公园生态设计研究

从环境保护视野对城市公园景观优化设计进行研究,以环境保护为基础,探讨城市公园景观优化设计中应用环境保护的原则,以太原公园为例,介绍其景观优化设计方式,包括改善城市公园湖滨游步道的林荫绿化情况,增建亲水空间,优化座椅、休闲亭和餐饮设施,改善水景别墅前绿化景观,提升公园整体植物景观层次感,规划城市公园水生植物景观.总结出城市公园景观优化设计的策略主要为:设计湖滨亲水设施、营造水上景观、配置城市公园植物景观、设置沿岸的水景.