基于复杂网络理论的城市风道拓扑特性研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:uxc
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近年来,我国大力发展城市经济,人口大量聚集在市区内,城市土地日益紧张,城市建设朝建筑高度的升高和建筑密度的增大两个方向发展,能高效的利用土地资源,在一定程度上缓解用地紧张的局面,但也引发了许多环境问题。城市大规模的开发,其下垫面变得更加粗糙,城市通风效率受到了极大的影响。同时,工业生产和人类生活产生的废气、烟尘和汽车尾气等在城市中滞留得不到及时排出,造成了城市空气质量的下降,由此引发了许多城市气候问题,比如城市热岛效应、空气污染等。城市风环境直接影响城市的空气循环和城市气候。所以,在城市规划设计中,合理的规划城市通风道,有助于改善城市内部通风情况,使得城市内部污染物得到及时的扩散,对城市气候进行及时调控,从而减少空气污染和热岛效应等气候问题的发生。随着现代化城市内部结构越来越复杂多样,简单传统、角度单一的城市通风模型越来越不适用。21世纪是复杂性的世纪,系统也成为主要的研究对象,而复杂网络是能够描述复杂系统的一种工具。鉴于此,为了更加系统、科学、全面地展开研究,本文选择复杂网络对城市风道进行深入的探讨与分析,主要工作如下:首先,详细阐述了建筑物及其阴影成像的几何关系原理,基于Google Earth影像提取模拟区域建筑的高度,为下一步模拟区域三维模型的建立提供理论基础和数据基础。然后,在CFD相关理论和软件的支持下,结合模拟区域的实际情况,对模拟区域进行了风环境数值模拟,得到该区域内的风环境状况分布云图。最后,基于ArcGIS软件构建了城市通风道的复杂网络模型,并以CFD模拟结果为基础对每条通风道进行了定量描述,将城市通风道划分成了五个等级。基于复杂网络理论,运用复杂网络的统计参数,全面、深入地分析了不同等级通风道之间的拓扑关系及演变规律。最后对无权和加权通风道网络的特性进行了比较分析。
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