DYNAMIC STABILITY ANALYSIS OF EMBEDDED MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES IN THERMAL ENVIRONMENT

In the present paper, the dynamic stability of multi-walled carbon nanotubes （MW- CNTs） embedded in an elastic medium is investigated including thermal environment effects. To this end, a nonlocal Timoshenko beam model is developed which captures small scale effects. Dynamic governing equations of the carbon nanotubes are formulated based on the Timoshenko beam theory including the effects of axial compressive force. Then a parametric study is conducted to investigate the influences of static load factor, temperature change, nonlocal parameter, slenderness ratio and spring constant of the elastic medium on the dynamic stability characteristics of MWCNTs with simply-supported end supports.

深圳市南山区某CBD商业街区室外热环境实测分析

中央商务区(CBD)是城市的经济发展中枢和各类商业活动的核心区域,具有极强的经济辐射能力。CBD商业街区的下垫面硬质化比例高、建筑空调制冷系统向外排热多、机动车流量大等特征有可能加剧城市热岛效应,引发城市热环境问题。基于深圳市南山区某CBD商业街区的室外热环境实测结果分析,探讨不同下垫面的城市建筑空间在过渡季节的热环境差异,分析其影响因素,为CBD商业街区的室外热环境优化设计研究提供参考。

天津市城市公园对城市热环境的降温效应研究

该文以遥感影像反演得出的天津市地表温度数据为基础,借助ENVI、GIS等软件获取公园内部温度数据与内部景观结构数据,通过SPSS对各景观要素与不同城市公园的降温效应进行相关性分析,探究影响热岛效应的主要因子,为缓解城市热环境提供参考。结果表明:①各公园对周围环境都有明显的降温效应,降温范围在60~400m之间,降温幅度在0~6℃之间,其中0~30m的降温幅度最大。②公园内平均地表温度与公园面积、周长、形状指数均呈显著负相关,公园面积超过10~16hm2,周长超过4~5km,公园降温速率变缓。③公园面积和水体比例是影响公园降温效应最主要因子,在公园规划建设中,应首要考虑面积与水体比例,在场地面积有限时,水体比例大于30%时公园降温效果明显。

北京城市副中心及周边区域蓝绿空间景观格局及降温效应评估

科学评估北京城市副中心及周边区域建设不同阶段景观格局和热环境,对其今后的发展规划和相关政策制定具有重要意义。以北京城市副中心外围规划为基准稍作调整作为研究区,选取2016年、2018年、2020年和2022年共4期资源三号遥感影像数据,以及Google Earth Engine(GEE)中4年6月1日-9月30日的Landsat 8遥感影像数据,通过面向对象分类、地表温度反演、相关性分析方法定量分析不同时期的蓝绿空间景观格局以及蓝绿空间的降温效应。结果表明:(1)2016-2022年,研究区蓝空间的面积占比在保持稳定的同时逐渐增加,绿空间的面积占比先减少后增加;(2)2016-2022年,北京城市副中心及周边区域蓝绿空间景观格局中各斑块类型在景观中的分布越来越均衡;(3)2016-2022年间,地表温度均值呈“上升—下降—上升”的波动变化,蓝空间的地表温度最低,其次是绿空间,蓝空间和绿空间在一定程度上起到降温的作用;(4)提高聚集度、减少人类活动的割裂程度、减小空间破碎度均可提升蓝绿空间的降温效应。总体而言,北京城市副中心及周边区域建设使得蓝绿空间面积增加,景观格局分布更加均衡,蓝绿空间的降温效果较为明显。

北京地区热力景观格局及典型城市景观的热环境效应

城市热环境是城市生态环境中的一个重要指标,将景观生态学理论融入到热环境研究中,尝试探讨北京地区热力景观格局及城市公园、道路景观的热环境效应。地表温度反演是分析热力景观格局及典型城市景观热环境效应的前提,论文以北京地区为例,首先利用两景ASTER影像数据采用TES算法定量反演地表温度。通过半变异函数分析地表温度空间异质性,确定最大采样尺度,然后在景观统计软件Fragstats中,计算不同粒度下的景观格局指数,分析热力景观格局及其尺度效应。通过景观斑块特征分析和缓冲区分析,探讨公园景观斑块、道路景观廊道特征的热环境效应。总体上公园景观对应的平均温度随着公园面积、边界长度的增加而减小,随着公园周长面积比增大而增大;随着距离公园渐远,地表温度升高,且升温趋势变缓。随着道路密度增加,道路平均温度显著升高,标准差显著降低,道路密度等级与道路平均温度的相关系数达到0.8021;随着距离道路中心线距离增加,缓冲区内的平均温度略有下降,但变化微弱。因此,应充分重视公园景观在缓解城市热环境方面的作用,合理布局城市道路。

城市土地利用的热环境效应研究--以宁波城区为例

选取宁波城区为研究对象,利用高分辨率的QUICKBIRD多光谱影像数据与Landsat ETM+热红外波段数据探求城市地区土地利用类型的热环境效应。采用剖面分析方法表征宁波城区的热环境空间分异状况;通过热环境效应总体贡献指数与面积加权贡献指数定量分析各种土地利用类型对城市热环境的正负效应。结果表明宁波城区存在热岛效应,建设用地内部地表温度差异明显;工矿仓储用地、平房住宅、交通运输用地、未利用地与公共建筑用地对宁波城区热环境效应具有正向贡献,其中工矿仓储用地最为明显;水域、农用地、生活居住用地和城市绿地对于城市热环境效应具有减缓作用,其中水域最为显著。

河流廊道景观的热环境效应分析

河流廊道景观显著区别于其他景观类型,深入细致地分析其热环境效应有助于掌握城市热环境变化的内在规律。以四川省绵阳市为例,以Quick Bird、TM遥感影像为主要数据源,借助ArcGIS数据处理平台,研究河流廊道景观的热环境效应。首先,利用缓冲区分析方法确定涪江、安昌河和芙蓉溪的降温范围分别为300m、250m和150m,然后针对三条河流降温范围内的平均温度和河面宽度进行分析,结果表明:河面宽度、水域面积和流经区域共同影响其降温效果,三条河流中涪江降温效果最显著,且同一条河流左右两侧的降温效果也存在一定差异。

基于道路布局的城市区域热环境数值模拟研究

对整个长沙市城区建筑及道路进行建模,并采用CFD软件Fluent对长沙市区域热环境进行模拟分析,结合红外线温度图对比验证.研究结果表明:绿地、水体覆盖面积对缓解城市热岛效应、改善城市空气质量有很大的作用;城市道路布局与城市区域热环境有很大的关联,城市道路的合理设计和布局可以很好地利用城市主导风进行自然通风;高层建筑布局与道路走向设计应当相契合,前后、高低错落布置,减少大面宽建筑,充分利用城市道路通风改善城市区域热环境.

城市典型水域景观的热环境效应

城市热岛效应是当前快速城市化进程中最具代表性的生态环境问题之一。热岛效应进一步影响着城市气候变化与城市可持续发展。现存大量研究证明了土地覆被改变导致的热辐射变化及人为热释放共同作用产生了城市热岛。然而,当前对缓解城市热岛效应要素的研究并不多见。以上海市中心城区为例,首先基于SPOT5影像的分类,提取了城市水域景观,再利用Landsat 7的ETM+的热红外波段,定量反演了城市地表热环境温度,然后利用GIS的空间分析功能,探讨了城市水域景观对热环境的影响。研究揭示水域景观在城市热环境中表现出明显的低温效应,而面状水域景观的热环境效应要强于线状河流景观。面状水域景观对热环境影响随着与热岛中心距离的增加而明显降低,此外还受到周围土地覆被的影响。线状河流景观的宽度与流经区域共同决定了其对城市热环境的影响能力。因此,在城市规划设计中,从缓解城市热岛效应出发,水域生态功能区的形态与空间设置可作为考虑因素之一。

城市屋面绿化生态热效应

文章在享有“火炉”之称的山城重庆夏末季节对草坪屋面与水泥屋面的热特性进行了对比实测分析 ,研究结果表明草坪屋面具有显著的生态热效应。

基于CFD的城市绿地空间格局热环境效应分析

运用CFD数值模拟方法,结合RS技术,对城市中五类常见的绿地空间格局在垂直和水平方向上进行温度场和风速场数值模拟,以探讨绿地空间格局对城市热环境的影响程度及方式。在绿地的垂直结构上,灌木层对流场的影响要大于乔木层;而乔木层对绿地内部的降温作用更为明显。在绿地的水平布局形式中,在绿地率相当的情况下,楔状格局具有较好的热环境效应,即该格局在城市中的降温效果最为明显;放射状和条带状的次之,点状格局对周边环境的降温效果要弱些,但各"绿点"(即组成该格局的各块绿地)在小范围内降温效果比较明显,可以作为改善局部小气候的手段;环状格局热环境效应最弱。将CFD技术引入城市热环境研究,利用遥感技术对其进行参数修正,使热环境研究更加准确完整,具有经济高效方便等优点。

城市公园景观的热环境效应

城市热环境受到地表的物理性质和人类社会经济活动的共同影响,是城市生态环境状况的综合体现。而城市公园景观的热环境效应显著区别于其它景观类型。城市公园景观的热环境效应研究对城市规划以及城市生态环境评价都具有重要意义。论文以上海市为例,首先提取了城市公园景观斑块的空间分布数据,再利用Landsat7的ETM+为基本数据源,定量反演了城市热环境温度,然后利用GIS中的空间分析功能,重点探讨了城市公园景观的热环境效应。公园景观斑块的面积、周长与其对应的温度具有负相关关系,而形状复杂性指数则与环境温度具有显著的正相关关系,形状复杂性指数则与环境温度的相关程度远高于面积、周长与热环境温度的相关程度。公园斑块的面积以及周长与公园对周围热环境的影响在统计上相关性较差;而形状复杂性指数则与其影响力则具有显著的正相关关系,形状越复杂,公园对周围热环境影响力越强。因此,在城市公园建设中,除了公园类型、空间选址外,边界形状也应作为考虑因素之一。

城镇化与绿地退化对城市热环境影响研究

城市的发展和城市化进程的加速,导致建设用地的迅速膨胀和生态景观绿地的急剧减少,最终改变了城市热环境。以广州南部快速发展区为例,基于Landsat6遥感影像数据定量分析城市化及绿地系统的变化情况及其城市地表热场和热岛效应空间分布情况,探讨城市热场及热岛效应受城市化和绿地退化(以NDVI为表征)影响的定量关系。研究表明,广州南部地区的热环境状况与其地形特征之间有较密切的联系,城市热环境的分布变化与城镇建设用地和NDVI的分布变化有一定的相关性,特别是与NDVI呈现线性负相关,即地表温度随着归一化植被指数的增大而降低。结果表明,城镇化与绿地退化是导致城市热岛分布变化的影响因素之一。最后从生态角度出发,提出通过构建城市点状绿岛和带状生态廊道来改善城市热环境的可能性。

太原市城市绿地斑块植被特征和形态特征的热环境效应研究

以太原市为研究对象,以TM遥感影像数据为基础数据来源,采用归一化植被指数作为绿地绿量指标,通过通径分析并建立植被指数与地表辐射温度之间、绿地斑块特征与绿地斑块对周边环境热效应之间的数量关系,分析了城市绿地斑块属性对城市绿地热环境效应的影响。通过研究植被指数与地表辐射温度之间的数量关系,提出了绿地内绿量对斑块内部热环境效应的高效区间,明确了绿地斑块属性因子对绿地斑块内部温度、斑块效应带温度和绿地斑块效应温度的影响,并据此提出了相应的斑块属性控制指标及其在风景园林设计中的意义。

基于增强回归树与区域增温敏感性指数的城市升温效应空间分异

热岛效应已成为城市化进程中备受关注的城市生态环境问题。有关城市热岛效应的研究对区域在地表升温过程中的空间分异关注尚不足。通过设计区域增温敏感性指数,借助增强回归树(boosted regression tree,BRT)机器学习算法,量化城市不同区域在地表升温过程中的敏感性差异。结果表明:(1)上海市各辖区增温敏感性从高至低依次是:黄浦区、杨浦区、虹口区、静安区、普陀区、徐汇区、长宁区、宝山区、闵行区、浦东新区、嘉定区、奉贤区、松江区、青浦区、金山区、崇明区;(2)区域增温敏感性在不同的温度梯度下具有明显差异,在高温梯度下区域间指数值的差异最大;(3)地表覆被的增温敏感性存在明显的区域分异特性;(4)基于BRT的增温敏感性指数具有较好的指示意义和较高的灵敏度。在城市热环境持续恶化背景下,探讨城市异质空间中地表温度变化的敏感性可为城市热环境调控提供科学依据。

江苏省未来城市化进程中资源环境效应的多情景模拟

以系统动力学为主模型,对江苏省未来城市化发展的4种典型模式进行了情景模拟与比较。结果表明,同时期内不同发展模式下的城市化所导致的资源环境效应强度存在较大差别。借鉴自然演变型、工业推动型和第三产业拉动型3种城市化发展模式,提出综合协调的发展模式;仿真比较显示,该发展模式既能有效化解城市化进程中的资源环境效应,又能促进城市化快速发展,是一种可持续发展模式。

建筑群对城市冠层动力、热力效应的数值试验研究

利用中尺度模式MM5,分别耦合传统的边界层参数化方案和城市冠层参数化方案,模拟了2001年冬季北京冠层大气的动力、热力特征,并和观测资料进行了对比分析。分析结果表明,城市冠层参数化方案更能细致描述建筑群对城市冠层大气的动力、热力作用。由于建筑群的动力、热力作用,使北京城区的温度升高,风速减小,湍流动能增强,形成了明显的增温区、阻风区和湍能增强区,中心均位于城区高大建筑群附近,并向郊区递减。

城市公园景观感知效应动态评价方法--基于景观视觉与热舒适性的叠加研究

结合景观感知主体(人群)的多样性和时间动态性,将城市公园景观视觉与热舒适性叠加,构建评估模型与方法,动态评价城市公园景观感知效应.首先,选择基本视觉元素和视觉敏感度两方面共6项指标计算景观视觉空间分布;其次,基于实测校正ENVI-met模型,模拟2h间隔的生理等效温度(PET),再利用热感觉投票获得热舒适性的空间分布;最后,依据季节和早中晚时间序列,对于少年、青年和中老年3类人群,利用现场访谈与问卷调查统计,确定景观视觉与热舒适性的叠加权重,获得动态评价结果.针对中老年人群在重庆市沙坪公园进行实证分析,得出秋季的早中晚叠加评价结果与实地调查结果较为相符.该评价方法结合景观视觉和热舒适性,基于人群构成,构建了城市公园景观感知效应的时间动态评价图谱,为城市公园景观空间环境的规划设计、感知制图,以及量化测度公园的生理和心理综合感知效应研究提供了一种新思路.

北京中心商务区夏季近地面气温时空分布特征

利用2012年6—8月31个自动观测站气温资料,分析了北京中心商务区(CBD)夏季近地面气温时空分布特征及影响因子,并将CBD地区夏季气温监测数据与朝阳区气象站同期地面气温进行比较。结果表明:下垫面类型和人为热排放等差异是直接影响城市CBD近地面气温空间分布的主要原因。人口密集区、高层建筑与柏油路面集中区成为夏季月平均气温高值中心,较绿地覆盖区域的低值中心偏高约1.0℃;夜间人类活动及车辆使用造成的人为热排放是导致夜间城市地面气温空间差异的主要原因,而白天气温空间差异相对较小。CBD地区与朝阳站平均温差存在较明显的周内和日内变化规律,且白天和夜间二者温差基本都为正值,但夜间的差值更加明显,即CBD地区平均气温一般高于朝阳站,表现出明显的附加城市热岛效应,而且这种附加城市热岛效应具有同城市热岛强度相近的日内变化规律。进一步分析表明,不同天气条件下CBD区域的附加城市热岛强度表现出显著差异,晴好微风少云天气情况下,附加城市热岛效应更明显,主要表现在夜间;阴天、高湿天气条件下,附加城市热岛效应在白天和夜间均较弱;降水天气条件下附加城市热岛效应日夜差异最小,说明日照和太阳辐射在引起附加城市热岛效应方面起着重要作用。不同天气条件下CBD地区内部的附加城市热岛效应空间分布基本一致。

山地城市空间形态对热环境的影响

以重庆市为例,从城市空间形态分析了山地城市布局、下垫面的热辐射特性与山地风场分布特点,及其对山地城市热环境与热岛强度的影响。利用地表红外热像图,以夏季热环境实测数据分析了山地城市不同下垫面热场的分布。提出一些有利于减弱热岛效应的建议,可为山地城市设计及山地城市旧城改造提供指导。