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摘要
城市下垫面的不透水性是导致城市热岛现象的主要原因之一。透水铺装作为一种新型多孔人工路面铺装形式,与不透水铺装相比,其不仅可渗透水分而且可在面层材料内截流一定的水分并利用水分蒸发带走累积的热量,从而降低铺装表面温度,进而缓解城市热岛效应。然而,透水铺装蒸发降温性能受其面层材料性能影响较大,且该性能多被生产厂家所忽略,这为通过推广透水铺装缓解城市热岛带来了极大障碍。基于此,本文开展了以下工作:1)透水铺装面层材料吸水及保水性能评估。通过对我国湿热地区透水铺装面层材料生产厂家进行广泛调研,本文选定5种典型透水铺装面层材料作为样本,参考国内外测试标准,建立了透水铺装面层材料的吸水及保水性能参数数据库及评价方法。2)透水铺装面层材料蒸发降温差异研究。通过热湿气候风洞实验,本文揭示了透水铺装面层材料热湿物理性质对其蒸发降温效果的影响规律,发现与饱和体积含水率相比,毛细吸水速率对促进材料表面温降的贡献更大,反射率对材料表面温降贡献程度相比较蒸发较弱,蒸发不同阶段能量消耗的不均匀是导致该差异的主要原因。3)典型透水铺装面层材料蒸发量模型研究。基于湿热地区典型代表城市广州的夏季典型气象日,本文建立了三种典型透水铺装面层材料24小时逐时刻开始的累计蒸发量回归方程。同时,参考土壤学领域利用蒸发阻力计算蒸发量的方法,回归了上述典型材料的体积含水率与蒸发阻力的关系方程。4)典型透水铺装蒸发降温对室外热环境影响研究。通过广州夏季典型透水铺装室外样本实测,本文探明了不同类型透水铺装蒸发对地表温度、近地面空气温湿度及热环境指标WBGT及THI的影响规律,基于建立的透水铺装一维非稳态传热模型,本文利用上述室外实测数据检验了蒸发阻力模型预测蒸发量的精度,探讨了不同淋水时刻对铺装表面温度的改善程度。本研究首次从透水铺装面层材料吸水及保水性能的角度出发,明确了吸水、保水及反射率对透水铺装面层材料蒸发降温的影响程度,建立了典型透水铺装面层材料累计蒸发量数据库,回归并验证了利用蒸发阻力计算透水铺装面层材料蒸发速率的方程,给出了合理的透水铺装淋水方式。该研究为合理利用透水铺装缓解室外热环境的奠定了基础。
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