反射路面对城市峡谷反射率的影响

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摘要：太阳辐射在城市峡谷内形成多重反射，加剧城市热岛效应。峡谷太阳辐射吸收量与城市结构、墙体和路面反射率及时间显著相关。建立城市峡谷反射率数值模型，评估提高路面反射率能否有效提高城市峡谷反射率，并探讨反射路面对邻近建筑墙体的反射与散射辐射的影响。通过现场观测数据验证数值模型的可靠性。研究结果表明：建筑物高度与路面宽度之比（纵横比）是城市峡谷反射率最关键的影响因素，当峡谷纵横比

关键词：纵横比；反射路面；邻近建筑物；城市峡谷；反射率

中图分类号：TU111

文献标志码：A 文章编号：1674-4764（2016）03-0129-09

Abstract：An urban canyon absorbs more sunlight than a flat， open surface due to multiple reflections in the canyon， increasing the urban heat island effect （UHI）. One geo-engineering idea to mitigate the UHI to make the conventional pavements more reflective and to return more radiation to the sky. The urban canyon albedo （UCA） are modeled and the model with experimental observations are validated. We investigated whether increasing the pavement albedo can raise the UCA effectively based on evaluating the reflective diffuse radiation from the pavement to adjacent building walls. It is found that the ratio of building’s height to the road's width determines the UCA whereas other factors acts secondary roles. During summertime reflective pavements in an urban canyon reflect a sizable additional diffuse radiation to the adjacent walls. Reflective pavements are recommended for only an urban canyon with an aspect ratio no greater than 1.0.

Keywords：aspect ratio； reflective pavement； adjacent building； street canyon； albedo

城市结构包括建筑墙体、屋顶及道路，道路与建筑两侧的空气形成类似于峡谷的地貌特征称为城市峡谷。城市峡谷内部吸收或反射太阳辐射不同于平坦地面，城市峡谷内部某一面的反射辐射被其他面阻拦不能直接“逃出”峡谷，形成多重反射。而多重反射极大地增加城市峡谷太阳辐射吸收量，进而加剧城市热岛效应。

AIDA等[1-2]通过实验测试不同季节不同峡谷走向的城市峡谷反射率，结果表明，城市峡谷反射率随时间变化并与峡谷走向有关。基于此实验，研究人员采用数值模型研究城市峡谷高反射率墙体材料的隔热性能[3]、城市峡谷反射率[4]、日平均加权反射率[5]以及城市峡谷反射率日变化[6]。研究发现，城市峡谷反射率明显低于路面和建筑墙体的反射率。提高路面反射率是提高城市峡谷反射率的一种有效方法[7-8]。而路面反射率是可控的，其大小取决于路面材料及其龄期，通常在0.20～0.80之间。研究还表明，采用浅色骨料[9-10]、高反射率的路面铺筑材料[11-13]或者在路面涂反射涂料[14]的反射沥青路面比传统沥青路面反射更多的太阳辐射；采用白色填充料[15]、浅色水泥基体[16]或者白色面层技术[17]的反射水泥混凝土路面也比传统水泥路面反射更多的太阳辐射。这些研究结果证实反射路面能够有效地降低路面温度，但这些研究均测量平坦路面的温度，而提高城市峡谷路面反射率能否有效提高城市峡谷反射率尚未证实。

笔者基于城市峡谷不同结构面之间的多重反射建立城市峡谷反射率数值模型，并用实验观测值验证模型的可靠性。通过改变模型参数，查证路面反射率对城市峡谷反射率的影响，同时探讨反射路面能否向邻近建筑物反射可观的额外散射辐射。

1 建立模型

1.1 太阳位置

2 验证模型

采用文献[1]中的试验观测值验证数值模型的可靠性，该试验测量人造城市峡谷反射率。人造城市峡谷模型用水泥砖做建筑物墙体与屋顶，水泥砖墙体之间的部分做城市路面。试验所用人造城市峡谷的纵横比为1.0，但峡谷走向不同。试验观测地纬度为35.28°，晴朗天气。

为验证模型，将墙体和屋顶反射率和城市峡谷路面反射率叠加即为观测反射率。鉴于墙体和路面同为水泥混凝土材料，假定墙体与屋顶反射率ρh及路面反射率ρw为测量平坦混凝土地面的反射率 （如图3）。用线性内插法计算特定时间的平坦混凝土地面的反射率。图3对比不同季节的试验观测值与模拟值，试验观测值与模拟值的偏差较小，表明数值模型具有可靠性，而该偏差可能是因为试验观测地不确定的气象条件与人为因素造成的。

[16] MEDGAR L M， MARTHA G V. Solar reflectance values for concrete： intrinsic materical properties can minimize the heat island effect[J]. Concrete International，2008，30（8）：52-58.

[17] Sultana S. Extending asphalt pavement life with thin whitetopping[D]. Kansas：Kansas State University，2010.

[18] COOPER P I. The absorption of radiation in solar stills[J]. Solar Energy，1969，12（3）：333-346.

[19] HARTMANN D L. Global physical climatology[M]. Amsterdam：Elsevier， 1994.

[20] JACOBSON M Z. Fundamentals of atmospheric modeling[M].Cambridge： Cambridge University Press， 2005.

[21] DUFFIE J A， BECKMAN W A. Solar engineering of thermal processes[M]. New York：Wiley， 1980.

[22] ORGILL J， HOLLANDS K. Correlation equation for hourly diffuse radiation on a horizontal surface[J]. Solar Energy，1977，19（4）：357-359.

[23] QIN Y. Urban canyon albedo and its implication on the use of reflective cool pavements[J]. Energy and Buildings，2015，96：86-94.

[24] SOLAIMANIAN M， KENNEDY T W. Predicting maximum pavement surface temperature using maximum air temperature and hourly solar radiation[J]. Transportation Research Record，1993，1417：1-11.

[25] MARTA J N O P，HEIDER J P G，PAUIO M C F. A matrix approach coupled with Monte Carlo techniques for solving the net radiative balance of the urban block[J]. Boundary-Layer Meteorology，2007，122（1）：217-241.