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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种整合WRFCALMET模拟和FAI计算的轨道站点地区风环境评价方法，采用多尺度复合模拟方法——WRFCALMET模式来模拟风场，获取全市及地铁站点周边的详细风场信息，同时，引入迎风面积指数FAI这一指标，通过构建地理信息系统GIS数据库，利用数字高程模型DEM、建筑数据和模拟的气象数据计算研究站点地区的FAI；最后，选择平均风速和迎风面积指数FAI两个风环境评价的指标对站点地区风环境进行评价。本发明能够实现站点地区高精度的风场信息快速模拟和站点地区风环境的综合评价。

主权项：1.一种整合WRFCALMET模拟和FAI计算的轨道站点地区风环境评价方法，其特征在于，采用多尺度复合模拟方法——WRFCALMET模式来模拟风场，获取全市及地铁站点周边的详细风场信息，同时，引入迎风面积指数FAI这一指标，通过构建地理信息系统GIS数据库，利用数字高程模型DEM、建筑数据和模拟的气象数据计算研究站点地区的FAI；最后，选择平均风速和迎风面积指数两个指标，对两个指标进行描述性分析，分析其各自的数值特征和空间分布特征，并对两个指标采用k-means聚类分析，综合对站点地区风环境进行评价，具体包括以下步骤：S1、基于WRFCALMET模式的城市风环境模拟S11、中尺度WRF模式采用WRF模型进行模拟分析，WRF模型的初始场和侧边界条件均来源于ERA5再分析资料；S12、降尺度CALMET模式在WRF模型提供的大尺度气象数据基础上，采用CALMET模型进行降尺度处理，CALMET模型包括两个核心组成部分：诊断风场模块和微气象模块；首先，利用诊断风场模块，CALMET模型将WRF模型模拟结果中分辨率为1km的气象场数据作为初始猜测风场，在此基础上，通过地形动力学调整、坡面流调整以及地形阻塞效应的考量，CALMET模型能够生成更加适应地形复杂性的第一步风场，随后，CALMET模型进一步引入实测观测数据，通过精细的插值和平滑处理，最终生成精确度更高的风场信息；在微气象模块中，CALMET模型使用参数化方法描述大气边界层的结构，通过对研究区域进行针对性的风场诊断，CALMET模型采用100m网格距，按照研究区域划分网格，其中，垂直方向上最低层位于10m的地面高度之上，从而实现对研究区域风场的精细化模拟；S13、风场信息提取处理在完成了基于WRFCALMET模型的风环境模拟之后，对模拟结果的数据进行提取和处理，从模型输出中提取风速、风向以及风频信息，并将这些信息转化为ncl格式文件供python读取；首先，通过编写Python脚本，对WRF模型和CALMET模型生成的风速、风向以及风频数据进行读取，利用Python环境下的NumPy和SciPy库，计算平均风速和风向；在得到初步处理后的风速、风向以及风频数据之后，使用ArcGIS软件进行地理空间处理和分析，生成研究范围内的风速分布图，并通过栅格计算工具提取并再次计算平均风速；S2、基于WRFCALMET风场信息的站点周边地区迎风面积指数FAI计算S21、风向、风频数据结合WRFCALMET模式模拟的风场数据，计算各风向的风频，计算公式如下： 式中：Am为风在m方位出现的频率；Km为风在m方位被统计到的次数；C为静风出现的次数；S22、站点地区FAI计算栅格形式和分辨率选择：利用ArcGis渔网划分工具，选择30m网格建筑进行迎风面积指数的计算；S23、迎风面积指数FAI计算：迎风面积指数计算公式如下： 其中， λfθ代表单一风向建筑迎风面积指数即垂直于某一风向的建筑迎风面面积与建筑所在地块面积比，简称特定风向的FAI；Pθ代表特定风向的频率，迎风面积指数越大，表示该地区阻碍风能力强，反之则阻碍风能力弱；AT是研究场地的平均面积；n表示风向；AF是每个建筑物或山坡面投影到垂直于进入风向的平面上的总面积；bfθ代表建筑物投影在垂直于进入特定风向的平面的宽度；hfθ代表建筑物投影在垂直于进入特定风向的平面的高度；接下来，利用地理信息系统GIS，对迎风面积指数FAI数据进行可视化处理并计算每个站点的迎风面积指数FAI的平均值。

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百度查询： 东南大学 一种整合WRF/CALMET模拟和FAI计算的轨道站点地区风环境评价方法