孔隙率对多孔透水路面反射率影响的试验研究

发布时间：2020-06-26 21:05

【摘要】：随着经济的发展,城市人口增加、城市建筑规模扩大,城市交通便利化的发展使土壤下垫面被沥青、混凝土等硬质下垫面取代,加之城市人工热源的增加加速城市局部高温区的形成,产生城市热岛效应。城市热岛效应的产生威胁居民身体健康,危害社会经济发展。为降低城市化建设引发的弊端,以低影响开发策略为主的海绵城市建设成为新的城市发展方向,透水、排水路面作为其发展策略之一,已在各个城市形成试点。基于此,本文采用试验实测的研究方法,对透水沥青路面太阳热辐射的反射率展开研究,以期通过控制路面对太阳辐射量的吸收,降低路面热储备,减少夜晚路面的热排放,进而缓解城市局部高温效应。本文主要开展了以下几个方面的研究:(1)对比分析现有曲面反射率的测量方法,选取一种有限目标反射率的测量方法,并根据该方法的测量要求对反射仪进行改造,并增设光圈,使向下的反射仪仅接收来自目标试样的反射,测量过程中仅使用一块参考板标定即可,简化了试验步骤。(2)为研究面孔隙率与试样表面反射率的关系,利用Matlab图像处理技术分析试样表面的孔隙率,将获取的图像利用Matlab中编写的程序命令,对图像进行灰度化、中值滤波、形态学运算、对比度调节、图像二值化等一系列处理,其中图像二值化中的阈值分割是区分孔隙与实体结构的关键。因此,必须依据像素的灰度值先确定一个标准灰度值作为阈值分割的标准。(3)为揭示透水沥青路面反射率的变化规律及受控机理,通过试验实测分析不同孔隙率的透水沥青试样反射率的变化规律,表明:当试样的孔隙率增大时,试样反射率呈递减趋势,孔隙结构的多重吸收作用抑制了反射率的提高。(4)为研究路表太阳能反射特性,对透水沥青试样的反射机理进行分析。由于全连通孔隙与半连通孔隙形成的孔洞结构,使太阳辐射在孔壁间产生多次反射,增加太阳辐射的吸收量。同时,由于全连通孔隙的贯通性,也使部分太阳辐射透过孔隙向内部传播。(5)为验证透水路面在含水状态下对太阳辐射的作用效果,对透水沥青试样在含水与未含水作用下的反射率进行自对比分析,表明:由于水分子存在含水试样表面反射率明显低于未含水试样。
【学位授予单位】：绍兴文理学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.2
【图文】：

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图 1.1 城市热岛效应示意图Fig.1.1 Schematic diagram of urban heat island effect沥青路面作为城市化发展的产物，由于其路面的颜色较深，对太阳热辐射光段的吸收能力较强，吸收率高达 0.80~0.85[1]，其吸收的热量储存在路面结，使路面温度高于气温，影响路面结构的稳定性，同时降低人体热舒适性。城市温度较高，城市上升气流中臭氧、氮氧化物及污染物的含量增加，对人康产生威胁[2]。同时，粉尘污染物对太阳长波辐射进行的二次吸收，加剧环度增长，城市温度升高建筑冷却耗能随之增加。研究表明，城市温度每增℃，城市电能消耗将增加 2%~4%[3]。由于路面释放的显热是引起城市热岛效主要原因之一，降低路面温度可在一定程度上缓解热岛效应的影响。为降低热岛效应对人类生产、生活产生的不利影响，国内外研究员致力于研究冷路术[4]。冷路面技术是通过控制路面反射率来降低路面热辐射的吸收，抑制路温，降低建筑能耗，改善城市环境。随着城市道路网密度的增加，行车噪音不仅污染城市环境，同时对城市居睡眠质量产生不利影响。国家噪音标准表明，以居住为主的区域夜间睡眠的

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图 2.1 多孔沥青路面光热环境示意图ig. 2.1 Schematic diagram of light and heat environment of porous asphalt paveme气逆辐射的值可由式（2-2）计算[57]：4ssE εσT（Es—大气逆辐射能量，W/m2； —大气发射率，晴天取0.82，阴天取 0.94；σ—斯蒂芬波尔曼兹常数，5.67×10-8W/（m2·K4）。Ts—天空有效温度，K；其值计算方法如下[57]：1.5s0T 0. 0552T（T0—气温的绝对温度，K。路面的热量组成分析，路面热量来源于三部分：太阳直接辐射，散射辐射。路面除吸收来自外界的能量，也自发的对外界产生能量辐射及路面反射的方式将能量传递到大气中，且随着路面温度上升，路强。路面温度与环境温度产生温差时，会自发的产生热对流现象，

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