城市交叉口与广场形态对洪涝-风联合环境下行人安全风险的CFD模拟研究

针对洪涝与强风复合灾害中行人安全评估的空白，研究人员采用计算流体力学(CFD)技术，系统模拟了11种交叉口和19种广场形态对行人倾倒风险(CHR)的影响。研究发现X形交叉口风险最低，三角广场在0o和45o来流方向均表现最优，为城市防灾规划提供了量化依据。

　　

随着全球气候变化与城市化进程加速，洪涝与强风复合灾害频发，仅2012年飓风"桑迪"就造成纽约48人死亡及190亿美元损失。这类事件中，城市交叉口和广场作为行人密集区，其形态设计如何影响复合灾害下的安全风险，成为亟待解决的科学问题。现有研究多聚焦单一灾害的流体动力学特征，对建筑群布局与复合灾害的交互机制认知不足。

中国的研究团队在《Sustainable Cities and Society》发表论文，首次通过计算流体力学(CFD)技术量化评估了不同城市形态的行人风险。研究构建了11类交叉口（含三岔/四岔路）和19种广场（矩形/三角形等）的数值模型，基于流体速度、淹没深度和行人高度风速数据，采用理论阈值公式计算倾倒风险(CHR)。关键技术包括：1) ANSYS Fluent软件模拟洪涝-风耦合场；2) 通过水槽实验和风洞数据验证模型；3) 参数化分析交叉口宽度、来流方向(0^o/45^o)等变量。

结果分析：街道交叉口场景

• 来流方向显著影响风险，四岔路口极端风险区占比波动达10.63%-60.64%，远高于三岔路(41.3%-50.9%)
• X形交叉口在所有构型中风险最低，其分段宽度变化不改变风险区分布趋势
• 主街道沿线风险激增，与建筑群产生的涡流强化效应直接相关

结果分析：城市广场场景

• 三角广场在0^o和45^o来流下均表现最优
• 入口布局和宽度显著改变风险分布，单侧入口设计风险较双侧降低23%
• 椭圆形广场中心区域出现高风险"滞流区"，与二次环流形成有关

讨论与结论
研究揭示了城市形态与复合灾害风险的深层关联：交叉口的几何对称性（如X形）可有效分散流体冲击，而广场的锐角设计（三角形）能削弱涡流强度。该成果为《海绵城市建设技术指南》提供了微观尺度的理论支撑，建议在高风险区优先采用三角广场与X形交叉口组合设计。局限性在于未考虑行道树、地下空间等复杂要素，未来需结合真实城市三维数据进行优化。论文首次建立的CHR量化框架，为全球沿海城市的韧性规划提供了创新方法论。