通風(fēng)道周邊地區(qū)城市設(shè)計(jì)研究論文
[摘要]隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加快，城市熱島效應(yīng)、空氣污染嚴(yán)重是影響城市環(huán)境的主要問題，構(gòu)建城市通風(fēng)道也已經(jīng)被越來越多的城市運(yùn)用到具體的規(guī)劃實(shí)踐中。但現(xiàn)階段的城市設(shè)計(jì)大多基于視覺及空間體驗(yàn)出發(fā)，鮮少將通風(fēng)作為考慮因素，忽略了對(duì)通風(fēng)道效能的保障問題。本文通過對(duì)城市通風(fēng)道設(shè)計(jì)控制方法的研究，提出了城市設(shè)計(jì)對(duì)于保障通風(fēng)效率的必要性，并對(duì)通風(fēng)道周邊地區(qū)城市設(shè)計(jì)中可控制要素進(jìn)行了分類，對(duì)通風(fēng)道周邊地區(qū)城市設(shè)計(jì)的空間形態(tài)管控有一定的指導(dǎo)意義。
[關(guān)鍵詞]通風(fēng)道；風(fēng)環(huán)境；城市設(shè)計(jì)
一、研究背景
隨著城市建設(shè)的加劇，自然風(fēng)對(duì)城市環(huán)境的改善功能在逐漸減弱。構(gòu)建城市通風(fēng)道作為緩解城市熱島效應(yīng)、改善城市氣候的有效途徑，已經(jīng)被越來越多的城市運(yùn)用到具體的規(guī)劃實(shí)踐中。縱觀相關(guān)研究理論，在宏觀層面上，國內(nèi)外學(xué)者們對(duì)城市通風(fēng)道的理論依據(jù)進(jìn)行探索，并將研究成果運(yùn)用于城市總體規(guī)劃中，為城市通風(fēng)道的建設(shè)提供理論指導(dǎo)。在微觀層面上，也開始探索高層建筑群體的布局對(duì)周邊環(huán)境通風(fēng)的影響。但關(guān)于城市風(fēng)道的城市設(shè)計(jì)方面的研究還比較薄弱。現(xiàn)階段，人們對(duì)城市設(shè)計(jì)的研究大多基于視覺及空間的體驗(yàn)出發(fā)，對(duì)城市形態(tài)和三維空間的環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，鮮少將通風(fēng)作為考慮因素。隨著城市通風(fēng)道的研究與構(gòu)建，基于城市通風(fēng)道通風(fēng)效能的城市設(shè)計(jì)應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，本文對(duì)城市通風(fēng)道周邊地區(qū)城市設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步探析。
二、城市通風(fēng)道理論研究
1.城市通風(fēng)道的定義及分類“通風(fēng)道”最早源自德語的“Ventila-tionsbahn”，由“Ventilations”和“Bahn”組成，分別是“通風(fēng)”和“廊道”的意思。與之意思大致相同的英文關(guān)鍵詞“Urbanventilationchannel”與“Urbanventilationpath”中文翻譯為“城市通風(fēng)道”“城市通風(fēng)路徑”。在目前的理論研究及實(shí)踐研究中，這個(gè)從宏觀層面以生態(tài)角度解決城市風(fēng)環(huán)境優(yōu)化的規(guī)劃概念，常常與“城市通廊”“綠色風(fēng)廊”“通風(fēng)走道”“綠色廊道”等詞匯混淆。城市通風(fēng)道按尺度等級(jí)來分類可分為以下兩類：城市一級(jí)通風(fēng)道地區(qū)為宏觀層面城市尺度的通風(fēng)道，這類風(fēng)道主要由城市中的河流地區(qū)和主城區(qū)內(nèi)部大尺度的江河、大型公園綠地以及大面積水體構(gòu)成，寬度不小于200m，長度不小于30km，尺度較大，建設(shè)密度低，城市建設(shè)對(duì)通風(fēng)道影響不大。二、三級(jí)風(fēng)道地區(qū)為城市中觀層面的通風(fēng)道，主要由與主導(dǎo)風(fēng)向（夏季盛行風(fēng)向）平行或有較小夾角的城市干道、街頭綠地、城市開敞空間構(gòu)成。這類風(fēng)道對(duì)城市主導(dǎo)風(fēng)滲透到城市內(nèi)部各個(gè)街區(qū)起到至關(guān)重要的作用。2.城市通風(fēng)道的作用城市通風(fēng)道從結(jié)構(gòu)上來看：由市域內(nèi)水域、主要道路、較為集中的城市綠地、廣場及低矮建筑群連接，形成開闊連通的空氣流通的主要廊道。從功能上看，城市通風(fēng)道能促進(jìn)城市內(nèi)部由風(fēng)壓差和熱壓差而形成的局地風(fēng)循環(huán)，降低城市熱島效應(yīng)的同時(shí)將城市污染的空氣稀釋排出，解決城市空氣污染問題，增強(qiáng)城市自身調(diào)節(jié)能力。（1）降低城市溫度，緩解熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)是一種由于城市建筑及人們活動(dòng)導(dǎo)致城市中心的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)的原因主要有以下方面：城市建設(shè)面積增大，由于混凝土地導(dǎo)熱系數(shù)較高，使得城市在日照下吸收的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被土壤和植被覆蓋的郊區(qū)；空氣污染，粉塵、二氧化碳濃度增加，這些污染物和氣溶膠形成大氣逆溫層，浮在城市上空，阻礙了熱量的散發(fā)；城市中人口密集、人為活動(dòng)帶來大量的消耗能源。黃柏良以長沙市2008年的氣象和環(huán)境觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，得出結(jié)論：城市通風(fēng)是影響城市熱島強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，提高風(fēng)速能夠有效改善城市通風(fēng)能力，降低城市熱島效應(yīng)。華中科技大學(xué)陳宏教授等在對(duì)貴陽市的城市通風(fēng)道規(guī)劃研究中，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鳌⒌乩硖卣髋c城市形態(tài)進(jìn)行了城市通風(fēng)道規(guī)劃設(shè)計(jì)。得出結(jié)論：設(shè)置通風(fēng)道后，城市夏季氣溫明顯降低，特別是作為作用空間的城市中心，降溫幅度最高，熱島效應(yīng)得到改善。（2）降低空氣污染城市在發(fā)展中，內(nèi)部的工業(yè)用地和大量交通工具產(chǎn)生大量廢氣排放，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，這些污染物在自然環(huán)境中很難分解凈化。在靜風(fēng)狀態(tài)的城市中，當(dāng)污染物濃度達(dá)到一定范圍后，還有可能形成霧霾。城市近地面空氣污染會(huì)更加嚴(yán)重，污染物繼續(xù)累積，形成惡性循環(huán)。徐建春和周國鋒認(rèn)為城市通風(fēng)道是空氣流通的主要廊道，運(yùn)用土地利用空間結(jié)構(gòu)和城市風(fēng)道相耦合的方法是治理城市霧霾的有效途徑。陳宏和周雪帆認(rèn)為城市空氣污染物主要依靠城市通風(fēng)道的作用來疏散調(diào)節(jié)，將城市內(nèi)淤積的污染物疏散到城市外部區(qū)域的核心是城市通風(fēng)道的合理布局設(shè)計(jì)。黃柏良以長沙市2008年的氣象和環(huán)境觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)風(fēng)速與空氣污染（PM10）之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，得出結(jié)論：提高城市通風(fēng)系數(shù)對(duì)于城市中固體顆粒物濃度的稀釋與擴(kuò)散有一定作用。（3）增強(qiáng)城市的自然調(diào)節(jié)能力城市中，大量的人為建設(shè)和生產(chǎn)活動(dòng)給城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡帶來很大干擾，城市生態(tài)平衡被破壞后，諸如風(fēng)、陽光、雨水等自然氣候因子將無法有效調(diào)節(jié)城市氣候環(huán)境。城市通風(fēng)道通常根據(jù)城市風(fēng)向及地形地貌及市區(qū)周邊自然山體、水體、開敞空間等要素設(shè)計(jì)。城市通風(fēng)道的設(shè)置，可以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)平衡的恢復(fù)，減少人為干擾的影響。城市通風(fēng)道不僅是流體運(yùn)動(dòng)的通道，也調(diào)節(jié)了城市氣候、提高城市自然調(diào)節(jié)能力，到讓城市“自然呼吸”，進(jìn)而增強(qiáng)城市生態(tài)的免疫力。
三、城市通風(fēng)道設(shè)計(jì)控制方法
1.通風(fēng)道周邊建設(shè)對(duì)通風(fēng)效能的影響不同區(qū)域的風(fēng)環(huán)境狀況受到地表粗糙度、經(jīng)緯度、建筑密度及植物分布等因素的直接影響。從城市郊區(qū)到城市內(nèi)部，建筑群的高度及密度不斷增大，地表粗糙度增加，城市建設(shè)對(duì)風(fēng)的阻礙增加，地面風(fēng)的流速降低，城市地表面處平均風(fēng)速相對(duì)郊區(qū)逐漸減小。而在城市內(nèi)部，空氣流通狀況與城市的規(guī)模、建筑物高度及密度變化有直接的關(guān)系。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)建筑的側(cè)邊及角部時(shí)產(chǎn)生流體加速的現(xiàn)象，被稱為角部強(qiáng)風(fēng)，此處風(fēng)場會(huì)受到建筑物的幾何形狀的影響。建筑側(cè)面的風(fēng)力模式主要由建筑高度與寬度而定。因此，風(fēng)道周邊地區(qū)建筑形式及布局除了影響地塊內(nèi)部風(fēng)環(huán)境，對(duì)其相鄰界面上的通風(fēng)道風(fēng)環(huán)境也有很大影響。當(dāng)風(fēng)道寬度較大時(shí)，建筑布局對(duì)通風(fēng)道縱向效能影響較小，而在城市內(nèi)部，通風(fēng)道下墊面以城市道路為主時(shí)，道路兩側(cè)建筑物的間距、平面布局及空間關(guān)系，直接影響風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)環(huán)境。2.城市通風(fēng)道在不同設(shè)計(jì)階段的控制要素城市通風(fēng)道是市域內(nèi)空氣流通的主要廊道，對(duì)于城市內(nèi)風(fēng)環(huán)境的優(yōu)化有很好的調(diào)節(jié)作用。對(duì)于城市通風(fēng)道的規(guī)劃及控制，在實(shí)際規(guī)劃操作中可從總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃及城市的合計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中落實(shí)。其中：城市總體規(guī)劃和控制性詳細(xì)規(guī)劃都是一種二維空間的規(guī)劃設(shè)計(jì)，而城市設(shè)計(jì)作為一種對(duì)城市三維空間秩序創(chuàng)造的設(shè)計(jì)，對(duì)保障城市通風(fēng)道效能具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。因此，對(duì)于城市通風(fēng)道周邊地區(qū)，除了必要的.控制性詳細(xì)階段的控制指標(biāo)外，對(duì)于通風(fēng)道周邊空間界面及周邊地塊建筑布局模式也應(yīng)該形成一系列獨(dú)特的城市設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。考慮到城市通風(fēng)道的構(gòu)建，在進(jìn)行城市總體規(guī)劃布局時(shí)，應(yīng)結(jié)合城市地形及城市氣候?qū)Τ鞘酗L(fēng)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，在宏觀層面上分析城市可能的通風(fēng)道，并將通風(fēng)道的保護(hù)結(jié)合城市水系、綠地系統(tǒng)廣場等開放空間相結(jié)合。在實(shí)施的過程中，一方面，對(duì)于城市的建成區(qū)，總體規(guī)劃很難根據(jù)現(xiàn)有的建筑密度和容積率保障城市通風(fēng)道的通達(dá)流暢；另一方面，在新區(qū)建設(shè)中由于總體規(guī)劃缺少具體詳盡的控制指標(biāo)及限制條件，通風(fēng)道的建設(shè)及保障也難以實(shí)施。城市設(shè)計(jì)相較于控制性詳細(xì)規(guī)劃而言，對(duì)于城市空間的控制具有更大的靈活性，及操作實(shí)施的可能性。因此，對(duì)于城市通風(fēng)道周邊地區(qū)，除了必要的控制性詳細(xì)階段的控制指標(biāo)外，對(duì)于通風(fēng)道周邊空間界面及周邊地塊建筑布局模式業(yè)應(yīng)該形成一系列獨(dú)特的城市設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。
四、對(duì)城市通風(fēng)道周邊城市設(shè)計(jì)的思考
目前，我國城市風(fēng)道的建設(shè)剛剛起步，總規(guī)及控規(guī)階段已經(jīng)開始加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)道的設(shè)計(jì)管控，在程式設(shè)計(jì)方面仍然有很大的發(fā)展空間。橫向空間上，通風(fēng)道的寬度和走向與風(fēng)向的關(guān)系決定進(jìn)風(fēng)大小，縱向空間上建筑的高低變化和布局疏密程度影響通風(fēng)道內(nèi)空氣流通效果。通風(fēng)道周邊地區(qū)的空間界面及布局對(duì)于城市通風(fēng)道通風(fēng)效率有顯著影響，在城市設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對(duì)平面布局、建筑空間組合及通風(fēng)道界面的控制，通過城市設(shè)計(jì)的控制，引導(dǎo)合理的建筑布局，保障通風(fēng)道通風(fēng)效應(yīng)，其成果可為設(shè)計(jì)師提供參考，輔助城市設(shè)計(jì)中基于通風(fēng)及防風(fēng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為城市設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中通風(fēng)道的設(shè)計(jì)及風(fēng)環(huán)境的融入提供一個(gè)思路。
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