通风道周边地区城市设计研究论文
[摘要]随着城市建设进程的加快，城市热岛效应、空气污染严重是影响城市环境的主要问题，构建城市通风道也已经被越来越多的城市运用到具体的规划实践中。但现阶段的城市设计大多基于视觉及空间体验出发，鲜少将通风作为考虑因素，忽略了对通风道效能的保障问题。本文通过对城市通风道设计控制方法的研究，提出了城市设计对于保障通风效率的必要性，并对通风道周边地区城市设计中可控制要素进行了分类，对通风道周边地区城市设计的空间形态管控有一定的指导意义。
[关键词]通风道；风环境；城市设计
一、研究背景
随着城市建设的加剧，自然风对城市环境的改善功能在逐渐减弱。构建城市通风道作为缓解城市热岛效应、改善城市气候的有效途径，已经被越来越多的城市运用到具体的规划实践中。纵观相关研究理论，在宏观层面上，国内外学者们对城市通风道的理论依据进行探索，并将研究成果运用于城市总体规划中，为城市通风道的建设提供理论指导。在微观层面上，也开始探索高层建筑群体的布局对周边环境通风的影响。但关于城市风道的城市设计方面的研究还比较薄弱。现阶段，人们对城市设计的研究大多基于视觉及空间的体验出发，对城市形态和三维空间的环境进行设计，鲜少将通风作为考虑因素。随着城市通风道的研究与构建，基于城市通风道通风效能的城市设计应发生相应的转变，本文对城市通风道周边地区城市设计进行了初步探析。
二、城市通风道理论研究
1.城市通风道的定义及分类“通风道”最早源自德语的“Ventila-tionsbahn”，由“Ventilations”和“Bahn”组成，分别是“通风”和“廊道”的意思。与之意思大致相同的英文关键词“Urbanventilationchannel”与“Urbanventilationpath”中文翻译为“城市通风道”“城市通风路径”。在目前的理论研究及实践研究中，这个从宏观层面以生态角度解决城市风环境优化的规划概念，常常与“城市通廊”“绿色风廊”“通风走道”“绿色廊道”等词汇混淆。城市通风道按尺度等级来分类可分为以下两类：城市一级通风道地区为宏观层面城市尺度的通风道，这类风道主要由城市中的河流地区和主城区内部大尺度的江河、大型公园绿地以及大面积水体构成，宽度不小于200m，长度不小于30km，尺度较大，建设密度低，城市建设对通风道影响不大。二、三级风道地区为城市中观层面的通风道，主要由与主导风向（夏季盛行风向）平行或有较小夹角的城市干道、街头绿地、城市开敞空间构成。这类风道对城市主导风渗透到城市内部各个街区起到至关重要的作用。2.城市通风道的作用城市通风道从结构上来看：由市域内水域、主要道路、较为集中的城市绿地、广场及低矮建筑群连接，形成开阔连通的空气流通的主要廊道。从功能上看，城市通风道能促进城市内部由风压差和热压差而形成的局地风循环，降低城市热岛效应的同时将城市污染的空气稀释排出，解决城市空气污染问题，增强城市自身调节能力。（1）降低城市温度，缓解热岛效应城市热岛效应是一种由于城市建筑及人们活动导致城市中心的气温明显高于外围郊区的现象。产生城市热岛效应的原因主要有以下方面：城市建设面积增大，由于混凝土地导热系数较高，使得城市在日照下吸收的'热量远远大于被土壤和植被覆盖的郊区；空气污染，粉尘、二氧化碳浓度增加，这些污染物和气溶胶形成大气逆温层，浮在城市上空，阻碍了热量的散发；城市中人口密集、人为活动带来大量的消耗能源。黄柏良以长沙市2008年的气象和环境观测数据为依据，得出结论：城市通风是影响城市热岛强度的关键因素，提高风速能够有效改善城市通风能力，降低城市热岛效应。华中科技大学陈宏教授等在对贵阳市的城市通风道规划研究中，结合当地气候特征、地理特征与城市形态进行了城市通风道规划设计。得出结论：设置通风道后，城市夏季气温明显降低，特别是作为作用空间的城市中心，降温幅度最高，热岛效应得到改善。（2）降低空气污染城市在发展中，内部的工业用地和大量交通工具产生大量废气排放，严重影响空气质量，这些污染物在自然环境中很难分解净化。在静风状态的城市中，当污染物浓度达到一定范围后，还有可能形成雾霾。城市近地面空气污染会更加严重，污染物继续累积，形成恶性循环。徐建春和周国锋认为城市通风道是空气流通的主要廊道，运用土地利用空间结构和城市风道相耦合的方法是治理城市雾霾的有效途径。陈宏和周雪帆认为城市空气污染物主要依靠城市通风道的作用来疏散调节，将城市内淤积的污染物疏散到城市外部区域的核心是城市通风道的合理布局设计。黄柏良以长沙市2008年的气象和环境观测数据为依据，对风速与空气污染（PM10）之间的关系进行了研究，得出结论：提高城市通风系数对于城市中固体颗粒物浓度的稀释与扩散有一定作用。（3）增强城市的自然调节能力城市中，大量的人为建设和生产活动给城市生态系统的平衡带来很大干扰，城市生态平衡被破坏后，诸如风、阳光、雨水等自然气候因子将无法有效调节城市气候环境。城市通风道通常根据城市风向及地形地貌及市区周边自然山体、水体、开敞空间等要素设计。城市通风道的设置，可以促进生态系统平衡的恢复，减少人为干扰的影响。城市通风道不仅是流体运动的通道，也调节了城市气候、提高城市自然调节能力，到让城市“自然呼吸”，进而增强城市生态的免疫力。
三、城市通风道设计控制方法
1.通风道周边建设对通风效能的影响不同区域的风环境状况受到地表粗糙度、经纬度、建筑密度及植物分布等因素的直接影响。从城市郊区到城市内部，建筑群的高度及密度不断增大，地表粗糙度增加，城市建设对风的阻碍增加，地面风的流速降低，城市地表面处平均风速相对郊区逐渐减小。而在城市内部，空气流通状况与城市的规模、建筑物高度及密度变化有直接的关系。当风流经建筑的侧边及角部时产生流体加速的现象，被称为角部强风，此处风场会受到建筑物的几何形状的影响。建筑侧面的风力模式主要由建筑高度与宽度而定。因此，风道周边地区建筑形式及布局除了影响地块内部风环境，对其相邻界面上的通风道风环境也有很大影响。当风道宽度较大时，建筑布局对通风道纵向效能影响较小，而在城市内部，通风道下垫面以城市道路为主时，道路两侧建筑物的间距、平面布局及空间关系，直接影响风道内的风环境。2.城市通风道在不同设计阶段的控制要素城市通风道是市域内空气流通的主要廊道，对于城市内风环境的优化有很好的调节作用。对于城市通风道的规划及控制，在实际规划操作中可从总体规划、控制性详细规划及城市的合计的各个环节中落实。其中：城市总体规划和控制性详细规划都是一种二维空间的规划设计，而城市设计作为一种对城市三维空间秩序创造的设计，对保障城市通风道效能具有很强的指导作用。因此，对于城市通风道周边地区，除了必要的控制性详细阶段的控制指标外，对于通风道周边空间界面及周边地块建筑布局模式也应该形成一系列独特的城市设计控制指标。考虑到城市通风道的构建，在进行城市总体规划布局时，应结合城市地形及城市气候对城市风环境进行评价分析，在宏观层面上分析城市可能的通风道，并将通风道的保护结合城市水系、绿地系统广场等开放空间相结合。在实施的过程中，一方面，对于城市的建成区，总体规划很难根据现有的建筑密度和容积率保障城市通风道的通达流畅；另一方面，在新区建设中由于总体规划缺少具体详尽的控制指标及限制条件，通风道的建设及保障也难以实施。城市设计相较于控制性详细规划而言，对于城市空间的控制具有更大的灵活性，及操作实施的可能性。因此，对于城市通风道周边地区，除了必要的控制性详细阶段的控制指标外，对于通风道周边空间界面及周边地块建筑布局模式业应该形成一系列独特的城市设计控制指标。
四、对城市通风道周边城市设计的思考
目前，我国城市风道的建设刚刚起步，总规及控规阶段已经开始加强对通风道的设计管控，在程式设计方面仍然有很大的发展空间。横向空间上，通风道的宽度和走向与风向的关系决定进风大小，纵向空间上建筑的高低变化和布局疏密程度影响通风道内空气流通效果。通风道周边地区的空间界面及布局对于城市通风道通风效率有显著影响，在城市设计中加强对平面布局、建筑空间组合及通风道界面的控制，通过城市设计的控制，引导合理的建筑布局，保障通风道通风效应，其成果可为设计师提供参考，辅助城市设计中基于通风及防风的优化设计，为城市设计环节中通风道的设计及风环境的融入提供一个思路。
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