通風道周邊地區城市設計研究論文

[摘要]隨着城市建設進程的加快，城市熱島效應、空氣污染嚴重是影響城市環境的主要問題，構建城市通風道也已經被越來越多的城市運用到具體的規劃實踐中。但現階段的城市設計大多基於視覺及空間體驗出發，鮮少將通風作為考慮因素，忽略了對通風道效能的保障問題。本文通過對城市通風道設計控制方法的研究，提出了城市設計對於保障通風效率的必要性，並對通風道周邊地區城市設計中可控制要素進行了分類，對通風道周邊地區城市設計的空間形態管控有一定的指導意義。

[關鍵詞]通風道；風環境；城市設計

一、研究背景

隨着城市建設的加劇，自然風對城市環境的改善功能在逐漸減弱。構建城市通風道作為緩解城市熱島效應、改善城市氣候的有效途徑，已經被越來越多的城市運用到具體的規劃實踐中。縱觀相關研究理論，在宏觀層面上，國內外學者們對城市通風道的理論依據進行探索，並將研究成果運用於城市總體規劃中，為城市通風道的建設提供理論指導。在微觀層面上，也開始探索高層建築羣體的佈局對周邊環境通風的影響。但關於城市風道的城市設計方面的研究還比較薄弱。現階段，人們對城市設計的研究大多基於視覺及空間的體驗出發，對城市形態和三維空間的環境進行設計，鮮少將通風作為考慮因素。隨着城市通風道的研究與構建，基於城市通風道通風效能的城市設計應發生相應的轉變，本文對城市通風道周邊地區城市設計進行了初步探析。

二、城市通風道理論研究

1.城市通風道的定義及分類“通風道”最早源自德語的“Ventila-tionsbahn”，由“Ventilations”和“Bahn”組成，分別是“通風”和“廊道”的意思。與之意思大致相同的英文關鍵詞“Urbanventilationchannel”與“Urbanventilationpath”中文翻譯為“城市通風道”“城市通風路徑”。在目前的理論研究及實踐研究中，這個從宏觀層面以生態角度解決城市風環境優化的規劃概念，常常與“城市通廊”“綠色風廊”“通風走道”“綠色廊道”等詞彙混淆。城市通風道按尺度等級來分類可分為以下兩類：城市一級通風道地區為宏觀層面城市尺度的通風道，這類風道主要由城市中的河流地區和主城區內部大尺度的江河、大型公園綠地以及大面積水體構成，寬度不小於200m，長度不小於30km，尺度較大，建設密度低，城市建設對通風道影響不大。二、三級風道地區為城市中觀層面的通風道，主要由與主導風向（夏季盛行風向）平行或有較小夾角的城市幹道、街頭綠地、城市開敞空間構成。這類風道對城市主導風滲透到城市內部各個街區起到至關重要的作用。2.城市通風道的作用城市通風道從結構上來看：由市域內水域、主要道路、較為集中的城市綠地、廣場及低矮建築羣連接，形成開闊連通的空氣流通的主要廊道。從功能上看，城市通風道能促進城市內部由風壓差和熱壓差而形成的局地風循環，降低城市熱島效應的同時將城市污染的空氣稀釋排出，解決城市空氣污染問題，增強城市自身調節能力。（1）降低城市温度，緩解熱島效應城市熱島效應是一種由於城市建築及人們活動導致城市中心的氣温明顯高於外圍郊區的現象。產生城市熱島效應的原因主要有以下方面：城市建設面積增大，由於混凝土地導熱係數較高，使得城市在日照下吸收的熱量遠遠大於被土壤和植被覆蓋的郊區；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温層，浮在城市上空，阻礙了熱量的散發；城市中人口密集、人為活動帶來大量的消耗能源。黃柏良以長沙市2008年的氣象和環境觀測數據為依據，得出結論：城市通風是影響城市熱島強度的'關鍵因素，提高風速能夠有效改善城市通風能力，降低城市熱島效應。華中科技大學陳宏教授等在對貴陽市的城市通風道規劃研究中，結合當地氣候特徵、地理特徵與城市形態進行了城市通風道規劃設計。得出結論：設置通風道後，城市夏季氣温明顯降低，特別是作為作用空間的城市中心，降温幅度最高，熱島效應得到改善。（2）降低空氣污染城市在發展中，內部的工業用地和大量交通工具產生大量廢氣排放，嚴重影響空氣質量，這些污染物在自然環境中很難分解淨化。在靜風狀態的城市中，當污染物濃度達到一定範圍後，還有可能形成霧霾。城市近地面空氣污染會更加嚴重，污染物繼續累積，形成惡性循環。徐建春和周國鋒認為城市通風道是空氣流通的主要廊道，運用土地利用空間結構和城市風道相耦合的方法是治理城市霧霾的有效途徑。陳宏和周雪帆認為城市空氣污染物主要依靠城市通風道的作用來疏散調節，將城市內淤積的污染物疏散到城市外部區域的核心是城市通風道的合理佈局設計。黃柏良以長沙市2008年的氣象和環境觀測數據為依據，對風速與空氣污染（PM10）之間的關係進行了研究，得出結論：提高城市通風係數對於城市中固體顆粒物濃度的稀釋與擴散有一定作用。（3）增強城市的自然調節能力城市中，大量的人為建設和生產活動給城市生態系統的平衡帶來很大幹擾，城市生態平衡被破壞後，諸如風、陽光、雨水等自然氣候因子將無法有效調節城市氣候環境。城市通風道通常根據城市風向及地形地貌及市區周邊自然山體、水體、開敞空間等要素設計。城市通風道的設置，可以促進生態系統平衡的恢復，減少人為干擾的影響。城市通風道不僅是流體運動的通道，也調節了城市氣候、提高城市自然調節能力，到讓城市“自然呼吸”，進而增強城市生態的免疫力。

三、城市通風道設計控制方法

1.通風道周邊建設對通風效能的影響不同區域的風環境狀況受到地表粗糙度、經緯度、建築密度及植物分佈等因素的直接影響。從城市郊區到城市內部，建築羣的高度及密度不斷增大，地表粗糙度增加，城市建設對風的阻礙增加，地面風的流速降低，城市地表面處平均風速相對郊區逐漸減小。而在城市內部，空氣流通狀況與城市的規模、建築物高度及密度變化有直接的關係。當風流經建築的側邊及角部時產生流體加速的現象，被稱為角部強風，此處風場會受到建築物的幾何形狀的影響。建築側面的風力模式主要由建築高度與寬度而定。因此，風道周邊地區建築形式及佈局除了影響地塊內部風環境，對其相鄰界面上的通風道風環境也有很大影響。當風道寬度較大時，建築佈局對通風道縱向效能影響較小，而在城市內部，通風道下墊面以城市道路為主時，道路兩側建築物的間距、平面佈局及空間關係，直接影響風道內的風環境。2.城市通風道在不同設計階段的控制要素城市通風道是市域內空氣流通的主要廊道，對於城市內風環境的優化有很好的調節作用。對於城市通風道的規劃及控制，在實際規劃操作中可從總體規劃、控制性詳細規劃及城市的合計的各個環節中落實。其中：城市總體規劃和控制性詳細規劃都是一種二維空間的規劃設計，而城市設計作為一種對城市三維空間秩序創造的設計，對保障城市通風道效能具有很強的指導作用。因此，對於城市通風道周邊地區，除了必要的控制性詳細階段的控制指標外，對於通風道周邊空間界面及周邊地塊建築佈局模式也應該形成一系列獨特的城市設計控制指標。考慮到城市通風道的構建，在進行城市總體規劃佈局時，應結合城市地形及城市氣候對城市風環境進行評價分析，在宏觀層面上分析城市可能的通風道，並將通風道的保護結合城市水系、綠地系統廣場等開放空間相結合。在實施的過程中，一方面，對於城市的建成區，總體規劃很難根據現有的建築密度和容積率保障城市通風道的通達流暢；另一方面，在新區建設中由於總體規劃缺少具體詳盡的控制指標及限制條件，通風道的建設及保障也難以實施。城市設計相較於控制性詳細規劃而言，對於城市空間的控制具有更大的靈活性，及操作實施的可能性。因此，對於城市通風道周邊地區，除了必要的控制性詳細階段的控制指標外，對於通風道周邊空間界面及周邊地塊建築佈局模式業應該形成一系列獨特的城市設計控制指標。

四、對城市通風道周邊城市設計的思考

目前，我國城市風道的建設剛剛起步，總規及控規階段已經開始加強對通風道的設計管控，在程式設計方面仍然有很大的發展空間。橫向空間上，通風道的寬度和走向與風向的關係決定進風大小，縱向空間上建築的高低變化和佈局疏密程度影響通風道內空氣流通效果。通風道周邊地區的空間界面及佈局對於城市通風道通風效率有顯著影響，在城市設計中加強對平面佈局、建築空間組合及通風道界面的控制，通過城市設計的控制，引導合理的建築佈局，保障通風道通風效應，其成果可為設計師提供參考，輔助城市設計中基於通風及防風的優化設計，為城市設計環節中通風道的設計及風環境的融入提供一個思路。