探究北京市區(qū)樓房的“狹管效應(yīng)”

　　一、設(shè)計(jì)試驗(yàn)
　　
　　1　實(shí)地試驗(yàn)方法
　　選擇一個(gè)在空曠地的測(cè)試點(diǎn)，分別與設(shè)在兩座高大建筑物之間的九個(gè)測(cè)試點(diǎn)同時(shí)測(cè)試風(fēng)速，進(jìn)行實(shí)地采集數(shù)據(jù)，包括：照相、丈量、列表計(jì)算、取值對(duì)比分析。研究?jī)蓸情g位置差異、樓房形狀和氣候條件對(duì)城市“狹管效應(yīng)”的影響。
　　●平面俯視圖(A為空曠處測(cè)試點(diǎn)，①～⑨為高大建筑物之間的測(cè)試點(diǎn))
　　●試驗(yàn)地點(diǎn)舉例(注：★為空曠地測(cè)試點(diǎn)為高大建筑物之間的測(cè)試點(diǎn))
　　抽樣地點(diǎn)位于北京市區(qū)的北四環(huán)路以北，全部為新建建筑。于2009年3月前往做測(cè)量風(fēng)速的試驗(yàn)。
　　2　模型試驗(yàn)方法(見表1)
　　
　　
　　二、開展調(diào)查
　　
　　1　走訪調(diào)查
　　對(duì)路人進(jìn)行隨機(jī)走訪調(diào)查，了解社區(qū)住宅建筑及高層辦公建筑中存在的“狹管效應(yīng)”，并了解其對(duì)居民生活、辦公樓工作人員的影響。
　　2　問卷調(diào)查
　　就城市中“狹管效應(yīng)”設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，并對(duì)高層建筑物中的工作人員、社區(qū)居民及路人進(jìn)行隨機(jī)問卷調(diào)查。調(diào)查地點(diǎn)包括西城區(qū)、海淀區(qū)、石景山區(qū)及朝陽區(qū)，共發(fā)放調(diào)查問卷102份。
　　3　個(gè)案調(diào)查
　　針對(duì)典型樓型，對(duì)其社區(qū)居民、附近學(xué)生進(jìn)行個(gè)案調(diào)查，并記錄調(diào)查內(nèi)容。
　　4　咨詢專家
　　(1)咨詢建筑專家：對(duì)專業(yè)建筑設(shè)計(jì)師江女士進(jìn)行咨詢，了解在設(shè)計(jì)過程中對(duì)城市中“狹管效應(yīng)”的考慮，以及其形成原因和對(duì)樓房設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響。
　　(2)咨詢地理專家：對(duì)地理專家崔女士進(jìn)行咨詢，了解“狹管效應(yīng)”形成原因，以及北京各季節(jié)氣候?qū)Τ鞘小蔼M管效應(yīng)”的影響。
　　5　研究結(jié)果
　　模擬試驗(yàn)結(jié)果：選取、標(biāo)記兩樓間距，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　(1)研究高度相同、風(fēng)速相同的情況下，間距對(duì)“狹管效應(yīng)”的影響，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出不同間距的模擬兩樓口與模擬空地的風(fēng)速差值對(duì)比數(shù)據(jù)。
　　(2)研究間距相同、風(fēng)速相同的情況下，建筑物高度對(duì)“狹管效應(yīng)”的影響。
　　(3)研究間距相同、高度相同的情況下，風(fēng)速對(duì)“狹管效應(yīng)”的影響。
　　6　分析與討論
　　(1)北京市區(qū)“狹管效應(yīng)”普遍存在，影響廣泛
　　通過對(duì)地理專家的咨詢了解到，北京冬季多刮北風(fēng)和西北風(fēng)。當(dāng)風(fēng)遇到高層建筑，高層建筑使風(fēng)向、風(fēng)速發(fā)生改變。問卷調(diào)查、個(gè)案調(diào)查和走訪調(diào)查的結(jié)果顯示，北京市區(qū)“狹管效應(yīng)”沒有老舊建筑與新建建筑之分，是一個(gè)比較普遍的建筑問題?！蔼M管效應(yīng)”對(duì)人們的影響除行進(jìn)困難以外，還有噪音、室內(nèi)空氣污染等多個(gè)方面。
　　(2)間距差異影響“狹管效應(yīng)”的形成
　　通過查閱資料，可知當(dāng)氣流由開闊地帶流入地形構(gòu)成的峽谷時(shí)，由于空氣質(zhì)量不能大量堆積，于是加速流過峽谷，風(fēng)速增大。如圖所示：大風(fēng)刮過來后，進(jìn)入了有建筑物與建筑物形成的峽谷，無法順暢通過，都擠入了“峽谷”，就會(huì)出現(xiàn)城市中的“狹管效應(yīng)”。但實(shí)地試驗(yàn)與模擬樓房的模型試驗(yàn)結(jié)果表明，我們可以減小它的影響。
　　(3)樓房形狀影響“狹管效應(yīng)”的形成
　　在個(gè)案調(diào)查中的三種典型建筑物形狀都形成了比較嚴(yán)重的“狹管效應(yīng)”。且存在于辦公樓密集處、學(xué)校等人流量大的場(chǎng)所、居民樓群中。
　　
　　(4)氣候條件影響“狹管效應(yīng)”的形成
　　通過對(duì)地理專家的咨詢得知，北京的風(fēng)集中在冬、春、秋三個(gè)季節(jié)，冬春季的主風(fēng)向是西北風(fēng)和北風(fēng)。在抽樣測(cè)量地點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)中也可以看出在冬、春、秋三個(gè)季節(jié)的“狹管效應(yīng)”的現(xiàn)象比較明顯。
　　(5)高度差異影響“狹管效應(yīng)”的形成
　　在模型試驗(yàn)中，通過控制間距、風(fēng)速為不變量，改變兩個(gè)模型的高度，研究了建筑物高度對(duì)“狹管效應(yīng)”的影響。當(dāng)模擬建筑高30cm時(shí)，平均風(fēng)速為3.72m/s，根據(jù)風(fēng)速表屬于三級(jí)風(fēng)：而當(dāng)模擬樓房高度減至20cm時(shí)，平均風(fēng)速降至3.26m/s，根據(jù)風(fēng)速表風(fēng)力降至二級(jí)。由此說明，當(dāng)風(fēng)速、間距相同時(shí)，建筑物越高，“狹管效應(yīng)”越明顯。
　　(6)風(fēng)速差異影響“狹管效應(yīng)”的形成
　　在模型試驗(yàn)中。通過將模型高度、間距控制為不變量，改變初始風(fēng)速，研究風(fēng)速對(duì)“狹管效應(yīng)”的影響。當(dāng)初始風(fēng)速為6.4m/s時(shí)，風(fēng)速平均值為3.62m/s，相當(dāng)于三級(jí)風(fēng)的風(fēng)速；當(dāng)初始風(fēng)速改變至5.3m/s時(shí)，風(fēng)速平均值為2.74m/s，屬于二級(jí)風(fēng)。這兩次的平均風(fēng)速每秒相差0.88m?？梢钥闯觯跇欠扛叨?、間距相同的情況下。風(fēng)速越大，“狹管效應(yīng)”越明顯。
　　(7)模擬樓房可以在建筑設(shè)計(jì)中得以運(yùn)用
　　由模型試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出，樓房的間距、高度及初始風(fēng)速會(huì)對(duì)“狹管效應(yīng)”形成產(chǎn)生影響。生活中，我們沒有能力控制風(fēng)速，但可以通過改變兩樓房之間的間距以及高度來減小“狹管效應(yīng)”的影響。
　　(8)北京市區(qū)內(nèi)“狹管效應(yīng)”影響行人通行，并形成安全隱患
　　通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，行走在兩棟高大建筑之間，感到風(fēng)力明顯增大，總會(huì)吹亂頭發(fā)，前進(jìn)困難，如騎車通行，總要推著自行車經(jīng)過。由此可見，
　　“狹管效應(yīng)”造成了通行障礙。城市“狹管效應(yīng)”還形成了的安全隱患。氣象部門的測(cè)試還顯示，在城市刮起六七級(jí)大風(fēng)時(shí)，由于“狹管效應(yīng)”在作怪，通過高樓之間的瞬間風(fēng)力能夠達(dá)到十二三級(jí)，為“臺(tái)風(fēng)級(jí)”，其摧毀力極大。
　　(9)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是新能源開發(fā)的基礎(chǔ)
　　根據(jù)對(duì)建筑專家的咨詢可以看出，在建筑設(shè)計(jì)中曾考慮風(fēng)能的利用，但由于受到經(jīng)濟(jì)制約而無法運(yùn)用于實(shí)際。然而，通過對(duì)地理專家的咨詢，我們發(fā)現(xiàn)北京城區(qū)的風(fēng)的形成是由北京周邊的地理地形等因素決定的，覺有一定的規(guī)律性。所以我們應(yīng)該更加深入的挖掘規(guī)律并利用風(fēng)能。盡量用低廉的價(jià)格獲得最大的利用率。在這方面，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家已有部分成功的先例了(參考網(wǎng)上文獻(xiàn))。北京城市的進(jìn)一步發(fā)展也應(yīng)該借鑒這些成功的例子。使風(fēng)能在城市中得以運(yùn)用。
　　(10)政府應(yīng)加強(qiáng)城市規(guī)劃
　　解決北京城市“狹管效應(yīng)”的根本，是政府進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃與管理，合理地對(duì)高層建筑進(jìn)行布局。在北京城市建設(shè)迅速發(fā)展的背景下，政府對(duì)城市進(jìn)行規(guī)劃與管理，開展建筑風(fēng)環(huán)境的評(píng)估，顯得尤為迫切。在城市建設(shè)發(fā)展中，更要著眼于城市的可持續(xù)發(fā)展。
　　
　　三、結(jié)論及建議
　　
　　1　北京市區(qū)樓房“狹管效應(yīng)”普遍存在。不僅影響行人通行，且形成了安全隱患。
　　2　兩棟高大建筑物的間距、高度、形狀，及北京的氣候條件和風(fēng)速會(huì)對(duì)“狹管效應(yīng)”的形成產(chǎn)生影響。
　　3　北京市區(qū)樓房設(shè)計(jì)可用模擬樓房進(jìn)行模型試驗(yàn)。以減小“狹管效應(yīng)”影響。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)更注重人文關(guān)懷，充分考慮“狹管效應(yīng)”及其影響，建議通過增加綠色植被以減小“狹管效應(yīng)”帶來的不良影響。
　　4　北京城市發(fā)展與建設(shè)可借鑒成功先例，推廣微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。使北京市區(qū)的風(fēng)能得以利用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。
　　5　政府應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃與管理。合理地對(duì)高層建筑進(jìn)行布局。在與開發(fā)商進(jìn)行協(xié)調(diào)的同時(shí)，還要在樓房施工前對(duì)其進(jìn)行風(fēng)環(huán)境評(píng)估，使北京的城市建設(shè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
　　
　　專家點(diǎn)評(píng)
　　“狹管效應(yīng)”即風(fēng)口風(fēng)大。是人們都有感受的現(xiàn)象。選題源于生活，做了問卷、走訪咨詢，獲取了有關(guān)資料，并在不同地區(qū)、不同樓房間進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目的特點(diǎn)是：工作到此并未結(jié)束，而是進(jìn)一步在室內(nèi)構(gòu)建樓房模型進(jìn)行驗(yàn)證后，再做結(jié)論。體現(xiàn)了科學(xué)研究的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度。
　　建議：室內(nèi)構(gòu)建樓房模擬試驗(yàn)中，若能再進(jìn)一步確定樓高和樓間距的相應(yīng)比的狹管效應(yīng)最小的數(shù)學(xué)公式，為建筑業(yè)提供參考，會(huì)更有價(jià)值。
　　<img src="https://img.resource.qikan.cn/qkimages/gkjj/gkjj201005/gkjj20100508-3-l.jpg?auth_key=1734955803-1456188622-0-82e35c47fccd13b4bdb58bee50a62980" hspace="15" vspace="5" align="center\