海綿城市既有住區(qū)室外熱舒適度提升改造研究

楊劉陽(yáng) 范瀟瀟 劉昊喆

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與城市化進(jìn)程加快，我國(guó)對(duì)于海綿城市的建設(shè)要求有了進(jìn)一步的提高。除了解決水資源的相關(guān)問(wèn)題以外，還要求緩解海綿城市的熱島現(xiàn)象。本論文以此為背景，以海綿城市已完成的兩個(gè)既有住區(qū)為研究對(duì)象，以解決住區(qū)通風(fēng)和熱舒適度現(xiàn)存問(wèn)題為目標(biāo)，對(duì)住區(qū)實(shí)地測(cè)量與與調(diào)研后的室外環(huán)境數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，并提出針對(duì)性的改造方法。其中通過(guò)結(jié)合構(gòu)筑物和地形進(jìn)行針對(duì)性的植物群落設(shè)計(jì)是調(diào)節(jié)局部微氣候、提高室外熱舒適度的最佳手段。

關(guān)鍵詞：海綿城市? ?既有住區(qū)? ?熱舒適度? ?提升改造

我國(guó)《第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》中提出了對(duì)海綿城市建設(shè)的大力支持，并將其列為新型城鎮(zhèn)化建設(shè)重大工程之一。在《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，明確指出了海綿城市除了水體控制以外，還要對(duì)城市熱島有緩解作用。同時(shí)，城市的熱舒適度也直接影響著市民的活動(dòng)和生活，城市具有良好的通風(fēng)條件和舒適的區(qū)域小氣候已成為現(xiàn)代城市吸引居民的重要條件，這對(duì)于海綿城市建設(shè)的推廣有著重要的意義。天津作為濱海城市受海洋季風(fēng)影響大，相對(duì)于內(nèi)陸城市來(lái)說(shuō)具有更復(fù)雜的環(huán)境特性。但其特殊的地理位置和中新天津生態(tài)城代表性的成熟住區(qū)為本研究提供了適合的研究對(duì)象。

一、中新天津生態(tài)城氣候與布局特征

天津位于東經(jīng)116-118°，北緯38°-40°之間，東臨渤海北臨燕山。為典型的海洋性溫帶季風(fēng)氣候，夏季受西太平洋副熱帶高氣壓影響，以偏南風(fēng)為主;冬季受蒙古冷高氣壓控制，盛行偏北風(fēng)。夏季高溫多雨，冬季干燥少雨雪，年降雨量500～700mm。天津地區(qū)春夏季為海風(fēng)的高發(fā)季節(jié);海風(fēng)強(qiáng)度的空間分布呈現(xiàn)出近海站高于遠(yuǎn)海站，近郊站強(qiáng)于城市站的特點(diǎn)，并且春季的海風(fēng)強(qiáng)度最強(qiáng)，秋冬季較弱[1]。因此，位于渤海灣的中新生態(tài)城海綿城市區(qū)域春季風(fēng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于天津市城區(qū)強(qiáng)度。

中新生態(tài)城綠地的布局形式以片區(qū)級(jí)的生態(tài)“綠心”構(gòu)成的點(diǎn)狀布局、薊運(yùn)河沿河綠廊為代表的帶狀布局、城市級(jí)生態(tài)核綠楔三種為主。本論文作為研究對(duì)象的兩個(gè)住區(qū)位于綠廊南北兩側(cè)，以綠廊為中心基本為對(duì)稱形式。

二、研究案例概況及分析

（一）場(chǎng)地概況

“季景華庭”住區(qū)位于濱海新區(qū)中新生態(tài)城和旭路與和暢路交口東北方向，小區(qū)占地10萬(wàn)平方米，能夠提供住宅、辦公樓、商業(yè)房產(chǎn)等約5000套。建筑采用行列式布局，道路系統(tǒng)在布局形式上呈現(xiàn)混合式。綠地布局多圍繞建筑物及小區(qū)道路兩側(cè)布置，其中喬木與灌木是小區(qū)綠化的主要對(duì)象?！斑h(yuǎn)雄蘭苑”住區(qū)西至中新大道，東至中央大道，南至和順路，北至慧風(fēng)溪以北，項(xiàng)目整體由9個(gè)地塊組成，占地面積150萬(wàn)平方米，綠化率達(dá)到50%。其內(nèi)建筑以花園洋房，小高層，聯(lián)排別墅為主。道路布局形式上呈現(xiàn)半環(huán)式，植物種植的方式有：孤植、對(duì)植、叢植、群植。其中對(duì)植與叢植是主要的植物配植方式。

（二）場(chǎng)地實(shí)測(cè)

本研究于2018年7月10-12日采用TEST0425風(fēng)速儀（德國(guó)德圖）在中新天津生態(tài)城的兩個(gè)住區(qū)內(nèi)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速與氣溫的數(shù)據(jù)采集與測(cè)量。在季景華庭內(nèi)選取了7個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在遠(yuǎn)雄蘭苑內(nèi)選取了9個(gè)測(cè)試點(diǎn)，各測(cè)量點(diǎn)選取建筑、道路、植物要素圍合構(gòu)成的不同類型空間中，其中A1、B1、E2、F2四個(gè)測(cè)量點(diǎn)的空間為開(kāi)敞型，F(xiàn)1、G1、C2、G2為街谷型、C1、B2、I2、D2四個(gè)測(cè)量點(diǎn)為半圍合型空間、E1、D1為庭院型、A2和H2為小區(qū)邊緣地帶的邊緣型。測(cè)試點(diǎn)具體位置分布如圖1所示。

所測(cè)得數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多次采集平均計(jì)算后結(jié)果如圖2和圖3所示。

結(jié)果顯示整體的風(fēng)速分布不均。D1和E1所在位置東西側(cè)開(kāi)闊南北側(cè)有高層建筑，東西側(cè)的上下風(fēng)口均沒(méi)有高大植物或建筑遮擋，且高層建筑樓間距相對(duì)較小，峽谷風(fēng)效應(yīng)強(qiáng)。G1所處位置分為上下兩層，測(cè)量點(diǎn)位于上層空間，該位置的風(fēng)速明顯強(qiáng)于其他測(cè)量點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)該位置位于建筑之間的夾谷中間，兩邊種植大落葉喬木，建筑南側(cè)矮北側(cè)高，夏季主導(dǎo)東南風(fēng)向時(shí)兩旁大喬木起到順勢(shì)作用，使風(fēng)速明顯加大。同時(shí)，G1與F2兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)溫度涼爽，也與風(fēng)速大且喬木良好的遮陰效果有著直接的關(guān)系。

C1、F1和D2三個(gè)測(cè)量點(diǎn)風(fēng)速最小，其中F1和D2測(cè)量點(diǎn)的上風(fēng)口有單棟或多棟建筑，下風(fēng)口同時(shí)也有建筑產(chǎn)生風(fēng)道的阻擋;C1雖位于建筑群構(gòu)成的風(fēng)道中間較為開(kāi)闊的位置，但其周邊植物茂盛，屬于植物群落構(gòu)成的半圍合空間內(nèi)，植物對(duì)于風(fēng)速大小也起著巨大的作用。此外，B2測(cè)量點(diǎn)雖然風(fēng)速對(duì)于溫度的調(diào)節(jié)能力較弱，但因其位于植物茂盛區(qū)域，周邊由大喬木、小喬木和灌木形成了復(fù)層結(jié)構(gòu)的遮陰區(qū)域，因此該觀測(cè)點(diǎn)溫度相對(duì)低。

由此可見(jiàn)，影響住區(qū)風(fēng)速的主要因素為建筑，植物群落對(duì)風(fēng)速在相對(duì)較小的區(qū)域范圍內(nèi)有一定影響，只能夠起到一定的輔助作用;但其對(duì)于夏季高溫環(huán)境中的溫度調(diào)節(jié)起著重要的作用。因此，不考慮建筑因素的住區(qū)室外熱舒適度改造，重點(diǎn)需要調(diào)整植物群落配置的方式和數(shù)量。

三、海綿城市住區(qū)建筑外環(huán)境熱舒適度優(yōu)化與改造

眾多研究結(jié)論表明，對(duì)綠地起到降溫作用的植物搭配方式喬木林>喬灌林>灌叢>草地[2、3]，該結(jié)論也與本研究實(shí)測(cè)結(jié)果相同。在實(shí)測(cè)場(chǎng)地中植物數(shù)量較多，但群落層次單一、喬木、灌木和地被植物搭配不合理，大部分區(qū)域缺少層次結(jié)構(gòu)，造成整體環(huán)境的熱舒適度并不高。因此在不影響灌木和草本植物生長(zhǎng)的同時(shí)針對(duì)性的增加植物配置的層次結(jié)構(gòu)是提高環(huán)境熱舒適度的最佳方法之一。 此外，住區(qū)植物養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，存在大量植物壞死、地表裸露的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)種，補(bǔ)種的植物也應(yīng)充分考慮植物配置層次結(jié)構(gòu)（圖4）。同時(shí)，地形復(fù)雜、起伏多變的特點(diǎn)有助于景觀層次效果的表達(dá)，但調(diào)研對(duì)象的兩個(gè)住區(qū)并沒(méi)有充分考慮該特點(diǎn)，局部地區(qū)也由于植物群落層次搭配的不足使熱舒適度欠佳，應(yīng)充分利用地形優(yōu)勢(shì)，結(jié)合建筑及構(gòu)筑物的高差增加植物種植，營(yíng)造綠色、柔性的通風(fēng)通道或擋風(fēng)植物墻（圖5），這方面還可以通過(guò)增加立體綠化面積的方法實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果，即增加屋頂綠化和墻面綠化面積。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)有的針對(duì)海綿城市熱島緩解的研究較少，尤其是從海綿城市實(shí)踐角度出發(fā)的研究尤其不足。改變城市住區(qū)熱舒適度最經(jīng)濟(jì)便捷、且快速有效的方法便是對(duì)植物群落進(jìn)行調(diào)整和改造，同時(shí)，海綿城市的住區(qū)原本就具有地形起伏變化大的特點(diǎn)對(duì)于植物配置是極大的優(yōu)勢(shì)，充分利用該特點(diǎn)建立海綿城市住區(qū)植物配置設(shè)計(jì)規(guī)范是未來(lái)海綿城市熱島研究的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃利萍，苗峻峰，劉月琨.天津城市熱島效應(yīng)的時(shí)空變化特征[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（05）：620-632.

[2]趙深，劉克旺，畢麗霞.長(zhǎng)沙不同綠地對(duì)緩解熱島效應(yīng)的作用[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，（09）：50-52.

[3]何介南，肖毅峰，吳耀興，等.4種城市綠地類型緩解熱島效應(yīng)比較[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)通報(bào)，2011，（16）：70-74.

（課題：河北工業(yè)大學(xué)2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810080008）、天津市藝術(shù)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目（A16038）;作者簡(jiǎn)介：[1]楊劉陽(yáng)，河北工業(yè)大學(xué)在讀本科學(xué)生。研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)。[2]范瀟瀟，博士研究生，河北工業(yè)大學(xué)，講師。研究方向：風(fēng)景園林學(xué)理論、景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì);[3]劉昊喆，河北工業(yè)大學(xué)在讀本科學(xué)生。研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)。）