基于實測與模擬的古村落巷道風(fēng)環(huán)境研究

李 文 雅

(武漢大學(xué)城市設(shè)計學(xué)院，湖北 武漢 430072)

傳統(tǒng)古村落蘊含著豐富的哲學(xué)、美學(xué)與自然科學(xué)思想，在當(dāng)代“鄉(xiāng)村振興”的國家戰(zhàn)略驅(qū)動的環(huán)境下，值得我們學(xué)習(xí)和研究其適宜的人居環(huán)境營造手法?，F(xiàn)代人從環(huán)境污染、資源短缺等一系列的環(huán)境問題中認(rèn)識到大自然除客觀環(huán)境外，同時也是一個包含人類社會在內(nèi)的有機整體，需要和諧共生，那么只有節(jié)約、環(huán)保、尊重的態(tài)度才是可取的[1]。而傳統(tǒng)民居良好的氣候適應(yīng)性是被廣泛認(rèn)可的，包括聚落空間形態(tài)的生態(tài)優(yōu)勢也很明顯，其中巷道環(huán)境作為村落居民使用的公共空間，是居民在日常生活中必不可少的一處場所，是聯(lián)系著各個地點的骨架，其氣候環(huán)境的重要性不言而喻。

鄂東南地區(qū)的農(nóng)村經(jīng)濟條件比較有限，但鄉(xiāng)土村落已發(fā)展為一種較為成熟和穩(wěn)定的形態(tài)，不僅滿足了人居的安全、經(jīng)濟、耐用，還能改善局部小氣候[1]。本文以鄂東南地區(qū)黃石市的柯大興古村落為例，對其巷道風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究，探索其村落內(nèi)巷道風(fēng)環(huán)境情況，尋求其巷道小氣候環(huán)境的優(yōu)勢，為鄉(xiāng)村建設(shè)提供參考，以改善未來的人居環(huán)境。

1 研究方法

1.1 風(fēng)速測量

以鄂東南地區(qū)具有古村落巷道基本特征的柯大興村為樣本進(jìn)行實地調(diào)研，對其采取踩點測量，其中包括村落的總體形態(tài)布局、巷道測點的風(fēng)速記錄等。

1.2 軟件模擬

對柯大興村進(jìn)行實地測量當(dāng)日的風(fēng)環(huán)境運用phoenics軟件進(jìn)行模擬分析，根據(jù)模擬結(jié)果對柯大興古村落的整體風(fēng)環(huán)境描述評價(見圖1)。

2 調(diào)研內(nèi)容

2.1 研究對象簡介

柯大興村又名柯大興灣，位于湖北省黃石市大冶市，村中匯聚有很多古民居，村落坐西北朝東南，占地面積4 km2?？麓笈d始建于明代，距今的歷史已有500多年，雖經(jīng)歷了朝代更迭，卻依然較好地保存了傳統(tǒng)的建筑規(guī)模和風(fēng)貌，并在2016年獲批黃石市第三批文物保護(hù)單位。大冶市柯大興村在形態(tài)布局方面有明顯的街巷空間，有著鮮明的傳統(tǒng)村落巷道特征，其中冷巷對村落和建筑通風(fēng)具有重要作用，有“自然空調(diào)”之稱。這樣的巷道布局可促使村落藏風(fēng)聚氣，改善小氣候，所以有必要對其巷道布局選取測點進(jìn)行定性與定量分析的深入研究(見圖2)。

村莊座落在明燈山下，東有南口畈，西倚龍角山，南毗小箕山，北臨大箕山。整個村落三面環(huán)山，只有東北方向有出入口，這樣的地形會阻擋大部分的風(fēng)源，保障村落在一定風(fēng)速范圍內(nèi)的安全(見圖3)。

由柯大興村文化廣場的柯大興古民居分布圖可看出，村落內(nèi)部有穿透南北的一條石板巷道，并有水井巷和四房巷道兩條巷道貫穿東西，組成村落布局的主體骨架(見圖4)。

2.2 測點選取

到達(dá)柯大興村后，我們根據(jù)既定的路線(如圖5所示)考察了村落里街巷的總體情況，實線是第一條考察路線，點劃線是第二條路線。在了解了巷道分布的大致情況后，按照巷道口和內(nèi)部巷道兩種分布位置的方式選取了共9個測點，其中巷道口有A，B，C，E四個測點，內(nèi)部巷道有D，F(xiàn)，G，H，I五個測點(見圖6)。

2.3 測量儀器

本次實測使用SMART SENSOR熱敏式風(fēng)速風(fēng)量計AR866(如圖7所示)，該記錄儀適合用于連續(xù)采集風(fēng)速值，可測量風(fēng)速范圍0 m/s～30 m/s?？煽刂瓢存I讀取瞬時風(fēng)速，手持測桿可拉伸，便于測量不同高度的風(fēng)速。

2.4 測量時間和天氣

對9個測點的測量要持續(xù)1 d的時長，時間從2019年3月6日上午9：30至下午16：30，每隔1 h對9個測點進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取記錄。當(dāng)天測量天氣多云，溫度7 ℃～16 ℃，南南西風(fēng)2級，相對濕度99%。

2.5 測點現(xiàn)場情況

各測點分布于古村落巷道口和內(nèi)部巷道，在各個測點距地1.5 m處進(jìn)行風(fēng)速實測，各測點現(xiàn)場情況如圖8,圖9所示。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 風(fēng)環(huán)境舒適度評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)Emil Simiu和Robert. H. Scanlan出版的《風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用：風(fēng)工程導(dǎo)論》[2]著作中，提出了風(fēng)速與行人舒適感之間較為具體的關(guān)系，如表1所示。

表1 行人舒適感與風(fēng)速的關(guān)系

該文獻(xiàn)也指出，在建筑物周圍的人行區(qū)域，若平均風(fēng)速V>5 m/s的出現(xiàn)頻率小于10%，行人就不會發(fā)出什么抱怨；若頻率在10%～20%之間，抱怨會增多；若出現(xiàn)頻率大于20%，則應(yīng)該采取彌補措施來減小風(fēng)速。另外，行人在風(fēng)速分布不均勻的區(qū)域活動時，若在小于2 m的距離內(nèi)其平均風(fēng)速變化達(dá)到70%，即從低風(fēng)速區(qū)域突然進(jìn)入高風(fēng)速區(qū)域，那么人對風(fēng)的適應(yīng)能力將大幅減少。因此，人所在的位置是否安全舒適，取決于該位置風(fēng)速的大小及周圍風(fēng)速的分布[2,3]。

3.2 測點數(shù)據(jù)分析

通過對各測點的匯總處理，可以從總體上看出，柯大興村落共9個測點距離地面1.5 m處的風(fēng)速均在0 m/s～2.5 m/s的范圍內(nèi)變化，符合人在風(fēng)速0

為研究柯大興村落巷道的不同類型對風(fēng)環(huán)境的影響，現(xiàn)將測點分類比較研究。

首先是測點A和測點E，二者都處于村口廣場空間進(jìn)入村子內(nèi)部的街道口，由圖11可看出，其風(fēng)速變化折線圖具有相似的變化趨勢。說明在巷道入口的風(fēng)環(huán)境有相似性，但測點A比測點E的整體風(fēng)速偏高，從衛(wèi)星圖場地來看，可能是由于測點A的空間位置比測點E的更開闊所致。

其次是測點G和測點I，二者都處于村落內(nèi)部巷道交叉口，由圖12可看出，二者的瞬時風(fēng)速變化趨勢也相同，且瞬時風(fēng)速的測量值也相近，說明村落內(nèi)部兩個主要巷道交叉口的風(fēng)環(huán)境相似。

最后是同巷道內(nèi)的測點比較，測點B和測點F分別位于四房巷道的入口和中部的廊下空間，二者的瞬時風(fēng)速變化具有相反的趨勢。由圖13可知，由于風(fēng)的傳播需要時間，而又因不同時刻風(fēng)的傳播方向不固定，所以在相同的時刻，同一巷道在不同點的風(fēng)速差別較大，造成兩點風(fēng)的趨勢相反。

另外分別位于水井巷的入口和中部的測點C和測點H，二者的瞬時風(fēng)速變化也具有相反的趨勢。由圖14可知，此變化與四房巷道兩個測點趨勢相反的原因相同，同時也印證了不同巷道內(nèi)的風(fēng)環(huán)境具有相似性。

4 柯大興村模擬分析

根據(jù)衛(wèi)星圖在CAD中繪制出柯大興村的二維平面圖(見圖15)，再利用SketchUp軟件中對村落和周邊地形的三維建模(見圖16)，最后在phoenics軟件中進(jìn)行村落模型的風(fēng)環(huán)境模擬，旨在除去實測偶然因素，再次論證巷道風(fēng)環(huán)境的舒適度情況。

根據(jù)測繪當(dāng)天的天氣情況，在phoenics軟件中將溫度設(shè)為16 ℃，風(fēng)速設(shè)為3 m/s，風(fēng)向為南南西風(fēng)，得出1.5 m處柯大興古村落的風(fēng)環(huán)境結(jié)果，如圖17所示。

根據(jù)模擬結(jié)果可看出，由于村落位于山體丘陵之間，地勢較低，村落春季的風(fēng)速范圍在0 m/s～1.75 m/s之間，屬于微風(fēng)環(huán)境，根據(jù)風(fēng)環(huán)境舒適度評價標(biāo)準(zhǔn)，在舒適的風(fēng)速范圍內(nèi)，與實測結(jié)果的舒適度情況相同。在村落建筑圍合成的廣場空間中，受地勢和建筑的阻擋作用，風(fēng)速較小，適合春秋季的室外活動。由柯大興村落風(fēng)環(huán)境局部視圖(如圖18所示)可看出，巷道的風(fēng)速在0.65 m/s～1.09 m/s之間，明顯高于外部的廣場空間，且風(fēng)速在舒適范圍內(nèi)，由此可見，柯大興巷道具有一定的聚風(fēng)效果，巷道風(fēng)環(huán)境較外部開敞的廣場空間要好。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)聚落就是人類創(chuàng)造的，使自己能適應(yīng)氣候、適應(yīng)環(huán)境的一種工具，其優(yōu)良的氣候適應(yīng)性是值得我們探究的要素。本文從定性和定量的角度，運用實測與模擬的方法分析了柯大興古村落的巷道風(fēng)環(huán)境情況，得出以下結(jié)果。

一方面，柯大興村的巷道風(fēng)環(huán)境總體上是良好的，風(fēng)速處于舒適的范圍內(nèi)，為居民的出行、外部活動等提供了一個舒適的環(huán)境。另一方面，柯大興的巷道入口、內(nèi)部巷道交叉口和不同巷道之間有相似的風(fēng)環(huán)境，保證了其巷道環(huán)境的的穩(wěn)定性。