氣候適應(yīng)性角度下河道空間城市設(shè)計(jì)的分析

有 靜 楊 靜

（盧氏縣河山水利設(shè)計(jì)有限公司，河南 三門峽 472200）

在歷史長河中，人類都有傍水而居的習(xí)慣，因此在河道沿線則建立了多座城市。水，可以被理解為是一座城市的命脈，它對于城市品格的塑造起到了推動(dòng)作用，以其蜿蜒的狀態(tài)提升了城市的靈動(dòng)美感。對于我國的多數(shù)南方城市而言，河道的分布密度高，它們多數(shù)都承載了百余年乃至千年的記憶，而在當(dāng)前的社會背景下，為了進(jìn)一步推動(dòng)城市的發(fā)展，有必要做好河道空間改造工作，進(jìn)一步改善城市人居環(huán)境。

1 案例概況

關(guān)于本文所探討的河道，其受到了外界盛行風(fēng)以及熱輻射等多重因素的影響，對此引入了Envimet 軟件而展開分析工作，重點(diǎn)圍繞風(fēng)環(huán)境以及人體舒適度而進(jìn)行分析，將改造前后做以對比，提出一些符合當(dāng)?shù)貧夂虻目尚懈倪M(jìn)策略，進(jìn)一步給出優(yōu)化模式。

為了持續(xù)提升城市的整體質(zhì)量，當(dāng)?shù)卣缭?010 年亞運(yùn)會前期便展開了相關(guān)工作，受當(dāng)時(shí)濱水改造工程的影響，河道空間已經(jīng)得到了一定的優(yōu)化。關(guān)于本文所探討的一期工程，它采取了揭蓋復(fù)涌等措施，從而恢復(fù)了往日“一灣溪水綠”的狀態(tài)。該區(qū)域內(nèi)的用地情況較為復(fù)雜，分布有大量的居民區(qū)與商業(yè)區(qū)，且各個(gè)街區(qū)的密度較大，由于建筑形體的制約作用，遮擋通風(fēng)廊道現(xiàn)象嚴(yán)重，區(qū)域內(nèi)普遍表現(xiàn)出通風(fēng)不暢的問題。如圖1、圖2 所示，分別為一期改造后總平面圖及改造后圖片。

圖1 一期改造后總平面圖

圖2 改造后圖片

2 研究模型建立

2.1 指標(biāo)與方法

考慮到環(huán)境的不同，應(yīng)對各類型展開對比性分析，進(jìn)一步做出綜合性評價(jià)。此處引入了慕尼黑人體熱量平衡模型，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步得到了生理等效問題，建立在某一室內(nèi)環(huán)境之中，此時(shí)人的體感溫度將與典型室內(nèi)熱狀態(tài)下所對應(yīng)的溫度達(dá)到相適的狀態(tài)[1]。這樣的方式一方面考慮到了氣候參數(shù)，另一方面則兼顧了參數(shù)對于舒適度的影響，與此同時(shí)皮膚溫度等相關(guān)內(nèi)容都可以基于模型計(jì)算的方式而得到。

主要基于下述的三大環(huán)節(jié)而展開研究工作：1） 做好對改造后的現(xiàn)場氣候勘察，此后將得到的結(jié)果導(dǎo)入到ENVIMET 之中，以便做進(jìn)一步的校對分析，需要注意的是，此過程中邊界條件的設(shè)定尤為關(guān)鍵；2） 圍繞改造前后的風(fēng)環(huán)境展開分析；3） 在上述的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的總結(jié)，提出可行的優(yōu)化策略，且對方案的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行校驗(yàn)。

2.2 模型設(shè)計(jì)

為了便于分析，引入了ENVI-MET 這一知名的微氣候模擬軟件，它建立在CFD 模型的基礎(chǔ)之上，能夠?qū)︼L(fēng)熱耦合展開計(jì)算分析，使其滿足方案既定的要求。所選取的模型規(guī)格為650m×600m，對其進(jìn)行網(wǎng)格化處理，單個(gè)網(wǎng)格均為5m×5m×3m。此后設(shè)置邊界約束條件，以便展開數(shù)據(jù)的分析與校驗(yàn)工作，使其能夠精準(zhǔn)的反映出實(shí)際情況。如圖3 所示，為分析模型示意圖。

圖3 分析模型示意圖

3 河道空間對城市微氣候的影響

伴隨著城市的持續(xù)發(fā)展，城市物理問題尤為突出，最為常見的有熱島效應(yīng)，對于河道而言則出現(xiàn)了空間混亂的問題，加之人類活動(dòng)頻率較高，所以基于合理的方式最大化的利用河道空間已經(jīng)成為了迫切需要解決的問題。在本次研究工作中，重點(diǎn)考慮到人體舒適度這一問題，從而探討出可行的空間優(yōu)化策略，綜合考慮到氣候性目標(biāo)，深度尋求濱水空間對于人居環(huán)境的影響機(jī)制。為了進(jìn)一步展開研究，參閱了大量有關(guān)于河道空間的研究資料，得知河道空間會對城市微氣候帶來直接影響，并總結(jié)出如下幾點(diǎn)原因：

1） 河道自身對氣候產(chǎn)生的影響。對于帶狀濱水空間而言，它已經(jīng)成為了城市極為核心的通風(fēng)廊道，以濱水帶為基礎(chǔ)，加之河流的影響，可以打造出“水—綠”復(fù)合的方式，它可以有效緩解城市熱島效應(yīng)，在整個(gè)城市小氣候調(diào)節(jié)工作中發(fā)揮出不容忽視的作用。水體可以被視為下墊層，它的比熱容處于較大值水平，白天雖然會受到日照的影響，但升溫速度較慢，因此能夠發(fā)揮出良好的降溫效果[2]。

2） 河道給城市尺度帶來的影響。在河道的影響下，會使得城市街區(qū)的布局發(fā)生改變，它能夠在原本密集的城市肌理中起到點(diǎn)綴的作用，提升了風(fēng)的對流效果，且具有優(yōu)良的散熱性能，能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境以及氣候的有效調(diào)節(jié)。對此相關(guān)人員展開了大量的研究，表明在河道水體的影響下，會給環(huán)境帶來降溫增濕的效果，而這又與水體面積、布局等因素有著密切的關(guān)聯(lián)。

3） 沿河道公共空間帶來的氣候改變。以河道為基本骨架，在其沿線區(qū)域設(shè)置了一定數(shù)量的公共活動(dòng)空間，主要以點(diǎn)狀以及帶狀的形式為主，在此影響下能夠形成疏散風(fēng)，進(jìn)而緩解城市熱島效應(yīng)[3]。但對當(dāng)前河道空間設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析得知，普遍存在大型公共空間銜接不足的問題，且濱水空間與城市表現(xiàn)出失聯(lián)的現(xiàn)象，雖然設(shè)置有一定規(guī)模的綠植，但植被的設(shè)置合理性欠佳，在對下墊面進(jìn)行處理時(shí)所采取的方式也不夠優(yōu)良。對此，行業(yè)內(nèi)的多數(shù)學(xué)者均以城市濱水帶作為基本對象，探討通風(fēng)道對于熱島效應(yīng)的影響機(jī)制。在經(jīng)過大量的研究后，雖然取得了一定的研究成果，但主要局限在河道水環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化這一層面，即它的局限性較強(qiáng)，所得到的方法只適用于部分濱水城市，要想廣泛應(yīng)用于各城市中依然不具可行性?？紤]到此問題，本文展開了實(shí)測工作，引入例如行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的CFD 數(shù)值模擬技術(shù)，以所得到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)展開有關(guān)于微氣候的分析，旨在給相關(guān)人員提供一些可行的參考，從而提升河道城市空間優(yōu)化策略適用性的效果。

4 建立氣候適應(yīng)性評價(jià)比較機(jī)制的必要性

若從整個(gè)城市微氣候環(huán)境這一大層次進(jìn)行分析，城市河道將是其中極為重要的資源與環(huán)境載體，基于上述的分析可以得知，在面對不同區(qū)域展開改造時(shí)，伴隨著設(shè)計(jì)方法的改變，所反饋出的河道對微氣候的影響將會存在差異，如果所采取的處理方式不當(dāng)，則會在局部空間內(nèi)引發(fā)人體舒適感欠佳的問題，且該地區(qū)為典型的高濕高熱高輻射氣候，因此在設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行模擬評價(jià)。將河道空間作為突破口，探討其對于城市生態(tài)格局等因素所帶來的影響，明確各要素與城市微氣候之間的關(guān)系，綜合采用了圖底分析手段，進(jìn)一步進(jìn)行了校驗(yàn)，以便得出最為可行的方案，改善河道對周邊微氣候的調(diào)節(jié)效果。

5 結(jié)語

作為城市的組成部分之一，河道空間會對區(qū)域內(nèi)的微氣候帶來直接影響，為了提升河道空間所帶來的調(diào)節(jié)機(jī)制，需要以實(shí)測為基礎(chǔ)，綜合引入計(jì)算機(jī)模擬分析得到方式，從多個(gè)角度切入，總結(jié)城市河道空間改造過程中所存在的一些問題，進(jìn)而得到有關(guān)于河道空間對于氣候影響的評價(jià)機(jī)制，以此為引導(dǎo)建立人體舒適度模型，基于此途徑展開分析并得到可行的優(yōu)化策略，最終達(dá)到提升城市建設(shè)質(zhì)量的效果。