基于熱環(huán)境評(píng)價(jià)的傳統(tǒng)街巷更新策略研究

陳岑 仇海囡 張宇涵

摘要：街巷是城市空間的基本組成部分，而傳統(tǒng)街巷更是集中體現(xiàn)城市歷史文化風(fēng)貌的區(qū)域。隨著城市化進(jìn)程的加快，部分歷史街區(qū)未能及時(shí)更新，室外熱環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響空間使用率和居民健康。文章以鎮(zhèn)江市大龍王巷歷史街區(qū)為例，通過(guò)研究夏季街巷熱環(huán)境狀況，探討街巷空間形態(tài)要素與微氣候參數(shù)以及生理等效溫度之間的關(guān)系，為傳統(tǒng)街巷空間更新設(shè)計(jì)提供新的視角和策略。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)街巷;熱環(huán)境;微氣候;歷史街區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU984.114 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2022）01-00-03

0 引言

我國(guó)大量居住型傳統(tǒng)街巷更新滯后，狹窄的空間和綠化的缺乏使得夏季街巷空間過(guò)熱，嚴(yán)重影響空間使用率和居民健康。研究表明，極端高溫引發(fā)的死亡率逐年上升，其中老年人死亡人數(shù)占比最大[1]，而老齡化正是許多傳統(tǒng)老舊街區(qū)共同的特點(diǎn)和困境。因此，改善傳統(tǒng)街巷戶(hù)外空間熱環(huán)境，不僅能提高居住空間的品質(zhì)，增強(qiáng)社區(qū)活力，也有助于緩解高溫對(duì)老年人等城市脆弱群體健康的影響。

城市形態(tài)影響著城市冠層內(nèi)大氣與下墊面之間的能量交換過(guò)程，營(yíng)造出多樣性的微氣候環(huán)境[2]。微氣候要素中的太陽(yáng)輻射、空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣流速、周?chē)矬w表面溫度等產(chǎn)生的熱環(huán)境作用于人，影響人的冷熱感覺(jué)[3]。以往傳統(tǒng)街巷的熱環(huán)境研究多集中于商業(yè)型歷史街區(qū)，如南京的高淳老街、老東門(mén)歷史街區(qū)等，可操作空間大，熱環(huán)境改善手段多[4-5]。居住型歷史街區(qū)因街巷狹窄，可改造空間有限，其熱環(huán)境的提升手段仍需進(jìn)一步拓展。因此，文章以鎮(zhèn)江大龍王巷歷史街區(qū)為例，通過(guò)研究街巷空間形態(tài)對(duì)熱環(huán)境的影響，探討熱環(huán)境改善策略，以期為傳統(tǒng)街巷空間更新設(shè)計(jì)提供新的視角和思路。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況

鎮(zhèn)江毗鄰南京，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，一般從6月中下旬的黃梅季開(kāi)始入夏，7月、8月最為酷熱，最高氣溫可達(dá)40.2℃[6]。大龍王巷歷史街區(qū)位于鎮(zhèn)江市老城區(qū)，是典型的格網(wǎng)狀空間格局。街區(qū)內(nèi)街巷主要走向有東北—西南（NE—SW）和西北—東南（NW—SE）。當(dāng)?shù)卣?007年批準(zhǔn)頒布《大龍王巷歷史文化街區(qū)保護(hù)規(guī)劃》，但一直未能啟動(dòng)改造工程，房屋日漸老舊，街巷狹窄，導(dǎo)致該區(qū)域熱環(huán)境問(wèn)題凸顯，亟待改善。

1.2 研究方法

研究選取街區(qū)內(nèi)典型街巷，在晴朗、少云、少風(fēng)的夏季典型氣象日（2020年8月18日）測(cè)量實(shí)地微氣候數(shù)據(jù)。使用設(shè)備包括：Watchdog 2900E微型氣象站，監(jiān)測(cè)高度為10米;TR-72wf溫度記錄儀，監(jiān)測(cè)高度為1.5米，分別設(shè)置在典型街巷中;利用測(cè)距儀測(cè)量典型街巷的寬度和兩側(cè)建筑物的高度用于模型建構(gòu)。微氣候模擬軟件選用ENVI-met 4.4.5，設(shè)置氣象邊界條件為：初始風(fēng)速2.2m/s，初始風(fēng)向240°;初始溫度最小值28.48℃，最大值38.31℃;初始濕度最小值45.21%，最大值66.79%。經(jīng)校驗(yàn)之后，導(dǎo)出數(shù)據(jù)分析。

根據(jù)街巷空間形態(tài)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，街區(qū)街巷寬度可分三個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)3.5～4米，最寬處可達(dá)5～6米;Ⅱ級(jí)2.5～3.5米;Ⅲ級(jí)，2.5米以下的細(xì)巷，最窄處僅為1.5米。每個(gè)等級(jí)不同方向各選一條作為典型街巷作熱環(huán)境研究，共計(jì)6條，具體街巷名稱(chēng)及參數(shù)見(jiàn)表1。

2 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

2.1 街巷走向?qū)岘h(huán)境的影響

通過(guò)ENVI-met可視化數(shù)據(jù)界面觀測(cè)，相同時(shí)刻N(yùn)W—SE街巷的高溫區(qū)面積明顯大于NE—SW街巷，而相對(duì)濕度則相反;細(xì)巷的高溫區(qū)面積小于寬巷。圖1a～d四幅圖為溫度峰值時(shí)段13：00～15：00不同方向街巷微氣候參數(shù)的平均值對(duì)比，以及同方向不同寬度街巷在該時(shí)刻的微氣候要素差異對(duì)比。誤差棒顯示，不同寬度的NW—SE街巷間的溫度波動(dòng)小于NE—SW街巷，這與NW—SE街道更接近太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方向以至東西兩側(cè)的遮擋較少有關(guān)，因此太陽(yáng)照射對(duì)溫度的影響更為重要。由于溫度較高，NW—SE街道相對(duì)濕度始終低于NE—SW街道，不同寬度的NW—SE街巷相對(duì)濕度差異較小;因?yàn)闇囟炔町愝^大，NE—SW走向街道不同寬度間的相對(duì)濕度差異也更明顯。不同方向街巷的平均風(fēng)速差異不大，但不同寬度的NW—SE街巷的平均風(fēng)速差異明顯小于NE—SW街巷。NW—SE街巷平均輻射溫度在14：00達(dá)到峰值，而NE—SW街巷在13：00達(dá)到峰值，隨后減小?？傮w上，NE—SW街巷的平均熱輻射溫度比NW—SE街巷低。

2.2 街巷空間形態(tài)與微氣候參數(shù)的相關(guān)性

為進(jìn)一步分析街巷空間形態(tài)與微氣候參數(shù)的相關(guān)性，將街巷空間根據(jù)兩側(cè)建筑高度的不同為三種斷面取點(diǎn)并導(dǎo)出數(shù)據(jù)，即兩側(cè)建筑等高空間、北側(cè)（東側(cè)）高南側(cè)（西側(cè)）低空間、南側(cè)（西側(cè)）高北側(cè)（東側(cè)）低空間。利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析微氣候參數(shù)（空氣溫度（Ta，℃）、相對(duì)濕度（RH，%）、風(fēng)速（WS，m/s）、平均輻射溫度（Tmrt，℃）、生理等效溫度（PET，℃））與空間形態(tài)指標(biāo)（寬度<W>、天空可視因子<SVF>、街道寬高比<H/W>和兩側(cè)建筑高度）之間的關(guān)系。其中，PET是廣泛應(yīng)用于室外熱舒適評(píng)價(jià)的指標(biāo)，SVF是描述城市幾何形狀的重要指標(biāo)。

通過(guò)相關(guān)性分析可知（見(jiàn)表2），在NW—SE街巷中，Ta與SVF、W、H/W顯著相關(guān)。Ta與SVF、W呈正相關(guān)，與H/W呈負(fù)相關(guān)。這表明，天空的遮蔽率較低，即兩側(cè)建筑越低、巷道越寬，該街巷空間的空氣溫度越高。RH與SVF、W呈顯著負(fù)相關(guān)，與H/W呈正相關(guān)。因此，街巷越寬，相對(duì)濕度越低。Tmrt和PET值與SVF、W、H/W顯著相關(guān)，即街巷越寬，受到太陽(yáng)輻射影響越大，人體熱感覺(jué)更強(qiáng)烈。同時(shí)，Tmrt、PET與南側(cè)建筑高度呈負(fù)相關(guān)，即NW—SE街道中南側(cè)建筑增高可以降低Tmrt和PET值，而這兩個(gè)值與北側(cè)的建筑高度無(wú)關(guān)。此外，風(fēng)速與H/W的相關(guān)性較小。在NE—SW街巷中，SVF對(duì)微氣候參數(shù)均有顯著影響。W和H/W與Tmrt和PET值呈顯著正相關(guān)，對(duì)Ta、RH和風(fēng)速無(wú)顯著影響。此外，西側(cè)的建筑高度對(duì)所有微氣候參數(shù)都有顯著影響，即NE—SW街巷西側(cè)的建筑高度越高，阻擋太陽(yáng)輻射越多，從而降低了Tmrt和PET值。

3 基于熱環(huán)境評(píng)價(jià)的歷史街巷更新策略

在當(dāng)前城市建成環(huán)境難以改變的形勢(shì)下，設(shè)計(jì)師可以基于熱環(huán)境評(píng)價(jià)對(duì)街巷空間進(jìn)行局部的微環(huán)境改造，以提升戶(hù)外空間的熱舒適度，增強(qiáng)空間活力，具體更新策略如下。

第一，拆除違章搭建，疏通街巷空間，增強(qiáng)街巷內(nèi)通風(fēng)散熱能力。歷史街區(qū)的街巷不僅是街區(qū)的骨架和交通線，也是調(diào)節(jié)街區(qū)微小氣候的通道。通暢寬敞的街巷有利用街巷通風(fēng)，帶走部分暑濕，提升熱舒適度?？刹鸪摻謪^(qū)保護(hù)規(guī)劃范圍以外的房屋，減小建筑密度，拓展街巷寬度，增加街巷空間中的小型點(diǎn)狀或塊狀空間，從而增強(qiáng)通風(fēng)散熱的能力。

第二，充分利用垂直空間，增加立體綠化。由于街巷空間有限，要滿(mǎn)足通行、休憩、交往等多種功能，因此垂直綠化、屋頂花園等是較為合適的選擇。建議在長(zhǎng)時(shí)間接受太陽(yáng)照射的墻面、陽(yáng)臺(tái)、窗臺(tái)運(yùn)用多種垂直綠化方式，一方面增加綠量降低戶(hù)外空間熱應(yīng)力，另一方面提供建筑隔熱降低室內(nèi)能耗。垂直綠化方式可以運(yùn)用傳統(tǒng)的廊架、花架形式，也可以鼓勵(lì)盆擺式、布袋式等新方式新材料的運(yùn)用，豐富空間種植效果。綠化品種除了常見(jiàn)的攀緣或藤蔓植物之外，應(yīng)該選擇街巷居民喜聞樂(lè)見(jiàn)的植物種類(lèi)，特別是觀賞蔬菜類(lèi)植物品種，倡導(dǎo)居民自發(fā)參與，提升市民共同維護(hù)綠化的積極性。

第三，基于微氣候模擬結(jié)果，合理增置景觀設(shè)施小品。通過(guò)觀測(cè)微氣候模擬結(jié)果，在夏季街道的陰影處設(shè)置座椅、坐凳，提升休憩設(shè)施的利用率。此外，對(duì)于暴露在陽(yáng)光下的小型廣場(chǎng)，可增設(shè)遮陽(yáng)設(shè)施，以提升其熱舒適度。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，由于部分城市歷史街區(qū)更新滯后，因此街區(qū)室外空間品質(zhì)日漸降低?；谖夂蛞暯堑母赂脑?，能集約化利用資源，為歷史街巷更新改造提供新的思路。此外，利用微氣候理論進(jìn)行街巷空間的微改造也是遵從國(guó)家“以用促保”的新要求，提升歷史街巷室外空間的使用率，增強(qiáng)舊城活力。希望文章的分析能在未來(lái)為其他相似歷史街區(qū)、老舊小區(qū)及棚戶(hù)區(qū)的改造等項(xiàng)目提供理論借鑒和設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林于凱，何孫俊，王宇春.臺(tái)灣老年人死亡風(fēng)險(xiǎn)與長(zhǎng)期極端高溫相關(guān)性研究[J].環(huán)境研究，2011（8）：1156-1163.

[2] T. R .沃克.邊界層氣候[M].倫敦：勞特利奇出版社，2002：284-297.

[3] 黃建華，張惠.人與熱環(huán)境[M].北京：科學(xué)出版社，2011：134-157.

[4] 熊瑤，嚴(yán)妍.基于人體熱舒適度的江南歷史街區(qū)空間格局研究：以南京高淳老街為例[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，45（1）：219-226.

[5] 楊陽(yáng)，唐曉嵐，吉倩妘.基于ENVI-met模擬的南京典型歷史街區(qū)微氣候數(shù)值分析[J].蘇州科技大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2018，31（3）：33-40.

[6] 馬國(guó)進(jìn)，潘榮軍.鎮(zhèn)江年鑒2020[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2011：6-7.

作者簡(jiǎn)介：陳岑（1983—），女，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士在讀，研究方向：環(huán)境與公共藝術(shù)設(shè)計(jì)。

仇海囡（1984—），女，江蘇濱海人，碩士，高級(jí)城鄉(xiāng)規(guī)劃師，研究方向：城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

張宇涵（2000—），男，江蘇南京人，本科在讀，研究方向：環(huán)境與公共藝術(shù)設(shè)計(jì)。