基于局地环流的城市通风道规划方法_以德国斯图加特市为例_刘姝宇
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街谷绿地对城市微气候影响的研究现状及展望王著森,徐雅露,蒋鹏远,吴渝,许亦竣,陈倩婷,吴倩倩(浙江农林大学风景园林与建筑学院,浙江杭州311300)摘要:城市热岛效应问题的日益凸显,极大地影响着人们的生产和生活,而街谷作为城市居民活动空间的重要载体,其中的绿地对改善城市气候环境、生态环境,缓解城市热岛效应有着重要作用。国外学者对城市气候的研究可以追溯到19世纪初,相较而言,我国的相关研究起步较晚,但得益于我国幅员辽阔,复杂多样的地形地貌造就了丰富的气候类型,这为微气候研究提供了多样的研究对象,研究进展得以加速。从街谷空间形态对城市微气候的影响和街谷绿地对城市微气候改善的效益2个方面综述了国内外学者针对城市微气候进行的相关研究进展,并在此基础上进行总结分析,对该领域未来的研究提出展望。关键词:街谷绿地;城市微气候;绿化空间
题,引起了社会广泛关注。近年来,有关城市微气候的研究显著增多;研究点跨度大、维度多,然而彼此间并无较多关联;随着研究的不断深入,现今的城市微气候研究领域中,较为热门的研究方向有“人体舒适度”“ENVI-met模拟”“城市空间形态”等。国内外的专家学者对城市微气候研究的侧重点有所不同。国外的专家学者更多地认为,城市中不同空间类型的场所在微气候上有差异,他们更倾向于将这些场所的微气候进行比较研究。而我国的学者研究更多的是在不同大气候背景下的城市微气候之间的区别,这也是因为我国地域辽阔,本身有着复杂多样的气候类型。所以,我国城市街道微气候的研究虽然起步晚,但在这样得天独厚的先天优势下,研究进展快、势头猛。以下将从2个方面阐述国内外学者针对街谷绿地对城市微气候影响的相关研究进展。2街谷空间形态对城市微气候影响相关研究街谷空间由多方面构成:蓝、绿色基础设施,景观构筑物,建筑材质等;不同用地性质的街谷空间结构也存在差异,这些要素都会影响城市微气候的形成[5]。不同学者分别从不同的角度对街谷微气候展开研究。从街谷的长宽比、高宽比及走向出发。Johansson等[6]通过收集摩洛哥菲斯市新、旧城的系列数据并分析,比较城市形态参数(包括建筑高度、朝向、间距、街谷高宽比等)与微气候参数(例如微气温、湿度、风速及生理等效温度值等)之间的关系,推出结论:较大长宽比的街谷空间能在外部空间温度过高时保证街谷内部的微气候质量。紧凑型街谷空间在夏季高温天气的夜间能形成比较凉爽、湿润的小气候;在冬季能提供较暖的条件。而宽阔开放的街谷空间比起紧凑型街谷空间,出现白天升温快、晚上降温快的现象。人体舒适度方面,紧凑型街谷空间可以显著提高行人的人体舒适度。这意味着人们可以通过调整高宽比的方式来优化步行街垂直方向的温度分布与风速分布,从而改善街谷微气候,使得居民得到更高的舒适度。南北朝向的街谷调节效应要强于东西朝向。不同1背景城市化进程的加快,使得城市大气环境质量受到了极大的冲击。2015-2019年,全球平均气温升高了1.1℃,已远超十年前的预测和评估,全球变暖正在加速,极端天气事件不断频发。2019年6月,欧洲气温达到有记录以来最高值,法国、意大利等国家的气温平均值甚至高出历史记录6~10℃。同期,印度个别地方最高温度超过50℃,直接导致100人死亡[1]。而我国最近60年的平均温度以每10年上升0.23℃的速度在增长,为全球的2倍[2]。气候的恶化使得城市居民的日常生活不断受阻,极大地影响了城市居民的身心健康。城市热岛效应日益凸显,给人们的生产生活造成了一定影响。在此背景下,城市气候问题成了国内外社会十分重视的热点话题。城市街道是城市区域面积的主要组成,而街道与两侧的建筑物构成了街谷,街谷作为城市居民户外活动空间的重要组成部分,其良好的气候环境是提升居民活动意愿、增强城市活力的物质前提[3]。街谷中的绿地对城市气候环境有着显著的影响,在热岛效应最为显著的夏季高温天气条件下,绿地中的植物个体及群落能够通过吸收、反射太阳辐射以及蒸腾作用降低整个绿化空间的内部温度,增加相对湿度,进而改善整个街谷的气候环境[4]。由此可见,城市街谷绿化在改善城市生态环境、缓解城市热岛效应等方面都有着重要价值。植物个体以及群落所组成的绿化空间能够降温增湿,是发挥街谷绿地生态效益的关键。改善街谷绿化空间,在提高城市街道建设科学性的同时,也在促进城市朝着“以人为本”的规划设计方向可持续发展。19世纪以来,越来越多的专家学者注意到城市气候正在逐渐发生变化,而城市气候与城市居民的生活质量息息相关,这使得城市微气候的研究成为热点话
城市规划相关知识-118(总分126,考试时间90分钟)一、单项选择题1. 微波天线塔的位置和高度,必须满足线路设计参数对天线位置和高度的要求。
在传输方向的近场区内,天线口面边的锥体张角为20°,前方净空距离为天线口面直径的( )倍范围内,应无树木、房屋和其他障碍物。
A.5 B.8 C.10 D.202. 以下四种城市排水体制中,( )多用于旧城区改建。
A.直排式合流制 B.截流式合流制 C.不完全分流制 D.完全分流制3. 根据供热管网的竖向布置原则,热力管道埋设在绿化地带时,埋深应大于( )m。
A.0.2 B.0.3C.0.4 D.0.54. 以下现象中,哪项与城市人工环境无关?( )A.“热岛效应” B.城市小气候改变C.自然地理要素形态与功能改变 D.热带风暴5. 一般道路运输系统中要符合单车最小转弯半径为( )的技术要求。
A.9m B.10m C.12m D.15m6. TCP/IP参考模型将网络分层,它们是( )。
①网络接口层;②互联层;③传输层;④应用层A.①② B.①②③ C.②③④ D.①②③④7. 关于项目建议书中的环境保护说法不正确的是( )。
A.对项目所在地区的环境现状加以说明 B.项目建成后可能造成的环境影响分析C.国家环保部门的意见和要求 D.环境保护存在的问题及建议8. 组织的( )改进了对于组织与环境相互作用的理解。
A.人际关系理论 B.行为理论 C.系统理论 D.权变理论9. 变形缝构造中,对多层砌体房屋,在设防烈度为8度和9度且建筑物高差在6m以上时宜设置______。
A.伸缩缝 B.沉降缝C.防震缝 D.拉伸缝10. 卫星平台成像的主要优点在于( )。
A.空间分辨率高B.具有较大的灵活性C.它能在短周期里反复获取同一地区的图像D.它能在短周期内获得不同地区的图像11. 城市的商业用地结构中,不属于其组成的是( )。
A.商业中心 B.商业带 C.工业 D.专业化商业区12. 以下措施不属于生物性环境建设工程措施的是( )。
动力气象总复习题一、名词解释1. 位温:气压为p,温度为T的干气块,干绝热膨胀或压缩到lOOOhPa时所具有的温度2T(1OOO/p)R/CP,如果干绝热,位温守恒(阳戲=0)。
2. 尺度分析法:依据表征某类大气运动系统各变量的特征值来估计大气运动方程中各项量级的大小,判别各个因子的相对重要性,然后舍去次要因子而保留主要因子,使得物理特征突出,从而达到简化方程的一种方法。
3. 梯度风:水平科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达到平衡,此时空气微团运动2 _称为梯度风,表达式为:J=_fV—1空。
r T Pe n4. 地转风:对于中纬度天气尺度的扰动,水平科氏力与水平气压梯度力接近平衡,这时空气微团作直线运动,称为地转风,表达式为:V g/ 1 5 k。
g f P地转风:在自由大气中,因气压场是平直的,空气仅受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用,当二力相等的空气运动称之为地转风。
5. 惯性风:当气压水平分布均匀时,科氏力、惯性离心力相平衡时的空气流动。
表达式为:V -f R T。
6. 旋衡风:在小尺度运动中,惯性离心力和水平气压梯度力相平衡时的空气流动。
表达式1为:V c —(R T〔P)2,.n7. 正压大气:大气密度的空间分布仅依赖于气压(p)的大气,即:「=T(p),正压大气中地转风不随高度变化,没有热成风。
8. 斜压大气:大气密度的空间分布依赖于气压(p)和温度(T)的大气,即:「二「(p, T)。
实际大气都是斜压大气,和正压大气不同,斜压大气中等压面、等比容面(或等密度面)和等温面是彼此相交的。
9. 湿静能:湿空气的内能(e v T)、位能(gz)、压力能(p/P)及潜热能(Lq)之和,其表达式为:Es=e v T +gz+ p/:?+ Lq。
也称为静力能。
10. 埃克曼螺线:行星边界层内的风场是水平气压梯度力、科氏力和粘性摩擦力三着之间的平衡结果。
若以u为横坐标,v为纵坐标,给出各个高度上风矢量,并投影在同一个平面内,则风矢量的端点迹线为一螺旋。
城市风的脉动特性对建筑通风效果的影响谷宇新;刘刚;周杰【摘要】通过对作用在深圳市某办公建筑室内边界的自然脉动风进行的连续测试,对脉动周期和脉动强度的统计值进行分析研究。
同时对由脉动风引起的CO2浓度变化进行记录,结合脉动风速的变化规律,讨论了城市风的脉动特性对建筑通风效果的影响。
基于不同开窗位置的通风效果比较,提出关于建筑自然通风设计中考虑城市脉动风的波动性的必要性。
%Consecutive observation of natural wind imposed on Shenzhen Institute of Building Research Mansion was performed,the turbulent cycle and turbulent intensity were summarized based on amount of measured data.At the same time concentration of CO2 changed with the natural wind was also recorded,combined with the change of pulse wind speed rule,the characteristics of effected on the city the pulsation of the building ventilation was discussed.Based on the comparison between different effects on different position of the window,considering the volatility of natural wind in city is a necessity when designing the building ventilation.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2012(031)004【总页数】4页(P22-25)【关键词】脉动风;旋涡;通风效果【作者】谷宇新;刘刚;周杰【作者单位】重庆大学城市建设与环境工程学院/深圳市建筑科学研究院有限公司/广东省建筑节能与应用技术重点实验室;深圳市建筑科学研究院有限公司/广东省建筑节能与应用技术重点实验室;重庆大学城市建设与环境工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU4350 引言目前,针对建筑物内通风效果的分析一般仅把恒定风作为边界条件。
第44卷第10期2010年10月浙 江 大 学 学 报(工学版)JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience)Vol.44No.10Oct.2010
收稿日期:2010-08-16.浙江大学学报(工学版)网址:www.journals.zju.edu.cn/eng基金项目:国家建设高水平大学公派研究生资助项目(2007101052).作者简介:刘姝宇(1980—),女,黑龙江哈尔滨人,博士生,从事基于城市气候学的城市规划与城市设计研究.E-mail:liu shuyu@msn.com通信联系人:沈济黄,男,教授,博导.E-mail:shenjh@zuadr.com
DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2010.10.024基于局地环流的城市通风道规划方法———以德国斯图加特市为例
刘姝宇,沈济黄(浙江大学建筑工程学院,浙江杭州310058)
摘 要:为了提高我国城市通风道建设的有效性,从气候生态补偿空间、作用空间、空气引导通道3个方面总结基于局地环流的当代德国城市通风系统规划方法.通过斯图加特山地区域案例研究,分析德国城市通风道规划的工作程序,即信息采集、气候功能评估、指导方针与规划目标制定、措施概念明晰.研究结果表明,基于翔实的地理与气候数据信息,通过综合运用地理信息系统与数值模拟技术,可以准确模拟静风条件下城市内部及周边的局地环流运行状况,实现城市通风道的定位、定量规划.关键词:局地环流;城市通风道;城市气候学;城市规划中图分类号:TU984.113 文献标志码:A 文章编号:1008-973X(2010)10-1985-07
Urbanventilationchannelplanningmethodbasedonlocalcirculation:acasestudyofStuttgart,Germany
LIUShu-yu,SHENJi-huang(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China)
Abstract:InordertopromotetheeffectivenessofventilationchannelinChinesecities,theplanningmethodofGermanurbanventilationsystemwassummarizedbasedonlocalcirculationfromaspectsofcompensationarea,effectareaandurbanventilationpath.Theworkingprocedureofurbanventilationchannelplanning,whichismainlycomposedofinformationcollection,climateassessment,settingplanningobjectives,establishingguidelineanddefiningmeasurementconcept,wasanalyzedbystudyingthecaseofStuttgart.Resultsshowthatalocalcirculationunderlowexchangeweatherinoraroundanurbanneighborhoodcanbeaccuratelysimulatedwithsufficientgeographicalandclimaticdatainformationbymeansofgeographicinformationsystemandnumericaltechniques,andanurbanventilationchannelcanbelocatedandquantified.Keywords:localcirculation;urbanventilationchannel;urbanclimatology;urbanplanning
在全球变暖与快速城市化背景下,我国大部分城市热污染与空气污染已对城市生态环境与居民身心健康构成严重威胁.合理建设城市通风道可将郊区新鲜凉爽的空气引入城区并激发城市内部的局地环流,是促进城市通风、缓解城市热污染与空气污染的重要手段.热污染与空气污染在静风晴朗的夜晚最严重,此时盛行风对城市通风的驱动作用受到限制,下垫面热力特征差异与地形差异是城市通风的主要驱动力,因此城市通风道规划应充分关注静风条件下的局地环流运行状况.本文基于局地环流的运行原理,总结与分析城市通风系统的构建方法以及城市通风道规划的工作程序.1 研究的基础与意义1.1 研究基础在中文参考文献中,英文关键词“Urbanventi-lationchannel”与“Urbanventilationpath”被译为“城市通风道”.在我国的规划实践中,这一用以从宏观层面解决城市通风与热岛问题的规划概念很少被正确使用,常常被“通风走廊”、“绿色风廊”、“通风廊道”、“楔形绿地”、“绿色廊道”等词汇取而代之.笔者赞同文献[1]、[2]的用法,使用“城市通风道”一词.另一主要概念“局地环流”则是气候学用语,它主要由下垫面动力与热力的非均匀性强迫产生,是中尺度环流的重要组成部分,对局地天气以至大尺度天气都会产生明显甚至支配性影响[3].我国城市规划界在城市通风道规划研究方面起步较晚.上世纪80年代至90年代末,“将新鲜气流引入城市”[4]思想已见于城市气候学文章,但相关研究并未在城市规划学科中开展.本世纪初至今,随着生态建设与节能思想的深入人心,城市规划者开始呼吁城市通风道的规划与建设.但由于缺乏城市气候学科的支撑,城市通风道研究的方法与结论大多仅停留在定性分析与原则性建议层面,缺乏对局地环流的关注与利用.虽然北京、上海、武汉等大型城市已经于2006年相继开展了城市通风道建设,但鉴于相关研究有限的指导意义,建设工作的有效性受到限制.德国在城市通风道规划研究与实践领域一直处于世界领先水平,这得益于扎实的城市气候学研究基础与日趋完善的城市规划编制制度.上世纪70年代至90年代中期,气候学家开始与城市规划者合作,共同致力于摸索基于城市气候学的城市规划理论模型.90年代后期以来,计算机技术的发展使高精度的定量定位工作成为可能,大大提高了城市规划实践整合城市气候学要求的可操作性.目前,利用地理信息系统与数值模拟技术致力于静风条件下的局地环流运行状况与城市通风道研究的团队主要有:负责柏林及其周边地区的柏林议会城市发展管理部门城市与环境信息系统工作组;负责鲁尔区重要城市的埃森大学应用气象与景观生态学系,由应用气象学家WilhelmKuttler教授领导;负责斯图加特及其附近区域的斯图加特市环保局城市气候学科,由城市气候学家JǜrgenBaumǜller教授领导.他们的工作为其所在城市或地区城市通风道的定位定量规划提供着技术支撑.1.2 研究意义基于局地环流运行原理,城市通风道规划建设的有效性不仅与通风道下垫面的形态与结构相关,而且取决于城市通风系统中各组成部分的气候功能及其在空间与内容上的联系.因此,对城市通风系统构建方法的系统性总结、对适用于各子空间规划措施的详细整理,将为城市通风道规划工作提供重要的切入点.整理分析繁复的德国城市通风道规划工作,总结合理有效的工作方法与技术路线,为我国的城市通风道规划工作提供参考,为生态化城市的科学建设提供有力指导.
2 城市通风系统的构建方法Kress[5]根据局地环流运行规律提出的下垫面气候功能评价标准被作为德国城市通风道规划的思想基础.下垫面被分为作用空间(Wirkungsraum)、补偿空间(Ausgleichsraum)与空气引导通道(Luftleitbahn).作用空间指存在热污染或空气污染的建成及待建区域;补偿空间的全名为气候生态补偿空间,它附属于某个毗邻的作用空间.作用空间中的热污染与空气污染能够基于两者的位置关系与空气交换过程得以缓解.空气引导通道指空气动力学粗糙度较低、气流阻力很小的区域,即使在静风天气中也不会阻碍补偿气团由城郊补偿空间向市区的流动[5].为了充分利用局地环流构建城市通
风系统,必须明确作用空间、补偿空间与空气引导通道的规划任务:1)避免与缓解作用空间中的热污染与空气污染,提高补偿气团在作用空间中的气候调节效率;2)维护与拓展补偿空间的气候调节能力,特别是保护对局地环流运行有积极作用的区域;3)在补偿空间与作用空间之间建立有效联系,并维护这种联系[5-6].
2.1 作用空间根据Kress[5]的研究成果与斯图加特环保局城市气候科编制的《城市建设的气候学基础(StädtebaulicheKlimafibel)》,在作用空间中应该在以下几个方面采取措施:选择热容较小的表面材料以缓解热污染;避免污染物排放、控制污染源以缓解空气污染问题;扩大补偿气团在作用空间中的影响范围、提高静风天气下冷空气的穿透性,以促进补偿气团发挥气候调节功能,如表1所示.
1986浙 江 大 学 学 报(工学版) 第44卷 表1 城市通风系统各子空间的规划措施Tab.1 Planningmeasuresofsubspacesinurbanventilationsystem
子空间规划措施
作用空间
补偿空间Compensnareas
缓解热污染缓解空气污染
提高补偿气团效率
冷空气生成区
林地内城绿地
空气引导通道(简称“通道”)
·减少停车场与道路设施的非透水性地面;·降低建筑密度、提高绿化率,如限制可建区范围、拆除高密度周边式建筑群等措施;·提高市区绿化与水面比例,如增加公共或私人开放空间、普及立面绿化与屋顶绿化;·提高街道空间与周边式建筑群的环境质量,可以采用种植大树冠树木、立面绿化、建设草坪、去除非透水性地面等措施.
·减少私人机动交通、推动公共交通;·在通风较差的区域避免较高的交通密度与污染物排放量;·采用污染物排放量较小的能源供给与集中供热方式;·污染源避免布置在主导风向、城市通风道、冷空气生成区域与冷空气汇集地中.·最小化城区扩张及热岛蔓延;·控制建筑群高度与密度,减少冷空气流动障碍;·在城区边缘建设绿化率较高的、松散的开放式建筑群,它可以避免冷空气在到达市中心之前提前升温并引发对流,有助于使补偿气团渗入密集建设的内城;·保护城市通风道.
·保留与扩展耕地、牧场以及山坡上的林地;·避免改变上述用地的用地类型,如造林或建设城区;·避免上述用地面积缩小幅度超过5%;·内城“废弃地”应作为冷空气生成区域与冷空气流出区域而得以保留;·避免在冷空气生成区域开发城区或建设平行于等高线的山地建筑群,这将形成气流障碍;·保持冷空气生产区域之间的空间联系;·在作用空间与无气流障碍、无污染源的冷空气生成区域之间建立直接联系,形成冷空气通道.