风景园林规划设计优化城市微气候综述.pdf
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1、赵 晓龙等 : 风景 园林 规划设 计优化 城市微 气候综述 3 5 风景园林规划设计优化城市微气候综述 赵晓龙 , 李 国杰 , 赵文茹 ( 哈尔滨工业大学建筑学 院 哈尔 滨1 5 0 0 01 ) 【 摘要】 在相关学科对微气候的研究背景下, 系统概括了国内外学者从单一景观实体元素与隐形微气候 要素互动关系为切入点的风景园林规划设计策略, 并较为详细地介绍了基于热舒适度的微气候感知模型, 以及不 同景观元素组合所建立的空间配置模型等国际最新研究成果, 旨在充分发挥风景园林规划设计优化城市微气候 的效应 , 创造既具有视觉美感, 又具有舒适温感的景观空间环境。 【 关键词】 风景园林; 微
2、气候; 景观元素; 空间配置模型; 感知模型 【 中图分类号】 T U 9 8 6 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 3 5 0 3 2 O世纪以来, 随着城市人口急剧增加、 城市规模不断扩 大, 城市的环境质量产生了巨大的变化, 环境问题已经成为 影响人居生活质量的重要方面。城市微气候作为影响城市 环境的重要因素之一 , 其影响 自然和人类活动方面的范围 要比其他任何 的 自然要素都要广。微气候的影响遍及水 体、 植物、 动物和农业等各个方面, 是塑造地方和区域场所 形式的根本力量, 也是形成不同场所之间差异性的根本
3、原 因。与此同时, 人居环境也会调整微气候环境 , 以满足特殊 的需求和适应地方条件。人类的舒适感 , 甚至包括某些情 况下人类的生存状况 , 都依赖于这些能够使建筑和景观空 间场所适应当地气候条件的技术与方法。 1 相关学科对微气候 的研究 1 9世纪初, 由于城市化加速 , 城市热岛效应问题逐渐凸 显, 城市微气候与城市设计方面问题吸引了很多学者的关 注。城乡规划学科 以“ 低碳城市” 理念为指导, 实施合理规 划城市规模、 土地利用, 以及支持社区和建筑物尺度一系列 微观生产技术 , 实现在城市层面应对气候变化的目标。例 如德 国斯 图加特 , 在受地形 和植 被制约 下 , 正是通 过
4、城市 形 态建设与当地的气候模式相结合, 从而形成 了有利于城市 发展的模式。在基于区域城市微气候背景下, 众多学者也 展开了如何在更小尺度下对户外空间微气候环境 的研究。 在建筑设计层面 , V 奥戈亚提出“ 生物气候地方主义” 的理 念, 将地域气候、 人体生物舒适性与建筑设计结合起来。例 如位于寒温带的加拿大艾伯塔大学 , 正是通过对 以上建筑 要素的调整及优化, 从而解决了冬季外部开放空间微气候 环境恶劣的问题。 在所有气候控制的成功案例中, 对建筑、 地形 、 植物、 水 体及下垫面的利用, 是塑造最佳居住环境的关键要素。因 此, 深人了解城市景观元素对微气候的调控机制, 对塑造未
5、来良好舒适城市微气候环境具有极为重大的意义。 2 单一景观元素对微气候的影响研究 微气候的基本要素一太阳辐射、 风、 降水、 温度和湿度等, 受到包括地形、 水、 植物、 下垫面等在内的景观元素的影响并 发生改变。地形的空间分布和结构是城市微气候环境的决定 性因素, 且地形地貌能够形成运动的障碍和通道, 来控制空气 的流通和温度范围。研究表明, 地形的垂直结构变化决定了 植被格局、 物种生境及生态系统过程。徐小东 等研究了不 同生物气候条件下的地形 自然特征, 进行归纳总结, 从而提出 了地形特征对景 观空 间选址 的指导原 则。刘 贵利 研究 了 三种不同生态地形类型共生的生态特点, 对风态
6、、 温度、 湿度、 日照等微气候环境特征进行了表述。 相较地形而言, 水体因自身所具备蒸腾、 热量交换等生 态系统功能, 因此对微气候的热环境、 风环境调节作用要更 加明显。李书严 等研究发现水体对环境的影响主要发生 在上风岸 2 k m 以内和下风 岸 9 k m 以 内, 2 5 k m 以 内最 为 明 显, 且分散型的水体布局对环境调节能力要优于集中型布 局。岳文泽 等基于遥感和 G I S空间分析方法, 研究发现 城市面状水域的“ 冷岛效应” 要强于线性的河流廊道。 植被绿化与水体在改善微气候环境中温度、 湿度具有 相似的功效, 但其在湿度的调节功效上要略差于水体。王 威 - o 通
7、过试验发现 , 草 坪对 景观空 间垂 直方 向上 温度、 湿 度 的影响范围约为 0 5 m左右, 随着太阳辐射强度的加强会有 所增加。陈 自新研究发现通单株灌木在改善景观空间温 度、 湿度上要优于草坪, 而乔木最佳。许多学者通过研究不 同下垫面对微气 候环 境影 响时 发 现 , 软质 草坪 在改 善景 观 空间热环境性能上明显优于硬质铺装 J 。对建筑单体形 态、 高度、 材质及色彩的考虑, 可对建筑外部空间微气候的 热环境、 风环境进行调节。左力 结合实例论证了建筑形 态组合方式、 建筑平面及剖面形状的变化、 设立遮蔽物可有 效的改善建筑外部空间微气候环境。谢振宇 。 等提出了削 弱
8、“ 边 角强风” 、 化解 “ 迎风 面涡旋 ” 、 减小 “ 建 筑 物风 影 区” 及形态优化和风能利用一体化等优化风环境的设计策略。 以上关于城市景观元素的研究 , 多数是仅针对景观元 素改善微气候环境的定性 的规律性或者定量 的描述性研 究, 并不能直接用于指导城市景观空间微气候的优化和设 计。因此, 对于城市景观元素改善微气候环境的研究既要 基金项目 中央高校基本科研业务费专项基金( H I T N S R I E 2 0 1 2 0 5 6 ); 黑龙江省自然科学基金( G 2 0 1 1 3 0 ) 3 6 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 1 O 期( 总第 1 9 6期)
9、掌握其规律性 , 以构建具有理论价值的研究体系, 也要获取 具有科学价值的定量性数据, 将规律性与定量性研究相结 合, 便于直接、 具体的指导城市景观微气候的规划与建设。 3微气候感知模 型与景观 元素 空间配置模型 的建立 3 1 微气候感知模型 微气候感知是人们对景观空间微气候环境 的一种体验 感受, 而热舒适度可作为一种人们对微气候环境综合评价 的标准。热舒适度包含 了微气候条件和人类行为两个方 面, 是一种人们对热环境满意度的精神体现。对热舒适度 的深入研究, 可有助于全面获取人们对景观空间的微气候 感知评价, 掌握人及其行为的规律, 建立系统的微气候感知 模型, 为科学的定量研究打下
10、良好的基础。 国外学者 N i k o l o p o u l o u是最先开始研究户外热舒适度 与使用者行为的, 其研究对今后该领域的研究产生 了深远 的影响。他通过观测研究发现, 单一的从生理上对热舒适 度进行评价并不全面 , 物理因素与心理因素也需要作为影 响人类热舒适度评价影响因素被考虑在 内。T h o r s s o n 得 出了和 N i k o l o p o u l o u相似的结论 , 认为影响微气候感知的要 素既包含景观空间物理因素对人们的影响, 也包括热舒适 期望值在内的心理因素。E a s s o n - j 等通过观察与访谈发 现, 气象参数、 景观空间的功能、 心
11、理因素等将会是影响人 们对景观空间热舒适度评价的重要方面。 以上研究成果显示 , 人们对热舒适度评价影响因素虽 然逐渐趋于完整化, 但至今 尚未建立系统完善的热舒适度 评价体系, 由此研究成果暂不能直接指导城市景观空间微 气候的优化。因此, 通过整合这些因素, 建立全面、 系统、 科 学的微气候感知模型的研究有待进一步的开展。 3 2 城市景观元素空间配置模型 在冬 季 , 人们会 聚集在 街道朝 阳的一 面 , 寻 找背风 的场 所。在炎热的夏季, 他们则聚集在有树木遮阴或习习凉风 的公园座椅和草坪上。这些空间环境特征正是不同的景观 元素在空间上的组合所形成 , 成为一种包含隐性微气候感 知
12、的空间配置模型。如果可能发现某一景观空间的空间配 置模型影响微气候 的模式, 那么就可以通过实施具体的设 计以改变该空间配置模型, 进而通过设计与优化形成人们 理想的微气候环境。 S a n d a L e n z h o l z e 采取问卷调查的方式, 将获取的人们 对某些空间环境特征的微气候感知记录在“ 集体认知地图” 之上 , 并进行微气候测量来验证人们的微气候感知是否与 空间气候特征相符。研究发现人们的微气候感知与实验所 测得的微气候数据相吻合, 进而以此建立了具有微气候特 性的城市景观元素空间配置模型, 该模型将来可作为人们 改善微气候环境的设计 目标与构成对象。R E mm a
13、n u e l 通 过观测模拟人们在不同街宽比与地面铺装条件下的热舒适 性 , 发现通过改变城市街谷表面反射率并不能有效地改善 热舒适度环境, 而增加街谷的阴影遮蔽度却能根本上优化 街谷微气候环境, 进而提出了“ 阴影增长” 的空间配置模型。 以上研究成果均是在获取人们对景观空间微气候感知 基础之上, 通过科学的系统验证, 发现城市景观空间中现存 的空间配置模型, 将规律性研究与定量性研究相结合, 进而 有针对性的提出了有效地优化策略。这为我们今后的研究 提供了一个较为系统、 科学的研究方法。 4结语 该领域的研究现呈现出定量化、 信息化和多学科交叉 研究的趋势, 深入研究城市景观元素改善微气
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- 关 键 词:
- 风景园林 规划 设计 优化 城市 微气候 综述
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