郭 廓 孫朝陽(yáng) 類雁文

(1.大連藝術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院,遼寧 大連 116600； 2.大連民族大學(xué)建筑學(xué)院，遼寧 大連 116600； 3.吉林魯能漫江生態(tài)旅游開發(fā)有限公司，吉林 白山 134500)

風(fēng)環(huán)境是指室外自然風(fēng)在城市地形地貌或自然地形地貌的影響下形成的風(fēng)場(chǎng)。城市風(fēng)環(huán)境包括兩個(gè)方面：城市的總體通風(fēng)環(huán)境和建筑周邊的局部風(fēng)環(huán)境。近年來(lái)，為了提升城市居民生活舒適度與城市環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量，越來(lái)越多的專業(yè)人士與普通百姓都逐漸意識(shí)到風(fēng)環(huán)境質(zhì)量對(duì)于城市宜居、節(jié)能環(huán)保的重要意義。而城市中的不同功能區(qū)，其城市形態(tài)、建筑布局等均有其各自特點(diǎn)，在探討其風(fēng)環(huán)境優(yōu)化問題時(shí)也應(yīng)根據(jù)具體特質(zhì)具體分析。

1 城市設(shè)計(jì)中的風(fēng)環(huán)境問題

當(dāng)下城市設(shè)計(jì)中常面臨以下風(fēng)環(huán)境問題。

1.1 生活舒適性問題

區(qū)域內(nèi)建筑物的形體、朝向和布局方式的不同，會(huì)直接導(dǎo)致氣體流過時(shí)產(chǎn)生不同的風(fēng)場(chǎng)，進(jìn)而造成人們體感舒適度的差異。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1)建筑群體內(nèi)通風(fēng)效果不佳：壓力差是氣體流動(dòng)的必要前提，如因建筑群體布局的問題導(dǎo)致其間氣體壓力差過小甚至無(wú)壓力差，勢(shì)必會(huì)影響氣體流動(dòng)效果，產(chǎn)生旋渦區(qū)。漩渦區(qū)內(nèi)的空氣在區(qū)域內(nèi)盤旋，導(dǎo)致通風(fēng)不暢，進(jìn)而阻隔了室內(nèi)外空氣交換，且容易造成交叉污染，不僅直接降低了城市居民的生活舒適度，也會(huì)對(duì)健康衛(wèi)生造成一定的隱患。

2)瞬時(shí)強(qiáng)風(fēng)：風(fēng)進(jìn)入城市后，穿行于建筑群中，因下沖、角逐、狹管流、穿堂風(fēng)及阻塞、尾流等效應(yīng)，很容易在某些區(qū)位產(chǎn)生瞬間強(qiáng)風(fēng)或旋風(fēng)，即“再生風(fēng)”或“二次風(fēng)”。這種現(xiàn)象在北方寒冷的冬季尤為明顯，瞬間強(qiáng)風(fēng)會(huì)影響城市居民的正常出行，特別是老人兒童或體弱人士，影響更為明顯。同時(shí)制約了室外活動(dòng)的開展，在一些極端情況下還會(huì)促發(fā)高空墜物的危險(xiǎn)。

1.2 環(huán)保節(jié)能問題

優(yōu)質(zhì)的城市風(fēng)環(huán)境既能夠有利于夏季風(fēng)進(jìn)入建筑群體，通過自然通風(fēng)降溫，降低一定量的夏季設(shè)備降溫帶來(lái)的能耗。同理，若能一定程度的阻擋秋冬季寒冷空氣的流入，也會(huì)對(duì)保溫起到促進(jìn)作用，進(jìn)而降低我國(guó)北方城市因供暖而產(chǎn)生的能耗與一定程度上的環(huán)境污染。

2 不同功能區(qū)的風(fēng)環(huán)境優(yōu)化

城市設(shè)計(jì)中的功能區(qū)可大致劃分為居住區(qū)、公共建筑區(qū)和休閑綠化區(qū)三類。在我國(guó)大多數(shù)城市中，均可盡量將小體量建筑群體及休閑綠化區(qū)布置于夏季盛行風(fēng)上風(fēng)向，將多層及高層建筑群體布置于冬季盛行風(fēng)上風(fēng)向(見圖1)，這樣既有利于夏季的通風(fēng)降溫，又能合理利用部分建筑作為擋風(fēng)屏障，適度的減少冬季寒冷的氣流的入侵，降低設(shè)備能耗，優(yōu)化城市環(huán)境質(zhì)量。

2.1 住宅功能區(qū)的風(fēng)環(huán)境優(yōu)化

城市中居住用地在土地使用總量中占有極大比重，故一個(gè)城市住宅功能區(qū)的風(fēng)環(huán)境優(yōu)劣不僅直接影響到居住區(qū)內(nèi)部的生活品質(zhì)，也在宏觀上對(duì)整個(gè)城市自然通風(fēng)效能有著重要影響作用。故如何做到住宅功能區(qū)的合理通風(fēng)及有害風(fēng)防范，是城市設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的重要問題。

1)平面布局選型與風(fēng)環(huán)境：最常見的住宅建筑布局形式有行列式、圍合式和自由式三種。行列式的優(yōu)點(diǎn)是容易滿足日照要求，多年來(lái)一直是住宅區(qū)的典型建筑布局形式，由于布局較為開放，對(duì)氣流沒有大的阻擋，只要風(fēng)向可以與建筑形體呈一定角度(避免過于接近0°或90°)，風(fēng)能夠較流暢的在建筑群體中流動(dòng)，因而比較容易得到良好的夏季自然通風(fēng)效果。在圍合式的布局方式中，由于封閉的體型，會(huì)有部分建筑前后都處于負(fù)壓區(qū)，會(huì)影響通風(fēng)效果，不利于夏季通風(fēng)，卻對(duì)冬季防風(fēng)較為有利。自由式布局通常指根據(jù)具體地形地勢(shì)，自由靈活的布置建筑群體。這種布局方式對(duì)氣流的影響效果很難在設(shè)計(jì)階段主觀預(yù)期，既有可能出現(xiàn)不利的漩渦區(qū)，也有可能剛好出現(xiàn)極佳的氣流引導(dǎo)，往往需要借助計(jì)算機(jī)模擬分析。

2)立體空間布局形式與風(fēng)環(huán)境：高層建筑會(huì)把高空中的高速風(fēng)導(dǎo)向地面，從而對(duì)地面的風(fēng)環(huán)境產(chǎn)生影響。另外在建筑物的兩側(cè)與頂部，會(huì)因氣流通道突然變的狹窄而使流體速度增加，形成強(qiáng)風(fēng)，亦即流體力學(xué)領(lǐng)域中的“文丘里效應(yīng)”。因此對(duì)于住宅功能區(qū)建筑群體的空間布局而言，首先迎風(fēng)向建筑間距不宜過近，要確定好建筑物的形體并調(diào)整好兩棟建筑間的相互位置，以免出現(xiàn)樓房風(fēng)害，其次在住宅群體的立體空間布置上易采取“前低后高”或“高低錯(cuò)落”的布置方式(見圖2)，從而加強(qiáng)自然通風(fēng)效能，避免樓宇間出現(xiàn)大量的漩渦區(qū)。

3)住宅建筑朝向與風(fēng)環(huán)境:在我國(guó)北方地區(qū)，住宅建筑的朝向至關(guān)重要，它既影響著建筑的日照水平又影響著通風(fēng)效能。設(shè)計(jì)工作中，在依據(jù)當(dāng)?shù)厝照諗?shù)據(jù)大致確定住宅建筑的基本朝向范圍后，還需要依據(jù)氣象數(shù)據(jù)中的歷史主導(dǎo)風(fēng)向等數(shù)據(jù)對(duì)朝向做進(jìn)一步調(diào)整。如果只分析一棟單體建筑，房屋與主導(dǎo)風(fēng)向垂直可獲得較好的通風(fēng)效果，但從中尺度或大尺度來(lái)看，讓多數(shù)建筑與主導(dǎo)風(fēng)向形成一定的角度，會(huì)對(duì)大范圍整體通風(fēng)效能的提升更為有利。

另一方面，考慮到冬季防風(fēng)，建筑物的面寬、高度及比例不同，會(huì)導(dǎo)致其背后的風(fēng)影區(qū)及渦流區(qū)范圍也相應(yīng)不同，相關(guān)研究認(rèn)為，長(zhǎng)方體建筑順風(fēng)的布置產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)效果是最小的。此外，為了避免部分居住區(qū)出入口因“文丘里效應(yīng)”形成的風(fēng)口，可以借助CFD模擬等方法，通過調(diào)整居住區(qū)配套公共建筑的位置，或合理增加防風(fēng)綠植，強(qiáng)化與城市道路或居住區(qū)級(jí)道路間的合理間隔，力爭(zhēng)在優(yōu)化風(fēng)環(huán)境的同時(shí)也使居住區(qū)的私密性得到一定的提升。

2.2 公共建筑區(qū)域

當(dāng)下城市建設(shè)中，寫字樓、綜合體等公共建筑動(dòng)輒幾十萬(wàn)平方米，而大體量建筑擋風(fēng)作用明顯，對(duì)于城市通風(fēng)有顯著影響。而在作者此前的研究中，也發(fā)現(xiàn)建筑密度和容積率對(duì)于城市通風(fēng)效能的衰減影響較大，這兩項(xiàng)指標(biāo)又直接影響著建筑形態(tài)。因此，為不降低城市空間的土地使用率，又能對(duì)城市風(fēng)環(huán)境進(jìn)行合理優(yōu)化，公共建筑區(qū)域的建筑形態(tài)控制是較為理想的切入點(diǎn)。

根據(jù)研究可知，大體量建筑的裙房對(duì)于群體通風(fēng)十分不利(見圖3)，如能將裙房做適當(dāng)斷開或架空(見圖4)，其通風(fēng)狀況會(huì)明顯改善。因此，即便是在高密度、高容積率的典型城市中心地段，應(yīng)盡量避免過大體量裙房的出現(xiàn)，增加建筑高度控制建筑密度，來(lái)減少建筑對(duì)于土地的占用。

板式是高層建筑經(jīng)常選用的形態(tài)之一，其中以寫字樓或商住兩用樓為主，該體型的建筑群迎風(fēng)面密度較大，風(fēng)影區(qū)大，對(duì)下風(fēng)向的建筑遮擋作用明顯，從而影響周邊大范圍的風(fēng)環(huán)境。應(yīng)在建筑上做適當(dāng)?shù)臄嚅_或開口，增加風(fēng)的流動(dòng)，改善通風(fēng)環(huán)境(見圖5)。同時(shí)，也能改變板式建筑的呆板、嚴(yán)肅感，提升城市設(shè)計(jì)的美感。

2.3 休閑綠化功能區(qū)

除了美化城市的職能外，城市中的綠化不論面積大小，都會(huì)對(duì)優(yōu)化城市風(fēng)環(huán)境起到促進(jìn)作用。在小尺度下，可通過街心廣場(chǎng)、墻面綠化、屋頂綠化等方式增加點(diǎn)狀綠地；在中尺度下，可加強(qiáng)道路綠化以完善城市綠化網(wǎng)，同時(shí)也可適當(dāng)緩解交通污染；在大尺度下，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的大面積綠地加強(qiáng)保護(hù)，對(duì)小面積點(diǎn)狀綠地加強(qiáng)聯(lián)系，規(guī)劃用地可暫時(shí)建設(shè)為面狀綠地。

休閑綠化功能區(qū)中綠植對(duì)氣流的影響主要體現(xiàn)在樹木枝杈和樹葉對(duì)氣流的阻擋與擾動(dòng)上，而由于不同種類的植物冠層對(duì)流場(chǎng)的影響不同，對(duì)其量化計(jì)算及其復(fù)雜(需考量幾何形狀、葉面指數(shù)、拖曳系數(shù)、遮擋因子等諸多因素)，在實(shí)際問題中我們通常以孔隙率為指標(biāo)，定量評(píng)價(jià)綠化中綠植選型對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響效果。具體操作方法體現(xiàn)為對(duì)樹種進(jìn)行合理選擇，以及對(duì)綠植枝葉稀疏程度的控制。例如在冬季季風(fēng)盛行的方向可種植枝葉相對(duì)濃密的常綠灌木或高大喬木以加強(qiáng)防風(fēng)，在夏季季風(fēng)盛行的方位可選擇相對(duì)低矮開敞的灌木或喬木以利通風(fēng)。也可粗放的利用植物的高低搭配來(lái)引導(dǎo)空氣流動(dòng)，創(chuàng)造微型“通風(fēng)廊道”，進(jìn)而改善區(qū)域微氣候，為城市居民提供一個(gè)舒適宜人的風(fēng)環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究以城市設(shè)計(jì)中不同功能區(qū)特點(diǎn)為切入點(diǎn)，為城市風(fēng)環(huán)境的優(yōu)化提供設(shè)計(jì)層面的參考意見。不同功能區(qū)特點(diǎn)不同，在城市中各司其職，在考慮風(fēng)環(huán)境優(yōu)化時(shí)既需有的放矢，區(qū)別對(duì)待，也需要協(xié)同作業(yè)，共同從城市尺度上為改善風(fēng)環(huán)境發(fā)揮作用。城市設(shè)計(jì)中風(fēng)環(huán)境優(yōu)化的任務(wù)是十分艱巨的，特別是在極速城市化的我國(guó)城市現(xiàn)狀下，更需充分考慮具體情況，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，合理的設(shè)計(jì)城市建筑形體、布局及間距，處理好綠化區(qū)的結(jié)構(gòu)與綠植選型，從而實(shí)現(xiàn)城市風(fēng)環(huán)境的優(yōu)化目標(biāo)。