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基于城市空间形态与表面粗糙度的香港高密度城市风环境优化研究 发布时间: 2011-06-01 点击: 4136

基于城市空间形态与表面粗糙度的香港高密度城市风环境优化研究
香港是全球密度最高的巨型城市,具有独特的山地城市空间形态特征。由于地价的上涨和有限的土地,开发商建造的房屋越来越高,体量越来越大,常常占据整个用地范围,以期在经济上获得最大的收益。大体量高层建筑之间的狭小开放空间、单一的建筑高度、大型的基座结构,使得步行高度的城市通风渗透性降低。气象监测站的统计数据显示过去10年来香港城市地区的平均风速减少了40%。静止的气流带来了夏季湿热气候环境下室外热舒适度的问题,也使得空气污染日益严重。鉴于此,香港城市规划界开始探寻优化地区通风环境的规划方法。
城市气候学家主要采用风洞实验和CFD模型模拟两种方法来研究风环境对于城市地区和大气之间相互影响的作用,然而在城市规划中进行风洞实验和CFD模型模拟通常花费昂贵,且无法在规划设计决策过程的初始阶段满足快速设计需求,因此规划师们开始考虑采用对规划设计而言更为有用的基于城市形态的参数化数据。
本研究由香港中文大学建筑系、香港理工大学环境研究中心、数学系共同完成。研究采用基于城市结构的城市表面粗糙度(Urban Surface Roughness)作为参数,建立城市形态与城市空气流通环境之间的关系,并提出了一种新的交叉截面法来计算迎风面积密度(frontal area density,FAD)。香港的地形复杂,因此,新方法还考虑特定的场地风玫瑰信息,在60m高度使用MM5/CALMET模型模拟。应用特定场地的风玫瑰信息,迎风面积密度计算重点关注建成环境对风场的影响,并在城市尺度提供了一个基于街区范围的风渗透性平均值。
研究首先回顾了粗糙度的特征以及迎风面积指数的计算方法,随后采用高分辨率(1m×1m)的三维建筑信息和数字高程模型(DEM),通过一个自主开发的软件作为VBA脚本嵌入ArcGIS系统中,进行不同高度的迎风面积密度计算。由于香港特殊的城市形态,很多高层建筑建在大型的基座上,因此研究设定了基座层(0-15m)、建筑层(15-60m)和城市冠层(0-60m)三个城市高度层,利用MM5/CALMET模型分别进行迎风面积密度的网格化计算。网格敏感性测试表明200m×200m是为迎风面积密度图的合理分辨率,分析计算表明低基座层区与实验数据的相关性最优,即步行高度的风速率与风渗透性的相关性在基座层比建筑层或整个城市冠层更加明显。
这一结果对于规划师通过城市设计和规划策略在高密度城市地区改善步行高度风环境而言具有指导意义。研究进一步表明,规划设计工作中常用的简单二维基底覆盖率(GCR)参数,可以用来预测该地区的平均步行高度城市通风绩效。研究通过旺角(Mong Kok)地区一块小型问题街区的案例研究,证明风渗透性图对于城市规划师快速认识和改善地区通风状况的作用,并指出在城市设计中纳入通风廊道、气流通道和非建筑空间可以成为优化地块风环境的有效手段,并已在城市设计中被逐渐列为规划标准和导则的重要参考指标。
来源:NG E, CHAO Y LIANG C, CHAO R,  FUNG J C H. Improving the wind environment in high-density cities by understanding urban morphology and surface roughness: a study in Hong Kong[J]. Landscape and Urban Planning, 2011, 101(1): 59-74.)
(供稿:干靓)

中国低碳生态城市发展指南编制研究
当前中国正处于快速城镇化发展时期,随着“低碳”、“绿色”、“节能”、“环保”理念深入人心,作为生产和生活中心的城市追求“低碳生态城市”的发展路径,逐渐成为城市建设的时代主题。根据中国城市科学研究会的有关研究统计,截止2011年2月,全国共有259个地级以上城市提出“生态城市”、“低碳城市”或“低碳生态城市”的建设目标,占所有地级以上城市的90.2%,但是由于理论的曲解和实践的迷失,在实践规划建设过程中出现了一定的误区。在为引领各地日益高涨的生态城市建设走出一条正确之路,住房和城乡建设部建筑节能与科技司和德国国际合作机构(GIZ)共同《中国低碳生态城市发展指南》项目,对低碳生态城市理论和主要发展领域进行较全面的总结和介绍,结合中国国情为低碳生态城市发展提供认识论和方法论上的指导,为全国低碳生态城市发展提供政策性、技术性的宏观指引。
《中国低碳生态城市发展指南》的编写遵循3个原则:一是低碳生态城市建设要注重本地化,要符合中国的历史文化特点和自然规律,要以人为本、因地制宜建设宜居城市。生态城要基于自然,但要高于自然。在生态环境建设进程中不能简单照搬自然元素,必须要适合当地的自然条件。二是生态城市建设要有先进性,城市的发展是几十年、上百年的事,生态城市建设不但要符合现在发展的要求,更要符合今后的发展,走一条什么样的生态城市建设之路必须要深入研究,要在先进理念的指导下,把握自然规律,而不是简单地用一些技术、产品和材料进行堆砌。三是要将研究工作与示范工程相结合,通过示范工程提出建设低碳生态城市的具体指标。
目前该《指南》已经完成初稿,分为城市规划、低碳生态社区、绿色建筑、绿色交通、生态基础设施、能源利用、水资源利用、废弃物处理、低碳产业、数字城市、理念与行为模式、保障体系等关键领域,正式成果预计在2011年6月的“2011城市发展与规划国际大会”发布。
来源:干靓根据2011年3月29日第7届国际绿色建筑与建筑节能大会“从绿色建筑到低碳生态城市”分论坛上中国城市科学研究会谢鹏飞博士的报告整理。