海綿城市既有住區室外熱舒適度提升改造研究

楊劉陽 范瀟瀟 劉昊喆

摘要：隨著社會經濟的發展與城市化進程加快，我國對于海綿城市的建設要求有了進一步的提高。除了解決水資源的相關問題以外，還要求緩解海綿城市的熱島現象。本論文以此為背景，以海綿城市已完成的兩個既有住區為研究對象，以解決住區通風和熱舒適度現存問題為目標，對住區實地測量與與調研后的室外環境數據信息進行分析，并提出針對性的改造方法。其中通過結合構筑物和地形進行針對性的植物群落設計是調節局部微氣候、提高室外熱舒適度的最佳手段。

關鍵詞：海綿城市? ?既有住區? ?熱舒適度? ?提升改造

我國《第十三個五年規劃綱要》中提出了對海綿城市建設的大力支持，并將其列為新型城鎮化建設重大工程之一。在《關于推進海綿城市建設的指導意見》中，明確指出了海綿城市除了水體控制以外，還要對城市熱島有緩解作用。同時，城市的熱舒適度也直接影響著市民的活動和生活，城市具有良好的通風條件和舒適的區域小氣候已成為現代城市吸引居民的重要條件，這對于海綿城市建設的推廣有著重要的意義。天津作為濱海城市受海洋季風影響大，相對于內陸城市來說具有更復雜的環境特性。但其特殊的地理位置和中新天津生態城代表性的成熟住區為本研究提供了適合的研究對象。

一、中新天津生態城氣候與布局特征

天津位于東經116-118°，北緯38°-40°之間，東臨渤海北臨燕山。為典型的海洋性溫帶季風氣候，夏季受西太平洋副熱帶高氣壓影響，以偏南風為主;冬季受蒙古冷高氣壓控制，盛行偏北風。夏季高溫多雨，冬季干燥少雨雪，年降雨量500～700mm。天津地區春夏季為海風的高發季節;海風強度的空間分布呈現出近海站高于遠海站，近郊站強于城市站的特點，并且春季的海風強度最強，秋冬季較弱[1]。因此，位于渤海灣的中新生態城海綿城市區域春季風強度遠大于天津市城區強度。

中新生態城綠地的布局形式以片區級的生態“綠心”構成的點狀布局、薊運河沿河綠廊為代表的帶狀布局、城市級生態核綠楔三種為主。本論文作為研究對象的兩個住區位于綠廊南北兩側，以綠廊為中心基本為對稱形式。

二、研究案例概況及分析

（一）場地概況

“季景華庭”住區位于濱海新區中新生態城和旭路與和暢路交口東北方向，小區占地10萬平方米，能夠提供住宅、辦公樓、商業房產等約5000套。建筑采用行列式布局，道路系統在布局形式上呈現混合式。綠地布局多圍繞建筑物及小區道路兩側布置，其中喬木與灌木是小區綠化的主要對象?！斑h雄蘭苑”住區西至中新大道，東至中央大道，南至和順路，北至慧風溪以北，項目整體由9個地塊組成，占地面積150萬平方米，綠化率達到50%。其內建筑以花園洋房，小高層，聯排別墅為主。道路布局形式上呈現半環式，植物種植的方式有：孤植、對植、叢植、群植。其中對植與叢植是主要的植物配植方式。

（二）場地實測

本研究于2018年7月10-12日采用TEST0425風速儀（德國德圖）在中新天津生態城的兩個住區內進行了現場風速與氣溫的數據采集與測量。在季景華庭內選取了7個測試點，在遠雄蘭苑內選取了9個測試點，各測量點選取建筑、道路、植物要素圍合構成的不同類型空間中，其中A1、B1、E2、F2四個測量點的空間為開敞型，F1、G1、C2、G2為街谷型、C1、B2、I2、D2四個測量點為半圍合型空間、E1、D1為庭院型、A2和H2為小區邊緣地帶的邊緣型。測試點具體位置分布如圖1所示。

所測得數據經過多次采集平均計算后結果如圖2和圖3所示。

結果顯示整體的風速分布不均。D1和E1所在位置東西側開闊南北側有高層建筑，東西側的上下風口均沒有高大植物或建筑遮擋，且高層建筑樓間距相對較小，峽谷風效應強。G1所處位置分為上下兩層，測量點位于上層空間，該位置的風速明顯強于其他測量點，現場觀測該位置位于建筑之間的夾谷中間，兩邊種植大落葉喬木，建筑南側矮北側高，夏季主導東南風向時兩旁大喬木起到順勢作用，使風速明顯加大。同時，G1與F2兩個測量點溫度涼爽，也與風速大且喬木良好的遮陰效果有著直接的關系。

C1、F1和D2三個測量點風速最小，其中F1和D2測量點的上風口有單棟或多棟建筑，下風口同時也有建筑產生風道的阻擋;C1雖位于建筑群構成的風道中間較為開闊的位置，但其周邊植物茂盛，屬于植物群落構成的半圍合空間內，植物對于風速大小也起著巨大的作用。此外，B2測量點雖然風速對于溫度的調節能力較弱，但因其位于植物茂盛區域，周邊由大喬木、小喬木和灌木形成了復層結構的遮陰區域，因此該觀測點溫度相對低。

由此可見，影響住區風速的主要因素為建筑，植物群落對風速在相對較小的區域范圍內有一定影響，只能夠起到一定的輔助作用;但其對于夏季高溫環境中的溫度調節起著重要的作用。因此，不考慮建筑因素的住區室外熱舒適度改造，重點需要調整植物群落配置的方式和數量。

三、海綿城市住區建筑外環境熱舒適度優化與改造

眾多研究結論表明，對綠地起到降溫作用的植物搭配方式喬木林>喬灌林>灌叢>草地[2、3]，該結論也與本研究實測結果相同。在實測場地中植物數量較多，但群落層次單一、喬木、灌木和地被植物搭配不合理，大部分區域缺少層次結構，造成整體環境的熱舒適度并不高。因此在不影響灌木和草本植物生長的同時針對性的增加植物配置的層次結構是提高環境熱舒適度的最佳方法之一。 此外，住區植物養護不當，存在大量植物壞死、地表裸露的情況，應及時進行補種，補種的植物也應充分考慮植物配置層次結構（圖4）。同時，地形復雜、起伏多變的特點有助于景觀層次效果的表達，但調研對象的兩個住區并沒有充分考慮該特點，局部地區也由于植物群落層次搭配的不足使熱舒適度欠佳，應充分利用地形優勢，結合建筑及構筑物的高差增加植物種植，營造綠色、柔性的通風通道或擋風植物墻（圖5），這方面還可以通過增加立體綠化面積的方法實現事半功倍的效果，即增加屋頂綠化和墻面綠化面積。

四、結語

我國現有的針對海綿城市熱島緩解的研究較少，尤其是從海綿城市實踐角度出發的研究尤其不足。改變城市住區熱舒適度最經濟便捷、且快速有效的方法便是對植物群落進行調整和改造，同時，海綿城市的住區原本就具有地形起伏變化大的特點對于植物配置是極大的優勢，充分利用該特點建立海綿城市住區植物配置設計規范是未來海綿城市熱島研究的必經之路。

參考文獻：

[1]黃利萍，苗峻峰，劉月琨.天津城市熱島效應的時空變化特征[J].大氣科學學報，2012，（05）：620-632.

[2]趙深，劉克旺，畢麗霞.長沙不同綠地對緩解熱島效應的作用[J].江西農業學報，2007，（09）：50-52.

[3]何介南，肖毅峰，吳耀興，等.4種城市綠地類型緩解熱島效應比較[J].中國農業通報，2011，（16）：70-74.

（課題：河北工業大學2018年大學生創新創業訓練計劃項目（201810080008）、天津市藝術科學規劃項目（A16038）;作者簡介：[1]楊劉陽，河北工業大學在讀本科學生。研究方向：環境設計。[2]范瀟瀟，博士研究生，河北工業大學，講師。研究方向：風景園林學理論、景觀規劃與設計;[3]劉昊喆，河北工業大學在讀本科學生。研究方向：環境設計。）