洛陽市老城區西大街空間形態與熱環境耦合關系實測研究

宋金帆，方 巖，鄧稼棟，崔靖軒

(河南科技大學 建筑學院，河南 洛陽 471000)

1 引言

街道作為城市的主要通風廊道，對于緩解城市通風、緩解空氣污染、降低城市能耗等氣候問題有著重要作用。老城區位于洛陽市城市區中東部和北部，是洛陽最早的建成區，也是洛陽市六大主城區之一，全市的經濟、文化、商貿中心。老城區東西大街、南大街與興華街共同形成了老城的“十”字街格局，是洛陽老城保存較為完整、最具洛陽傳統風貌代表性的歷史街區。而西大街是“十字街”中保存最為完整的街道，其街巷空間、民居院落、傳統店鋪、古樹古木、文物古跡、河道等得到了較好地保存，建筑以明清風格為主，有著較高的歷史、文化、藝術、科學價值以及情感價值和實用價值。西大街不僅作為居民生活、生產經營的場所，也是國內外游客在洛陽觀光購物的最佳去處，因此街谷舒適性的重要性也不言而喻。

為此，本課題選取洛陽市老城區西大街，針對其冬季微氣候展開實測分析，通過研究街谷形態、街道界面、街道走向、溫度及濕度等要素，探討西大街街谷空間形態與熱環境因子之間的關聯性，并為營造街道良好的熱環境、促進城區綠色發展等提供數據支撐。

2 調查實施

2．1 實測方案

由于西大街整條街谷下墊面、街道走向較一致，本次實測選取西大街的溫濕度作為其熱環境氣候因子；選取空間位置、空間形態、街道/廣場橫斷面寬度、D:H、綠化形式等空間形態因子進行實測研究。

通過實地踏勘，在西大街選擇典型觀測點，并制定移動觀測路線，以麗景門為起點，八角樓為轉折點，來回一個共享單車車程做為一個測量階段。移動溫濕度觀測點分別選在西大街的麗景門(起始)、不翻湯店鋪周圍的小廣場(中間)、西大街與南北向街道的交叉口以及十字街交叉口(末端)等9個典型位置。

測試的儀器運用日本TANDD高質量TR-72WF溫濕度記錄儀進行車行實測。為便于更好地研究微氣候對行人的影響，將儀器架設在1.0 m車行高度處哈羅單車車把上。

為保證移動過程的穩定性，將溫濕度儀固定在自行車上，車速控制在0.5m/s以下，在10點、12點、14點、16點和18點每個整點，從觀測點1和觀測點9各持一個溫濕度儀同時開始實測5 min，之后對向騎行，并盡量保持直線勻速行駛，以減小運動對測試結果的影響，在到達每處測試點時，分別停留5min以等待測試結果趨于穩定后，記錄該觀測點的溫濕度等氣象數據，然后繼續前進。

整個實測過程時間在30 min以內，本論文將移動實測時間內的9個觀測點數據等同于同時觀測數據進行分析。在實測過程中采用的兩個TR-72WF溫濕度儀經實測對比，兩個溫濕度儀的誤差在儀器精度范圍內。

2.2 實測時間及地點

時間：2018年12月29日至2018年12月31日；地點：洛陽老城區的西大街9個觀測點；所測步行街在區域的位置及平面形態，參見圖1。

圖1 觀測點分布

3 影響西大街微氣候的相關因素分析

實測數據包括兩部分：西大街空間形態特征信息數據(表1)和西大街熱環境氣候數據。將不同時間段內西大街的實測數據統計得到不同時間段內西大街的溫度、濕度分析圖，進而對西大街溫度、濕度進行整體分析，并結合各測點分布及空間特征對測點熱氣候環境進行比較分析。

表1 觀測點空間形態特征信息

3.1 西大街分時段溫度實測分析

依據前后3 d的實測數據的平均值進行西大街各觀測點溫度變化分析(圖2)，在10:00～10:30測試時段，溫度最高的為觀測點1(圍合式廣場)，溫度最低的為觀測點5(T型交叉口)，各觀測點溫度比較如下：觀測點1>觀測點7>觀測點4>觀測點2>觀測點9>觀測點8>觀測點3>觀測點6>觀測點5；觀察12:00～12:30測試時段，發現各觀測點間溫差變小，測試點4與測試點1的溫差可達2.3 ℃，各觀測點溫度差別順序略有變化，由低到高依次是：觀測點4<觀測點5<觀測點3<觀測點6<觀測點2=觀測點7<觀測點9<觀測點8<觀測點1；在16:00～16:30測試時段各觀測溫度比較如下：觀測點5<觀測點3<觀測點2<觀測點4<觀測點1<觀測點6<觀測點8<觀測點9<觀測點7。

圖2 西大街各觀測點溫度分析

縱觀3個時間段的西大街各觀測點溫度分析圖，發現西大街的高溫主要出現在街谷東部，而低溫主要出現在街谷西部，這主要是由于西大街東部的觀測點街谷橫斷面較寬，受光面相對西部偏大，且多為十字形交叉口，而西部觀測點的街道空間相對狹窄，多為T型交叉口，其積溫能力低于東部觀測點。其中1號觀測點(廣場)的溫度變化幅度最小，而位于十字形交叉口的各觀測點中觀測點9的D∶H值相對其他的觀測點較大，溫度變化幅度最大。

3.2 西大街分時段濕度實測分析

如圖3所示，10：00～10：30測試時間段內，街谷濕度較高的地方主要分布在街谷的中部廣場地帶，廣場(觀測點4)處的濕度顯著高于其他觀測點。濕度從觀測點2起，隨著路線向南方向移動并逐漸增高，在觀測點4達到最高值，離開廣場后隨著測試點路線繼續向南移后，濕度開始逐漸降低；12：00～12：30時段場地濕度分布較均勻，濕度較高的測試點主要分布在場地的廣場附近與D∶H值較小的空間。觀察街道的濕度分布可發現，廣場的濕度略高于其他部分，觀測點8的濕度最大，結合場地特征可知，觀測點8的D∶H值最小，在中午水蒸氣蒸發速度急劇加快的情況下，觀測點8在場地形成一定程度的建筑陰影，通過降溫的方式降低水蒸氣的蒸發速度，一定程度上降低了街谷空間的局部濕度，從而保持一定的空氣濕度；在16：00～16：30的時段內，場地濕度分布較均勻，唯有觀測點7有起伏，各觀測點濕度值相差不超過3%。

圖3 西大街各觀測點濕度分析

由各個時間段內的平均值可看出，早上街谷的平均濕度最大，16點街谷的平均濕度最小，早晨濕度大的觀測點主要分布在街谷的中部，中午開始向東側移動，太陽西落后(18點)，各觀測點之間的濕度變化幅度較小。對比西大街各觀測點濕度，發現早上10點時段濕度明顯高于其他時段，而濕度最高值出現在觀測點4，說明綠植對濕度的影響高于其他空間形態因子。

3.3 西大街街道空間形態與熱環境因子分析

通過西大街街道空間形態與溫濕度相關分析圖(圖4)可以看出圍合式廣場的平均溫度最高，開放式廣場的平均溫度最低，平均濕度最高，而位于十字形交叉口附近的觀測點平均濕度最低，T型交叉口的溫濕度均在中列。鑒于TR-72WF溫濕度儀的測量分辨率溫度為0.1 ℃、濕度為1%，可見街谷空間形態對溫度的影響要大于對濕度的影響。

圖4 西大街街道空間形態與溫濕度相關分析

4 結語

根據本次實測數據，西大街街谷空間形態與溫濕度之間具有耦合關系，濕度變化主要與綠化形式有關，溫度變化在D∶H介于0.7～0.8(觀測點6和8)之間時，不同觀測點溫度情況基本一致，說明道路交叉口形式及道路寬度不同對溫度變化影響不大；D∶H介于0.8～1.2(觀測點3、6和7)之間，道路寬度基本一致，十字形交叉口(D∶H=1)平均溫度最高，變化幅度也最大；D∶H=1.5時(觀測點2和5)，街谷較寬的T字型交叉口溫度變化幅度較大；D∶H介于2.6～3.3(觀測點1、4和9)之間時，圍合式廣場溫度變化幅度最小，開放式有綠植的廣場平均溫度最低，而十字交叉口的溫度變化幅度最大。

本研究只針對西大街冬季熱環境中的溫濕度因子進行實測，得出的結論僅做參考。