風(fēng)景園林視角下的居住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究現(xiàn)狀及展望

許悅

摘要：居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間幾乎是人類(lèi)使用頻率最高的生活空間，因此改善居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間的小氣候環(huán)境，提高居民的舒適度就顯得尤為重要。文章以居住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)于國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的研究，總結(jié)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究的現(xiàn)狀及常用方法。同時(shí)，針對(duì)西安地區(qū)的具體情況，從風(fēng)景園林學(xué)科視角出發(fā)，總結(jié)西安地區(qū)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究存在的問(wèn)題及難點(diǎn)并提出展望。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林;小氣候;居住區(qū);風(fēng)環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：TU984.12??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：1004-9436（2021）20-0186-03

1??? 概述

《城市物理環(huán)境》明確指出了城市中建筑物密度過(guò)大導(dǎo)致通風(fēng)不良，不利于熱量及空氣污染物向城市外部擴(kuò)散的問(wèn)題[1]。研究表明良好的風(fēng)環(huán)境能夠有效改善和緩解城市的熱島效應(yīng)、霧霾等環(huán)境問(wèn)題[2]。同時(shí)，良好的居住區(qū)風(fēng)環(huán)境能夠降低建筑能耗，在增強(qiáng)居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間的場(chǎng)地舒適性、提高居民戶(hù)外活動(dòng)空間的使用率、延長(zhǎng)居民戶(hù)外活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)、促進(jìn)居民健康生活等方面有積極的作用[3]。

居住區(qū)設(shè)計(jì)主要從建筑規(guī)劃布局、居住區(qū)活動(dòng)空間的位置選擇、道路系統(tǒng)組織、居住區(qū)內(nèi)景觀元素塑造四個(gè)層面考慮。通過(guò)大量文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于居住區(qū)風(fēng)環(huán)境的研究主要集中于供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程、建筑技術(shù)科學(xué)及城市規(guī)劃等學(xué)科領(lǐng)域，風(fēng)景園林學(xué)科領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)較少。

供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)機(jī)空調(diào)工程及建筑技術(shù)科學(xué)專(zhuān)業(yè)主要研究如何改善居住區(qū)風(fēng)環(huán)境以降低能耗、降低空氣污染含量，同時(shí)，增強(qiáng)室內(nèi)自然通風(fēng)效應(yīng)，緩解熱島效應(yīng)。建筑學(xué)及城市規(guī)劃專(zhuān)業(yè)主要研究建筑單體形態(tài)、朝向、尺寸、建筑密度、容積率，及建筑組團(tuán)模式對(duì)居住區(qū)及居住區(qū)周?chē)L(fēng)環(huán)境的影響，并提出優(yōu)化策略。風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有的對(duì)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境的研究在研究文獻(xiàn)總量中占比不到5%，并且主要是從影響室外熱環(huán)境的景觀要素入手，分析景觀設(shè)計(jì)元素對(duì)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境的影響，然后再提出景觀優(yōu)化策略，其中涉及最多的是綠地空間格局、植物搭配形式等對(duì)風(fēng)的阻滯和引導(dǎo)作用的研究。總體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的居住區(qū)風(fēng)環(huán)境的相關(guān)研究注重建筑規(guī)劃布局對(duì)整體居住區(qū)內(nèi)風(fēng)環(huán)境的影響，結(jié)論多用于指導(dǎo)居住區(qū)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，較少?gòu)娘L(fēng)景園林設(shè)計(jì)的視角考慮如何利用風(fēng)因子營(yíng)造微氣候適宜的居住區(qū)室外活動(dòng)空間。

2??? 風(fēng)景園林戶(hù)外小氣候設(shè)計(jì)

董蘆笛教授提出“生物氣候場(chǎng)”的概念以指導(dǎo)風(fēng)景園林的城市戶(hù)外活動(dòng)空間氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)，并提出“戶(hù)外環(huán)境被動(dòng)式生物氣候設(shè)計(jì)”（簡(jiǎn)稱(chēng)“園林氣候設(shè)計(jì)”）的設(shè)計(jì)方法。他指出在場(chǎng)地環(huán)境內(nèi)，太陽(yáng)輻射、風(fēng)等氣候要素與場(chǎng)地環(huán)境的空間方位、空間形體、開(kāi)敞方式、布局模式等空間要素共同作用，形成在限定場(chǎng)地內(nèi)“植物群落—近地面氣層—場(chǎng)地空間”近地面小尺度的小氣候生態(tài)系統(tǒng)[4]。劉濱誼教授等以夏熱冬冷的上海為研究對(duì)象，對(duì)廣場(chǎng)、濱水帶和街道與居住區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)向、相對(duì)濕度、空氣溫度及太陽(yáng)輻射等小氣候要素進(jìn)行測(cè)試和分析，提出了以調(diào)節(jié)和改善小氣候?yàn)閷?dǎo)向的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)對(duì)策[5-7]。風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)要充分利用建筑、地形、植物、水體、道路、構(gòu)筑物等設(shè)計(jì)構(gòu)成要素，利用場(chǎng)地內(nèi)的太陽(yáng)輻射、風(fēng)等氣候條件，營(yíng)造舒適的戶(hù)外活動(dòng)空間。

目前，關(guān)于改善場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境的景觀設(shè)計(jì)策略主要有設(shè)計(jì)能夠有效阻擋不利風(fēng)侵襲的景觀元素，盡可能設(shè)計(jì)能夠根據(jù)各個(gè)季節(jié)不同氣候條件而轉(zhuǎn)換的景觀界面，以滿(mǎn)足冬季日照需求和夏季遮陽(yáng)的要求，同時(shí)，還指出設(shè)計(jì)要保證場(chǎng)地有良好的通風(fēng)條件，以防污染物聚集。

3??? 對(duì)風(fēng)環(huán)境產(chǎn)生影響的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)要素

風(fēng)是影響場(chǎng)地舒適性的重要的氣候條件，城市居住區(qū)密集的建筑群會(huì)產(chǎn)生不良的風(fēng)效應(yīng)，進(jìn)而降低戶(hù)外空間的舒適度。但通過(guò)文獻(xiàn)及實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，居住區(qū)室外空間設(shè)計(jì)往往缺乏對(duì)風(fēng)環(huán)境的重視，這導(dǎo)致居住區(qū)內(nèi)活動(dòng)場(chǎng)地選址不合理，風(fēng)環(huán)境差的區(qū)域被布置為居民活動(dòng)空間，景觀休閑設(shè)施被閑置。另外，在景觀元素設(shè)計(jì)上僅追求形式上的美感，導(dǎo)致景觀設(shè)計(jì)元素如場(chǎng)地內(nèi)的構(gòu)筑物、鋪裝、綠化、水體等對(duì)風(fēng)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用不明顯，沒(méi)有起到改善小氣候的作用，大大降低了場(chǎng)地的利用率。

對(duì)風(fēng)環(huán)境產(chǎn)生影響的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)要素主要有六個(gè)。一是建筑。建筑會(huì)對(duì)氣流產(chǎn)生影響，進(jìn)而產(chǎn)生不同的風(fēng)環(huán)境效應(yīng)，如風(fēng)影效應(yīng)、狹管效應(yīng)、角流效應(yīng)等。二是植物。一方面，潛熱通量作用會(huì)影響植物的溫度、濕度范圍;另一方面，植物能對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干擾，進(jìn)而影響場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境。三是地形。不同的地面形態(tài)（平地、凸地形、山脊、盆地和山谷）及不同的地形坡度，能改變場(chǎng)地的氣流運(yùn)動(dòng)形式。四是水體。水體能與陸面形成溫度差異，進(jìn)而形成局地環(huán)流現(xiàn)象。五是鋪裝。鋪裝與建筑景墻有相同的作用，不同的材質(zhì)被太陽(yáng)照射后，會(huì)產(chǎn)生不同長(zhǎng)波輻射加熱空氣。另外，鋪裝的粗糙程度也會(huì)在一定程度上影響氣流的運(yùn)動(dòng)。六是構(gòu)筑物。例如，景觀墻體等可以直接改變氣流的運(yùn)動(dòng)方式，另外，構(gòu)筑物也可通過(guò)日照產(chǎn)生長(zhǎng)波輻射加熱空氣產(chǎn)生局地環(huán)流。

4??? 國(guó)內(nèi)外風(fēng)環(huán)境研究現(xiàn)狀

對(duì)風(fēng)環(huán)境優(yōu)劣的評(píng)價(jià)大致可以從三個(gè)方面展開(kāi)：風(fēng)環(huán)境舒適度評(píng)估、風(fēng)環(huán)境安全性評(píng)估及空氣質(zhì)量舒適度評(píng)估。較為常見(jiàn)的關(guān)于建筑風(fēng)環(huán)境的舒適度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)主要有三種：相對(duì)舒適度分析標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)速對(duì)比評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)速概率統(tǒng)計(jì)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外學(xué)者對(duì)行人高度處的城市風(fēng)環(huán)境提出了多種評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，如蒲福風(fēng)級(jí)的相對(duì)舒適度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，但國(guó)內(nèi)有關(guān)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)較少，僅在《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》《中國(guó)生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(cè)》《綠色奧運(yùn)建筑評(píng)估體系》等綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)風(fēng)環(huán)境的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則有所提及。且建筑風(fēng)環(huán)境舒適度評(píng)估較注重氣流對(duì)行人安全造成的影響，而沒(méi)有將溫度、濕度等物理指標(biāo)與行人具體的情況，如年齡、健康狀況、活動(dòng)狀態(tài)等結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

目前，風(fēng)環(huán)境的研究面對(duì)的困難主要有人體的熱舒適機(jī)理會(huì)受到溫度、濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、服裝熱阻、人體生理代謝等多種因素的綜合影響，另外，人體熱舒適還受到熱適應(yīng)性、心理期望及環(huán)境等復(fù)雜因素的影響[8]。要在實(shí)際工作中排除其他影響因素，單獨(dú)建立風(fēng)與人體熱舒適的作用關(guān)系尚有一定的難度。風(fēng)特征的表征有很多，如風(fēng)速、風(fēng)壓、渦旋等，這導(dǎo)致風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)體系構(gòu)建工作復(fù)雜，驗(yàn)證困難，應(yīng)針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行取舍[9]。

通過(guò)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，雖有學(xué)者對(duì)居住區(qū)的建筑規(guī)劃布局形式、建筑單體結(jié)構(gòu)、朝向及綠化形式等方面進(jìn)行了研究并提出了建議，但未整理出一套完整的居住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。有學(xué)者嘗試針對(duì)某一特定地域的氣候特征建立一套適用于該地區(qū)的風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但缺乏一定的普適性。居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間是一個(gè)復(fù)雜的體系，不能僅考慮風(fēng)這一單一因素，因而也有學(xué)者嘗試使用疊圖法將太陽(yáng)輻射、溫度、風(fēng)、濕度、污染物等因素進(jìn)行疊加，再換算成權(quán)重比值，進(jìn)而選出氣候舒適區(qū)域。這一方法可用于指導(dǎo)一些場(chǎng)地分析及設(shè)計(jì)選址，但居住區(qū)還應(yīng)考慮居民的日常行為規(guī)律等。有學(xué)者通過(guò)場(chǎng)地氣候?qū)崪y(cè)、人群行為注記法、統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)處理與分析等方法，對(duì)廣場(chǎng)及街道等公共場(chǎng)地使用者的行為活動(dòng)進(jìn)行了研究，探究了景觀構(gòu)成要素對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響、對(duì)風(fēng)環(huán)境使用者的影響以及場(chǎng)地使用者對(duì)風(fēng)環(huán)境舒適度的潛在需求，進(jìn)而對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行了分析評(píng)估，總結(jié)出了場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境存在的問(wèn)題，并提出了風(fēng)環(huán)境的優(yōu)化策略。綜上可知，在居住區(qū)的風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)研究中還要進(jìn)一步綜合場(chǎng)地中復(fù)雜的氣候條件，同時(shí)結(jié)合居民的行為特征，建立適用于居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間的氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法。

5??? 常用的風(fēng)環(huán)境研究方法

居住區(qū)日照的研究相較于風(fēng)環(huán)境研究的優(yōu)勢(shì)在于，在實(shí)地調(diào)研的過(guò)程中，研究者可以直接觀察到陰影的變化，但風(fēng)環(huán)境不能通過(guò)直接觀察進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，需要依靠人的主觀感受及專(zhuān)業(yè)的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此研究存在一定的難度。在城市風(fēng)環(huán)境研究中，常用的研究方法主要有三種，即實(shí)地測(cè)試、物理模擬及計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。實(shí)地測(cè)試研究始于20世紀(jì)30年代，由于需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和較多的人力，且風(fēng)環(huán)境的測(cè)試易受其他環(huán)境因素的干擾，難以控制，同時(shí)難以獲得長(zhǎng)期的觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此該方法通常用于物理模擬或計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性校驗(yàn)。物理模擬方法相較于實(shí)地測(cè)試，更便于實(shí)際操作，但對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求較高，且費(fèi)用也較高。20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬出現(xiàn)并被應(yīng)用于研究中，其優(yōu)勢(shì)在于成本低，計(jì)算結(jié)果直觀詳細(xì)，也適用于各種尺度規(guī)模以及環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的模擬實(shí)驗(yàn)，但其缺點(diǎn)是準(zhǔn)確性需要進(jìn)一步驗(yàn)證。風(fēng)環(huán)境研究常用的數(shù)值模擬軟件有FLURNT、PHOENICS及ENVI-met等，各模擬軟件優(yōu)缺點(diǎn)在此不再贅述。在研究中為確保數(shù)據(jù)結(jié)果的科學(xué)性常同時(shí)使用兩種及以上的方法。

6??? 西安地區(qū)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

很多學(xué)者就西安地區(qū)居住區(qū)小氣候展開(kāi)研究。例如，張曉芳在對(duì)居住區(qū)戶(hù)外公共空間日照設(shè)計(jì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，建立了基于氣候適應(yīng)性的日照時(shí)段劃分方法，用于指導(dǎo)居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間設(shè)計(jì)[10]。時(shí)光研究了西安地區(qū)高層居住區(qū)夏季和冬季存在的風(fēng)環(huán)境問(wèn)題，探討了居民戶(hù)外活動(dòng)的舒適度與居住區(qū)風(fēng)環(huán)境的關(guān)系，還研究了住區(qū)規(guī)劃布局與風(fēng)環(huán)境狀況的一些定性和定量的影響關(guān)系[11]。劉樂(lè)研究了如何在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)室外風(fēng)環(huán)境要求的情況下，通過(guò)改變居住區(qū)室外風(fēng)環(huán)境提高場(chǎng)地的通風(fēng)能力，進(jìn)而改善居住區(qū)室外熱環(huán)境。

根據(jù)對(duì)西安城市居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間現(xiàn)狀的調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)其存在以下三個(gè)問(wèn)題。一是三環(huán)內(nèi)住宅建筑布局相對(duì)緊湊，居住密度高，戶(hù)外活動(dòng)空間受限。二是活動(dòng)空間選址不合理，居民常逗留的空間往往沒(méi)有合適的景觀設(shè)施。三是景觀元素配置不合適，例如，大部分水景設(shè)施停用，可供居民活動(dòng)的硬質(zhì)鋪裝明顯不足。另外，筆者還發(fā)現(xiàn)居民的日常活動(dòng)存在一定的季節(jié)性規(guī)律。

通過(guò)對(duì)西安氣候的分析，發(fā)現(xiàn)其風(fēng)環(huán)境存在的主要問(wèn)題是靜風(fēng)率高，偏高的靜風(fēng)頻率導(dǎo)致居住區(qū)內(nèi)靜風(fēng)區(qū)域相應(yīng)增多，不利于居住區(qū)內(nèi)氣流流動(dòng)，使居民無(wú)法享受舒適的風(fēng)環(huán)境。并且在實(shí)際調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，在夏季高溫高濕的情況下，西安居民也傾向于選擇能夠提供遮陰且風(fēng)速較大的戶(hù)外空間，因此增強(qiáng)居住區(qū)在夏季的空氣流通能力、增加導(dǎo)風(fēng)性的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。另外，西安地區(qū)全年盛行風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，但各主導(dǎo)風(fēng)向風(fēng)頻均不超過(guò)20%。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)不能僅僅考慮主導(dǎo)風(fēng)向這一種因素。

西安地區(qū)夏季炎熱，7月最高氣溫可達(dá)35℃～41.8℃，月平均氣溫為26.1℃～26.3℃，市區(qū)平均風(fēng)速為2.2m/s。由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，氣溫高，當(dāng)空氣流動(dòng)速度較低時(shí)，不論室外有無(wú)遮陽(yáng)，人們都會(huì)感到極度不舒適。此外，西安地區(qū)冬季寒冷，1月平均氣溫為-0.3℃～-1.3℃，室外溫度低，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度弱，較強(qiáng)的冷風(fēng)會(huì)給戶(hù)外活動(dòng)者帶來(lái)寒冷的感覺(jué)。同時(shí)，西安地區(qū)冬季霧霾問(wèn)題嚴(yán)重，過(guò)低的風(fēng)速也不利于居住區(qū)內(nèi)污染氣體的排放。目前的研究中還沒(méi)有提出冬季居住區(qū)內(nèi)合適的風(fēng)速閾值范圍。西安地區(qū)全年溫差最高達(dá)26℃～27℃，因此從建筑熱工設(shè)計(jì)考慮，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足夏季防熱和冬季保溫的要求。由于西安地區(qū)冬夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致，因此設(shè)計(jì)場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境時(shí)就要注意兼顧夏季通風(fēng)和冬季防風(fēng)。

7??? 結(jié)語(yǔ)

隨著生活水平的不斷提高和城市化進(jìn)程的不斷加快，居民對(duì)生活質(zhì)量有了更高的追求，居住區(qū)戶(hù)外空間作為居民日常休閑活動(dòng)的重要場(chǎng)所，其場(chǎng)地的舒適性得到了越來(lái)越多的重視。因此，創(chuàng)造微氣候條件適宜并具有生態(tài)意義的居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間顯得尤為重要。

居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間的風(fēng)環(huán)境優(yōu)化還具有很大的研究空間，尤其是西安地區(qū)。目前，學(xué)界和業(yè)界都缺乏居住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)、居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間風(fēng)環(huán)境的模擬與評(píng)價(jià)的具體操作方法、針對(duì)風(fēng)景園林各個(gè)要素對(duì)居住區(qū)風(fēng)環(huán)境影響機(jī)制的實(shí)證研究。在未來(lái)的研究中，可重點(diǎn)考慮引入風(fēng)環(huán)境以后的居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間選址、場(chǎng)地布置、空間形態(tài)、元素設(shè)計(jì)等問(wèn)題，系統(tǒng)思考如何利用風(fēng)景園林設(shè)計(jì)要素對(duì)場(chǎng)地小氣候進(jìn)行設(shè)計(jì)，并建立有效的空間模式語(yǔ)言用于指導(dǎo)居住區(qū)戶(hù)外活動(dòng)空間場(chǎng)地設(shè)計(jì)。

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