基于實測與模擬的古村落巷道風環境研究

李 文 雅

(武漢大學城市設計學院，湖北 武漢 430072)

傳統古村落蘊含著豐富的哲學、美學與自然科學思想，在當代“鄉村振興”的國家戰略驅動的環境下，值得我們學習和研究其適宜的人居環境營造手法。現代人從環境污染、資源短缺等一系列的環境問題中認識到大自然除客觀環境外，同時也是一個包含人類社會在內的有機整體，需要和諧共生，那么只有節約、環保、尊重的態度才是可取的[1]。而傳統民居良好的氣候適應性是被廣泛認可的，包括聚落空間形態的生態優勢也很明顯，其中巷道環境作為村落居民使用的公共空間，是居民在日常生活中必不可少的一處場所，是聯系著各個地點的骨架，其氣候環境的重要性不言而喻。

鄂東南地區的農村經濟條件比較有限，但鄉土村落已發展為一種較為成熟和穩定的形態，不僅滿足了人居的安全、經濟、耐用，還能改善局部小氣候[1]。本文以鄂東南地區黃石市的柯大興古村落為例，對其巷道風環境進行研究，探索其村落內巷道風環境情況，尋求其巷道小氣候環境的優勢，為鄉村建設提供參考，以改善未來的人居環境。

1 研究方法

1.1 風速測量

以鄂東南地區具有古村落巷道基本特征的柯大興村為樣本進行實地調研，對其采取踩點測量，其中包括村落的總體形態布局、巷道測點的風速記錄等。

1.2 軟件模擬

對柯大興村進行實地測量當日的風環境運用phoenics軟件進行模擬分析，根據模擬結果對柯大興古村落的整體風環境描述評價(見圖1)。

2 調研內容

2.1 研究對象簡介

柯大興村又名柯大興灣，位于湖北省黃石市大冶市，村中匯聚有很多古民居，村落坐西北朝東南，占地面積4 km2。柯大興始建于明代，距今的歷史已有500多年，雖經歷了朝代更迭，卻依然較好地保存了傳統的建筑規模和風貌，并在2016年獲批黃石市第三批文物保護單位。大冶市柯大興村在形態布局方面有明顯的街巷空間，有著鮮明的傳統村落巷道特征，其中冷巷對村落和建筑通風具有重要作用，有“自然空調”之稱。這樣的巷道布局可促使村落藏風聚氣，改善小氣候，所以有必要對其巷道布局選取測點進行定性與定量分析的深入研究(見圖2)。

村莊座落在明燈山下，東有南口畈，西倚龍角山，南毗小箕山，北臨大箕山。整個村落三面環山，只有東北方向有出入口，這樣的地形會阻擋大部分的風源，保障村落在一定風速范圍內的安全(見圖3)。

由柯大興村文化廣場的柯大興古民居分布圖可看出，村落內部有穿透南北的一條石板巷道，并有水井巷和四房巷道兩條巷道貫穿東西，組成村落布局的主體骨架(見圖4)。

2.2 測點選取

到達柯大興村后，我們根據既定的路線(如圖5所示)考察了村落里街巷的總體情況，實線是第一條考察路線，點劃線是第二條路線。在了解了巷道分布的大致情況后，按照巷道口和內部巷道兩種分布位置的方式選取了共9個測點，其中巷道口有A，B，C，E四個測點，內部巷道有D，F，G，H，I五個測點(見圖6)。

2.3 測量儀器

本次實測使用SMART SENSOR熱敏式風速風量計AR866(如圖7所示)，該記錄儀適合用于連續采集風速值，可測量風速范圍0 m/s～30 m/s。可控制按鍵讀取瞬時風速，手持測桿可拉伸，便于測量不同高度的風速。

2.4 測量時間和天氣

對9個測點的測量要持續1 d的時長，時間從2019年3月6日上午9：30至下午16：30，每隔1 h對9個測點進行數據讀取記錄。當天測量天氣多云，溫度7 ℃～16 ℃，南南西風2級，相對濕度99%。

2.5 測點現場情況

各測點分布于古村落巷道口和內部巷道，在各個測點距地1.5 m處進行風速實測，各測點現場情況如圖8,圖9所示。

3 數據分析

3.1 風環境舒適度評價標準

根據Emil Simiu和Robert. H. Scanlan出版的《風對結構的作用：風工程導論》[2]著作中，提出了風速與行人舒適感之間較為具體的關系，如表1所示。

表1 行人舒適感與風速的關系

該文獻也指出，在建筑物周圍的人行區域，若平均風速V>5 m/s的出現頻率小于10%，行人就不會發出什么抱怨；若頻率在10%～20%之間，抱怨會增多；若出現頻率大于20%，則應該采取彌補措施來減小風速。另外，行人在風速分布不均勻的區域活動時，若在小于2 m的距離內其平均風速變化達到70%，即從低風速區域突然進入高風速區域，那么人對風的適應能力將大幅減少。因此，人所在的位置是否安全舒適，取決于該位置風速的大小及周圍風速的分布[2,3]。

3.2 測點數據分析

通過對各測點的匯總處理，可以從總體上看出，柯大興村落共9個測點距離地面1.5 m處的風速均在0 m/s～2.5 m/s的范圍內變化，符合人在風速0

為研究柯大興村落巷道的不同類型對風環境的影響，現將測點分類比較研究。

首先是測點A和測點E，二者都處于村口廣場空間進入村子內部的街道口，由圖11可看出，其風速變化折線圖具有相似的變化趨勢。說明在巷道入口的風環境有相似性，但測點A比測點E的整體風速偏高，從衛星圖場地來看，可能是由于測點A的空間位置比測點E的更開闊所致。

其次是測點G和測點I，二者都處于村落內部巷道交叉口，由圖12可看出，二者的瞬時風速變化趨勢也相同，且瞬時風速的測量值也相近，說明村落內部兩個主要巷道交叉口的風環境相似。

最后是同巷道內的測點比較，測點B和測點F分別位于四房巷道的入口和中部的廊下空間，二者的瞬時風速變化具有相反的趨勢。由圖13可知，由于風的傳播需要時間，而又因不同時刻風的傳播方向不固定，所以在相同的時刻，同一巷道在不同點的風速差別較大，造成兩點風的趨勢相反。

另外分別位于水井巷的入口和中部的測點C和測點H，二者的瞬時風速變化也具有相反的趨勢。由圖14可知，此變化與四房巷道兩個測點趨勢相反的原因相同，同時也印證了不同巷道內的風環境具有相似性。

4 柯大興村模擬分析

根據衛星圖在CAD中繪制出柯大興村的二維平面圖(見圖15)，再利用SketchUp軟件中對村落和周邊地形的三維建模(見圖16)，最后在phoenics軟件中進行村落模型的風環境模擬，旨在除去實測偶然因素，再次論證巷道風環境的舒適度情況。

根據測繪當天的天氣情況，在phoenics軟件中將溫度設為16 ℃，風速設為3 m/s，風向為南南西風，得出1.5 m處柯大興古村落的風環境結果，如圖17所示。

根據模擬結果可看出，由于村落位于山體丘陵之間，地勢較低，村落春季的風速范圍在0 m/s～1.75 m/s之間，屬于微風環境，根據風環境舒適度評價標準，在舒適的風速范圍內，與實測結果的舒適度情況相同。在村落建筑圍合成的廣場空間中，受地勢和建筑的阻擋作用，風速較小，適合春秋季的室外活動。由柯大興村落風環境局部視圖(如圖18所示)可看出，巷道的風速在0.65 m/s～1.09 m/s之間，明顯高于外部的廣場空間，且風速在舒適范圍內，由此可見，柯大興巷道具有一定的聚風效果，巷道風環境較外部開敞的廣場空間要好。

5 結語

傳統聚落就是人類創造的，使自己能適應氣候、適應環境的一種工具，其優良的氣候適應性是值得我們探究的要素。本文從定性和定量的角度，運用實測與模擬的方法分析了柯大興古村落的巷道風環境情況，得出以下結果。

一方面，柯大興村的巷道風環境總體上是良好的，風速處于舒適的范圍內，為居民的出行、外部活動等提供了一個舒適的環境。另一方面，柯大興的巷道入口、內部巷道交叉口和不同巷道之間有相似的風環境，保證了其巷道環境的的穩定性。