城市景观空问的风环境设计

作者:未知

  摘要:在如今喧嚣的城市环境,追求宁静舒适的自然环境是人们的渴望。美国曾经有个关于居民生活质量的调查,得出城市居民的生活质量取决于他们共享的空间在城市空间所占比例以及使用情况。作为城市的公共绿地,是人人都可以“占有”的。在有限的空间里,如果能提高舒适度,以及对城市的贡献问题,是本文主要探讨的方向。
  关键词:城市景观;气流;风环境;上海浦东;世纪公园
  1空间中的气流与微气候
  1.1气流的定义及特性
  流动的空气称为气流,也可称之为风。向上运动的空气称之为上升气流,同理向下运动的空气称之为下降气流。上升和下降2种气流在生活中很常见,例如滑翔机、风筝以及在空中飘的物体都会受到这2种气流的影响,在空中划出波浪形的轨迹。气流的生成非常复杂,受到各种天气、温度、湿度、空气温度递减率、地表温差、气压等数据影响,一般来说,气流是由这些因素的叠加形成的。
  气流的特性可以分为以下方面:惰性,气流往往走的是最短、最近的途径;释放点,水平运动状态的气流如果遇到激发物,也就是依托物,就沿着依托物爬升,直到依托物的最顶端即释放点。在城市景观的地形设计时,可以考虑地形地势的变化进行设计气流的流向;根据场地判断气流,在群山环绕的空中,气流出现的情况比较复杂。对于山窝里的气流,气流在山窝里流速比沟外的大。这就可以解释为什么城市里会产生弄堂风;热力气流和动力气流,动力气流即动力上升气流。平行移动的气流在遇到障碍物激发的情况下,改变自身原本的运动方向继而形成的向上运动的气流。热力气流即热力上升气流,是受日照、气压、温度、风力等自然条件和地形条件的影响而形成的上升气流。例如砂石吸收的热量最少,最容易饱和,此时日照还是继续,于是把多余的热量转达给周围的空气,使得空气加热。而水、湿润的地区受阳光照射后形成热力气流则比较慢,因为水的比热高,需要的热量很大,水周围的空气温度不及沙石周围空气的温度,于是就有了气流的循环。这就是根据热力气流所产生的景观空间“小气候”。
  1.2气流产生的微气候
  覆盖在人们周边的气流所产生的气候称为人的微气候。微气候会直接影响人的情绪、疲劳程度及舒适感等。影响微气候的因素有很多,比如人体受热辐射获得的热量较多,这时人体会感觉到热,若增大气流的速度会使人感到凉爽。气体流动的速度大,带走人体表皮的体液,降低人体表层的温度。从这个例子可以发现,微气候的改变与温度、气流速度、湿度等因素有关。一个微气候对人体舒适度的影响,是由其构成因素共同作用而产生的。显而易见,人们对微气候的评价也必须综合考虑。
  在人们生活起居环境里,气温、湿度、热辐射以及气流的速度对人体的影响可以相互替代、相互遏制。其中一个因素的变化对人体的影响是可以由另一个因素的变化来抵消或替代。此外,人体对微气候的主观感觉,也就是身体、心理上是否感到舒适是进行微气候环境评价的重要指标之一。
  2上海世纪公园的风环境
  2.1公园的勘测
  上海浦东新区地处北亚热带南缘东亚季风盛行的滨海地带,属海洋性气候,四季分明,降水充沛,光照较足,温度适中。勘测的时间为立春,有风。温度在9~17°C,风速为3~4级,速度大约为8.5m/s。从风向图(图1)中可以看出,勘测当天,宏观上的风向为东北风。气流大导向可以确定是由东北至西南。在大风力导向下,是否在公园的各个角落都一致呢?答案从图上不难看出,是否定的。在公园的局部还是会产生小的微气候。
  在世纪公园中央有个湖,水体容量较大,面积占到了公园面积的1/4。中午12点时,阳光直接照射下,产生了2种情况:(1)在陆面上,由于陆面的比热较小,温度容易提升,从黎明的9°C直接爬升至27.4°C,当然周围的空气温度也跟着提升。(2)世纪公园的水体体积大,比热较高。所以当外面已经是27.4°C时,水体表面只有15°C左右,水表面的气温也不高,这就形成了温差。水体周围的温度较低,陆面上较高,于是陆面上的气流向水体方向往上爬升,水体上的气流向四周陆面做下沉运动,形成一个湖与陆的循环,这个独立的循环几乎不受到大气流东北风的影响。经实地勘测气流会绕过湖面,然后继续往西南方向移动。说明世纪公园内部的气流循环虽然受到了大气流的影响,但还保持着自我的循环状态,并且使得大气流有部分避开。
  再看世纪大道的主入口附近,入口往南的气流紊乱,勘测时也十分困难,风向极为不稳定,流速时大时小。地形上有高起的土坡,植被有高大的乔木以及密集的灌木。风力风向的叠加导致行人能感觉到乱流,同时气流在植被中穿梭十分紊乱。整排高大的乔木对气流方向的改变显而易见。再往南是梅花林,高度平均在2m左右,地势趋于平缓。
  在图上还可以看见有小圆点,这是静风区域。在世纪公园里,一开始认为较开阔的空间几乎不存在静风区,但实地测量发现,静风区并不是存在无风状态下,也可以存在有风的时空里。在湖的西南方向有一处静风区,恰好是几个方向不同的气流抵触点,也就是说,气流在這里形成对立状态,外界的力几乎相互抵消,所以这个位置几乎感觉不到风的存在。其次是在湖的东南方向,也有连续的静风区。
  2.2世纪公园的气流环境分析
  分析世纪公园里的气流后,主要来探讨发现的问题:(1)从最南边的入口进入绿地时,前方由于有较开阔的草坪区,气流移动的速度较快,流体体积量较大,速度大约为5m/s。这个问题就要一分为二地看待:如果在冬季,气温较低,则风寒效应会使进入世纪公园的游客感到突来来袭的寒冷;如若是在夏季,那么会让游客觉得凉爽、舒心。(2)关于梅花观赏区容易吹起的尘土。在梅花观赏区里,由于没有高大的乔木作遮挡,气流速度大加上气候稍干燥,极易吹起地面的土壤,使得游客极为不适。(3)公园内较私密的区域应该控制成静风区。每个公园必然会出现较开放的空间与较私密的空间。从心理角度看,在私密空间里,游人多数渴望安静、平和的状态,那么私密空间的气流移动速度应该不高于1.2m/s。(4)在一些小的过道上产生“弄堂风”。弄堂风容易使游客感到不适,同时还容易引起扬尘。
  3结论与展望
  3.1结论
  在城市绿地里,所产生的气流问题各种各样,这些问题一部分是规划设计不完善遗留的,一部分是后期养护不完善造成的。自然界里的每种物质都有它独特的性质,想要营造出舒适的风环境需要从气压、温度、湿度、地形地貌等方式来改变引导气流。对于上海浦东世纪公园的风环境改善,有以下几点结论:
  (1)入口处的气流较急,可以从2个方面缓解这个问题,①在南入口与大草坪区域,种植乔木类的植物。可以形成一个气流缓冲区域,使得气流经过时缓冲对游人的作用力,降低速度。其次可以是气流在乔木林穿过,保持透气。②从湿度上,可以在此区域建水体景观,形成局部微气候,也可以改变该空间的气流模式。
  (2)梅花观赏区,只能从风速角度考虑。可设置喷雾装置,首先增加土壤湿度,使得土壤粘稠度增加。其次增加空气的湿度,使得这一区域的气体交换变缓。引起风尘的气流主要是扰流,由地面向空中移动的气体造成,也可以在导向性方面来控制。在梅花观赏区域以北可以堆积小土丘,或者弧形景观墙,把气流顺势导向南边。
  (3)静风区问题,前文提到静风区应该在公园较私密的空间里出现,那么也就转变为如何营造私密空间的静风小气候。先从地势出发,地势选择较低处,或者人工建造出下沉地势,在地势上造成突然的落差,这样在气流较快移动时,气体分子的惰性以及粘性,只有极小比例的气流会进入此区域。在内部,植被方面可以根据此空间的开放的方位来种植处半包围式的绿篱。如果有条件还可以引入水体,环绕其周围。
  (4)“弄堂风”需要先找出公园内的阻碍物,有小的建筑,有高大的植被群。建筑方面是否可以移除,或者降低其高度。降低植被密度,给气流通过的空隙增多,分散风力,从而得到缓解。
  (5)在不影响游客观赏的同时,增加公园趣味性,可以设置些具有颜色型景观,根据色彩的冷暖与位置来互补。
  3.2对未来发展的意义以及展望
  本文浅谈景观空间中的气流环境,希望业界人士这个领域越走越远。最后,希望将来能规划以及建造出真正具有调控功能的城市景观,为城市居民造福,提升城市形象。
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