武汉市住宅区微气候影响因素分析

魏宇迪 汪若萌

【摘要】城市气候的变化是城市化发展所不容忽视的最主要问题之一，对人居环境、人的行为模式、体感舒适产生了一定影响 [1]。本文結合武汉市城市规划管理文件总结影响武汉市热环境的重要规划指标，建立工况并进行热环境模拟，发现建筑密度和建筑高度是影响街道热环境的重要因素，适当增加建筑高度同时减小建筑密度是优化武汉市热环境的重要策略。

【关键词】城市热环境;建筑密度;建筑高度

居住区作为城市占地比例最大的规划分区，集中城市最多的人口的区域，其室外热环境的优化非常重要。然而，居住区由于建筑密度及建筑高度较其他地区都比较高因而其热岛强度可能更高 [2]。

1、影响热环境的主要指标

1.1居住社区热环境研究单元

我们以社区为研究单元，不同社区之间可以方便控制变量进行比较，如果研究尺度过大，会因为同一个研究范围内因有不同密度不同高度的划分区产生影响从而不适宜比较得出结论，如果研究范围小于社区，会由于因研究范围内建筑过少导致受周边影响。为寻求研究对象土地性质的一致与内部环境的相近，我们选择社区作为热环境研究的单元。

1.2社区单元影响热环境的主要指标

国内外研究中涉及到的城市热环境影响因素主要包括：建筑高度、建筑密度、容积率、建筑面积、水体面积比， 绿化覆盖率[3]。其中，与城市规划设计传统指标重合的热环境影响因素包括：建筑高度、容积率、建筑密度和绿地率，容积率和建筑密度主要体现空间几何特征，绿地率主要体现下垫面物性特征。

2、武汉市住宅区热环境影响指标分析

2.1城市规划文件的指标特征

为了了解城市规划管理文件对新建住宅区的规划控制要求，对大部分省市的城市规划管理文件进行统计整理发现：建筑密度上限多在35%-60%之间，建筑高度上限多在100-150m之间。通过对武汉市2017至2019年初招拍挂土地情况分析，超过92%宗地块为居住街坊级别，因此我们针对居住街坊的规划指标进行分析。

2.2武汉市居住区指标特征

通过实地调查对武汉城区的街坊指标进行考察，发现大部分典型街坊的容积率为4-6，平均值为5.7;建筑高度为30-50m;高层塔楼建筑密度多为18%-25%（已除去沿街商铺）平均值为22%。因此后面我们模拟的住宅区的建筑密度，建筑高度的上限即选用此值。

3、武汉市居住区热环境模拟

3.1评价指标和模拟工具

绿色建筑评价标准以白天时段（8：00～18：00）的热岛强度为热环境的评价标准重要指标。因此，本文选择白天时段的热岛强度作为主要研究对象，来探究是哪些因素影响了这些指标，通过调整这些因素来改善城市的热环境。TERA是基于流体力学和热力学的城市微气候模拟软件，本文采用TERA作为热环境的模拟工具。

3.2模拟工况

选择武汉市点式和板式建筑两个典型街坊作为模拟工况原型，并根据热环境影响指标武汉市特征值设定模拟基准工况。在基准工况的基础上分为132组模拟工况，建筑密度从13%-33%，建筑高度从9m-108m涵盖了新版的《城市居住区规划设计标准》许可下的全部建筑类型。

工况风场计算域信息：顺风方向尺寸1200m，宽度方向尺寸800m，高度方向尺寸118m，分弧精度0.24m，初始网格8m，主导风向为东南向，建筑密度划分为13%-33%等分为11类模型，建筑高度划分为9m-108m等分为12类模型进行模拟。

3.3热环境模拟结果分析

不同建筑密度相同绿化率的工况组中，建筑高度的改变导致热岛强度变化最大为1.8℃。建筑高度从18m增加到36m时最多能降低热岛强度1.4℃，且建筑密度越大，建筑高度变化导致的热岛强度的降幅越大。

图1热岛强度对比图

（注：图中竖向指标为热岛强度，单位℃;图中横向为模拟工况编号，前两位为建筑密度，后两位为建筑高度）

将不同建筑高度控制下工况的日平均热岛强度进行比较，对指标的热道道强度影响程度大小排序为：建筑高度>建筑密度，但建筑高度大于36m时该工况下的热岛强度不再降低，当建筑密度超过17%时该工况下的热岛强度也不再发生变化。

3.4重要规划指标的影响作用总结

对于板式建筑为主的社区来说，对热环境的改善需要在不会影响社区内通风质量的前提下尽可能对地面形成有效的遮挡。增加建筑高度和建筑密度能够分别从垂直方向和水平方向两个方面提高遮挡率。同时人行高度处的风速受裙房密度的影响较大。裙房密度较大时（建筑密度达到31%），虽然在同一水平面上增大了太阳辐射的遮挡作用，但由于密集的建筑物同时也会对气流起到一定的阻碍作用，因此尽量避免高密度的裙房布置。

结语：

居住社区占城市比例最大，室外热环境的优化非常重要。选择街坊作为居住区规划设计研究和热环境控制的主要单元，选择武汉市街坊作为原型建立工况并进行热环境模拟。从模拟结果发现，建筑高度是影响街坊热环境的重要因素，建筑高度增加到36m以上时热环境能得到较大改善，热岛降幅最大达1.6℃;在提高街坊建筑高度的同时，适当地增大建筑密度也是优化热环境的重要策略，其中以点式和板式建筑为主的街坊裙房建筑密度最优值为29%。此外还提出了一些利于改善热环境的规划设计手段，如加强建筑物自身形态设计提高环境阴影率，通过三维绿化设计增加绿化面积，空旷地区多设置较为高的景观小品，绿化植被多采用水平占地面积小，高度和植物顶冠更大的植被，少采用灌木等[4]。

参考文献：

[1]王佐鹏，张颖超，熊雄，潘霄，陈昕.基于EOF的南京气温变化特征及热岛效应研究[J].陕西气象，2019（06）：29-33.

[2]罗丹霞，龚晗，夏天虹.城市通风廊道缓解盆地城市热岛效应实例研究——以绵阳富乐山至三江码头带为例[J].四川建材，2019，45（11）：40-41.

[3]夏天，黎璇，何东进，游巍斌.福建平潭岛填海活动热岛效应的时空变异[J].森林与环境学报，2019，39（05）：540-547.

[4]孙喆.北京市第一道绿化隔离带区域热环境特征及绿地降温作用[J].生态学杂志，2019，38（11）：3496-3505.

作者简介：

魏宇迪（1995-），男，硕士研究生，武汉大学，建筑科学技术。