城市通风廊道规划技术研究——以石家庄都市区为例

张 硕， 房小怡， 陈 静， 程 宸， 程鹏飞， 智利辉， 张 强， 于 瀛， 杜吴鹏

(1.中国气象科学研究院，北京 100081； 2.石家庄市气象局，石家庄 050081； 3.北京师范大学地理科学学部减灾与应急管理研究院，北京 100875； 4.中国城市规划设计研究院，北京 100044； 5.北京市气候中心，北京 100089)

引 言

城市自然通风是指城市中基于环境风压差及热压差所产生的非机械式通风[1]。随着城市化进程的推进，自然通风受阻，主要表现为下垫面同质，导致温度梯度变小，空气交换减少，静风频率升高[2]；内部建设密集，增加了下垫面的粗糙度，对空气动力产生阻碍和拖曳，降低了地表风速[3]；高密度高层建筑群耸立，阻挡了气流穿行，造成建筑物背风面较大面积小风区，使局地通风环境和气候舒适度明显下降[4]。根据《中国气候变化蓝皮书(2017)》，1961-2017年间，我国城市化高速发展，大部分地区平均风速呈减少趋势，平均每10年减少0.13 m/s。城市静风状态增加，并不是受整个区域大气变化影响，主要是城市对盛行风的削弱作用[5]。与此同时，城市越来越“密不透风”，加剧了其热岛和污染程度。以本文研究对象石家庄为例，其年平均气温(1981-2010年)明显升高，增温速率达0.36 ℃/10a；年平均风速(1972-2012年)减少速率为-0.15(m/s)/10a，城市化贡献率达86%[6]；2017年第一批实施空气质量新标准的74个城市空气质量排行榜中，石家庄居末位，全年平均优良天数比率只有41.4%[7]。

城市规划是城市发展蓝图。运用城市规划的方法，以自然通风规划技术为参考，调整城市发展模式及建筑、绿地、水体等区域的空间布局来提高城市“呼吸”能力和通透度，对于改善局地气候和大气环境，实现高品质城市建设和城市的宜居可持续发展具有重要的意义[8]。

城市自然通风的有效性取决于所处城市冠层下部空气交换与流动的状况，还与周边的地形地貌、面积、长度、朝向、非透水面比例、植被覆盖类型及是否有高大建筑物的遮挡有关。对于通风评估，国内外已有先例，研究方法主要集中在基于风环境站点观测的通风构建[9-10]、针对单体建筑或小区域建筑群体的风洞试验[11]及考虑下垫面特征的数值模拟。其中，现场观测受限于点位稀少和分布不均等问题，普适性和代表性不强。风洞实验多用于小范围的风场模拟，模拟成本高，评估周期长，并不适用于城市和区域尺度的自然通风评估。数值模拟虽有利于从全局把握风环境特征，但很难反映建筑物总体布局对城市内部风场的影响。遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术能支持空间连续的城市地表形态信息提取，且数据分辨率较高，不受研究尺度限制，为城市尺度的通风环境评估提供了新的手段。Gal等[12]通过GIS技术和高分辨率激光雷达(LiDAR)数据库估算了大曼彻斯特地区下垫面动力粗糙度长度，根据动力粗糙度长度大小来确定该地区的潜在通风廊道。刘勇洪等[13]基于遥感和GIS技术，建立了一套面向城市规划的热环境与通风环境评估指标和技术方法，初步开展了济南中心城通风廊道规划应用。詹庆明等[14]应用遥感、地理信息技术，构建气候学及生态学模型，结合夏热时段山谷风和海陆风的时空特点，挖掘现有通风廊道，为城市风道规划提供决策依据。但以上研究尚缺乏对真实街区的气候模拟评估及对廊道效果的实际观测验证。

本文综合气象观测、数值模拟、遥感反演和观测实验的方法，基于城市建设现实，分析不易于扩散和热排放的小风区和热岛区，以及对气候能形成补偿的新鲜冷空气产生区，利用通风能力较强地块，制定覆盖城市—小区尺度的风道规划策略，具体应用在石家庄通风廊道划定中，有针对性地提出尊重自然通风的城市规划设计引导，并对通风廊道的自然通风效能进行了观测验证，为相关城市规划气候问题的解决提供有效决策依据和管控手段。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区概况

石家庄市地处河北省中南部，距北京270 km(图1a)。地势西北高东南低，西部海拔在1000 m左右，东部为滹沱河冲积平原，海拔一般在30～100 m(图1b)。受地形影响，北风和西北风受到山体阻挡后进入城市，易被削弱，而刮东南风时，受到山体阻挡后形成回流涡旋，因而地形决定其基本风场条件不利于空气流通和污染物扩散。付桂琴等[15]分析了河北省霾日变化及成因时指出，石家庄“喇叭口”地形效应不利于污染物扩散；陈静等[16]的研究也指出，受太行山阻挡，石家庄市东南部地区污染物向山前汇聚是污染严重的成因之一。

本文以石家庄市2017-2030年城市总体规划修编工作关注的主城区及周边4个建置区，包括正定、鹿泉、栾城、藁城(以下合称为“都市区”)，为研究对象，所辖面积为2638 km2(图1b)。

图1 研究区地理位置(a)及国家级气象站点分布(b)

1.2 研究方法

首先，收集研究所需数据资料，主要分为以下几类：

(1)石家庄地区16个国家基本气象站和25个区域自动气象站气象观测资料。其中，国家基本气象站为1981-2010年气候整编资料，用于市域范围风环境评估。区域自动气象站为石家庄都市区范围内的2017-2018年的10 min风速、10 min风向逐时数据，按照蒲氏风等级，将风速划分为11个风速段，即[0,0.5](0.5,1](1,1.5](1.5,2](2,2.5](2.5,3](3,3.5](3.5,4](4,4.5](4.5,5]和>5 m·s-1，用于统计都市区局地风场特征。数据来源于石家庄市气象局。

(2)石家庄市2016年8月31日成像的美国陆地卫星Landsat8 OLI和TIRS传感器数据，其中OLI空间分辨率为30 m，用于提取土地利用类型、叶面积指数(Leaf Area Index)与绿量等，TIRS空间分辨率100 m，用于地表温度反演与热岛强度计算。数据来源于地理空间数据云遥感数据引擎网站(http://www.gscloud.cn/sources)。

(3)石家庄市数字高程影像(DEM)数据，空间分辨率为30 m，用于基本自然地理条件、地形高度与坡度提取。数据来源于地理空间数据云遥感数据引擎网站(http://www.gscloud.cn/sources)。

(4)石家庄都市区2014年1∶2000基础地理信息建筑图层数据，用于提取建筑物高度和密度，计算建筑地区地表粗糙度和天空开阔度，从而估算地表通风潜力。数据来源于石家庄市勘察测绘研究院。

(5)美国地球科学激光测高仪系统(Geoscience Laser Altimeter System，GLAS)反演的全球1 km空间分辨率的森林植被高度数据和石家庄地区农业气象观测站根据平原地区农作物的生理物候特征获取的植被高度数据，用于计算植被地区的地表粗糙度及通风潜力。

其次，把握城市整体的气候环境状况、地形地貌的特点及自然要素，进行背景风环境分析，通过气象统计分析或数值模拟了解新鲜空气的来源及城市空气环流的类型，评估可利用的自然风环境系统及局地风环流系统[17]。对于通风而言，风速过大或过小，有无通风廊道对城市内部通风的效果差异并不明显。根据气象行业标准《气候可行性论证规范城市通风廊道》[18]将风频集中的中小风速段(占全部风频的70%左右)确定为对通风廊道起作用的软轻风范围，在此范围，廊道更能有效利用这段风速，从而提高实际通风效果。因此，开展软轻风的风速范围统计，分析都市区软轻风的风向频率及局地特征，绘制对通风廊道起作用的软轻风玫瑰图。

再次，由于城市中的绿地、河流等是低温区域，与城市建筑区域之间形成循环风，利于改善城市的热环境[19-20]。因此，基于Landsat卫星影像数据，进行地表温度反演和城市绿量估算。在此基础上开展热岛及生态绿源空间分布分析，利用热岛和冷源的热力差异产生的局地环流，作为自然“空调”系统，加速城市内部空气流动，改善城市的热环境。

最后，利用建筑高度、密度和土地利用数据，通过遥感和GIS技术，提取城市地表参数和空间形态参数，对地表通风能力进行评估；利用开敞空间和建筑错落，提出城市通风廊道分级构建方案；选取典型廊道的典型街区，模拟街区尺度气候环境，并提出有利于自然通风的规划建议。同时开展人居气候环境观测，对比验证通风廊道的自然通风效果。

2 通风评估结果与分析

2.1 背景风环境评估

根据石家庄代表站历史观测数据统计结果，石家庄市年平均风速为1.7 m·s-1，全年1/5为静风(指距地面10 m高处平均风速小于0.5 m/s的气象条件)，静风频率较高。从历年风速变化来看，1955-1980年年平均风速为1.74 m·s-1，1981-2010年年平均风速下降为1.70 m·s-1，风速呈减小趋势。全年主导风向以南东南风最多，累计频率为12%，其次为北风，累计频率为10%。各季节主导风向存在明显差异，秋、冬季主导风向为偏北风(N)，春、夏季主导风向为偏南风(SSE)。就各风向的年平均风速来看，南东南风的风速最大，西北西和西风的风速次之。

根据石家庄市域国家基本气象观测站数据统计的主导风空间分布见图2。由图2可看出，都市区风源主要由自西部山区吹向平原的山风，即西风、西北风，以及来自东部平原地区的偏南风组成，是石家庄市自然通风的进气口，且西部山区植被覆盖度高，是都市区重要的清洁空气来源。根据石家庄都市区自动气象观测站数据统计的软轻风主导风向分布见图3。由图3可看出，鹿泉区位于沿山地区，由于受山地与平原间热力差异影响，在软轻风风速段以西风和西北风为主，预留西-东、西北-东南方向的空气引导通道有利于将外围清洁空气引入城区。新华区、桥东区和长安区位于主城区偏北地区，软轻风主导风向以东北风、北风为主；桥西区和裕华区位于主城区偏南地区，以东南风、南风为主；南部栾城区和东部藁城区则以东南、南风较多。预留走向以东南-西北、南-北方向为主的空气引导通道，有利于提高通气量和自然通风效能。综上，空气引导通道设置为西部沿西-东、西北-东南方向，中部和东部沿南-北方向更有利于城市内部通风环境营造。

图2 石家庄市域主导风向空间分布

图3 石家庄都市区软轻风主导风向空间分布

2.2 热环境评估

地表热岛强度(SUHI)指通过卫星遥感观测到的某位置处的陆表温度与乡村背景内的陆表温度平均值的差值。本文利用Landsat数据反演地表温度，从而得到SUHI。将热岛强度等级划分为7级，具体参见表1(QX/T 437-2018)。

表1 地表热岛强度等级划分及含义

图4为石家庄热岛强度空间分布图。由图4可知，石家庄都市区热岛总体上呈东西走向椭圆状分布，强热岛区主要集中在二环内繁华的道路、商业区、居住区及建材城等，说明城市建筑、道路的吸热作用较强。这些区域建筑密度大且绿地覆盖率低，缺少生态补给。此外，热岛中心有明显向外围扩张趋势，以东部扩张明显，主城区热岛与藁城热岛形成连片趋势。周边大量的农田处于无热岛状态，水体呈明显冷岛或无热岛效应。

图4 石家庄都市区热岛强度空间分布

由于水体、林地与城镇建设用地之间的温度差，即使在弱风情况下，也可产生新鲜冷空气流动的现象，可以有效减缓城市热岛效应，同时也是冷空气来源和改善空气流通与人居环境的重要场所，是自然通风规划的重要前提条件之一。因此，把水体、林地和农田，以及城市绿地里的林地灌木和草地定义为城市生态冷源。绿量是综合反映植被叶面积指数、植被覆盖和植被结构的重要指标，是衡量城市不同绿地生态效益及其绿化水平的重要参数，对降温、增湿、改善城市小气候具有明显意义[21]。因此，采用土地利用类型和绿量综合评估的方法，对生态冷源进行等级划分。具体参见表2(QX/T 437-2018)。

图5是石家庄生态冷源空间分布。由图5可知，强冷源集中于黄壁庄水库、滹沱河等水体区域，较强冷源主要分布于鹿泉区西部绿量较大的山区林地，平原农田属一般冷源，城郊绿地和城区河道为较弱冷源。二环内由于绿化和水体较少，生态冷源稀少，且分布分散，未能形成有效串联，不利于对热岛进行有效切割。正定新区属于新开发区，绿量较大，同时滹沱河是正定与主城区之间的天然生态屏障，对减缓热岛有积极作用。

2.3 通风潜力评估

通风潜力是指由地表植被和建筑覆盖及周边区域开放程度而确定的空气流通能力，通过天空开阔度(SVF)和粗糙度长度(Z0)计算[20]。刘勇洪等[21]初步建立了一套基于GIS和RS技术的城市通风环境评估指标体系与技术方法，开展100 m左右分辨率的城市地表通风潜力研究。由于城区粗糙度主要由建筑物引起，郊区主要由植被造成，因此，本研究在其基础上，考虑城区和郊区不同的通风潜力计算方法，对石家庄都市区地表通风潜力进行评估。

图5 石家庄都市区生态冷源空间分布

(1)对于城市下垫面，建筑物是影响粗糙元吸收动量能力的主要因素。通过1∶2000城市基础地理信息数据获取建筑物图层信息，提取建筑密度和建筑高度两个参数，得到石家庄都市区25 m空间分辨率的城区地表粗糙度长度。

(2)郊区地表粗糙度主要取决于植被类型、叶面积指数和植被高度。结合实地调查数据，将郊区地表植被分为森林、农田两种类型。叶面积指数的计算利用2016年8月31日成像的美国陆地卫星Landsat数据，采用王修信等[22]建立的叶面积指数LAI与归一化植被指数(NDVI)的多项式回归关系，Jasinski等[23]确定的不同植被类型的形态模型参数，以及Zeng等[24]定义的植被冠层面积指数Λ的计算方法。植被高度的估算考虑森林及平原农田，其中森林地区植被高度采用美国地球科学激光测高仪系统(Geoscience Laser Altimeter System，GLAS)反演的全球1 km空间分辨率的森林植被高度数据，平原农田植被高度的估算采用石家庄地区农业气象观测站根据平原地区农作物的生理物候特征获取的植被高度数据。综上，得到石家庄都市区25 m空间分辨率的郊区地表粗糙度长度。

综合城市和郊区地表粗糙度长度空间分布，得到都市区粗糙度长度(图6)。由图6可看出，主城区Z0值较高，大部分在1 m以上，其中北二环至北三环之间、长安区西侧二环以内的部分地区，Z0达到3 m以上。三环外由于建筑高度和密度不大，粗糙度长度明显低于主城区的，一般在1 m以下。郊区地表主要以林地、低矮农作物、休闲裸地和水体为主，Z0为0～0.3 m，这与Shinsuke等[25]把水体、裸地、冰面、平坦草地、低矮作物等的Z0值定义为0.0002～0.25 m接近。鹿泉地区的Z0大部分为0.2～0.3 m，这与山区森林植被高度较高直接相关[26-27]。

图6 石家庄都市区地表粗糙度长度空间分布

开敞空间是空气汇集、流通和引导的重要区域，也是人们室外休憩、交流的重要场所，对于城市通风、生态环境稳定和优化具有重要意义[28]。天空开阔度(SVF)是对某一点可视空间特征的描述，可以定量反映开放空间敞开区域的程度。采用Zakšek等[29]提出的基于高分辨率数字高程模型(DEM)的栅格计算模型，利用1∶2000基础地理信息数据，计算石家庄都市区SVF空间分布，结果见图7。

由图7可知，桥东区中部至长安区西部部分地区、北二环至北三环之间部分地块，建筑物密集且建筑高度较高，SVF在0.6以下；其余城市建成区SVF普遍为0.6～0.8；部分山区及山前地区SVF为0.7～0.9；周边平原地区普遍大于0.9。

良好的自然通风环境的营造，需要尽可能选择通风潜力较大、风易于穿过的地区。结合地表粗糙度长度和天空开阔度两个指标，综合评价石家庄都市区通风潜力。根据Matzarakis等[30]提出风道的首要指标是空气动力粗糙长度小于0.5 m，因此，定义粗糙长度0.5 m作为较高通风潜力的上限值，而把1.0 m作为具有较低通风潜力的空气动力粗糙长度下限值。Oke[31]的研究指出，城市街道空间的天空开阔度与城市热岛效应的产生密切相关，SVF越小，形成城市热岛效应的概率和强度越大。Chen等[32]在研究香港城市天空开阔度时发现，天空开阔度与热岛强度的回归关系中SVF的有效范围是0.76，因此，定义具有较高通风潜力的SVF下限值为0.75(表3)。

图7 石家庄都市区天空开阔度空间分布

表3 通风潜力等级划分及含义

基于以上结果计算的地表通风潜力见图8。由图8可知，二环内城市建设密集，宽阔连续的水体、道路、绿地稀少，通风能力较好的连续带状区域的空间尺度也较小，低潜力区域占比大，除京广铁路轴线外，基本无较高通风潜力斑块分布，地表通风潜力较差。三环区域内分布有零散的通风潜力较大的城区河道、公园绿地及宽阔街道或低矮零碎的建筑区，建立连接进行贯通，有利于形成良好的通风环境。三环外目前通风较好，高通风潜力区域有连贯开阔的地带。

图8 石家庄都市区通风潜力等级分布

3 应用与策略

城市空间形态对气候产生的影响体现在宏观和微观两种不同尺度上。因此，在城市规划建设中，对于通风评估来说，应根据城市规划中不同层面的应用，分为城市尺度和小区尺度两部分，分别提出规划设计策略。

3.1 城市尺度

根据图2、图3，由于西部绿色山体生态屏障与滹沱河水体是石家庄都市区最为重要的生态冷源，廊道自西/西北延伸向东/东南，顺应自然风场，引山水之风；东部侧重在城市组团间进行热岛切割，廊道宜南北向贯穿，增强通透性，建“呼吸”之城。

在以上研究分析的基础上，初步勾画潜在通风廊道。研究表明，空气引导通道的大小和数量与城市规模及所需通风效率有关[33-34]。设城市建成区的边长为L(km)，风速为V(km/h)，则每天城市的大气被新鲜空气置换的次数T=24V/L，进气通道的总宽度W占城市边长L的比例是T的倒数，即W/L=1/T，W=L/T，W=L1×L2/24V。石家庄都市区东西长约26 km，南北长约20 km，年均风速1.7 m·s-1(6.12 km/h)，代入公式，得到东西方向T=5.65，W=2.72 km。若一级廊道每条宽约1 km，共2条，则剩余二级廊道总宽度为0.72 km，假设平均每条二级廊道宽约100 m，则总共还需7条二级廊道。同理，南北方向T=7.34,W=4.6 km，一级廊道4条，每条宽约1 km，二级廊道6条，每条宽约100 m。因此，构建“6+13”通风廊道系统。

根据图4、图5，可在规划通风廊道时，充分利用主导风串连冷源和热岛区域，利用河流水系所形成的河道，如滹沱河、洨河，与城市对外交通干道(高速公路、国道、铁路)的林地化绿带，如京广铁路、新元高速、京港澳高速等，构建一级通风廊道，将外围自然风引入、城区的热空气导出，形成局地气流良性运转，打散热空气团，缓解城市热岛效应。

根据图8，可在城郊高通风潜力的连贯开阔地带，将新鲜空气引至城区边缘后，再根据城区内开敞空间的尺度，采用一级廊道与二级廊道互相连接、辅助和延展的形式，选择如园博园、植物园、民心河、城市公园等相互连接形成的冷源型补偿空间，或和平路、槐安路、二环路等穿越城区的长距离主干道，或正定站、云龙大桥、正定中学等大型开放空间，作为载体，在整个区域内呈网状均衡分布，形成促进城区空气流通的“蓝网”。利用地理信息技术绘制城市气候分析图[13，35-36]，根据城市建设对不同的建设区、开敞空间、复杂地形区的气候影响程度，将研究区分为五类气候空间(图9)。一级区域主要为强热岛、通风潜力最差、植被覆盖度极低的城市高强度开发区域，是气候环境亟须改善的敏感区域。二级区域主要为热岛较强、植被覆盖一般、通风潜力偏差的城市建设或村镇建设地区。这些地块如果开发不合理，将导致气候环境恶化，是未来建设主要管控和改善的目标区域，需严防热岛升级和通风环境恶化，也是通风廊道重点关注的区域。三级区域主要为二级区域的边缘地块，热岛强度一般。如果临界的二级区域或一级区域面积较大，开发建设中应考虑生态隔离空间的规划。四级区域为热岛较弱、植被覆盖较好的城市气候补偿区域，主要为浅山地区、城市公园、郊野区域等。五级区域主要为植被覆盖较好的林地和农田等生态冷源区域。

图9 石家庄都市区自然通风营造方案

3.2 小区尺度

在城市总体规划基础上，针对城市设计与控制性详细规划，研究城市微观尺度上用地的布局和形态与局地小尺度气候的相互作用、相互影响[37-38]。采用计算流体力学数值模拟的方法，对石家庄典型街区进行微气候环境模拟，分析不同建筑格局对风、热环境的影响。

典型街区选取京广线一级通风廊道内的部分地块，端点北至和平路，南至槐安路，西至中华南大街，东至建设南大街(图10a)，用以分析街区风环境特征，获得风速、街道走向及建筑布局对街区通风影响的一般规律。区域内含有各类住宅小区、商业办公楼、公共建筑等，建筑高度错落、布局密度适中，具有良好的街区代表性。

利用建筑数据，进行典型街区三维实体模型构建(图10b)，将模型导入流体力学软件，并将建筑物及周边范围内所有的地形、地物进行网格化，完成比例尺与方位角等汇入参数设置。风环境对人体舒适度的影响集中在行人高度层，即1.5 m高度处。因此选择距地2 m高度，分别模拟典型街区主导风向——东南风、北风两种风条件下，街区的风场分布。基准风速设定为3 m/s，基准高度为10 m，大气层边缘参数按照建筑结构荷载规范(2012最新修订版)中有密集建筑群的城市地况类进行设置。

图10 典型街区位置(a)与三维模型(b)示意图

从北风的模拟结果来看(图11a)，京广铁路走向与主导风向一致，沿线空间较为开阔，其中中山西路至裕华路之间(1区域)最为开阔，风速最大，达2.4～-3 m·s-1；其次为解放广场(2区域)，由于其建筑物密度较低，风速约为1.8～-2 m·s-1，风环境较好；平安大街(a)、建设大街(b)、中山路(c)、裕华路(d)街道较宽，区域内部风速也较高。将风场模拟结果与建筑密度作相关分析，得到典型街区风速衰减与建筑密度的关系(表4)。由表4得出，风速衰减等级随建筑密度升高而增加，即建筑密度越大，风速减小越多。

从东南风的模拟结果来看(图11b)，南部区域平均风速最大，风环境最好，与位于主导风向上游的建筑高度普遍偏低有关；京广铁路、广场等开阔空间，通风环境较好；北部区域处于风向下游，建筑覆盖密集且高层建筑偏多，通风条件差，平均风速在0.5 m·s-1以下，存在大面积连片分布的无风区域。

图11 典型街区风环境模拟分析

综上所述，上游来风方向建筑物越少、密度越小越有利于通风；通风效果的保证有赖于下垫面属性及宽度、周边开发强度等[39]。相比较而言，宽阔道路的通风环境较好，呈东西方向排列(垂直于风向)且建筑密度较高的建筑群，挡风效果最为明显。

表4 典型街区风速衰减与建筑密度的关系

为验证廊道的实际通风效果，捕捉城市街道、楼宇冠层微气候特点，开展了人居气候环境观测。综合考虑用地情况、通风廊道位置、观测站分布密度等因素，建立了7个城市微气候观测站(图12)，包括3个地面观测站、4个楼宇观测站。选取2019年7月28日典型中小风天气条件逐小时观测的风速和气温，并进行各站的对比分析，风速统计结果见图13。对比分析表明，楼宇站风速较大，地面站风速较小。如家酒店站、华夏家具城站和怀特站主要分布于11号二级廊道上(图9)，街道较宽阔，通风环境较好，且如家酒店站的观测风速高于华夏家具城站和怀特站的，表明局地风速具有西部的高于东部的特征，说明离山区生态冷源越近，风速越大。华药站和怀特站主要分布于5号二级廊道上，且大部分时刻怀特站的观测风速高于华药站的，表明南部片区通风环境好于北部的，即主导风上游通风环境好于下游的。地面站以科大新校区站通风环境最佳，民心河站风速较小，表明民心河虽为生态冷源，但其气候效应并未有效发挥，建议在城市更新中拓宽河道，控制两旁建筑高度和密度，改善局地气候环境。

图12 微气候站分布

4 结 论

本研究在先期城市通风潜力及通风环境评估技术研究基础上，以石家庄为例，构建了基于城市建设与通风环境之间关系的自然通风规划技术方法，并对通风廊道的自然通风效能进行观测验证，对未来规划建设提供优化城市空间、改善城市气候环境、提升宜居品质的指导建议。结果表明：

图13 微气候站风速对比

(1)根据通风效率要求，利用河流水系所形成的河道，与城市对外交通干道(高速公路、国道、铁路)的林地化绿带，构建6条一级通风廊道；根据地表通风能力，以城市公园等形成的冷源型补偿空间，或穿越城区的长距离主干道，或广场等大型开放空间为载体，构建13条二级通风廊道。

(2)应依据城市气候分析图(图9)，采取不同策略:一级、二级区域应充分尊重已有城市建设格局，采取“优化与更新”策略，依据不同区域的现状条件逐步调整建筑布局，缓解气候环境问题。三级区域采取“控制与引导”策略，在空间开阔程度及建筑物覆盖率、建筑排列布局方式等方面减少因规划设计不当导致的气候环境问题。四级、五级区域采取“保护与限制开发”策略，使用于改善城市气候的土地得到保护和合理利用。

(3)主导风向上游方向建筑物越少、密度越小，越有利于通风。低矮建筑或开阔空间的通风环境较好，呈东西方向，即垂直于风向排列，且建筑密度较高的建筑群，挡风效果最为明显。风速衰减等级随建筑密度升高而增加，即建筑密度越大，风速减小越多。

以上研究可为从规划角度改善石家庄城市风环境和大气环境品质提供参考，但通风效率如何评估是下一步值得探讨和研究的问题。此外，尚需关注廊道建成后的通风效益，对空气引导通道长度、宽度、补偿空间规模等进行分段定量精细化评估；开展城市风貌管控与高层建筑分布优化，提出实操性较强的规划建议。