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《規劃師雜志》2016年第10期

摘要：

隨著中國城市化進程的快速推進，城市面臨的氣候環境問題也越來越嚴重，故針對城市氣候數據在城市規劃中的應用展開研究十分有必要。文章針對深圳市南山區的高密度城市結構、濕熱氣候、沿海地理條件及具體的城市問題，利用GIS平臺進行城市地理信息數據的處理，對城市形態與環境的關系進行量化研究，總結出不同環境因子對城市環境的影響，提出南山區的城市氣候分區規劃，并從綠地系統和通風系統兩個方面提出專項規劃建議，將氣候設計貫徹到具體的規劃措施當中，希望能為深圳建設綠色宜居城市提供借鑒。

關鍵詞：

城市環境氣候圖；高密度地區；風道；地理信息系統

1背景

全球氣候變化，如地表氣溫逐年升高、極端氣候頻現和海平面上升等，帶來了一系列環境問題。而城市作為人口和資源最為集中的區域，對氣候變化的反應也最為敏感。這促使人們開始考慮如何通過城市規劃來使城市能夠應對和適應氣候。深圳市南山區位于深圳市西南部，占地面積約為181.9km2，常住人口達129萬。深圳市南山區建設集中、建筑密集、人口稠密，使得熱量集中且不易對外擴散，加劇了城市熱島效應。在此背景下，開展城市規劃和城市氣候的相關性研究與實踐具有十分重要的現實意義。然而，在傳統規劃的制定和實施過程中，城市氣候環境往往和規劃者的決策是割裂的，其中一個重要原因就是沒有一個合適的方法讓規劃師能夠容易地理解城市氣候環境和城市形態間的相互關系。城市環境氣候圖由德國學者[1]于20世紀50年代首先提出，它將城市氣候狀況展現于城市二維空間上，使得規劃者能夠直觀地理解城市空間形態和城市氣候條件之間的對應關系。城市環境氣候圖主要由兩部分組成：城市氣候分析圖和城市氣候規劃建議圖。城市氣候分析圖由一系列的城市規劃要素和氣候要素的基礎信息圖層疊加而成，對城市的不同氣候狀況進行評價和分析。城市氣候規劃建議圖是在城市分析圖的基礎上，與土地規劃等信息相結合，提出改善城市氣候環境的策略和指引，指導城市建設。德國斯圖加特市首先開始進行系統的城市環境氣候圖研究，將城市氣候學的知識應用到當地土地利用和環境規劃當中[2]。在亞洲，日本東京[3]于2000年開展城市環境氣候圖研究，繪制了東京都23區的熱環境圖，分析人工放熱和地表構筑物對城市氣候的影響，并頒布城市熱島效應控制措施導則。中國的香港、北京[4-5]等城市也開展了城市環境氣候圖及規劃應用的相關研究。本文選擇深圳市南山區作為示范區域進行城市環境氣候圖研究，劃分不同的氣候評估級別，提出城市氣候規劃分區及相應的規劃措施；在城市環境氣候圖的規劃應用方面，根據城市氣候規劃建議圖提出城市氣候規劃結構，并從城市綠地系統和通風系統兩個方面提出專項規劃建議；結合南山區原有的氣候地理條件，將氣候設計貫徹到具體的規劃措施當中，通過引導城市建設來緩解城市氣候環境問題，以期能對深圳建設綠色宜居城市做出有益的探討。

2研究方法與研究步驟

2.1研究方法與原理

不同地表特征和城市形態會使當地的熱環境和風流通狀況產生變化，進而影響該地區的氣候狀況。本文利用地理信息系統將南山區的地表特征和城市形態轉化為環境影響因子，評估其對氣候環境(即城市熱環境和風環境)的影響，并賦予權重值。熱環境和風環境是城市氣候環境的兩項主要內容。在城市氣候圖中，熱環境是通過量化建筑形態、土地利用、地形與綠地等環境因素來對城市氣候環境增加或降低的熱負荷進行評估的。風環境評價主要是通過量化城市下墊面的粗糙度及開放空間對空氣流動的影響而得到，它評估的是不同地區空氣流通的潛力情況(即通風潛力)[6]。生理等效溫度(PhysiologicalEqui-valentTemperature,簡稱“PET”)在城市氣候圖中被作為指標衡量環境影響因子對城市環境的影響程度。生理等效溫度通過綜合考慮多種環境參數及人體參數來進行人體熱舒適的評估[7]，能夠將各個環境影響因子與人體舒適度聯結起來。

2.2研究步驟深圳市南山區城市氣候圖的編制可分為4個步驟：

(1)篩選環境影響因子。根據深圳市南山區的地貌特征、氣象數據、規劃信息及規劃應用的要求確定環境影響因子。本文將環境影響因子歸納為建筑體積值、綠地、地形高程、迎風面積密度、綠地粗糙度和開放空間[6]。

(2)量化分析環境影響因子。根據各個環境影響因子對氣候環境的影響，以PET作為基準賦予權重值，將復雜的城市空間形態歸納為簡單的基礎柵格圖層。

(3)圖層疊加和分析。根據權重值，將基礎圖層疊加成城市熱負荷圖層和城市通風潛力圖層，再經合并后得到城市氣候評估分類。同時，通過實測問卷、數值模擬等形式對城市氣候級別的分布狀況進行校核、驗證，在此基礎上繪制城市氣候分析圖。

(4)氣候評價分析和城市規劃建議。根據南山區城市氣候分析圖提供的城市氣候評估分類，劃分規劃行動分區，繪制城市氣候規劃建議圖，并在其框架之下進行后續研究工作和規劃應用(圖1)。

3數據分析結果

根據城市地表積累的熱負荷及通風潛力，南山區的城市氣候環境被分為7個城市氣候級別(圖2)，每個級別對應的人體等效溫度的影響程度不同(表1)。在南山區城市氣候分析圖中，南、北兩大城市公園區對城市環境的積極作用是非常突出的。沙河沿岸及其周圍的公園區域形成了一條明顯的氣候廊道。但由于南山區中部的建筑建成區具有高度集中、聯接成片和范圍較大的特點，該地區的城市氣候環境不理想，對應的城市氣候級別為第6類和第7類，缺乏紓解的路徑和空間。除此之外，南山區沿海特別是蛇口地區的建設量較大，這使得在一般情況下氣候條件良好的濱海區域也因為大量密集建設而導致環境品質降低，阻礙沿海至內陸的通風廊道。

4規劃應用

4.1城市氣候規劃建議圖和城市氣候規劃指引

在確定城市氣候類別的基礎上，根據需要采取的規劃措施的不同，在城市氣候規劃建議圖中，將南山區劃分為5個城市氣候規劃區(圖3)。城市氣候規劃分區1被認為是對城市氣候最具有價值的區域，應該得到妥善保護；而城市氣候規劃分區5積累了長期的熱負荷，是城市氣候高敏感地區，需要立刻采取相應措施進行改善。對城市氣候有重要作用的冷空氣發源地也在城市氣候規劃建議圖中被標示出來，作為后續規劃的參考。各個氣候規劃分區和具體的規劃建議見表2。根據城市氣候規劃建議圖的氣候規劃分區，以改善城市熱環境和風環境為出發點，結合南山區原有城市布局特征，提出南山區的氣候規劃空間結構為“四區、兩廊、多核心”，在宏觀規劃的層面提供可視化的框架指引(圖4)。

(1)“四區”為綠地生態功能區、濱海生態功能區、城市氣候敏感區和城市氣候中性區。具體的建議為：①將氣候規劃分區1內的羊臺山、塘朗山和大小南山公園作為綠地生態功能區加以維護；②將濱海1km范圍內的區域作為濱海生態功能區進行控制；③處于氣候規劃分區4、氣候規劃分區5的南山區中部建成區是城市氣候敏感區，不宜進一步開發；④其余區域為城市氣候中性區，可以進行適度建設。

(2)“兩廊”為城市一級氣候廊道和城市二級氣候廊道。城市氣候廊道結合了風道和綠道的多項功能，對城市氣候調節起到重要作用。以大沙河為城市一級氣候廊道，貫通城市核心區連接生態功能區的深南大道和南海大道，將其作為城市二級氣候廊道。

(3)“多核心”為城市建成區中的多個熱島中心，它們是城市氣候規劃分區5最集中的地區，需要在規劃中作為重點關注對象，采取減緩措施。通過城市氣候建議圖和城市氣候規劃結構圖，規劃師可以直觀地了解具體區域的氣候規劃建議措施和氣候規劃發展方向，進而做出下一步決策。

4.2城市氣候專項規劃建議

針對南山區的綠地系統和通風系統，提出專項規劃建議，使其與城市氣候規劃建議圖互為補充，以改善南山區的熱島效應及促進通風。

4.2.1城市綠地系統規劃建議

適當增加綠地及綠色廊道有助于減緩熱島效應，提高城市環境的舒適度。對南山區綠地系統提出如下規劃建議(圖5)：

(1)在城市環境氣候圖中，前海、南頭和南油一帶的城市熱負荷最為密集，且開放綠地較少。對于此類區域，可通過道路綠化與建筑立體綠化，形成綠色循環帶。

(2)將綠地和通風廊道相結合，通過綠廊和風道將各個分散的綠地空間連接起來。對于建成區的主要道路，要做好道路綠化，提高遮陰效果。

(3)北部和南部兩大城市綠地是南山區的主要綠肺和冷空氣發源地，應通過帶狀綠地的建設，將這兩個地區的生態效應引導到城市中心。規劃以大沙河為主要城市綠帶，同時結合現有道路綠化和公共綠地，組織新的連通綠帶。

(4)南山區城市綠地系統應通過“點”(分布廣泛的小型綠地)、“線”(帶狀綠地和楔形綠地)和“面”(大型水體和城市公園綠地)相結合，連接成帶，交織成網。

4.2.2通風系統規劃建議

深圳地區氣候濕熱，通風廊道的建設能夠極大地改善悶熱潮濕的熱舒適狀況，減少空氣污染。根據南山區城市氣候規劃建議圖及當地地理氣候情況，建議采取以下幾類規劃措施(圖6)：

(1)建立濱海風環境緩沖區。城市濱海區擁有良好的海陸風資源，建議在沿海區域設置沿海至內陸的緩沖區，控制緩沖區內建筑的開發強度，采用增加開放空間與建筑后退距離、改善建筑朝向和增大建筑對風滲透率等形式來讓海風滲透到內陸地區(圖7a)，構建從緩沖區到城市建成區內部的風道。該區建筑群迎風面滲透率建議維持在20％以上[8]。

(2)建立山坡風環境緩沖區。南山區北部海拔較高的羊臺山、塘朗山等吹向市區的冷卻氣流具有降溫作用。建議沿著山地和城市建成區邊緣設置緩沖區，減少對于緩沖區內植被的影響，注意保持從北部山坡通向城市建成區的風道。

(3)城市風道維持和規劃。城市風道的長度宜在500m以上，寬度至少為風道兩側建筑或樹林高度的1.5倍[9]。南北走向的大沙河公園長4.8km，寬度為480～840m，是城市最重要的一級風道。它將北部的塘朗山和中部海岸連接起來，使得海陸風和山谷風相互連通與循環。因此，該風道周圍的區域要考慮減少城市活動活躍的商業用地，避免設置產生污染的工業用地，控制開發強度。南山區中部和南部主要受到海陸風影響，主導風向為北偏東和南偏西；北部還受到東風及東偏南風的影響。對于沒有城市大型風道經過的南油、南頭等高熱負荷的城市核心區域，北向或北偏東的道路形成了城市中的次級風道；北部地區則增加了東西向道路為次級風道。這些風道在城市更新及新區建設時應該被重點關注，建議進行維持并擴展。對于城市內部風道兩旁的建筑，應該要控制建筑高度(H)和街區寬度(W)之間的比值，保持在3∶1以下為優[8]。在進行新的道路規劃和城市建設時，主要道路方向應大致與該地區盛行風向相平行，并保持一定長度，以確保風道的有效性。如果能夠構建連接南部海岸至北部山林的城市風道，將能有效促進城市空氣循環，緩解熱島效應。目前南山區的道路只有南海大道能夠較為完整和通暢地連接這兩個區域，在規劃時應該對此加以引導，開辟和增加穿越城市熱島中心的城市風道。

(4)基于改善風環境的建筑設計引導。對于占地面積較大的大體量建筑，特別是裙樓部分，應該采取控制其建筑密度，將大體塊分散成幾個小體塊的形式，促進行人高度上風環境的改善(圖7b)。濕熱地區多采用短板行列式建筑組合形式，對于城市濱水區域和主要風道周圍的區域，板式建筑的朝向既要考慮日照、景觀等因素，又要注意當地主導風向這一個因素，建筑長面應和主導風向平行或保持30°以內的角度[10]。當建筑群因為其他因素需要將長邊面對主導風向時，可以采取削減建筑長邊長度以及擴大相鄰建筑間的距離來制造通風路徑(圖7c)。對于大型單體建筑，當其迎風面積過大時，應該采用挖洞、架空等形式來確保風的滲透性(圖7d)。

5結語

在中國快速城市化進程中，越來越多的“城市環境病”開始顯現。在城市規劃中將城市氣候環境考慮在內是十分必要的。只有將多學科的學者協同起來對城市環境氣候圖展開研究，并應用到城市規劃和設計當中，才有可能避免在城市建設后期遇到氣候問題時處于被動局面。本文以地理信息系統為技術基礎建立了深圳市南山區城市環境氣候圖，同時有針對性地提出南山區的城市氣候規劃建設策略。在此基礎上，筆者建議從規劃要素的角度來定義城市風熱環境狀況，并將這些環境信息反饋到下一步的規劃決策中，進而利用城市規劃和設計來改善城市氣候狀況，提高環境舒適度。城市環境氣候圖的研究和應用仍處于不斷發展與更新中。一方面，城市環境氣候圖的數據和技術手段都需要根據實際狀況不斷推進，以適應城市發展變化和人們對環境質量不斷提高的要求；另一方面，城市環境氣候圖的內容和功能不是一成不變的，它涉及的學科和相關專業人員也在擴展，需要城市管理人員、規劃設計者、專業研究者的支持和協作。

參考文獻：

[5]賀曉冬，苗世光，竇晶晶，等．北京城市氣候圖系統的初步建立[J]．南京大學學報，2014(11)：760-771．

[10]李軍，榮穎．武漢市城市風道構建及其設計控制引導[J]．規劃師，2014(8)：115-120．

作者:袁磊 方宇婷 高文秀 單位:深圳大學建筑與城市規劃學院