一、文献综述
(一)引言
联合国发布的世界城市化展望2018修订版预测2050年城市化比例将从当前的55%增长到68%,其中90%的增长会发生在亚洲和非洲[1]。随着城市化的持续推进,城市弱风和热岛将进一步加剧[2]。弱风又会显著影响城市绿地的降温效果[Murakawa等人(1991年)和Shashua Bar等人(2000年),(Yu, Yang et al.2020)],因此,在可预见的未来,城市将面临更严峻热岛环境。城市通风是指利用江河、湖泊、山谷等自然通风道和人工建立的城市通风道来引导城市空气流动,改善城市空气品质的技术手段。城市通风是改善城市热岛效应和排除大气污染物的有效措施,同时城市通风性能够有效减轻城市内部空气污染、降低城市能耗。尤其在城市化带来的问题日趋严重的背景下,如何有效地利用城市通风成为世界关注的重要课题[3]。通风性评价能够发现城市中风环境不良的区域并提出优化建议从而科学有效的服务于城市生态规划及管理。
通风性评价一般在建设城市通风廊道前进行。德国是最早建设城市通风廊道的国家,并最早提出通过绘制城市气候图集展现风向、风速以及太阳辐射等空间气候与环境状况,从而将研究结果转化为城市规划建议的方法[4]。香港是我国最早开始研究城市通风的城市。香港在2003年爆发非典之后意识到城市内空气流通的重要性,开展了《空气流通评估可行性研究》[4]。在区域层面通过绘制城市气候分析图,识别出热环境、风环境存在问题的区域和气候敏感的区域,从而对地盘布局、主风道、街道布局高度轮廓等方面制定可行的方案。街区层面,则提出对建筑物排列、建筑物高度和外形等提出指引。
各地基于风环境评估开展城市风道建设的策略取得了一定的成果,越来越多的学者开展了相关研究。随着气象学、遥感、GIS等技术的发展,评估方法也向多技术融合,多尺度结合转变,主要评估方法包括风玫瑰图法、风洞实验法、数值模拟以及基于遥感和GIS[5]与气象学结合的通风潜力评估等。本文对知网及Web of science等主要文献数据库网站获得的相关文献进行综述。
(二)通风性评价方法
关于城市通风性研究国内外已有一些相关的成果。我国对城市通风性研究方面起步较晚。上世纪80年代至90年代末,“鲜气流引入城市”已见于城市气候学文章[6],但相关研究并未在城市规划学科中开展。城市通风性研究的方法与结论大多仅停留在定性分析与原则性建议层面,缺乏对局地环流的关注与利用,直到2006年开始有了相关研究工作。德国在城市通风性研究与实践领域一直处于世界领先水平, 从1960年代开始关注城市通风性[8]。
传统的通风性评价方法有风玫瑰图法和风洞实验法,随着计算机及遥感技术的发展,近年来数值模拟法和遥感地信分析法的应用研究越来越多,并在评价指标方面取得了较有价值的研究成果。如尹杰,詹庆[7]明等人研究城市通风性与形态关联性时指出影响通风的形态指标。刘姝宇,沈济黄[8]等指出影响城市通风的主要要素包括:绿化植被、建筑布局、地形地貌、道路系统等四个方面。俞布[9]等人结合城市气候观测、多尺度数值模拟、城市形态控制构建城市多级通风廊道系统,建立了城市通风环境的多源评价指标。
1、风玫瑰图法
风玫瑰图是一种常用的气象方法[10],可以指导风向频率和风速频率。但一般具有长时间序列观测资料的观测台站都远离城市中心,代表性比较差[11]。
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