城市规划与设计角度下的城市小气候研究进展

摘 要 本文简单介绍了城市小气候范围界定及发展概况，分析了城市规划设计要素的城市小气候影响，针对城市规划设计改善小气候展开了深入研究，希望可以从城市规划与设计角度出发，实现对城市小气候的改善，营造一个良好的人居环境，为我国社会的和谐发展打下良好基础。

关键词 城市规划与设计;城市小气候;研究

城市规划与设计中，城市小气候改善十分关键，对人居生活有非常重要影响。当前国内外在城市气候方面的研究相对较多，随着当前学科研究的不断深化，人们开始提高在城市小气候方面研究重视度。城市小气候对人居环境有重要影响，具备非常强的可调节性，同时受到城市与建筑设计措施因素影响。在城市规划与设计中，分析城市规划与设计对小气候的影响，能够使人居环境规划设计合理性有明显提升，本文就此展开了研究分析[1]。

1 城市小气候范围界定及发展概况

1.1 气候与小气候

大气候指的是较大范围具备一般气候特点或者存在共性气候，受到各地相对高度、土壤性质、地形条件等因素影响，各个地方会出现有与大气候不同的气候特点，这一小范围气候特点称之为小气候。因此，小气候指的是受到构造特性等因素影响表现出于大气候不同的气候特征。有学者将小气候划分为局地气候和微气候，同时将介于大气候与局地气候之间的气候叫作中气候[2]。

1.2 城市气候与城市小气候

人们将区域气候基础上人类城市化活动影响下所形成的局地气候称之为城市气候，城市气候主要是城市化发展过程中人口增多以及经济性提升等所造成的与郊区气候较大差异的气候类型。有专家将城市建筑屋顶至地面这一层称之为城市覆盖层，这层气候非常容易受到人类活动的等因素影响，同时与建筑密度、高度、街道宽度、空气污染等密切相关。

当前在城市气候划分方面包含有两种不同观点：第一种，将城市覆盖层气候划分为城市小气候类别，城市气候指将城市作为一个整个所形成的气候。第二种，在小尺度与中尺度划分方面较为模糊，城市气候中不仅应用局地气候，同时还需要对城市覆盖层、城市边界层等有充分分析考虑。

因为人类与动植物的活动环境均在地面，以此，小气候与人类的生产生活等密切相关。因此，人工改造气候指的是对小气候进行改造。人们在氣候方面的研究从最开始的大气层中小气候到土壤气候、森林小气候等，一直到现在的城市小气候。相对应的，城市小气候的研究主要集中在建筑科学和林业方面，建筑科学更多的是借鉴林业。与西方国家相比，我国在城市规划与设计和小气候关系方面的研究相对较晚，与西方等国家还存在一定的差距[3]。

2 城市规划设计要素的城市小气候影响研究

2.1 建筑布局小气候影响

（1） 对风的影响。对风的影响是建筑布局在小气候方面影响最为直观展现，当前建筑工程项目正在向着高层化和大型化方向发展，对城市风环境造成严重负面影响。有研究表明，建筑街道走向、宽度、两侧建筑形式等不同，风越过建筑群体时，会产生不同的涡流和升降气流等，另外，在微风环境下，受到建筑局部密集区温度与周边温度差带来的热力环流等因素影响。

有研究将城市风场分为两种，一种是高层建筑自身所产生的风环境，另一种是高层建筑与周边建筑综合作用下所产生的风环境。在高层建筑自身风环境方面：第一，风影效应，建筑受到垂直方向风吹时，在建筑背风面会形成较长风影范围，长度约为建筑高度6倍，风影范围，风速会有明显降低，同时还会改变来流风向，出现涡流等;第二，角隅效应，风吹过建筑物时，其两侧和顶部位置会有气流剥离等情况出现，顺着剥离流线，风速会有明显加强，角隅效应所产生的风速会超过平均来流风速的2～3倍，角隅效应的出现，不仅会影响到人体舒适性，甚至还会严重威胁行人人身安全;第三，峡管效应，风吹向城市街道空间，受到街道两侧建筑挤压等因素影响，容易使墙边风汇集，在地面产生高速风，尤其在风向与街道走向相一致时，这一现象表现最为明显，人在周围大楼行走较为困难，甚至还会被风吹到。在高层建筑与周边建筑风环境方面，如果建筑布局属于多层建筑与高层建筑混合布局形式，当多层建筑处于上风向位置，容易使来流方向发生改变，高层建筑3/4高度位置会产生气流停滞点，部分气流会向上绕过屋顶，建筑背风侧有涡流出现，另一部分气流从建筑两侧位置通过，有转角流出现，导致来流方向旋转180°。另外，当高层建筑 属于低层架空建筑类型时，建筑下部的风速会有明显增强，有些区域甚至增强超过3倍[4]。

（2） 对温度和湿度的影响。建筑布局在湿度和温度方面影响主要表现在日照阻挡效应方面，在大面积楼梯的阴影部位，非常容易导致高楼中间位置以及背侧位置的温度低于周边其他区域。将温度作为检测对象，通过设置单一变量方面，能够发现温度与街道朝向和几何尺寸等因素密切相关。同时有研究表明，建筑在温度方面的影响主要集中在日照辐射方面。

建筑在湿度方面的影响更多地为间接性影响，比如随着风俗的增大，空气流速有明显增大，相对湿度有明显提升[5]。

2.2 绿化小气候影响

绿化在小气候方面的影响主要表现在温度和湿度方面，通过绿化，能够降低局部3～5℃，相对湿度会提高3%～12%。另外，绿化还会对风速和太阳辐射有一定影响。

（1） 对温度影响。有研究表明，绿化对温度有非常大影响，绿地区域小气候相对较为稳定，温度差小。随着植被距离的增大，对温度影响会逐渐降低。在测定不同类型绿地后发现，无林广场的总体温度明显高于草坪，远远超过林广场，尤其在正午时刻，温度差最为明显。在傍晚，草坪温度最低，表明草坪有着非常好降温效果。在植被组合方面，乔木、灌木与草坪相结合方式降温效果最佳，尤其是乔木、灌木与草垂直结果，降温效果最为明显，结构较为单一绿地降温效果则受到一定限制[6]。

（2） 对湿度的影响。研究表明，无林广场的湿度最低，草坪湿度会提升2.1%～4.7%，林下广场增湿幅度会提升1.11%～5.9%。在傍晚18：00，草坪相对湿度最高，增湿效果最为明显。植被会从土壤中吸收非常多水分，叶片生长过程中，蒸腾作用下会有大量水分挥发，一棵大树每天水分蒸发量可达450L，在这种情况下，空气湿度会有明显提升。

（3） 对日照辐射和风速影响。日照辐射方面影响在溫度方面表现最为明显，另外随着林草植被覆盖地表，很多太阳直接辐射被阻挡，地面长波辐射热会得到明显控制。绿化在风俗方面的影响表现十分明显，宽度在30m左右防护林带，能够使20～25倍树高距离风速降低10%～50%。在城市带状绿地方面，城市道路与滨水绿地等区域如果带状绿地方向与夏季主导风向保持一致，能够起到非常好的将降低风速和防护效果[7]。

3 城市规划设计改善小气候研究

3.1 建筑布局改善小气候策略

从建筑群体布局角度出发，包含有朝向、日照间距、建筑高度、加注密度等。早在20世纪初期，有专家提出风屏蔽设计策略，在场地北部区域建设长板式多层建筑，能够为公共空间、低楼层住宅等提供抵御寒风的屏障。另外，选择将高层建筑错开排列等方式，能够最大限度减少前排建筑对风的遮挡。建筑物的高度、深度等对风环境同样有非常大影响，在建筑布置方式方面，可采取高低错落、前低后高等方式，减少前后建筑物间相互遮挡，在规则并列建筑群方面，可采取平行四边形法则布置方式，避免前后建筑对气流的遮挡，与风向形成一定角度。

具体布置方式包含以下几种：第一，围合式布局，这种布局模式在气候相对较为寒冷城市有着非常好应用效果，能够实现对寒风的有效抵挡，在干燥城市、湿热城市等，这一布局方式需要慎重选择;第二，行列式布局，采取行列式布局方式，需要将建筑物朝向与主导风向的夹角控制在45℃以内，实现对建筑群体内部环境的有效改善;第三，斜列式布局，这种布局方式建筑朝向需要与夏季主导方向之间夹角控制在60°以内，使高层建筑群体风环境得到改善;第四，错列式布局，将建筑朝向与主导风险夹角控制在30°以内，营造一个良好通风环境;第五，点式布局，这种布局方式的应用必须要提高建筑布局合理性，避免有过大风速情况出现，最大限度降低风的危害[8]。

3.2 绿化改善小气候策略

第一，近自然绿化策略，在大型公众绿地方面，可采取模拟自然植被群落设计方式，坚持生态位原则、人地和谐原则等，提高乔灌草搭配合理性，与植被生长规律等相结合，在合适的种植条件下，为种子繁衍预留一定空间。

第二，尺度策略。不同尺度下，城市绿地景观会表现出不同粒度特征。首先，在城市公共绿地方面，需要明确其种植规模在区域小气候方面的改进作用，营造以乔木为主的绿地生态小气候场，通过道路绿地方式对其延续。其次，在居住区绿地方面，结合具体需求，明确绿地的形式和功能，以遮阴为目的，形成绿色廊道等，营造一个连续性的阴影区域。尺度策略主要是指不同绿化形式的组合，适当提高人们外出活动，减少人们在空调方面依赖。

第三，环境特征策略。在小气候营造方面需要结合具体的环境空间类型制定针对性的营造策略。比如将建筑形态、绿化形式等相结合，在建筑空间合理选择绿化形式，预测街道峡谷风速，明确建筑周边日照情况，确定植物种类。另外，也可以将地貌、地形与水体等相结合配置，在地形较为低洼区域，坡顶位置布置廊道，阳坡位置布置灌木与乔木结合树木，阴坡位置布置乔木。干旱区域，在水体周边建立与植被栽植风道，实现对水汽和凉风的有效引导，如果城市雨量较多，可设置绿障减少水汽侵入[9]。

第四，居民行为策略，考虑到多数人的行为规律，在行道、休憩区等，可种植高大落叶乔木，利用人车隔离带营造风道，种植常绿和落叶乔灌密植。在夏季，要保持地面长时间处于树荫下。针对人流相对较为密集道路，可采取绿色小空间节点设计思路，利用落叶攀缘植物等，营造立体绿化。

针对夏季较为炎热的城市，需要结合设计效果综合分析考虑，比如在东西方向行道树，只需要保证树冠完全覆盖在人行道即可，并不一定需要对称式栽植，充分利用季节变化特征，为人们合理选择活动区域，避免人类对单一地点产生过大干扰。

3.3 硬质铺装改善小气候策略

还可以通过硬质铺装实现对小气候的改善，具体有两个方面，一方面，利用冷却性和透水性铺装，实现对温度的有效控制，有研究表明，透水性铺装可以取得与绿化体系相同的蒸腾作用，使城区热环境以及局地风等得到改善;另一方面，可通过绿化方式降低铺装所带来的负面影响，实现对沥青道路升温等情况的有效控制，改善局部小气候环境。比如在水泥建筑物以及道路两侧等区域种植有着较大叶面积的乔木类植物，同时与草地和灌木等搭配种植[10]。

4 结束语

城市规划与设计角度，需要对城市建筑、绿化在温度、湿度、风等方面影响有充分全面分析考虑，涉及有林业等方面内容，当前我国国内研究更多地集中在专题和结论方面，在建筑方面影响研究主要集中在设计领域，很少有气象学方面的定量分析。城市规划与设计改善小气候策略方面的研究还相对较窄，缺乏足够定量说明，需要有整体层面组织方法，未来针对这方面的研究还需要采取学科交叉研究与定量研究相结合策略，促进城市小气候改善。

参考文献

[1] 庄晓林，段玉侠，金荷仙.城市风景园林小气候研究进展[J].中国园林，2017，（4）：23-28.

[2] 王晶懋，刘晖，宋菲菲，等.基于场地生境营造的城市风景园林小气候研究[J].中国园林，2018，（2）：18-23.

[3] 卢薪升，杨鑫.基于ENVI-met软件小气候模拟与热舒适度体验的城市更新研究——以北京石景山北辛安地区为例[J].城市发展研究，2018，（4）：23-28.

[4] 董芦笛，樊亚妮，李冬至，等.西安城市街道单拱封闭型林荫空间夏季小气候测试分析[J].中国园林，2016，（1）：10-17.

[5] 田爱芳.漯河市绿色道路廊道对城市小气候的影响[J].浙江农业科学，2013，（9）：1178-1180.

[6] 张扬，杨轩.城市滨水带风景园林小气候适应性设计初探[J].科学与财富，2018，（23）：114.

[7] 彭历，李彬，王予芊.北京城市街头绿地景观下垫面与小气候温湿度影响关系基础研究[J].华中建筑，2017，（4）：38-43.

[8] 郑林骄，刘晖.基于小气候调节的城市校园街区生境网络建构研究[J].建筑与文化，2018，（5）：50-51.

[9] 刘滨谊，匡纬.城市风景园林小气候适应性数字化设计方法[C].中国首届数字景观国际论坛.中国首届数字景观国际论坛论文集.上海：同济大学，2013：151-156.

[10] 李雪敏.建设生态城市形成适宜小气候对极端气候的缓解[J].商业故事，2016，（6）：63-63.

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