洛阳市老城区西大街空间形态与热环境耦合关系实测研究

宋金帆，方 岩，邓稼栋，崔靖轩

(河南科技大学 建筑学院，河南 洛阳 471000)

1 引言

街道作为城市的主要通风廊道，对于缓解城市通风、缓解空气污染、降低城市能耗等气候问题有着重要作用。老城区位于洛阳市城市区中东部和北部，是洛阳最早的建成区，也是洛阳市六大主城区之一，全市的经济、文化、商贸中心。老城区东西大街、南大街与兴华街共同形成了老城的“十”字街格局，是洛阳老城保存较为完整、最具洛阳传统风貌代表性的历史街区。而西大街是“十字街”中保存最为完整的街道，其街巷空间、民居院落、传统店铺、古树古木、文物古迹、河道等得到了较好地保存，建筑以明清风格为主，有着较高的历史、文化、艺术、科学价值以及情感价值和实用价值。西大街不仅作为居民生活、生产经营的场所，也是国内外游客在洛阳观光购物的最佳去处，因此街谷舒适性的重要性也不言而喻。

为此，本课题选取洛阳市老城区西大街，针对其冬季微气候展开实测分析，通过研究街谷形态、街道界面、街道走向、温度及湿度等要素，探讨西大街街谷空间形态与热环境因子之间的关联性，并为营造街道良好的热环境、促进城区绿色发展等提供数据支撑。

2 调查实施

2．1 实测方案

由于西大街整条街谷下垫面、街道走向较一致，本次实测选取西大街的温湿度作为其热环境气候因子；选取空间位置、空间形态、街道/广场横断面宽度、D:H、绿化形式等空间形态因子进行实测研究。

通过实地踏勘，在西大街选择典型观测点，并制定移动观测路线，以丽景门为起点，八角楼为转折点，来回一个共享单车车程做为一个测量阶段。移动温湿度观测点分别选在西大街的丽景门(起始)、不翻汤店铺周围的小广场(中间)、西大街与南北向街道的交叉口以及十字街交叉口(末端)等9个典型位置。

测试的仪器运用日本TANDD高质量TR-72WF温湿度记录仪进行车行实测。为便于更好地研究微气候对行人的影响，将仪器架设在1.0 m车行高度处哈罗单车车把上。

为保证移动过程的稳定性，将温湿度仪固定在自行车上，车速控制在0.5m/s以下，在10点、12点、14点、16点和18点每个整点，从观测点1和观测点9各持一个温湿度仪同时开始实测5 min，之后对向骑行，并尽量保持直线匀速行驶，以减小运动对测试结果的影响，在到达每处测试点时，分别停留5min以等待测试结果趋于稳定后，记录该观测点的温湿度等气象数据，然后继续前进。

整个实测过程时间在30 min以内，本论文将移动实测时间内的9个观测点数据等同于同时观测数据进行分析。在实测过程中采用的两个TR-72WF温湿度仪经实测对比，两个温湿度仪的误差在仪器精度范围内。

2.2 实测时间及地点

时间：2018年12月29日至2018年12月31日；地点：洛阳老城区的西大街9个观测点；所测步行街在区域的位置及平面形态，参见图1。

图1 观测点分布

3 影响西大街微气候的相关因素分析

实测数据包括两部分：西大街空间形态特征信息数据(表1)和西大街热环境气候数据。将不同时间段内西大街的实测数据统计得到不同时间段内西大街的温度、湿度分析图，进而对西大街温度、湿度进行整体分析，并结合各测点分布及空间特征对测点热气候环境进行比较分析。

表1 观测点空间形态特征信息

3.1 西大街分时段温度实测分析

依据前后3 d的实测数据的平均值进行西大街各观测点温度变化分析(图2)，在10:00～10:30测试时段，温度最高的为观测点1(围合式广场)，温度最低的为观测点5(T型交叉口)，各观测点温度比较如下：观测点1>观测点7>观测点4>观测点2>观测点9>观测点8>观测点3>观测点6>观测点5；观察12:00～12:30测试时段，发现各观测点间温差变小，测试点4与测试点1的温差可达2.3 ℃，各观测点温度差别顺序略有变化，由低到高依次是：观测点4<观测点5<观测点3<观测点6<观测点2=观测点7<观测点9<观测点8<观测点1；在16:00～16:30测试时段各观测温度比较如下：观测点5<观测点3<观测点2<观测点4<观测点1<观测点6<观测点8<观测点9<观测点7。

图2 西大街各观测点温度分析

纵观3个时间段的西大街各观测点温度分析图，发现西大街的高温主要出现在街谷东部，而低温主要出现在街谷西部，这主要是由于西大街东部的观测点街谷横断面较宽，受光面相对西部偏大，且多为十字形交叉口，而西部观测点的街道空间相对狭窄，多为T型交叉口，其积温能力低于东部观测点。其中1号观测点(广场)的温度变化幅度最小，而位于十字形交叉口的各观测点中观测点9的D∶H值相对其他的观测点较大，温度变化幅度最大。

3.2 西大街分时段湿度实测分析

如图3所示，10：00～10：30测试时间段内，街谷湿度较高的地方主要分布在街谷的中部广场地带，广场(观测点4)处的湿度显著高于其他观测点。湿度从观测点2起，随着路线向南方向移动并逐渐增高，在观测点4达到最高值，离开广场后随着测试点路线继续向南移后，湿度开始逐渐降低；12：00～12：30时段场地湿度分布较均匀，湿度较高的测试点主要分布在场地的广场附近与D∶H值较小的空间。观察街道的湿度分布可发现，广场的湿度略高于其他部分，观测点8的湿度最大，结合场地特征可知，观测点8的D∶H值最小，在中午水蒸气蒸发速度急剧加快的情况下，观测点8在场地形成一定程度的建筑阴影，通过降温的方式降低水蒸气的蒸发速度，一定程度上降低了街谷空间的局部湿度，从而保持一定的空气湿度；在16：00～16：30的时段内，场地湿度分布较均匀，唯有观测点7有起伏，各观测点湿度值相差不超过3%。

图3 西大街各观测点湿度分析

由各个时间段内的平均值可看出，早上街谷的平均湿度最大，16点街谷的平均湿度最小，早晨湿度大的观测点主要分布在街谷的中部，中午开始向东侧移动，太阳西落后(18点)，各观测点之间的湿度变化幅度较小。对比西大街各观测点湿度，发现早上10点时段湿度明显高于其他时段，而湿度最高值出现在观测点4，说明绿植对湿度的影响高于其他空间形态因子。

3.3 西大街街道空间形态与热环境因子分析

通过西大街街道空间形态与温湿度相关分析图(图4)可以看出围合式广场的平均温度最高，开放式广场的平均温度最低，平均湿度最高，而位于十字形交叉口附近的观测点平均湿度最低，T型交叉口的温湿度均在中列。鉴于TR-72WF温湿度仪的测量分辨率温度为0.1 ℃、湿度为1%，可见街谷空间形态对温度的影响要大于对湿度的影响。

图4 西大街街道空间形态与温湿度相关分析

4 结语

根据本次实测数据，西大街街谷空间形态与温湿度之间具有耦合关系，湿度变化主要与绿化形式有关，温度变化在D∶H介于0.7～0.8(观测点6和8)之间时，不同观测点温度情况基本一致，说明道路交叉口形式及道路宽度不同对温度变化影响不大；D∶H介于0.8～1.2(观测点3、6和7)之间，道路宽度基本一致，十字形交叉口(D∶H=1)平均温度最高，变化幅度也最大；D∶H=1.5时(观测点2和5)，街谷较宽的T字型交叉口温度变化幅度较大；D∶H介于2.6～3.3(观测点1、4和9)之间时，围合式广场温度变化幅度最小，开放式有绿植的广场平均温度最低，而十字交叉口的温度变化幅度最大。

本研究只针对西大街冬季热环境中的温湿度因子进行实测，得出的结论仅做参考。