城市风环境体系构建
——以儋州市那大主城区为例
2022-06-07王婷
王婷
上海同济城市规划设计研究院有限公司 上海 200092
1 引言
习近平总书记提出“要深入开展健康城市和健康村镇建设”,“持续实施大气污染防治行动计划,打赢蓝天保卫战”。城市通风廊道就是促进空气流通、改善城市环境,保障居民身心健康的重要抓手。城市规划应当顺应区域气候条件,通过城市自身的空间配置构建风廊,缓解因城市化引起的城市大气环境问题。
儋州市地处海南省西海岸,那大城区位于内陆区域,地属热带海洋季风气候,日照充足,雨量充沛,年太阳辐射强。根据《2020年儋州市环境空气质量报告》2020年环境空气质量优良率达到100%。气候总体特征可以概括为湿热多雨、空气优良、软轻风为主、主导风向多。由于人口、建筑群密集,道路硬底化程度高等原因,城区气温相较郊区高,也就是俗称的“热岛效应”。因此,在那大城区进行风廊体系的梳理,引风入城(引导城市空气流通,促进大气良性循环)、降热除湿(缓解热岛效应)、保持品质(保持优良空气品质、提升体感舒适度),利用自然风条件改善城市通风,为风在城市中的良性流动创造便捷通道。
2 城市通风廊道的理论研究
2.1 城市通风廊道的定义
城市通风廊道又称风廊、风道,是以提升城市的空气流动性、缓解热岛效应和改善人体舒适度为目的,为城区引入新鲜冷湿空气而构建的通道[1]。主要利用江河、湖泊、山谷,以及城市绿地、水体、主干道等空间载体形成的引导城市空气流动,促进大气良性循环。缓解热岛效应、改善城市空气品质,提升体感舒适度,为城区引入新鲜冷湿空气而构建的通道。风廊类似一条狭长的通风管道,让城市吹起穿堂风。
2.2 国内外城市通风廊道的经验借鉴
东京、慕尼黑、香港、广州、北京等国内外多个城市都从城市风廊建设角度,探索改善空气污染、缓解热岛效应的规划措施,国内外城市所处的地理环境、气候特征不尽相同,其通风廊道的建设目的也存在差别。基于缓解热岛效应的目的,我们重点借鉴香港、广州等城市通风廊道的建设经验。
2.2.1 广州:构建风环境要素体系,分类管控
广州城市风环境体系的构建主要目的是为城区引入新鲜冷湿空气,从而改善人体舒适度。该体系的要素主要包含冷风源、风环境控制区和通风廊道。首先,广州以莲花山、海鸥岛、万亩果园、花卉博览园等10处开敞生态绿地作为城市冷风源。冷风源为城市空气循环提供动力,是城区中以自然生态为主的大型公园及绿地空间。广州通过控制绿地、植被、水体的面积规模和质量,维护冷风源质量、保障城市通风循环。其次,广州将风环境控制区划分为迎风控制区、强风利用区、静风改善区,通过强化各个片区的保护管控措施,保障城市风廊发挥效应。其中迎风控制区和强风利用区是城市风廊的入口,是将冷风源能量扩散到城区的高风速区域,因此广州严格控制该类片区的开发强度,保障开敞空间。静风改善区是城区内通风亟待提升的片区,规划上结合各类廊道空间的更新改造和增设开敞空间,强化此类片区与风廊的联系。
最后,结合主导风向、开敞空间布局广州构建了5主22次的通风廊道。重点在三维层面进行空间管控,结合总体城市设计和控制性详细规划落实风廊控制要求。对风廊宽度、风廊范围内的开发建设量、建筑形式、公共开敞空间和绿地空间的布局等要素提出明确的控制要求。并且建议新建项目进行风环境评估,作为开发建设前置条件。
2.2.2 香港:气候分析纳入规划标准
作为世界高密度城市的代表,香港的城市规划最重要的工作之一致力于提升城市的空气流动性、缓解热岛效应。从微观尺度上改善并满足空气流通的各项要素要求,从而达到改善城市通风的目的[4]。香港特别行政区规划署早在2003年委托香港中文大学研究高密度城市的空气流通问题,并将研究成果纳入《香港规划标准与准则》。
根据此标准和准则,香港在前期规划设计阶段需进行空气流通评估,并且落实城市通风廊道的空间保障,以指引城市建设。为了引导空气流通,香港重点优化三维空间管控。城市通风廊道主要沿常年主导风向布局,主要道路与盛行风向平行,夹角尽量小于30°,引导海陆风、山谷风等新鲜空气引入城市内部,改善局部地区微气候;通过拓宽连接主要道路的小路加强链接通风廊道与城市公园、开敞空间及低矮楼宇片区,增加中心城区的通透度、减少热负荷;城市高强度开发区采用合理的规划措施,如限制建筑密度、建筑高度和地面覆盖率,控制建筑的簇群关系,利用建筑高差引导空气流通。
3 那大城区风廊体系构建
儋州作为海南西部中心,在优化城市空间格局,提升人居环境品质过程中,建设通风廊道意义显著。那大城区建设已基本成型,如何在现有规划架构上建设风廊?本文基于儋州市那大城区宏观层面的风廊体系研究,结合那大城区现状建设的复杂性及客观性,根据城市用地空间的形态、空间尺度和增风功能的角度,确定多级的风廊体系和冷风源节点。将夏季主导风下城市风道控制引导体系纳入那大城区总体规划中总体城市设计的控制引导体系中,指导城市设计指引和区域城市更新,以期通过规划手段改善城市的局部大气环境,以更新建设实现城市创发展。
3.1 冷风源识别
不同地理位置的城市,其城市风廊的冷风源各有不同。那大城区地处海南岛西部,距离海岸约39km,由于中部五指山的阻隔,处于岛内被背风面。那大城区规模不大,城镇开发边界约70km,东西宽约16km,南北进深约10km。其城市冷风源主要为城区周边及附近的河湖水库、周边山风、郊区冷风。
城市表面温度具有水体<林地<农田<草地<裸地<城镇的规律,且相比较硬化下垫面,水体、林地、农田等植被地区是相对清洁空气源地,即冷风源。其对城市局地小气候具有一定的改善效果,可以起到降温、增湿、降尘作用。根据《城市通风廊道规划技术指南》,面积≥1.6hm的开放空间可作为冷风源,按照冷风源类别,分为强、较强、一般、弱四级。首先根据那那大城区冷风源的用地类型及规模,结合现状蓝绿要素和绿地系统规划,规划6个强冷风源和16个较强冷风源。其中在现状1湖5岭10园的基础上增加6个规划公园,作为较强冷风源。
表1 冷风源等级划分标准
图1 主要冷风源分布示意
3.2 划定风环境控制区
基于儋州市夏季的主导风向,运用GIS 技术对城市道路的通风性能进行分析,并结合儋州市那大城区及其周边的地形、水陆及绿化等条件,确定形成一带七区。一带,迎风控制地带。主导风上风向的城镇开发边界沿线300m进深,以有利于引风入城为导向,建议对新建建设活动开展风环境评估,并作为规划建设前置条件。七区,弱风改善区。城市中央活力区(CAZ)、老城中心、商贸中心、组团中心等建设强度高、密度大、通风情况较差,需要引导促进空气流通的区域。
图2 风环境控制区分布示意
表2 主要冷风源一览表
3.3 通风廊道
主通风廊道以冷空气通道为主要类型,使新鲜空气进入城市中心城区;次风廊引导主风廊气流以及周边冷风源气流,辅助缓解城市中心区热岛效应。 本规划中,那大主城区通风廊道根据风向以及地理分布 串联了各个绿地,促进邻近的作用空间形成空气交换。城市中心区中绿地占地面积较多,为中心区通风廊道提供稳定的绿地冷风源气流。
规划构建“1+4“的主通风廊道。与城市主导风向基本平行,以南北向或东北至西南方向为主,尽量贯穿城区,结合雅拉河、松涛东干渠等水系绿廊等带状开敞空间。次级通风廊道主要结合城市主干路、绿廊等带状空间,链接绿源、弱风改善区等空间。
3.4 管控引导
3.4.1 总体要求
保护冷风源。保护城市周边的大型水面、山体、林地,提供清新空气;增加城市内部绿地及开敞空间,改善局地小气候,缓解热岛效应。
开展风环境评估。建议对风廊、迎风建设控制带、弱风改善区等重点区域内的新建项目开展风环境评估,并作为开发建设前置条件。
加强重点区域建设引导。以引风入城、改善局部地区微气候为目标,加强冷风源、风廊、迎风建设控制带、弱风改善区等区域的城市设计引导,采用合理的规划措施,包括限制建筑密度、建筑高度和地面覆盖率,等增加城区的通透度、提高城市空气自净能力,缓解城市热岛效应等不利影响。
3.4.2 冷风源管控引导
冷风源主要包括城市周边的水库、山林、农田等生态冷风源,该区域禁止大规模的开发建设,保护水面、植被等生态空间,下垫面硬化占比≤5%。城市冷风源主要是城市绿地、开敞空间等,该区域重点保护水面和植被,下垫面硬化占比≤20%。规划应充分利用1湖5岭以及16个公园等大面积、高密度绿化区域的公共空间,严格控制周边的建筑密度不超过20%,建筑高度不超过10m,建筑布局要利于风的流通。风廊通过的公园,植物种植比例建议控制在乔木占30%,灌木占30%,草地面积占40%。从而达到缓解城市热岛效应、改善城市热环境的目的。
对于将风引入城区的的风道口,应保证尽量拓宽 面向风道入口一侧的建筑布局,尤其是北部湾大道、兰洋路等主要风道口,增加导入风量,避免连续的建筑界面;保持风道口宽度与风道口建筑高度比小于3:1,减少阻碍引风的因素,避免过多上升气流的产生。
图3 通风廊道分布示意
3.4.3 风环境控制区管控引导
现今的城市建设均向高、密方向发展,高密度建筑集群增加了下垫面粗糙度,阻碍了风在城市间的流动,影响了城市底部行人层的通风效率。通风廊道的部分节点也被建筑阻挡,引发城市中心高密度区域通风不良。城区内只有足够的连续开敞空间及尺度,才可缓解风流通的问题。因此,风环境控制区的控制引导主要从建筑密度、高度、布局及开敞空间建设等方面着手。片区内道路、建筑布局应平行于主导风方向;垂直主导风方向的建筑截面宽度宜≤50%;鼓励架空、退台等有利于空气流通的建筑设计和布局方式;策略性控制建筑高度的簇群关系,利用建筑高差引导空气流通。
3.4.4 风廊管控引导
主通风廊道控制引导:雅拉河主廊道控制宽度不小于200m,松涛东干渠、铁路等其他主廊道控制宽度不小于100m,保证河湖及周边山体冷风能顺利导入城区。控制范围内建筑(含裙房部 分和塔楼)的通透度应保证在20%(建筑应有20% 为透空区域,空气才可穿过[3]),以建筑侧面(窄面)为迎风面。
次通风廊道控制引导:考虑城市街道的空间布局,将中兴大街、云月路、松涛路、龙门路、东坡路、文化路、兰洋路、北部湾大道作为次通风廊道。老城现状道路宽度较窄、建筑密度较高,规划建议对道路进行拓宽,对于改造花费大、难度高的道路,控制道路两侧建筑的密度及建筑裙房,进而加强通风能力,改善城市的风环境。道路局部与广场绿地结合宽度控制在150-200m,有利于空气的流通。
4 总结
城市风环境体系的建设对于缓解城市热岛效应、加强城市通风有着重要的作用,如何科学有效的通过城市规划的手段在城市高强度开发的同时兼顾城市风环境品质是城市规划重要的课题之一。经过上述的案例分析,在中心城区各类法定规划及专项规划过程中,将风环境改善作为规划的重要考虑因素。
在总体规划中可以结合城市绿地构建的城市通风廊道,从整体尺度上缓解城市中心区热岛效应和空气污染;在绿地体系规划中可以结合冷风源的建设提出新建公园绿地及开敞空间的位置、规模及要求;在控制性详细规划中通过对三维空间用地、建筑布局、环境要素等的管控平衡城市形态和城市环境的关系。通过城市形态优化,降低建筑覆盖率,提高行人层通风效率,改善城市局部通风环境不良的状况。