中国日益尖锐的环境污染问题给昔日的天堂蒙上了一层阴影。研究显示,在许多中国城市,日趋严重的空气污染已对居民的身体健康和生活质量构成威胁。作为中国经济和社会发展首善之区的长三角地区也未能幸免。近几年常见的重度雾霾就是环境污染的恶果,而冬季的逆温天气更加剧了雾霾的危害。环境污染还会通过频发的交通事故或者延期、取消的航班等事件造成经济损失。
在上述背景下,昆山市规划局邀请德国弗莱建筑集团制定改善生态环境、建设可持续城市的总体战略。防治措施可分三种类型:短期措施——用新鲜空气替换受污染的空气;中期措施——降低大气污染物含量;长期措施——从工业生产和居民生活两方面减少或阻止大气污染物的排放。城市通风廊道规划是上述逐步推行的气候修正计划的先行部分,受到市政府的高度关注。
本示范项目将对昆山市的城市风道结构做出分析与评价。当前,昆山市冬季的空气流通十分不畅,污染物难以及时疏散,空气质量令人堪忧。从通风问题入手昆山绿色城市的建设,不失为一个好的切入点。
制定通风战略的基本原则是从大尺度逐步推进到到小尺度,上一层面的规划结果就是下一层面规划的基本框架。本项目的行政层级为“城市”,城市气候层级为“中尺度气候”,本项目的分析方法和规划建议方法都具有中尺度气候层面的特点。
基于通风角度的昆山市气候环境条件分析的基础数据包含两个不同的方面:气象数据与城市数据。前者主要指风玫瑰图和大气污染的统计数据;后者主要指昆山全市的GIS数据。基础数据中的建筑平面可被赋予相应的高度,从而得到昆山市的3D城市模型。模型展示了整个市域中不同的建筑密度和建筑高度的分布。
在100米粗糙度分析精度与昆山市的盛行风向的条件下,经计算,最后得到三条昆山市的主导通风廊道。其中,红色表示粗糙度长度高的单元,通风受阻;黄色单元的建筑密度中等,可实现微弱通风;蓝色部分表明粗糙度长度很小甚至为零,通风质量很高——这些区域对昆山市空气廊道的设置和气候均衡具有非常重要的意义。
通风廊道规划的效果不仅要反映在大气污染数据的改善上,而且必须经过人体舒适感受的检验。气温、湿度、风速、衣着、新陈代谢和辐射是决定人体热舒适度的六大要素。在温暖环境中提高空气流速可对人体热舒适度产生积极的影响:通过蒸发,散失的热量增大,所以体感温度降低。国际标准ISO 7730举例,当气温为29 °C且风速为0.82米/秒时, 体感温度只有26 °C。城市通风不足或只有单侧通风,人体冷热感指数几乎是一样的。改善城市通风质量,使建筑物立面风压升高,增加了过堂风的出现频率,可以改善夏季的室内热舒适度,减少夏季空调能耗需求,并减少冬季开窗通风的时间。