城市风道通风潜力评价

1.地表粗糙度

由于城市化发展迅速，城市中的建筑高度和密度快速增加，这使得城市地表粗糙度增大。早在20世纪80年代，周淑贞等基于上海百年实测的风速资料，分析了城市发展对风速的影响。研究发现，城市的建筑高度和密度增大是导致城市风速减小的主要原因^[38]。李志坤等利用我国地面国际交换站气象观测资料对北京市地面风速风向年际变化特征进行了分析。结果表明，城市扩张造成的下垫面粗糙度的增加阻碍了北方来风，导致了北京市风场分布的变化及平均风速的减小^[39]。由此可以看出，不同的城市下垫面材质由于其粗糙度不同，对城市风场的影响是不同的。目前未来科技城重点区域的城市建设用地共约790.62公顷，主要集中于文一西路沿线，以居住用地、工业用地、道路与交通设施用地为主（见图3-14）。其中居住用地206.31公顷，占城市建设用地的26.09%，主要为大华西溪风情、青枫墅园等新建居住区；工业用地仅144.49公顷，占城市建设用地的18.28%，主要为仓前工业区；道路与交通设施用地183.94公顷，占城市建设用地的23.26%；公共管理与公共服务用地95.20公顷，占城市建设用地的12.04%，主要包括杭师大首期、海创园首期、省委党校、嘉泰学院、恒生科技园、阿里巴巴淘宝城等项目；商业服务业设施用地90.64公顷，占城市建设用地的11.46%；绿地与广场用地62.06公顷，占城市建设用地的7.85%；物流仓储用地6.38公顷，占城市建设用地的0.81%；公用设施用地1.60公顷，占城市建设用地的0.20%。由图3-15和图3-16可以看出，现状建设强度不高，现状建筑物总建筑面积530万平方米，毛容积率为0.15，主要集中在文一西路沿线、仓前街道中心，以研发办公建筑、居住建筑、工业建筑为主。建筑以低层建筑为主，1层主要为现状厂房，主要为仓前工业区厂房；2～3层为北侧仓前老街和东侧的大华西溪风情等居住建筑。新建学校和农居点多为5～8层，有少量10层左右建筑。中高层主要为近两年新建，主要分布在文一西路北侧。

图3-15　重点建设区土地利用现状

图3-16　重点建设区现状建筑高度图

依据杭州市主城区与临安区历史气象数据，利用Climate Consultant软件对数据进行分析，从得出的风速图发现（见图3-17），主城区的月平均风速为2.05m/s，而临安区的月平均风速为2.45m/s。这是由于主城区建筑密度和高度远高于周边地区，高密度的城市建设是导致城市风环境恶化的影响因素之一。同时，从Climate Consultant软件中导出的焓湿图显示（见图3-18），主城区的空气湿度不高，空气温度较高。因此，城市通风廊道的规划和城市通风的研究迫在眉睫。

图3-17　杭州市主城区与临安区月平均风速

图3-18　主城区焓湿图及设计策略建议

2.道路通风性能

在城市的建成区，建筑物和城市路网是影响环境气流的两个主要的城市形态特征。高楼大厦和狭窄街道的结合会截留热空气并减少气流，产生低速风，这使得悬浮在空气中的污染物无法向外扩散，导致严重的空气污染。可以通过合理地规划城市道路系统，提升空气的流动性来缓解城市中的污染。Oke发现，当盛行风向垂直于街道时，街道峡谷内的流动状态由高宽比（H/W）决定。他还建议，在考虑到微气候的各种要求后，中纬度城市适合的H/W范围为0.4～0.6^[40]。此外，Grimmond在1998年分析影响城市地表粗糙度因素时，指出粗糙度长度是反映下垫面空气流通特征的重要指标之一，并对粗糙度长度等指标的多种计算方法进行了分析与验证^[41]。学者还对城市道路的几个基本指标进行了研究，发现道路的结构类型、疏密程度和通畅度对城市通风效果起到了主导作用^[42]。道路走向与城市盛行风角度的关系对通风有极大的影响。例如，方格网状的道路布局由于街道划分整齐，有利于形成通风廊道，因此其通风效率较高；而环形放射状的路网结构虽然有利于中心与各分区之间的交通联系，但是缺少明确的主导方向而使得各条道路与盛行风向间产生不同的夹角，因而整体通风效果不是很好。

杭州未来科技城重点建设区内部的主要道路包括绕城高速、东西大道、高教路、文一西路、文二西路、良睦路、常二路、荆长大道和绿汀路等（见图3-19）。其他地区以村镇道路为主，均为碎石小道，沿河有机生长，路幅多在5m以下。现状主干路红线宽度主要是30～50m，次干路红线宽度主要是20～36m，支路红线宽度主要是20～28m。当前，现状路网出现截断和不连续的现象，并且城市支路的面积少，路网密度较低，风的流通性较差，因而通风效率也较低。但是道路的走向与夏季主导风向较为一致，能够引导夏季风，利用道路风道将冷空气引入城市中心，缓解中心区的热岛现象。

图3-19　杭州未来科技城重点建设区道路交通现状图(www.xing528.com)

3.开敞空间

城市开敞空间一般是指较为开阔、空间要素较少的空间，或者是向大众开放的公共空间，例如公园、广场、绿地等。城市内的绿色开敞空间不仅有利于防止城市的无序扩张，也有助于改善城市自然环境，美化城市景观，提升城市环境质量。陈飞通过上海里弄建筑的现场风速及温湿度测试，研究了里弄风速特点与街道风速大小之间的关系，以及行列式的高密度布局对区域风环境的影响。研究发现，造成区域内风速较小的一个主要因素是里弄城市地面的风速遮挡，而并非只是高密度的布局；江南民居依靠河道形成的城市开敞空间对高密度情况下风环境的改善起到了根本的作用^[43]。可以看出，大面积的绿带和河道均有利于城市风环境和热环境的缓解、污染物的扩散，以此达到环境改善的目的。因此城市开敞空间对于城市通风效果有很大的影响。

2009年杭州市确定了“西北部、北部、东南部、东部、西南部、南部”六条生态带（见图3-20）。西北部生态带包括的生态内容有径山风景区—北、南湖滞洪区—闲林、西溪湿地风景区生态带。从整体空间布局上看，根据当前杭州市生态景观布局，未来科技城位于西北部生态带东端，现状开敞空间主要为西溪湿地、余杭塘河、文一西路沿线等；大型公园绿地多分布在沿河周边；西部为临安区。临安境内地势自西北向东南倾斜，北、西、南三面环山，形成一个东南向的马蹄形屏障，可以将新鲜空气通过道路型通风廊道输入到主城区。从内部空间肌理上看，由于杭州未来科技城重点建设区域内空旷的未建设用地较多，并且现状沿路、依河而建的窄街巷、院落的尺度较为宜人，对于未来空间结构的梳理和城市开敞空间的组织具有重要的参考价值。此外，新建的滨水产业、居住功能片区，则具有明晰的城市空间肌理。

图3-20　杭州市生态带示意

（图片来源：http：//www.hzghy.com.cn/index.php/project/info/45/51）

根据风道规划的要素，河道和绿地作为城市开敞空间对城市通风廊道的引导和规划具有重要的意义。杭州未来科技城重点建设区内水系发达，河流纵横，余杭塘河、闲林港、通义港等主要干流分布其中，辅以星罗棋布的支流水系（见图3-21）。余杭塘河和闲林港是现状河流的主河道。余杭塘河西起余杭镇五常港，东至大关康家桥入京杭大运河，河面宽度为50～60m。闲林港北起余杭塘河，南至闲林镇，河面宽度为40～60m。此外，除南侧东西向的方家桥港、顾家桥港、天竺桥港外，重点建设区内另有何过港、红卫港、汪桥港、姚家港四条非交通性的主体河道，呈“井”字形框架结构，河面宽度在2～30m。另外还可以利用文一西路、东西大道的道路绿化带及高压线走廊内的防护绿地来增加重点建设区内生态格局的完整性和连续性，使得风的流动具有顺畅性。

图3-21　杭州未来科技城重点建设区水系现状图

4.城市设计对城市通风的影响

杭州未来科技城重点建设区根据发展定位与目标，综合确定未来科技城适宜发展的功能构成，将构筑以湿地和轨道为主体的空间层次，形成包括科研创智、宜居社区、管理服务、生态人文四大功能板块，同时对各个功能板块进行项目策划，制定核心项目、竞争项目和机会项目（见图3-22）。在未来科技城区域框架下，以良睦路和绿汀路为界线，将重点发展片区界定为“研发生活”、“综合服务”和“科教生活”三个功能区（见图3-23）。其中：研发生活功能区是一个以总部经济、文化创意、城市综合服务以及休闲旅游为发展导向的城区，内部包括居住组团、商业商务组团、文创科技组团和城市综合服务组团等；综合服务功能区是一个以信息科技为发展导向的城区，包括研发信息组团、生活组团和生活服务组团；科教生活功能区是一个以教育科研、研发孵化、总部经济为发展导向的城区，包括教育科研组团、研发孵化组团、生活组团和生活服务组团等。

图3-22　重点建设区域设计整体策略

图3-23　重点建设区域功能分区

重点建设区的城市设计首先建立了多层级的公共服务体系，并且在街区肌理的基础上，采取大社区、小街坊的空间模式，以密集的公共场所结合多阶层的公共活动，促进社会和谐共生。依据密度分区，在控制总量不变的情况下，弹性地调控地块的开发建设强度，并提出容积率转移和奖励机制。规划在轨道站点采用超高强度开发的模式，以平摊其他地块的建设强度，形成相对宜人的空间尺度。该城市设计方案以总体功能布局和密度分区的限定为基础，以公共空间为约束，形成以轨道交通站点为核心的高强度标志区域向四周公共空间和湿地区域逐步降低的、簇状跌落式城市形态。同时，提出“以建设量作为空间资源，进行总量调配”的思路，提供了一种平衡集约利用土地和宜人居住环境之间的解决方案。