陕南汉江川道村镇街巷空间风环境适应性探讨

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论文字数:75655 论文编号:sb2022050622120546985 日期:2022-06-06 来源:硕博论文网

本文是一篇建筑论文,本文通过对汉江川道区域部分村镇进行调研,选取 4 个村镇作为重点研究对象。通过网络对调研村镇的基本情况进行初步了解,并对村镇整体布局、建筑布局特点及气候特征进行汇总,可知村镇整体平面形式均呈团状,街巷建筑布局分为围合式及行列式两种。汉江川道地区处于夏热冬冷气候区,根据对气象数据的统计,冬季西风与北风风频最多为 58%,平均风速为 3.46m/s;夏季东风与南风最多为 60%,平均风速为 2.87m/s,受汉江川道地形影响,冬季以西风为主,夏季以东风为主。
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 国家政策需求
乡村建设是国家全面实现小康的战略导向。在新的时代背景下,国家富强繁荣,人民的生活越来越好,在更多人满足基本住宿的要求下,让人民有更高的生活质量成为了这个时代伟大的使命。党中央指出,我国社会的主要矛盾已不只局限于对物质和经济的需求,随着国家经济的快速发展,人民对美好生活需要的日益增涨和不充分不平衡的发展已转变为主要矛盾。习近平总书记在考察时提出:城市的主体是人民,人民是城市的主人,在城市规划、建设、改造、新建的时候,都应该遵循以人为本的理念,多关注人民对生活的需求,尽量满足人们美好生活的需要,为人民创造幸福美好生活。研究村镇街巷空间的风环境适宜性,从中提炼村镇的风环境特点和存在的问题,提出优化村镇街巷风环境的适宜性策略,能够有效的提高人们的居住生活质量,对改善乡村的人居环境具有重大意义。
1.1.2 行业背景需求
我国对于村镇街巷空间风环境适宜性重视还不够,并没有相关的法律规范来说明古镇街巷空间适宜性的优劣,许多城镇规划者对于风环境模拟的技术操作不够熟练,对于改善村镇街巷空间适宜性方面的研究远不及城镇规划建设的速度。村镇街巷空间风环境适宜性对城市设计与城镇规划具有重要意义。
同时风环境作为绿色建筑的重要指标之一,村镇中整体风环境的优劣可对建筑能耗产生直接的影响,冬季有效的防止寒风大量侵入村镇内部,能大大提高冬季室外气温,夏季良好的自然通风,可以带走更多的热量,使温度降低。建筑处于良好的村镇风环境下,可以使建筑能耗有效的下降,从而降低村镇整体的能源消耗,实现可持续发展的目标。
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1.2 研究目的及意义
陕南汉江川道地区处于秦巴山区特殊的气候条件下,北靠秦岭、南倚米仓山,汉江水从中穿流而过,形成两山夹一川的地貌特征,具有独特鲜明的川道气候特点。这种特殊气候区在亚热带季风气候的影响下,同时具有南方和北方两个地区的气候特点,夏热冬冷,持续时间长,过渡季时间短。因此冬夏两季的街巷风环境适宜性显得尤为重要,目前对该地区的风环境研究相对较少,对街巷空间人行高度风环境研究就更微乎其微,文献资料缺少对村镇街巷空间中的人行高度风环境的完整性分析。通过对陕南汉江川道地区风环境的研究,利用数值模拟的方法对相关数据进行量化分析,从街巷布局和街巷空间两个层面对人行高度风环境特征进行总结和评价,找出适宜该地区的风环境的街巷布局方式和街巷空间指标。以满足冬夏季人室外活动的热舒适要求,提高街巷风环境质量。
对风环境的研究,既要分析找出陕南汉江川道地区街巷风环境存在的问题,能发现对街巷风环境有利的方面。通过对问题的改善,优势的利用,不但可以改善室外风环境舒适度,能减低建筑的能耗,符合绿色发展的目标。进而提出街巷空间风环境适宜性优化策略,以改善街巷空间风环境,将其运用到陕南汉江川道地区村镇街巷改造与新建村镇的建设实践中,为其提供有科学依据的参考,对村镇绿色可持续发展具有很大现实意义。
本课题为导师的国家自然科学基金:秦巴山区传统民居空间气候适应性及低能耗营建策略研究(基金号 51978058)。结合导师对秦巴山区乡村聚落规划与建设策略的研究,论文在导师的悉心指导下主要对陕南汉江川道村镇街巷空间风环境适应性进行研究。
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第二章 汉江川道街巷空间风环境特征调查
2.1 调研概述
2.1.1 选定研究地域
秦巴山区区域范围地跨陕西、甘肃、四川、河南、湖北、重庆六省,在行政区域上划分,根据《2011 中国农村贫困监测报告》(国家统计局主编)秦巴山区县名单统计,秦巴山区东至河南省洛阳市洛宁县、平顶山市鲁山县,西至甘肃省陇南市文县、宕昌县、礼县,北至陕西省西安市周至县、宝鸡太白县,南至四川省巴中市平昌县、达州市宣汉县。

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山域的地理分界线以河流作为边界,遇水而止。秦巴山区东边蔓延至河南省西南的山域和湖北省西北方向的山域,南边蔓延至峡江北边的山域,就是大巴山(米仓山与巴山)的山脚,西南边界蔓延至四川省西边的岷江,沿着岷江往西北方向接黑河作为边界。秦巴西南山域蔓延至黄河干流,北边蔓延至陕西省的渭河,东西横跨三省持续 682 公里的山域,整体被黄河、长江的众多支流划分为地理地貌起伏多变的过渡地段。利用海拔高度可以将秦巴山区分为高山区(≥1800m),中海拔山区(900~1600m),低海拔山区(500~900m),利用最低海拔高度 500m 等高线结合已有资料文献,可以绘制秦巴山区范围图(如图 2.1)。
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2.2 风环境研究相关概念
2.2.1 人居环境理论
人居环境是当下热门的词汇,人居环境与我们的生活息息相关,它包含了我们的生活、工作、娱乐及社交的场所。人居环境科学是把包含乡村到城市的所有人类聚居形式看做研究对象,并对其进行研究的学科。注重对人与环境之间的研究。在这个科技经济快速发展的年代,人类不再一味的只依赖环境,开始逐渐利用周围环境,最后到改造环境,让环境更适宜社会的发展。中国经济的快速发展,让城市和乡村迅速壮大,但同时出现了许多环境问题。城市垃圾导致环境破坏,水体污染,建筑的胡乱规划,使环境不再适宜人居住。
早在二战时期,已有外国学者提出人居环境科学的概念,该门学科不只对建筑进行研究,而是涵盖了城市、景观等概念,从不同的尺度研究人类聚居的环境。中国学者吴良镛先生对人居环境科学提出五大系统,其目的是更好地建设符合人类理想的居住环境。
对村镇风环境的研究,体现了人居环境这一概念,探究人、建筑、街道和风环境的关系,通过定量的研究,提出与陕南汉江川道地区风环境相适宜的村镇街巷布局及街巷尺度。从而给予该地区村镇新建及改建更加科学的参考。
2.2.2 数值模拟理论
数值模拟就是通过计算机,依靠相关数学概念,把工程及物理的问题通过数值计算和图像的方法进行研究。最早该技术出现于 20 世纪 50 年代,随着计算机技术的发展,数值模拟技术在不断完善。CFD 就是采用数值计算的方法,通过计算机求解出这些控制流体流动的数学方程,来研究流体运动特性,最后给出流体运动空间定常或非定常流动规律。对陕南汉江川道村镇街巷空间风环境的研究就是利用 CFD 数值模拟软件,通过简单物理模型的模拟,发现街巷风环境的特点,揭示街巷尺度与风环境的关系。为该地区村镇街巷在布局和尺度上提出适宜性优化策略。
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第三章 汉江川道地区室外人行高度风环境评价........................65
3.1 国外室外风环境评价标准.....................................65
3.1.1 蒲福风级.....................................65
3.1.2 相对舒适度评估法................................66
第四章 汉江川道村镇街巷布局风环境特征及评价..........................71
4.1 风环境数值模拟方法.......................71
4.1.1 软件选择...........................................71
4.1.2 物理模型.....................................71
第五章 汉江川道村镇街巷空间风环境影响因素模拟..........................107
5.1 街巷空间风环境影响因素.............................107
5.2 模拟参数设计...........................107
5.3 街巷建筑密度对风环境影响.........................107
第六章 汉江川道村镇适宜性街巷空间优化策略
6.1 街巷整体布局适宜性优化
通风廊道为风在城市中的循环构建了通道,并为其他环境因子创造了调节气候的条件[26]。在村镇街巷总体布局中,街巷构成了村镇的主要通风廊道,对村镇内部整体风环境起着重要的作用,因此需要正确的利用村镇街巷引导风向才能改善村镇街巷风环境。在冬季主导风向下,应避免风速过快导致温度下降影响热舒适,同时保证街巷内部污染物能及时扩散。在夏季主导风向下,应使风有效地流动至村镇内部各处,使夏季闷热的空气快速排出以降低温度,避免热岛效应出现。
通过第四章的对街巷整体布局的模拟,可知较为规整且建筑围合度较高的街巷布局对风的阻挡较大,导致冬夏季风环境都较差。大街道结合小街道的开阔街巷布局有利于气流的渗透,较密集的道路网络有利于空气流动,同时街道的走向影响着街巷内部风环境(图 6.1)。

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结论与展望
结论
随着乡村生活质量的提升、国家对乡村关注度的提高,人们对村镇室外风环境有了新的要求。目前风环境研究多以城市住区为主,对乡村地区的风环境研究较少。针对陕南汉江川道地区村镇,运用文献研究、实地调研、归纳总结及数值模拟研究进行定量分析,结合定性分析提出适合陕南汉江川道地区的风环境评价标准。通过分析街巷布局和街巷形式的类型,对陕南汉江川道地区村镇街巷风环境特征进行总结。结合评价标准对比各类布局和形式的风环境特征,总结可能影响街巷空间风环境的指标,探究汉江川道地区街巷空间指标与风环境的关系,提出陕南汉江川道村镇适宜性街巷空间优化策略,为该地区改建与新建村镇提供参考。
完成的研究成果主要有:
(1)通过对汉江川道区域部分村镇进行调研,选取 4 个村镇作为重点研究对象。通过网络对调研村镇的基本情况进行初步了解,并对村镇整体布局、建筑布局特点及气候特征进行汇总,可知村镇整体平面形式均呈团状,街巷建筑布局分为围合式及行列式两种。汉江川道地区处于夏热冬冷气候区,根据对气象数据的统计,冬季西风与北风风频最多为 58%,平均风速为 3.46m/s;夏季东风与南风最多为 60%,平均风速为 2.87m/s,受汉江川道地形影响,冬季以西风为主,夏季以东风为主。
通过现场调研,发放问卷及风环境实测,汉江川道地区街巷宽度在 3.5 米至 15.6 米之间,建筑层数多在 5 层以下,建筑层高在 3.6 米左右。诸葛古镇主街道朝向与主导风向平行,其余村镇主街均与主导风向垂直。通过问卷调查汇总,大部分受访者对冬夏季村镇街巷风环境不满意,夏季主要体现在通风不佳导致空气闷热,冬季主要体现在污染物无法有效排出街道,异味停留时间长。通过对上元观镇乐丰村的风环境实测发现,街巷内部整体风速较慢,大于 1m/s 风速的情况极少,很难达到舒适风环境标准。
参考文献(略)


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