洛陽市老城區(qū)西大街空間形態(tài)與熱環(huán)境耦合關(guān)系實(shí)測研究

宋金帆，方 巖，鄧稼棟，崔靖軒

(河南科技大學(xué) 建筑學(xué)院，河南 洛陽 471000)

1 引言

街道作為城市的主要通風(fēng)廊道，對于緩解城市通風(fēng)、緩解空氣污染、降低城市能耗等氣候問題有著重要作用。老城區(qū)位于洛陽市城市區(qū)中東部和北部，是洛陽最早的建成區(qū)，也是洛陽市六大主城區(qū)之一，全市的經(jīng)濟(jì)、文化、商貿(mào)中心。老城區(qū)東西大街、南大街與興華街共同形成了老城的“十”字街格局，是洛陽老城保存較為完整、最具洛陽傳統(tǒng)風(fēng)貌代表性的歷史街區(qū)。而西大街是“十字街”中保存最為完整的街道，其街巷空間、民居院落、傳統(tǒng)店鋪、古樹古木、文物古跡、河道等得到了較好地保存，建筑以明清風(fēng)格為主，有著較高的歷史、文化、藝術(shù)、科學(xué)價值以及情感價值和實(shí)用價值。西大街不僅作為居民生活、生產(chǎn)經(jīng)營的場所，也是國內(nèi)外游客在洛陽觀光購物的最佳去處，因此街谷舒適性的重要性也不言而喻。

為此，本課題選取洛陽市老城區(qū)西大街，針對其冬季微氣候展開實(shí)測分析，通過研究街谷形態(tài)、街道界面、街道走向、溫度及濕度等要素，探討西大街街谷空間形態(tài)與熱環(huán)境因子之間的關(guān)聯(lián)性，并為營造街道良好的熱環(huán)境、促進(jìn)城區(qū)綠色發(fā)展等提供數(shù)據(jù)支撐。

2 調(diào)查實(shí)施

2．1 實(shí)測方案

由于西大街整條街谷下墊面、街道走向較一致，本次實(shí)測選取西大街的溫濕度作為其熱環(huán)境氣候因子；選取空間位置、空間形態(tài)、街道/廣場橫斷面寬度、D:H、綠化形式等空間形態(tài)因子進(jìn)行實(shí)測研究。

通過實(shí)地踏勘，在西大街選擇典型觀測點(diǎn)，并制定移動觀測路線，以麗景門為起點(diǎn)，八角樓為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，來回一個共享單車車程做為一個測量階段。移動溫濕度觀測點(diǎn)分別選在西大街的麗景門(起始)、不翻湯店鋪周圍的小廣場(中間)、西大街與南北向街道的交叉口以及十字街交叉口(末端)等9個典型位置。

測試的儀器運(yùn)用日本TANDD高質(zhì)量TR-72WF溫濕度記錄儀進(jìn)行車行實(shí)測。為便于更好地研究微氣候?qū)π腥说挠绊?，將儀器架設(shè)在1.0 m車行高度處哈羅單車車把上。

為保證移動過程的穩(wěn)定性，將溫濕度儀固定在自行車上，車速控制在0.5m/s以下，在10點(diǎn)、12點(diǎn)、14點(diǎn)、16點(diǎn)和18點(diǎn)每個整點(diǎn)，從觀測點(diǎn)1和觀測點(diǎn)9各持一個溫濕度儀同時開始實(shí)測5 min，之后對向騎行，并盡量保持直線勻速行駛，以減小運(yùn)動對測試結(jié)果的影響，在到達(dá)每處測試點(diǎn)時，分別停留5min以等待測試結(jié)果趨于穩(wěn)定后，記錄該觀測點(diǎn)的溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，然后繼續(xù)前進(jìn)。

整個實(shí)測過程時間在30 min以內(nèi)，本論文將移動實(shí)測時間內(nèi)的9個觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)等同于同時觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在實(shí)測過程中采用的兩個TR-72WF溫濕度儀經(jīng)實(shí)測對比，兩個溫濕度儀的誤差在儀器精度范圍內(nèi)。

2.2 實(shí)測時間及地點(diǎn)

時間：2018年12月29日至2018年12月31日；地點(diǎn)：洛陽老城區(qū)的西大街9個觀測點(diǎn)；所測步行街在區(qū)域的位置及平面形態(tài)，參見圖1。

圖1 觀測點(diǎn)分布

3 影響西大街微氣候的相關(guān)因素分析

實(shí)測數(shù)據(jù)包括兩部分：西大街空間形態(tài)特征信息數(shù)據(jù)(表1)和西大街熱環(huán)境氣候數(shù)據(jù)。將不同時間段內(nèi)西大街的實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到不同時間段內(nèi)西大街的溫度、濕度分析圖，進(jìn)而對西大街溫度、濕度進(jìn)行整體分析，并結(jié)合各測點(diǎn)分布及空間特征對測點(diǎn)熱氣候環(huán)境進(jìn)行比較分析。

表1 觀測點(diǎn)空間形態(tài)特征信息

3.1 西大街分時段溫度實(shí)測分析

依據(jù)前后3 d的實(shí)測數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行西大街各觀測點(diǎn)溫度變化分析(圖2)，在10:00～10:30測試時段，溫度最高的為觀測點(diǎn)1(圍合式廣場)，溫度最低的為觀測點(diǎn)5(T型交叉口)，各觀測點(diǎn)溫度比較如下：觀測點(diǎn)1>觀測點(diǎn)7>觀測點(diǎn)4>觀測點(diǎn)2>觀測點(diǎn)9>觀測點(diǎn)8>觀測點(diǎn)3>觀測點(diǎn)6>觀測點(diǎn)5；觀察12:00～12:30測試時段，發(fā)現(xiàn)各觀測點(diǎn)間溫差變小，測試點(diǎn)4與測試點(diǎn)1的溫差可達(dá)2.3 ℃，各觀測點(diǎn)溫度差別順序略有變化，由低到高依次是：觀測點(diǎn)4<觀測點(diǎn)5<觀測點(diǎn)3<觀測點(diǎn)6<觀測點(diǎn)2=觀測點(diǎn)7<觀測點(diǎn)9<觀測點(diǎn)8<觀測點(diǎn)1；在16:00～16:30測試時段各觀測溫度比較如下：觀測點(diǎn)5<觀測點(diǎn)3<觀測點(diǎn)2<觀測點(diǎn)4<觀測點(diǎn)1<觀測點(diǎn)6<觀測點(diǎn)8<觀測點(diǎn)9<觀測點(diǎn)7。

圖2 西大街各觀測點(diǎn)溫度分析

縱觀3個時間段的西大街各觀測點(diǎn)溫度分析圖，發(fā)現(xiàn)西大街的高溫主要出現(xiàn)在街谷東部，而低溫主要出現(xiàn)在街谷西部，這主要是由于西大街東部的觀測點(diǎn)街谷橫斷面較寬，受光面相對西部偏大，且多為十字形交叉口，而西部觀測點(diǎn)的街道空間相對狹窄，多為T型交叉口，其積溫能力低于東部觀測點(diǎn)。其中1號觀測點(diǎn)(廣場)的溫度變化幅度最小，而位于十字形交叉口的各觀測點(diǎn)中觀測點(diǎn)9的D∶H值相對其他的觀測點(diǎn)較大，溫度變化幅度最大。

3.2 西大街分時段濕度實(shí)測分析

如圖3所示，10：00～10：30測試時間段內(nèi)，街谷濕度較高的地方主要分布在街谷的中部廣場地帶，廣場(觀測點(diǎn)4)處的濕度顯著高于其他觀測點(diǎn)。濕度從觀測點(diǎn)2起，隨著路線向南方向移動并逐漸增高，在觀測點(diǎn)4達(dá)到最高值，離開廣場后隨著測試點(diǎn)路線繼續(xù)向南移后，濕度開始逐漸降低；12：00～12：30時段場地濕度分布較均勻，濕度較高的測試點(diǎn)主要分布在場地的廣場附近與D∶H值較小的空間。觀察街道的濕度分布可發(fā)現(xiàn)，廣場的濕度略高于其他部分，觀測點(diǎn)8的濕度最大，結(jié)合場地特征可知，觀測點(diǎn)8的D∶H值最小，在中午水蒸氣蒸發(fā)速度急劇加快的情況下，觀測點(diǎn)8在場地形成一定程度的建筑陰影，通過降溫的方式降低水蒸氣的蒸發(fā)速度，一定程度上降低了街谷空間的局部濕度，從而保持一定的空氣濕度；在16：00～16：30的時段內(nèi)，場地濕度分布較均勻，唯有觀測點(diǎn)7有起伏，各觀測點(diǎn)濕度值相差不超過3%。

圖3 西大街各觀測點(diǎn)濕度分析

由各個時間段內(nèi)的平均值可看出，早上街谷的平均濕度最大，16點(diǎn)街谷的平均濕度最小，早晨濕度大的觀測點(diǎn)主要分布在街谷的中部，中午開始向東側(cè)移動，太陽西落后(18點(diǎn))，各觀測點(diǎn)之間的濕度變化幅度較小。對比西大街各觀測點(diǎn)濕度，發(fā)現(xiàn)早上10點(diǎn)時段濕度明顯高于其他時段，而濕度最高值出現(xiàn)在觀測點(diǎn)4，說明綠植對濕度的影響高于其他空間形態(tài)因子。

3.3 西大街街道空間形態(tài)與熱環(huán)境因子分析

通過西大街街道空間形態(tài)與溫濕度相關(guān)分析圖(圖4)可以看出圍合式廣場的平均溫度最高，開放式廣場的平均溫度最低，平均濕度最高，而位于十字形交叉口附近的觀測點(diǎn)平均濕度最低，T型交叉口的溫濕度均在中列。鑒于TR-72WF溫濕度儀的測量分辨率溫度為0.1 ℃、濕度為1%，可見街谷空間形態(tài)對溫度的影響要大于對濕度的影響。

圖4 西大街街道空間形態(tài)與溫濕度相關(guān)分析

4 結(jié)語

根據(jù)本次實(shí)測數(shù)據(jù)，西大街街谷空間形態(tài)與溫濕度之間具有耦合關(guān)系，濕度變化主要與綠化形式有關(guān)，溫度變化在D∶H介于0.7～0.8(觀測點(diǎn)6和8)之間時，不同觀測點(diǎn)溫度情況基本一致，說明道路交叉口形式及道路寬度不同對溫度變化影響不大；D∶H介于0.8～1.2(觀測點(diǎn)3、6和7)之間，道路寬度基本一致，十字形交叉口(D∶H=1)平均溫度最高，變化幅度也最大；D∶H=1.5時(觀測點(diǎn)2和5)，街谷較寬的T字型交叉口溫度變化幅度較大；D∶H介于2.6～3.3(觀測點(diǎn)1、4和9)之間時，圍合式廣場溫度變化幅度最小，開放式有綠植的廣場平均溫度最低，而十字交叉口的溫度變化幅度最大。

本研究只針對西大街冬季熱環(huán)境中的溫濕度因子進(jìn)行實(shí)測，得出的結(jié)論僅做參考。