畢奮

1 前言

由于地球表面性質(zhì)的不均一，或人類與動(dòng)物的活動(dòng)所造成的小范圍內(nèi)的特殊氣候，稱為小氣候，也稱為微氣候。建筑小氣候?qū)τ谌祟惿畹挠绊懺缭趲浊昵熬捅恢匾暎恢袊鴤鹘y(tǒng)風(fēng)水文化中強(qiáng)調(diào)“外山環(huán)抱者，風(fēng)無所入，而內(nèi)氣聚。外山虧疏者，風(fēng)有所入而內(nèi)氣散。氣聚者暖，氣散者冷。”所謂的風(fēng)水建筑不僅強(qiáng)調(diào)建筑的選址和以相形取勝，同時(shí)也相當(dāng)注意建筑的辨別方位和藏風(fēng)聚氣，其實(shí)也就是為了創(chuàng)造有利人居的建筑內(nèi)部小氣候。然而，上海世博會(huì)提出的“城市讓生活更美好”這一口號(hào)，同樣是強(qiáng)調(diào)了建筑與自然交融的關(guān)系。

2 高層建筑下小氣候的影響和問題以及現(xiàn)狀

2.1 高層建筑下小氣候的影響和問題

20世紀(jì)以來，以科技為支撐的現(xiàn)代建筑雖然在某種意義上成為人類生活的庇護(hù)者。但從調(diào)節(jié)小氣候的角度講，人工建筑卻似乎仍在扮演著相反的角色。高層建筑增加過快，建筑密度也越來越高，占用了可活動(dòng)的開敞空間和景觀綠地，并給日照、通風(fēng)帶來影響。自然的風(fēng)速會(huì)隨著建筑的高度增高而相應(yīng)變大；據(jù)研究高層建筑周邊的風(fēng)速可以比平地范圍自然風(fēng)速大三倍。高層建筑環(huán)境中的風(fēng)環(huán)境極易產(chǎn)生漏斗效應(yīng)和縫隙效應(yīng)；不適宜的風(fēng)環(huán)境嚴(yán)重影響建筑周邊環(huán)境和人體體感。當(dāng)風(fēng)經(jīng)過成排的高層建筑之間時(shí)形成風(fēng)力加強(qiáng)，即漏斗效應(yīng)。風(fēng)遇到建筑內(nèi)的孔隙也形成強(qiáng)勁的大風(fēng)，即縫隙效應(yīng)。

2.2 目前解決高層建筑下小氣候以及風(fēng)環(huán)境影響的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)建筑開發(fā)商為了提高土地使用效率和城市現(xiàn)代化觀感，新建項(xiàng)目布局主要以高層建筑為主；規(guī)劃設(shè)計(jì)高層建筑的樓距的加大使得景觀規(guī)劃呈現(xiàn)以錯(cuò)落式布置為主，以大塊組團(tuán)綠地的間隔空間為體現(xiàn)的規(guī)劃方向。此類處理方式對(duì)于環(huán)境景觀方面僅針對(duì)進(jìn)一步的環(huán)境總體布置設(shè)計(jì)的提升；而具體的景觀設(shè)計(jì)中植物軟景部分在功能上的定位還停留在對(duì)環(huán)境的優(yōu)化和提供必要的休憩遮蔽等簡(jiǎn)單的功能上，針對(duì)小氣候和風(fēng)影響的問題以及相應(yīng)的應(yīng)用還沒有被重視。

2.3 植物自生因素對(duì)生態(tài)景觀的影響

筆者曾經(jīng)參與了上海北外灘改造第一個(gè)高層建筑項(xiàng)目的建設(shè)，項(xiàng)目位于楊樹浦路、秦皇島路、黃浦江和周邊地塊的圍合區(qū)域，主要景觀設(shè)計(jì)區(qū)域位于黃浦江濱江沿線，配合整體規(guī)劃，進(jìn)行了兩個(gè)階段的設(shè)計(jì)及施工。第一階段完成后，由于造價(jià)控制等因素，綠化設(shè)計(jì)主要采用了地被及喬木組合，喬木采用局部組團(tuán)密植和大量散植相結(jié)合的手法，由于黃浦江和道路的氣流在建筑的影響下形成了復(fù)雜的風(fēng)環(huán)境，氣流的聚集，導(dǎo)致大風(fēng)、低溫使得景觀區(qū)域整體體感不佳的同時(shí)也導(dǎo)致很多本土樹種葉面水分蒸騰非常快，更有嫩葉剛發(fā)芽，就被大風(fēng)吹落吹蔫，大量喬木生長(zhǎng)狀態(tài)是長(zhǎng)勢(shì)不佳甚至弱化。使得此景觀區(qū)域視覺越來越稀疏，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)拔高的地形也未能通過植被的表現(xiàn)達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

植物葉表面的蠟層具有防止水分蒸發(fā)、保護(hù)葉片免受機(jī)械刺激、紫外輻射以及昆蟲和病原體侵害的功能，風(fēng)作用下會(huì)造成片葉相互摩擦，損傷蠟層，從而導(dǎo)致植物普遍矮化，影響植物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，繼而影響其水分調(diào)節(jié)和光合生理，冠幅減小。極大的影響預(yù)想的景觀效果。

3 綜合相關(guān)因素解決建筑小氣候以及風(fēng)環(huán)境影響的改造和優(yōu)化對(duì)策

高層建筑使城市布局網(wǎng)格化、產(chǎn)生了空間的獨(dú)立性，向上發(fā)展的城市空間也縮小了平面空間，同時(shí)相關(guān)的氣象因素，在高層建筑群里也會(huì)形成特有的小氣候，這一點(diǎn)在高層建筑風(fēng)環(huán)境和景觀環(huán)境的相互影響時(shí)應(yīng)該充分的被考慮。

3.1 建設(shè)初期的基地規(guī)劃

在基地規(guī)劃建設(shè)初期，即應(yīng)考慮高層、超高層建筑所處的風(fēng)環(huán)境，從規(guī)劃總圖開始就思考如何改善風(fēng)環(huán)境而進(jìn)行設(shè)計(jì)。高層建筑的規(guī)模與外觀造型在減少風(fēng)的影響方面具有引導(dǎo)作用：①相較于大開面的立面，當(dāng)大樓的小面積立面朝向風(fēng)向時(shí)，風(fēng)力會(huì)顯著降低。從而得到了一個(gè)結(jié)果，建筑的長(zhǎng)邊應(yīng)與主要風(fēng)向相同。風(fēng)僅被高層建筑體的外形影響。建筑體的窄面作為迎風(fēng)面，氣流就很容易被被引導(dǎo)至建筑兩側(cè)，氣流通行流暢了，風(fēng)力相應(yīng)的就被減小。而如果氣流在高層建筑上方被阻擋，就會(huì)沿著建筑表面向下行進(jìn)，到達(dá)建筑下方，與地面的氣流混合，造成復(fù)雜的風(fēng)環(huán)境；②建筑體較多時(shí)，建筑群的布局在建筑外部空間形成峽谷效應(yīng)，形成了穿堂風(fēng)，局部風(fēng)速過強(qiáng)，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢或退化。

植被群落結(jié)構(gòu)類型、面積、綠量、植被蓋度、以及葉面面積、孔隙率、植物種類、植物冠形、樹高、凈生長(zhǎng)量等幾個(gè)方面均會(huì)對(duì)小氣候造成影響。也就有了White等提出通過在建筑物周圍適當(dāng)位置種植小型綠化林帶的方法來消除或減弱建筑群周圍強(qiáng)風(fēng)。

3.2 景觀植物的自身作用

根據(jù)相關(guān)研究表明：氣流更容易通過高大的喬木，而通過高中低層次分明的種植手法的組團(tuán)種植是能夠?qū)︼L(fēng)起到很好的阻擋作用。通過高大喬木和組團(tuán)種植的組合手法，擋風(fēng)效果是可以成倍增加的。同時(shí)，景觀植物具有導(dǎo)風(fēng)、擋風(fēng)的作用，在建筑物周圍合理的種植喬木及綠籬等，可以有效的引導(dǎo)建筑區(qū)域內(nèi)氣流流動(dòng)，從而形成良好的風(fēng)環(huán)境。

3.3 植被設(shè)計(jì)使用對(duì)氣候調(diào)節(jié)的作用

植被是風(fēng)景園林中最主要的自然要素，植被其本身具有氣候調(diào)節(jié)的作用。關(guān)于植被的小氣候效應(yīng)已有相對(duì)系統(tǒng)完善的研究。植物通過自身蒸騰及光合作用降低周圍環(huán)境的溫度、增加濕度、從而改善城市小氣候；而不同綠地結(jié)構(gòu)，不同植物種類都對(duì)周圍環(huán)境的影響不同。因此除了考慮景觀效果和植物生長(zhǎng)因素以外，從江浙地區(qū)植物應(yīng)用來說應(yīng)多選用防風(fēng)抗風(fēng)植物品種，如楓香，烏桕、無患子等。在場(chǎng)地開敞空間種植疏密有致的防風(fēng)組團(tuán)，在樓群中間處種植疏林防止漏斗效應(yīng)。利用空間效應(yīng)減弱高層建筑所受的風(fēng)環(huán)境。

植被綠地的覆蓋密度與綠地的溫度有相關(guān)性關(guān)系。在城區(qū)密度大的綠地降溫效果比郊區(qū)密度大的好，但是城區(qū)密度小的綠地降溫效果卻小于郊區(qū)密度小的綠地。國內(nèi)學(xué)者多注重植被面積和植被指數(shù)與降溫效果的相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)葉面面積對(duì)溫度的影響最大，風(fēng)速、葉面尺寸與輻射消散系數(shù)對(duì)溫度的影響依次減小。植被濃度越大葉面指數(shù)越高，降溫效應(yīng)越強(qiáng)。

3.4 垂直綠化對(duì)小氣候環(huán)境的影響作用

在建筑的立面空間，垂直綠化作為豎向景觀引入；與平面景觀形成多維空間的立體綠化系統(tǒng)。垂直綠化對(duì)高層建筑上方水平氣流具有相應(yīng)的緩沖效果，地面上的植物種植的設(shè)計(jì)也能很大程度減小高層建筑下行風(fēng)的風(fēng)速，與垂直綠化的結(jié)合使得到達(dá)地面的氣流對(duì)環(huán)境影響降到最小。同時(shí)，垂直綠化的設(shè)計(jì)和布置還能形成保溫作用，夏季吸收太陽熱量。冬季則可以阻擋低溫對(duì)建筑內(nèi)溫度的影響，提高建筑綠色節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。因此垂直綠化又或稱為綠墻也成為近幾年風(fēng)景園林行業(yè)大力提倡使用的景觀元素，其一能營造更多的城市綠量，其二能提高生態(tài)環(huán)境，降低全球氣溫。更多的開發(fā)商要求設(shè)計(jì)師將綠色搬到屋頂，安置到墻面。Rabah等在2015年的研究中指出綠墻可以很有力的改善小氣候遮陽面積、增加濕度、降低城市熱島效應(yīng)進(jìn)而改善城市街道的舒適度。

4 結(jié)語

高層建筑下小氣候、風(fēng)環(huán)境對(duì)景觀造景的影響，以及景觀植物對(duì)整個(gè)生活生態(tài)環(huán)境的改善作用，兩者相互關(guān)聯(lián)、相互制約影響。風(fēng)環(huán)境既是對(duì)景觀植物的生長(zhǎng)具有重要的影響因素，也是建筑小氣候環(huán)境形成的主要因素。同時(shí)因地制宜的景觀綠化環(huán)境又在悄悄改善著我們的生態(tài)環(huán)境。在建筑總體規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮建筑布局方式、景觀種植等因素與風(fēng)環(huán)境的相互影響，通過前期調(diào)研與后期優(yōu)化等方式，營造一個(gè)建筑與自然交融的景觀環(huán)境。使城市建筑環(huán)境的自然、健康得到有效的保障；城市和居民可獲得持續(xù)的自然服務(wù)。改善解決城市生態(tài)環(huán)境問題的根本之道在于改善和恢復(fù)大地生命系統(tǒng)的肌能，增強(qiáng)其生態(tài)服務(wù)能力。

——“天之所臨，地之所盛。形止氣蓄，萬物化生。”

[1]White B R．Analysis and wind tunnel simulation of pedestrianlevel winds in San Francisco[J]．Journal of Wind Engineeringand Industrial.

[2]武建，馬曉燕.高層居住區(qū)風(fēng)環(huán)境影響下的植物造景研究[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，2（27）.

[3]Smith P.F.Architecture in a climate of change[M].Oxford:Butterworth-Heinemann，2001.

[4]袁秀嶺．高層建筑風(fēng)環(huán)境探析[J]．工業(yè)建筑，2007，7（增刊）：4～7.

[5]張慧文，張德順.城市濱水帶小氣候研究現(xiàn)狀及前景分析[J].風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014（下冊(cè)）：494～500.

[6]Gerhardt H.J.Effects of wind[M].Eisele J.Kloft E.（eds）High-rise Manual.Basel：Birkhauser，2003.

[7]Rabah，D，Emmanuel，B，Rafik，B，Experimental study of the urban microclimate mitigation potential of green roofs and green walls in street canyons.International Journal of Low-Carbon technologies，2015，10，34～44.