城市住區(qū)物理環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1、城市住區(qū)物理環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)研究摘要：本文從熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境三個方面分析了城市物理環(huán)境的概況,并對如何規(guī)劃設(shè)計(jì)良好的人居物理環(huán)境進(jìn)行了闡述,以創(chuàng)造出良好的人居物理環(huán)境。依靠現(xiàn)代測試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),結(jié)合城市氣象參數(shù)和噪聲調(diào)研分析城市住區(qū)熱環(huán)境、聲環(huán)境、日照及光環(huán)境現(xiàn)狀,提出合理的優(yōu)化措施。對城市新區(qū)開發(fā)的物理環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行分析，研究我國城市新區(qū)開發(fā)物理環(huán)境發(fā)展中存在的問題。指出改善居住區(qū)下墊面,改變居住區(qū)綠化,居住區(qū)建筑組合方式改變是住宅熱環(huán)境優(yōu)化的主要手段。住宅聲環(huán)境方面:分析了建筑單體、綠化、建筑布局對聲環(huán)境的影響,提出了住宅住區(qū)聲環(huán)境的優(yōu)化措施。住區(qū)日照方面,利用計(jì)算機(jī)模擬對住區(qū)日照現(xiàn)狀

2、存在問題進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。室外照明部分針對現(xiàn)有基本的均勻度和照度要求,防止眩光以及照明系統(tǒng)安全性各個方面提出具體改進(jìn)方法。關(guān)鍵詞:城市物理環(huán)境；城市新區(qū)；住區(qū)；優(yōu)化措施1 城市物理環(huán)境研究的目的、意義與內(nèi)容 21 世紀(jì)的今天，相關(guān)于人類生存環(huán)境科學(xué)的研究已經(jīng)到了不可忽視的程度。而作為當(dāng)前人類主要聚居地的城市，隨著城市化的發(fā)展，城市環(huán)境狀況也愈加為人所重視，已經(jīng)成為當(dāng)前人類生存科學(xué)更為重要的研究目標(biāo)之一。 1.1 研究目的本文的目的是通過對典型的住區(qū)的進(jìn)行熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境等相關(guān)物理環(huán)境模擬方法及手段進(jìn)行資料收集并進(jìn)行分析,在低成本的前提下提出住區(qū)的生態(tài)化物理環(huán)境方面優(yōu)化設(shè)計(jì)策

3、略,通過本項(xiàng)研究,實(shí)現(xiàn)減少居住住區(qū)物理環(huán)境能耗,改善住區(qū)小氣候,緩解城市現(xiàn)有能源消耗的壓力,促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展的最終目標(biāo)。1.2 研究意義先如今許多開發(fā)商打著所謂的“生態(tài)住區(qū)”的口號,但實(shí)際許多缺乏實(shí)際的理論研究。典型現(xiàn)象是在生態(tài)小區(qū)設(shè)計(jì)方面,缺乏小區(qū)物理環(huán)境系統(tǒng)分析,僅依靠以往經(jīng)驗(yàn)和感覺,缺乏理論依據(jù)。所以本問的研究意義如下:首先,居民對環(huán)境品質(zhì)追求的需要,現(xiàn)代的居民在購買住房過程中越來越注重小區(qū)環(huán)境品質(zhì)。物理環(huán)境是人工構(gòu)筑室內(nèi)外空間環(huán)境的重要組成部分。依據(jù)綠色建筑理念,做好與城市規(guī)劃相協(xié)調(diào)的物理環(huán)境設(shè)計(jì),是時代賦予規(guī)劃師的責(zé)任。本文通過實(shí)理論分析手段,對住區(qū)存在的問題加以量化,并進(jìn)行分析總

4、結(jié),最終得出優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。最后,經(jīng)濟(jì)性與操作性的結(jié)合的需要?，F(xiàn)代生態(tài)住區(qū)的物理環(huán)境設(shè)計(jì)往往是以增加投資為前提,因此在建設(shè)中往往缺乏可操作性。本文提出的設(shè)計(jì)策略是以被動式手法為基礎(chǔ),通過設(shè)計(jì)手法的改變力求達(dá)到經(jīng)濟(jì)性與實(shí)效性的雙贏。1.3 研究內(nèi)容中國地理跨度較大,物理環(huán)境設(shè)計(jì)手法應(yīng)因地制宜，不同國家地區(qū)由于社會條件、氣象條件、人文條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異,其設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的手法也有所不同。結(jié)合現(xiàn)有條件本文將研究內(nèi)容定為以下幾個方面:1. 分析國內(nèi)外居住區(qū)物理環(huán)境研究現(xiàn)狀,對國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。2.對城市新區(qū)開發(fā)的物理環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行分析，研究我國城市新區(qū)開發(fā)物理環(huán)境發(fā)展中存在的問題，通過資料對比

5、分析以及理論研究,提出住區(qū)熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境利用計(jì)算機(jī)模擬的發(fā)法,理論分析等手段提出了可行性優(yōu)化建議。3.探討新住區(qū)物理環(huán)境持續(xù)發(fā)展的機(jī)制創(chuàng)新和監(jiān)督管理政策以及新區(qū)物理環(huán)境持續(xù)健康發(fā)展的建議和措施2國內(nèi)外住區(qū)物理環(huán)境狀況2.1 國內(nèi)外住區(qū)熱環(huán)境發(fā)展研究狀況近年來,熱環(huán)境研究重點(diǎn)己從城市熱環(huán)境轉(zhuǎn)為局部的微熱環(huán)境,具體即小區(qū)的熱環(huán)境的研究,且研究方法有了較大的改變。關(guān)于居住區(qū)熱環(huán)境的數(shù)值模擬己有較多的研究成果,主要包括風(fēng)環(huán)境、溫度場和居住區(qū)整體熱環(huán)境的模擬。利用FLUENT模擬風(fēng)環(huán)境同時也可以直接利用CFD模擬居住區(qū)熱環(huán)境,為小區(qū)物理環(huán)境提供包括日照、風(fēng)、溫度、濕度等各個因素的充分的數(shù)據(jù),從而

6、獲得居住區(qū)總的熱環(huán)境參數(shù)。2.1.1 國外住區(qū)熱環(huán)境發(fā)展研究狀況國外對熱環(huán)境的研究歷史已有170多年的歷史。這一時期的熱環(huán)境研究是以城市為目的,以觀察方法對城市內(nèi)有代表性的幾個點(diǎn)進(jìn)行測試,比較城市內(nèi)外的變化,并不能從建筑的角度進(jìn)行建筑氣候的研究。第二階段的熱環(huán)境研究結(jié)束于20世紀(jì)50年代末期,這一階段熱環(huán)境主要特點(diǎn)是觀測方法的變遷。研究人員由原來的靜態(tài)觀測逐步變成動態(tài)觀測。住區(qū)熱環(huán)境研究是在熱環(huán)境研究的的第三個階段開始出現(xiàn)的。同時熱環(huán)境研究的第三個階段開始注重影響城市熱環(huán)境的多個因素,如風(fēng)場,城市下墊面等。這一階段中建筑氣候研究得到了迅速發(fā)展。研究人員同時也開始注重城市微氣候的研究與評價。該階

7、段最大的突破就是模擬試驗(yàn),通過計(jì)算機(jī)模擬和數(shù)學(xué)模擬,使得城市化對熱環(huán)境的影響得以具體的量化。2.1.2 國內(nèi)住區(qū)熱環(huán)境發(fā)展研究狀況 在新中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速的大環(huán)境下，中國熱環(huán)境研究發(fā)展也在與時俱進(jìn)。同時國外普遍采用的新技術(shù)、新方法和計(jì)算機(jī)模擬在我國也得到了較好的應(yīng)用。近年來對住區(qū)熱環(huán)境相關(guān)發(fā)展尤為關(guān)注。研究員近些年的大量的分析研究表明,影響住區(qū)熱環(huán)境主要因素包括小區(qū)太陽輻射量、相關(guān)下墊面以及相應(yīng)的風(fēng)環(huán)境。通過改善下墊面、改善建筑布局的方法對改善住區(qū)熱環(huán)境效果顯著,但由于各個地區(qū)氣候條件不同,各地區(qū)采取的措施受地理因素影響較大。2.2 國內(nèi)外住區(qū)聲環(huán)境發(fā)展研究狀況2.2.1 國外住區(qū)聲環(huán)境發(fā)展

8、研究狀況 1929年美國的密執(zhí)安州龐蒂亞克城就制定了相關(guān)的控制噪聲法令,1930年美國的紐約市進(jìn)行了首次城市相關(guān)噪聲調(diào)查。1935年德國定制了汽車噪聲標(biāo)準(zhǔn)。二戰(zhàn)以后,隨著現(xiàn)代工業(yè)、交通運(yùn)輸發(fā)展和城市規(guī)模與社會的發(fā)展噪聲污染逐步嚴(yán)重,美蘇等國在60年代到70年代的十年中,大城市噪聲提高了10分貝。日本噪聲問題相對較為嚴(yán)重,在1966年到1974年全國的公害訴訟事件相關(guān)統(tǒng)計(jì),噪聲每年均居首位占相關(guān)事件的30%以上。因此日本在1967年制定和頒布了國家和地方各項(xiàng)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn),以后又做了相應(yīng)的修改以及完善。對于交通干線引發(fā)的噪聲,日本規(guī)定了具體的噪聲限值受行車道數(shù)目而有不同標(biāo)準(zhǔn)。 世界衛(wèi)生組織于1993

9、年公布了避免噪聲干擾的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)為了避免大多數(shù)人白天受噪聲嚴(yán)重干擾,規(guī)定生活區(qū)戶外的噪聲等級不得超過55dB;為了避免人們受到中等程度噪聲干擾,規(guī)定噪聲等級不得超過50dB。夜間的戶外噪聲級不能超過45dB。1996年歐洲共同體發(fā)表了未來噪聲政策綠皮書,其中顯示歐盟中約20%的人群生活在環(huán)境噪聲大于65dB的嚴(yán)重干擾區(qū)域,而有42%的人口生活在環(huán)境噪聲在5562dB之間的中等干擾區(qū)域。居住在環(huán)境噪聲在55dB以下的區(qū)域中的人口僅占?xì)W盟人口的38%。幾乎所有的國家,道路交通噪聲的影響范圍都是最廣的。因此,在諸多噪聲控制措施中,道路交通的噪聲控制往往最為重視。各個國家和地區(qū)都針對新建居住區(qū)交通

10、噪聲制定相關(guān)法規(guī)。國家對噪聲的晝間評價雖大體上有差別,但總體控制在55dB左右。夜間噪聲總體控制在40一45dB,各個國家對合理容許值的確定,必然受到現(xiàn)實(shí)可能性和資金的限制。2.2.2 國內(nèi)住區(qū)聲環(huán)境發(fā)展研究狀況中國對聲環(huán)境的認(rèn)識與研究相對于國外起步較晚。新中國成立初期,中國提出了過渡時期總路線要求在一個相當(dāng)長的時期內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)國家的社會主義工業(yè)化。直到60年代中期,人們才逐步認(rèn)識到噪聲的危害。70年代中期隨著環(huán)境保護(hù)工作提上了政府工作日程,城市噪聲問題才逐步被大家關(guān)注。進(jìn)入80年來以來,隨著中國決速發(fā)展的城市化進(jìn)程,日益增多的人群集聚在城市中僅有的空間里從事各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動。噪聲問題已經(jīng)成為城市四

11、大環(huán)境污染之一。近年來隨著社會發(fā)展,各項(xiàng)生產(chǎn)活動的噪聲源明顯增加,人們對噪聲的認(rèn)識逐步加強(qiáng)。2002年度,我國對多個城市進(jìn)行了區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示區(qū)域聲環(huán)境屬嚴(yán)重污染、中度污染、輕度污染分別占3.4%、44.2%、48.6%。為了從宏觀上控制現(xiàn)有噪聲的污染進(jìn)而創(chuàng)造身心健康、適宜工作的聲環(huán)境,國家先后發(fā)布了中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法中華人民共和國噪聲污染防治條例以及中華人民共和國噪聲污染防治條例。在住區(qū)建設(shè)微觀方面我國也頒布了城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)(GB3O96一93)其中規(guī)定了居住區(qū)晝間噪聲最高值為55dB,夜間噪聲最高限值為45dB。高檔別墅區(qū)即零類區(qū)域,白天不超過50dB,夜間不超過

12、40dB;即使是居住與商業(yè)、工業(yè)混雜的二類區(qū)域白天也不超過6OdB,夜間不超過50dB。而建設(shè)部的生態(tài)建筑評估手冊中規(guī)定住區(qū)聲環(huán)境的專項(xiàng)指標(biāo):白天不超過45dB,夜間不超過40dB。城市區(qū)域噪聲主要有工業(yè)生產(chǎn)噪聲、城市交通噪聲、建筑施工噪聲和社區(qū)噪聲四大方面,但具體到住區(qū)方面,由于現(xiàn)有住區(qū)在選址方面大多數(shù)避開工業(yè)區(qū),因此影響住區(qū)聲環(huán)境的主要噪聲源為交通噪聲、建筑施工噪聲和社會噪聲。交通噪聲約占所有噪聲的40%以上.城市道路兩側(cè)的噪聲級可達(dá)(65一75)db。由于我國交通噪聲的聲級較高,約有80%交通干道的噪聲超過標(biāo)準(zhǔn)限值。2.3 國內(nèi)外住區(qū)日照及光環(huán)境研究現(xiàn)狀光環(huán)境是住區(qū)物理環(huán)境的重要組成部分

13、。城市光環(huán)境包括天然光環(huán)境和人工光環(huán)境。城市的發(fā)展對于城市光環(huán)境也產(chǎn)生較大的影響。同時又受經(jīng)濟(jì)和能源的影響是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。2.3.1 國外住區(qū)日照及光環(huán)境研究現(xiàn)狀國外住區(qū)的日照設(shè)計(jì)起步相對較早,近年來日照設(shè)計(jì)理論日趨成熟,美國的G·Z·布朗和馬克·德凱在闡述了根據(jù)建筑群體的布局、形狀、朝向的不同合理利用太陽光的綜合設(shè)計(jì)理論。美國的加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研究人員研制一套日照儀;該儀器可以比較準(zhǔn)確而又直觀的確定建筑日照與太陽光的關(guān)系,為日照的應(yīng)用提供了新的理論依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,光環(huán)境的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)軟件的使用減少了光環(huán)境計(jì)算的復(fù)雜程序。由英國Squa

14、reOne公司開發(fā)的Ecotect軟件,能全面的從技術(shù)性能分析建筑及規(guī)劃的光環(huán)境,為光環(huán)境設(shè)計(jì)提供了一種便捷的交互式分析方法。近年來隨著城市夜景照明的興起,各個國家對城市住區(qū)的室外照明也愈發(fā)關(guān)注。照明設(shè)計(jì)已經(jīng)由單純的功能轉(zhuǎn)向美觀;從原先的過分追求亮度轉(zhuǎn)化為注重節(jié)能措施。目前,歐洲北美以及日本等地區(qū)的照明行業(yè)較為發(fā)達(dá),原因除了擁有較好的技術(shù)以及專業(yè)化操作方法,這些國家的照明設(shè)計(jì)準(zhǔn)則均以法律形式確定下來。這為居住區(qū)照明提供了強(qiáng)制措施。1991年美國環(huán)保署在一項(xiàng)降低空氣污染計(jì)劃中明確了綠色照明的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):提高環(huán)保意識,減少環(huán)境污染,提高節(jié)能效益,降低照明耗電。為推動該計(jì)劃實(shí)施,美國政府在1992年通

15、過了相關(guān)法案,要求到2000年美國各部門必須在照明系統(tǒng)減少20%能源消耗,到2005年該數(shù)值必須達(dá)到30%。在日本為了達(dá)到節(jié)能減排的目的,2000年國家修改了相關(guān)的法律節(jié)能法,并于1993年制定了節(jié)能、再利用支持法。鼓勵節(jié)能設(shè)計(jì)利用照度、光源效率、照明率等因素來進(jìn)行調(diào)控。國外在住區(qū)光環(huán)境研究上起步較早,并且取得了一定的成果,各國政府也制定了相關(guān)法律標(biāo)準(zhǔn),保證了光環(huán)境設(shè)計(jì)的實(shí)施。這為我國進(jìn)行住區(qū)光環(huán)境相關(guān)研究提供了可借鑒經(jīng)驗(yàn)。2.3.2 國內(nèi)住區(qū)日照及光環(huán)境研究現(xiàn)狀在1949年以前,國內(nèi)由于城市建設(shè)有限,在建筑光環(huán)境的研究很少。而新中國成立后,中國開始大規(guī)模的城市建設(shè)。建筑及規(guī)劃布局考慮了日照,

16、隔聲等問題。50年代末期,中國建筑科學(xué)研究院成立了建筑物理研究所,從此光環(huán)境的研究進(jìn)入了專業(yè)化階段。1960年中國建研院召開了第一屆全國建筑物理學(xué)術(shù)會議,會議提出了相當(dāng)數(shù)量的光環(huán)境方面論文。1962年第二屆全國建筑物理會議的召開進(jìn)一步擴(kuò)展了光環(huán)境方面的研究。這為國內(nèi)的光環(huán)境研究奠定了初步基礎(chǔ)。70年代,世界建筑行業(yè)普遍重視環(huán)境問題,中國建筑光環(huán)境研究也結(jié)束了閉門造車的年代。80年代是中國光環(huán)境研究飛速發(fā)展時期。中國各大高校相繼開設(shè)了建筑物理課程。期間中國召開了第四屆和第五屆建筑物理年會。1987年國內(nèi)成中國照明學(xué)會,會后加入了國際照明委員會(CIE)。1987年一1988年中國相繼召開了多屆天

17、然采光的學(xué)術(shù)會議,促進(jìn)了國內(nèi)外之間學(xué)術(shù)的交流。進(jìn)入90年代以來中國光環(huán)境研究形成了系統(tǒng)理論。1991年高履泰出版了建筑光環(huán)境設(shè)計(jì)一書,詳細(xì)論述了天然光環(huán)境以及人工光環(huán)境設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法、計(jì)算方法、藝術(shù)處理及技能措施。2004年張亭、李國慶分析了京津冀地區(qū)太陽運(yùn)行規(guī)律對居住區(qū)室外環(huán)境的影響,從陽光的遮擋和利用兩方面總結(jié)了居住區(qū)室外光環(huán)境的設(shè)計(jì)對策。進(jìn)入新世紀(jì),住區(qū)光環(huán)境研究逐步深化,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)也被有效利用。3 現(xiàn)代城市新區(qū)開發(fā)的環(huán)境現(xiàn)狀3.1 城市新區(qū)開發(fā)狀況 城市的發(fā)展，從封閉的古代城市進(jìn)入現(xiàn)代的開放式的城市發(fā)展階段。工業(yè)社會生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式的提高，城市物質(zhì)與人口的相對激增，必然使得城市

18、要不斷的擴(kuò)張發(fā)展，以容納更多的物質(zhì)生產(chǎn)和人口，同時也帶來更大范圍的集聚吸引，使現(xiàn)代城市進(jìn)入不斷擴(kuò)張的惡性循環(huán)之中。城市擴(kuò)張發(fā)展的同時，也相應(yīng)產(chǎn)生了發(fā)展與資源消耗、發(fā)展與環(huán)境惡化之間的矛盾沖突，城市發(fā)展帶來資源和環(huán)境危機(jī)，而危機(jī)的出現(xiàn)要求城市有新的發(fā)展，使得城市發(fā)展與資源環(huán)境也進(jìn)入一種惡性循環(huán)。3.1.1 我國城市新區(qū)開發(fā)存在的問題狀況及影響 新區(qū)開發(fā)的過程中也出現(xiàn)了很多問題，這些問題主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是表現(xiàn)在城市新區(qū)開發(fā)的技術(shù)決策層面；另一方面就是新區(qū)開發(fā)的相關(guān)影響的問題。其中技術(shù)決策層面的問題集中表現(xiàn)在： 1.對于城市新區(qū)開發(fā)缺乏清晰長遠(yuǎn)的認(rèn)識，盲目開發(fā)，導(dǎo)致數(shù)量過多、惡性競爭，發(fā)展

19、質(zhì)量不高。2.新區(qū)或者衛(wèi)星城開發(fā)建設(shè)個性特色不突出，相關(guān)配套設(shè)施不健全，吸引力不足，而且功能單一，不夠完善，缺乏持續(xù)增長的動力。3.缺乏科學(xué)的決策監(jiān)督機(jī)制，導(dǎo)致很多新區(qū)開發(fā)土地浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重4.管理方式單一，法規(guī)制度缺位，機(jī)構(gòu)與模式?jīng)_突形成新區(qū)的開發(fā)難以形成良好的調(diào)控機(jī)制。 城市新區(qū)的環(huán)境影響主要表現(xiàn)在對城市氣候、城市物理環(huán)境和環(huán)境污染這幾方面。另外這幾方面影響之間也是彼此聯(lián)系的。新區(qū)開發(fā)對于城市氣候的影響主要是由于新區(qū)的開發(fā)建設(shè)及其所造成的環(huán)境污染(尾氣、廢氣等有毒氣體排放；建設(shè)施工粉塵等)形成對城市風(fēng)、降水、霧、溫度、濕度等氣候條件的影響和改變；城市物理環(huán)境作為研究的重點(diǎn)，主要涉及城市物理環(huán)

20、境中熱、聲、光和電磁輻射環(huán)境因?yàn)樾聟^(qū)開發(fā)所產(chǎn)生的變化，而這與城市氣候(城市溫度、霧、風(fēng)等氣候的變化)和環(huán)境污染(噪聲、粉塵排放)的影響也密不可分。3.2 新區(qū)開發(fā)的城市物理環(huán)境分析 我國目前對于城市及其新區(qū)開發(fā)的環(huán)境研究中，較多的關(guān)注于化學(xué)性污染和生物性污染。而對于城市熱環(huán)境等城市物理環(huán)境的研究和關(guān)注較少。 城市物理環(huán)境和物理性污染定量研究確定由聲、光、熱、電等在環(huán)境中造成的物理性污染程度。城市物理環(huán)境根據(jù)研究的對象又可分為城市熱環(huán)境、城市聲環(huán)境、城市光環(huán)境、城市電磁環(huán)境等。3.2.1 新區(qū)開發(fā)與城市熱環(huán)境 熱環(huán)境污染是自然界四大污染公害之一，它幾乎滲透到人們生活的所有領(lǐng)域，成為幾大公害中最為

21、嚴(yán)重的一大公害。我國當(dāng)前伴隨城市新區(qū)開發(fā)建設(shè)，其熱環(huán)境污染也表現(xiàn)得尤為突出。 環(huán)境的天然熱源是太陽，環(huán)境的熱特性取決于環(huán)境接收太陽輻射的情況，并與環(huán)境中大氣與地表之間的熱交換有關(guān)。 我國城市新區(qū)開發(fā)所造成的熱環(huán)境影響形式也主要包含以上三類。1.新區(qū)開發(fā)對主城區(qū)依賴性較強(qiáng)，新區(qū)與主城區(qū)距離較近，一般在 10km 以內(nèi)。城郊成為工業(yè)企業(yè)和房地產(chǎn)開發(fā)的熱點(diǎn)。進(jìn)入 90 年代后期，隨著城市的發(fā)展、開發(fā)區(qū)吸引力的減弱，同時擴(kuò)張式發(fā)展的影響逐步顯現(xiàn)，這種郊區(qū)的發(fā)展開始逐步向綜合性城市功能的新區(qū)轉(zhuǎn)化。2. 新區(qū)與主城區(qū)之間缺乏生態(tài)綠地的隔離 綠化樹木在改善城市小氣候、減少熱島效應(yīng)影響方面起著積極的作用。有資

22、料表明，綠化覆蓋率每增加 10%，實(shí)測氣溫最高值可比理論最高值（未考慮綠化對熱島效應(yīng)影響）低 2.6%左右，夜間則表現(xiàn)得更為強(qiáng)烈，綠化覆蓋率越高，熱島強(qiáng)度越低，當(dāng)覆蓋率大于 30%后，熱島效應(yīng)將得到明顯改善；覆蓋率大于 50%時，綠地對熱島的削弱作用極其明顯。3. 片面強(qiáng)調(diào)綠化率比例，不注重生態(tài)效益及下墊面結(jié)構(gòu)。 據(jù)測，在建筑物周圍適當(dāng)?shù)奈恢弥矘?，室?nèi)冷負(fù)荷將降低 1040%，因此增加綠化面積可以有效改善城市熱島效應(yīng)和室外熱環(huán)境；同時增加城市綠化可以明顯的改善城市的景觀。因此在現(xiàn)代城市新區(qū)開發(fā)中，比較注重保證土地開發(fā)的綠地面積，一般都在 8%以上。但是綠地的生態(tài)效益一方面需要保證其能達(dá)到一定的

23、集中面積；另一方面需要保證植被物種的多樣性，如喬木、灌木、綠地、草坪等的組合配置等。分散的和單一的綠化布置很難獲得良好的生態(tài)效益。3.2.2 新區(qū)開發(fā)與城市聲環(huán)境 從聲環(huán)境的角度考察城市發(fā)展的特征主要包括：各類生產(chǎn)活動的噪聲源明顯增加；各類交通運(yùn)輸活動明顯增加，城市居民擁有的在使用中發(fā)出明顯聲音的家用電器數(shù)量逐年增加。城市發(fā)展導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工、城市交通、社區(qū)噪聲明顯呈上升趨勢。噪聲污染已經(jīng)成為當(dāng)今社會普遍關(guān)心的環(huán)境問題。在新區(qū)聲環(huán)境中，由此產(chǎn)生的問題主要表現(xiàn)在以下四個方面: 1. 新區(qū)開發(fā)時序差異，造成原有基礎(chǔ)設(shè)施與新區(qū)開發(fā)產(chǎn)生矛盾。原來這些城市基礎(chǔ)設(shè)施因?yàn)楫a(chǎn)生噪聲較大等因素布置于城郊，

24、在城市新區(qū)快速開發(fā)后，由于對這些基礎(chǔ)設(shè)施噪聲影響認(rèn)識不夠或者其他因素的影響，新區(qū)很快發(fā)展到這些基礎(chǔ)設(shè)施所在的區(qū)域，導(dǎo)致這些基礎(chǔ)設(shè)施噪聲對新區(qū)聲環(huán)境產(chǎn)生干擾。2. 新區(qū)交通預(yù)見不足、發(fā)展被動，造成新區(qū)交通道路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理。3. 新區(qū)開發(fā)難以集中成片建設(shè)，分散施工與分期不間斷建設(shè)嚴(yán)重?cái)_民。4. 新區(qū)住區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量較差，新房裝修等導(dǎo)致生活噪聲影響較大。3.2.3 新區(qū)開發(fā)與城市光環(huán)境 城市光環(huán)境包括天然光環(huán)境和人工光環(huán)境。城市的發(fā)展對于城市光環(huán)境也產(chǎn)生較大的影響，在新區(qū)開發(fā)中對光環(huán)境的影響主要存在四個方面的問題：1.新區(qū)大氣污染物增多，導(dǎo)致日輻射量降低，空氣能見度低，陰霾天和霧日數(shù)明顯增多，建筑工

25、地施工量的增加產(chǎn)生的施工揚(yáng)塵大量增多，造成新區(qū)顆粒懸浮物對大氣污染嚴(yán)重 致使城市空氣混濁，云霧凝聚，“霧島”效應(yīng)和陰霾天氣增多。2.新區(qū)建筑環(huán)境產(chǎn)生的白亮污染現(xiàn)象較多。3.新區(qū)夜間燈光造成彩光污染、人工白晝等光環(huán)境影響。3.3住區(qū)熱環(huán)境實(shí)測及模擬分析方法目前城市熱環(huán)境的研究技術(shù)手段主要包括現(xiàn)場實(shí)測、數(shù)學(xué)模型分析和計(jì)算機(jī)模擬三種方法?，F(xiàn)場實(shí)測在早期熱環(huán)境研究中廣泛應(yīng)用,技術(shù)相對比較成熟。但是大面積的實(shí)測受人力天氣等諸多因素影響,可操作性較差。數(shù)學(xué)模型分析由于計(jì)算量較大,受精力及人力的影響,成本較大,目前應(yīng)用較少。計(jì)算機(jī)模擬是近年來主要的熱環(huán)境研究手段。由于其效率高,并能從定性上分析熱環(huán)境影響尤為

26、受到專家推崇。但是,計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)際結(jié)果仍有較大的差距。原因是其邊界條件較難設(shè)定。測試主要針對住區(qū)內(nèi)典型測點(diǎn)的熱環(huán)境:空氣溫度和相對濕度,同時綜合考慮住宅地面鋪裝、綠化、等各種表面的溫度。現(xiàn)場測試住區(qū)的熱環(huán)境,均使用可直觀讀取各項(xiàng)參數(shù)的測試儀器,針對具體單個測試點(diǎn)進(jìn)行多次測試并取平均值。測試以每小時為周期,記錄空氣溫濕度下墊面表面溫度等相關(guān)熱環(huán)境參數(shù)。3.4住區(qū)聲環(huán)境調(diào)研及分析方法 現(xiàn)階段居住區(qū)聲環(huán)境研究主要包括住宅室內(nèi)、室外各種噪聲。影響居住區(qū)的噪聲主要包括交通噪聲、施工噪聲、社會生活噪聲以及其他噪聲。只有通過小區(qū)業(yè)主的調(diào)研,進(jìn)而對影響居民的心理生理上的聲音環(huán)境進(jìn)行分析,找出影響住戶聲環(huán)境的

27、主要因素,才能調(diào)查產(chǎn)生干擾的噪聲源特性,繼而分析噪聲通過何種途徑傳播至居民處。更科學(xué)更有針對性的對小區(qū)聲環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。3.5住區(qū)日照及光環(huán)境分析方法光環(huán)境是住區(qū)物理環(huán)境的重要組成部分,現(xiàn)如今人們對光環(huán)境的要求越來越高。本次研究主要分日照和室外照明兩個部分。日照設(shè)計(jì)方面,按照城市居住規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,針對現(xiàn)有建成小區(qū),采用計(jì)算機(jī)模擬手段,模擬大寒日當(dāng)天日照情況,找出現(xiàn)有日照不合理之處。同時國內(nèi)的建筑日照分析軟件得到了飛速發(fā)展,例如眾智、鴻業(yè)等軟件己經(jīng)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì),并成為成熟的日照分析軟件。相對于國外的光環(huán)境模擬軟件,國內(nèi)的軟件仍停留在光影的分析階段,沒有能對光照質(zhì)量進(jìn)行模擬的軟件,在這方面

28、仍然需要發(fā)展。近年來,國內(nèi)有很多建筑方案采用光環(huán)境模擬分析方法,例如國家游泳中心和T3航站樓的設(shè)計(jì)都采用了光環(huán)境模擬分析輔助設(shè)計(jì)。國家也頒布了關(guān)于綠色建筑的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。4 西安地區(qū)物理環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)4.1住區(qū)熱環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)為了進(jìn)一步優(yōu)化住區(qū)的熱環(huán)境狀況,本文主要從下墊面和建筑規(guī)劃布局兩個方面提出一些優(yōu)化建議。根據(jù)國外(英國倫敦新城發(fā)展、法國巴黎新城等)新區(qū)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)(多在 1540km 左右)結(jié)合熱島效應(yīng)的大致影響范圍研究(20km 左右)，所以在綜合性城市新住區(qū)與主城區(qū)通過城郊綠地分隔的距離一般在1525km之間較為經(jīng)濟(jì)適宜，可以較好地減少熱島效應(yīng)的相互影響。城市干燥化”是城市熱島效應(yīng)的連鎖反

29、應(yīng)，北方城市在少雨季節(jié)常見的風(fēng)沙起塵現(xiàn)象，究其原因就是地表的蒸發(fā)量減少，空氣濕度過小,空氣日益干燥。該現(xiàn)象在缺水的北方城市尤其明顯，這些城市如果使用透水性鋪裝，透水性鋪裝蒸發(fā)的水蒸汽會增加空氣的濕度，對于緩解“城市干燥化” 也是有利的，該增濕作用可以有效地減少城市地面的起塵及“沙塵暴”危害。增加城市池塘、水溪、湖泊、景區(qū)噴水池、地面或樓頂游泳池等水域面積，將對城市氣溫起調(diào)節(jié)作用，有效地減輕“熱島效應(yīng)”。70 年代以來我國城市水域面積普遍有減無增。今后在城市新區(qū)建設(shè)中，應(yīng)盡可能保留水域面積，有條件的地方應(yīng)恢復(fù)或疏通一些市內(nèi)河道和湖泊等其他水體，并且保持水域的流動和清潔，以增加水域面積并通過立法來

30、保證不得隨意減少城市水域面積。 減少人為熱的排放量，首先應(yīng)該合理地控制新區(qū)的人口規(guī)模和密度。改善能源配置和使用條件，可采取工業(yè)集中采熱、集中供熱、發(fā)展民用煤氣、以電代煤解決低空污染。同時，大力實(shí)施和推廣建筑節(jié)能，增強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，減少空調(diào)、電暖氣等人為能耗。開發(fā)太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮艿瓤稍偕譄o污染的能源。 4.1.1透水性地面鋪裝有利于住區(qū)熱環(huán)境 區(qū)域熱環(huán)境受下墊面影響,由上章分析中表明同樣條件下以草坪為下墊面的區(qū)域溫度最低,而以水泥為下墊面區(qū)域溫度最高,因此改造區(qū)域下墊面是優(yōu)化區(qū)域熱環(huán)境有效手段。利用透水性鋪裝可以有效蓄積雨水,從而提供可蒸發(fā)的水量。通過蒸發(fā)降溫可以改善

31、局部區(qū)域的熱環(huán)境，透水性鋪裝在改善區(qū)域熱環(huán)境的同時,對優(yōu)化城市水環(huán)境,保持地下水位,維護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展也起到積極作用。4.1.2綠化對住區(qū)熱環(huán)境的改善 綠化對改善住區(qū)熱環(huán)境有多方面效果,它能調(diào)節(jié)氣溫,增加濕度,調(diào)節(jié)碳氧平衡,減弱溫室效應(yīng)而且能降低噪聲干擾,對城市整體物理環(huán)境改善作用巨大。據(jù)研究表明夏季樹木可遮擋50%一80%的太陽輻射熱。晴朗天空下每棵大樹在室外降溫效果相當(dāng)于5臺一般空調(diào)。但研究表明但是當(dāng)綠地率達(dá)到40%時,綠化對住區(qū)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)作用便不再明顯。從經(jīng)濟(jì)角度考慮,改善區(qū)域熱環(huán)境不是盲目的加大綠化率。而是合理配置綠化方式以及有效設(shè)置綠化區(qū)域。4.1.3規(guī)劃布局對住區(qū)熱環(huán)境的改善

32、 小區(qū)建筑的組合方式對住區(qū)熱環(huán)境影響主要原因是不同建筑組合風(fēng)環(huán)境的變化。自然風(fēng)能帶走熱空氣,為居住區(qū)夏季營造一個舒適熱環(huán)境,因此溫度越高、濕度越大,通風(fēng)就越重要。反之,寒冷地區(qū)冬季需要設(shè)置防風(fēng)措施。改善住區(qū)北側(cè)風(fēng)環(huán)境是優(yōu)化住區(qū)風(fēng)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。4.2 住區(qū)聲環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì) 要達(dá)到綠色生態(tài)住宅住區(qū)建設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定的住區(qū)內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn),為住區(qū)創(chuàng)造一個滿意和諧的聲環(huán)境,規(guī)劃師就要根據(jù)當(dāng)?shù)氐幕厩闆r進(jìn)行調(diào)研分析,并針對住區(qū)現(xiàn)有問題提出具體的優(yōu)化措施。交通噪聲作為城市噪聲的重要組成，通常采取以下控制措施：(1)控制路線環(huán)境敏感點(diǎn)的距離。它是利用噪聲隨傳播距離的衰減和在傳播途中的吸聲衰減來減低噪聲。(2)

33、合理設(shè)計(jì)聲屏障，即利用土丘、山崗、路塹邊坡、構(gòu)筑物和建筑物、林帶和人工聲屏障等來降低噪聲；上述障礙物會因?qū)β暡ǚ瓷?、吸收和繞射而產(chǎn)生附加衰減。(3)使用低噪聲路面。20 世紀(jì) 80 年代起歐洲的比利時、荷蘭、德國、法國和奧地利等國開始研究并采用低噪聲路面。由于低噪聲路面與其他降噪措施（如聲屏障）相比，具有經(jīng)濟(jì)合理、保持環(huán)境原有風(fēng)貌、降噪效果好和行車安全等優(yōu)點(diǎn)，目前很多發(fā)達(dá)國家已廣泛開展應(yīng)用研究。我國自 1993 年起，對低噪聲路面（主要是瀝青混凝土路面）的機(jī)理、面層材料構(gòu)造、瀝青改性及添加劑等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究和應(yīng)用。4.2.1建筑室內(nèi)降噪方案 建筑室內(nèi)的降噪主要包括兩方面,一是建筑構(gòu)件的隔

34、聲設(shè)計(jì),二是建筑設(shè)計(jì)降噪措施。建筑構(gòu)件的建造措施包括墻體隔聲設(shè)計(jì)和門窗的隔聲措施。建筑設(shè)計(jì)手法則是在設(shè)計(jì)過程中通過動靜分區(qū)的設(shè)置以及建筑的開洞位置降低居民使用過程中噪聲帶來的危害。4.2.2樹木及綠化降噪方案 樹木及綠化是降低噪聲的常用手段。決定樹木降噪作用的主要因素是樹木的各個組成部分(枝、干、葉)。不同樹種的組合方法、地形情況等也對樹木降噪效果有一定影響。研究表明噪聲的衰減程度與樹林的寬度成正比,當(dāng)樹林寬度達(dá)到30m時,樹林的降噪效果最佳。在綜合考慮住區(qū)外部噪聲的減弱時,高大樹木與灌木叢組成的混合綠化帶效果最佳,原因是高大樹木和灌木叢結(jié)合能形成整體的“綠墻”。4.2.3規(guī)劃布局降噪方案 規(guī)

35、劃設(shè)計(jì)時的減噪主要是降低交通噪聲,具體設(shè)計(jì)時,應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn):1.建筑高度隨著離開道路距離而增加。即離道路越近的建筑,高度越低,這樣前面的建筑可以對后面建筑形成聲屏障,從而使暴露在高噪聲級的立面面積變小來達(dá)到安靜舒適的居住環(huán)境,并且在臨街位置布置對噪聲敏感度較小的建筑。2.居住區(qū)的各個組團(tuán)應(yīng)設(shè)計(jì)成相對封閉的院落,常用公共建筑應(yīng)布置在小區(qū)入口處,居住區(qū)內(nèi)道路設(shè)計(jì)成快、慢與人行道路分型的系統(tǒng)。盡量把停車場設(shè)計(jì)在小區(qū)的主入口,避免小區(qū)內(nèi)車輛帶來的噪聲。3.規(guī)劃布局應(yīng)注意盡量把建筑布置與道路垂直。如受日照影響必須與道路平行時,應(yīng)加強(qiáng)綠化以及建筑內(nèi)部的降噪措施。居住區(qū)規(guī)劃中,盡量在住區(qū)內(nèi)部布置住宅,以

36、減少交通噪聲對住戶的干擾。4.3住區(qū)日照和光環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì) 住區(qū)日照優(yōu)化設(shè)計(jì)主要就是建筑群和日照的關(guān)系。影響建筑群和日照關(guān)系的主要因素有太陽高度角和方位角、居住區(qū)規(guī)劃布置方式,建筑的朝向問題。各地的太陽高度角和方位角是由地理位置而定的,因此住區(qū)日照的優(yōu)化時,往往針對的是建筑物群體布置方式和建筑的朝向問題。4.3.1日照優(yōu)化設(shè)計(jì) 從爭取更好的日照角度考慮,居住區(qū)布置方式以行列式最佳,混合式次之,而周邊式最差。行列式布局中又以斜列式布局最佳,錯列式次之,并列式最差。增大日照間距和改變建筑朝向的方法同樣可增加冬季日照時間。研究表明建筑朝向的正確配置可以在減少日照間距情況下爭取更多的日照。根據(jù)地理位置的

37、配置西安地區(qū)居住區(qū)布置宜為南偏東10°。4.3.2室外照明優(yōu)化設(shè)計(jì) 住區(qū)中外環(huán)境眩光主要失能眩光,產(chǎn)生原因是是道路照明或景觀照明。眩光不僅降低視覺效果,而且造成了照度損失,為防止眩光,調(diào)研兩住區(qū)盡量采用截光型燈具。住區(qū)照明的照度應(yīng)以滿足使用為前提,不能為節(jié)能盲目降低照度。合理配置照明器照度同時應(yīng)兼顧其均勻度。5 新區(qū)開發(fā)的機(jī)制創(chuàng)新與管理 城市新住區(qū)的開發(fā)發(fā)展是一項(xiàng)長期而且相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建立新區(qū)開發(fā)的物理環(huán)境研究只為了新住區(qū)環(huán)境盡可能的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，可以在進(jìn)行新住區(qū)的規(guī)劃決策時提供一定的參考借鑒。為保證新住區(qū)物理環(huán)境的真正可持續(xù)發(fā)展，還必須在新區(qū)開發(fā)發(fā)展過程中實(shí)施有效地管理、控

38、制、監(jiān)督等制度策略。 5.1.1 強(qiáng)化環(huán)境意識 嚴(yán)格環(huán)境管理 當(dāng)前我國公眾以及政府決策部門的環(huán)境意識相對還較弱。這在城市新區(qū)開發(fā)中往往容易出現(xiàn)忽視環(huán)境效益而造成決策失誤，出現(xiàn)噪聲擾民的環(huán)境問題等。 其次，我國城市環(huán)境的管理現(xiàn)在對化學(xué)性環(huán)境污染管理控制較為偏重，對物理環(huán)境污染缺乏足夠的重視和嚴(yán)格管理。由于城市物理環(huán)境影響因素的隱蔽性或者間接性，以及物理環(huán)境因素對人的影響具的累計(jì)效應(yīng)（例如噪聲性耳聾、眩光導(dǎo)致白內(nèi)障等通常是由于長時間的影響積累所致），會給其管理和控制帶來一定難度，但是城市物理環(huán)境污染的惡化對城市的影響將會更加深遠(yuǎn)和重要，現(xiàn)代城市的新區(qū)開發(fā)必須重視加強(qiáng)對物理環(huán)境污染的重視和管理。應(yīng)該

39、進(jìn)一步加強(qiáng)公眾及政府官員的環(huán)境意識，依法強(qiáng)化嚴(yán)格城市環(huán)境的管理。 5.1.2 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新 建立監(jiān)督機(jī)制通過新技術(shù)、新材料的研發(fā)創(chuàng)新，改善、降低、防治新區(qū)物理環(huán)境的污染。例如采用新型降噪路面及機(jī)動車消聲設(shè)備減少交通噪聲影響；采用新型建筑施工機(jī)械設(shè)備減少施工噪聲及施工揚(yáng)塵對物理環(huán)境的影響等。應(yīng)積極鼓勵群眾參與環(huán)保工作，不僅要監(jiān)督城市企業(yè)、單位等的環(huán)保執(zhí)行情況，還要監(jiān)督環(huán)保執(zhí)法部門對有關(guān)環(huán)保的法律法規(guī)的執(zhí)行情況。同時還要充分發(fā)揮輿論的宣傳監(jiān)督作用，大力宣傳環(huán)保的有關(guān)知識和城市開發(fā)建設(shè)中環(huán)保執(zhí)行的先進(jìn)典型，揭露和批評新區(qū)開發(fā)中違反環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的行為。以真正建立起高效有力的環(huán)境監(jiān)督管理體制。 6

40、總結(jié)當(dāng)前，伴隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加速，城市空間擴(kuò)張和城市新區(qū)開發(fā)已如火如荼。由于長期以來我國城市發(fā)展對于城市物理環(huán)境缺乏足夠的重視，使城市物理環(huán)境在城市迅猛發(fā)展之下有愈加惡化的趨勢，這在當(dāng)今城市新區(qū)開發(fā)建設(shè)中表現(xiàn)的尤為突出。從物理環(huán)境的熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境方面分別闡述了在新區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀中的存在的問題以及對城市整體物理環(huán)境的影響，提出了新區(qū)物理環(huán)境研究應(yīng)立足對城市整體環(huán)境影響，進(jìn)行系統(tǒng)性、綜合性研究的觀點(diǎn)。通過住區(qū)物理環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì),可以在低經(jīng)濟(jì)消費(fèi)前提下提高住區(qū)的室外環(huán)境,達(dá)到住區(qū)設(shè)計(jì)的生態(tài)化,有效降低能源。住區(qū)的節(jié)能僅是建筑節(jié)能其中一個環(huán)節(jié),而建筑節(jié)能對全球節(jié)能乃至氣候

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