貴州地捫侗寨室外風(fēng)環(huán)境實(shí)測研究及評(píng)價(jià)

李崢嶸 吳少丹 趙 群

1同濟(jì)大學(xué)暖通空調(diào)研究所

2同濟(jì)大學(xué)建筑城市規(guī)劃學(xué)院

貴州地捫侗寨室外風(fēng)環(huán)境實(shí)測研究及評(píng)價(jià)

李崢嶸1吳少丹1趙 群2

1同濟(jì)大學(xué)暖通空調(diào)研究所

2同濟(jì)大學(xué)建筑城市規(guī)劃學(xué)院

選取貴州地捫侗寨內(nèi)典型的空間環(huán)境，對其進(jìn)行夏季室外風(fēng)環(huán)境的實(shí)測，并對風(fēng)雨橋及村落內(nèi)部水塘微環(huán)境的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行比較。得到：該村落室外整體風(fēng)速較小，同時(shí)建筑群風(fēng)環(huán)境具有明顯規(guī)律性，與太陽運(yùn)動(dòng)有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)；當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境受到地形、環(huán)境及建筑群布局的共同影響，與此同時(shí)，氣象條件與風(fēng)環(huán)境也在影響著建筑群的布局。

地捫侗寨 整體風(fēng)環(huán)境 實(shí)測

傳統(tǒng)古民居在選址、周邊環(huán)境、建筑布局等方面與現(xiàn)代民居均有一定的差異，其建筑群風(fēng)環(huán)境受到氣象條件、地形環(huán)境、建筑布局等因素的共同影響，同時(shí)氣象因素、地形因素與建筑布局三者相互關(guān)聯(lián)、相互影響。

已有學(xué)者就地形對建筑群風(fēng)環(huán)境的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果指出，丘陵地形對建筑、環(huán)境有明顯影響[1]；陳士凌以山地城市為研究對象，認(rèn)為山谷風(fēng)局地環(huán)流可顯著影響山腳下的建筑群內(nèi)部風(fēng)環(huán)境[2]；王科以湖南岳陽地區(qū)某傳統(tǒng)民居為例，就地形特征與傳統(tǒng)民居形式對自然通風(fēng)的影響進(jìn)行了研究，得出丘陵地形影響氣象風(fēng)的分布特性，同時(shí)該建筑群落利用地形特征，較好地適應(yīng)了地形[3]。

圖1 侗族村寨環(huán)境布局

本文選取侗族傳統(tǒng)民居——侗寨，對其建筑群風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究。侗寨多分布在黔、湘、桂三省交界處。李志英總結(jié)侗寨村落多呈現(xiàn)“依山傍水”的特點(diǎn)[4]，民居多在河道兩旁布置，呈帶狀延伸。圖1[4]顯示了侗寨的環(huán)境布局：侗寨村落坐落在山嶺與山嶺間平緩的谷地，侗寨民居沿河而建，依山勢而上，沿溪布置涼亭、風(fēng)雨橋等。

本文于2014年7月16日至7月22日對位于黔東南黎平縣的地捫侗寨風(fēng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)測，得到當(dāng)?shù)卣w風(fēng)環(huán)境的特點(diǎn)，分析建筑群風(fēng)環(huán)境與環(huán)境條件的關(guān)系，為影響建筑群風(fēng)環(huán)境的因素研究提供參考。

1 室外風(fēng)環(huán)境測試概況

1.1 氣候及地形環(huán)境特征

地捫侗寨地處貴州省黔黎平縣茅貢鄉(xiāng)北部，東經(jīng)108°51′、北緯26°10′，中亞熱帶季風(fēng)氣候，屬于夏熱冬冷地區(qū)，年平均氣溫15℃，最熱月平均溫度25.6℃，最冷月平均溫度4.1℃，年降雨量1308mm。

村內(nèi)一條千三河貫通村寨及寨外梯田，將地捫寨分為南北兩個(gè)部分。民居在河道兩旁建造，呈帶狀延伸。

1.2 測試方案

侗寨內(nèi)部由公共建筑和民居組成，空間形態(tài)疏密有致，公共建筑（如風(fēng)雨橋）附近空間開闊明朗，民居之間巷道則狹小灰暗[4]。風(fēng)雨橋是村民集會(huì)、談心、交流的重要場所，同時(shí)與村寨內(nèi)水空間（河流）交匯，是重要的公共空間。水空間還包括村落內(nèi)部的水塘，能把周圍的建筑、狹小的街巷連為一個(gè)整體，形成相對封閉及開闊的微環(huán)境[4]。

表1 測試使用儀器

圖2 風(fēng)雨橋測點(diǎn)布置

圖3 水塘微環(huán)境測點(diǎn)

表2 室外風(fēng)環(huán)境測點(diǎn)具體位置信息

選取村寨內(nèi)南北走向的三座風(fēng)雨橋布置測點(diǎn)，于2014年7月20日10:00至2014年7月22日9:00期間實(shí)測風(fēng)雨橋的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)的溫度及相對濕度。同時(shí)選取一水塘微環(huán)境，布置測點(diǎn)，在2014年7月16日10:00至18日9:00期間測量其風(fēng)速、風(fēng)向。

本次測試的測量參數(shù)及儀器如表1所示。風(fēng)雨橋測點(diǎn)的布置、水塘微環(huán)境測點(diǎn)的大致分布分別見圖2、圖3，測點(diǎn)具體位置見表2。

2 實(shí)測結(jié)果及分析

2.1 風(fēng)雨橋風(fēng)環(huán)境實(shí)測結(jié)果及分析

對三座風(fēng)雨橋監(jiān)測得到的風(fēng)環(huán)境特征如表3所示。1～3號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)速、風(fēng)的溫度及相對濕度分別如圖4、圖5。

表3 風(fēng)雨橋測點(diǎn)風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)溫就相對濕度情況

圖4 風(fēng)雨橋測點(diǎn)風(fēng)速

圖5 風(fēng)雨橋測點(diǎn)風(fēng)的溫度及相對濕度

根據(jù)1～3號(hào)測點(diǎn)的主導(dǎo)風(fēng)向，可得出風(fēng)在山谷沿河而行。測試期間內(nèi)約有40%的時(shí)間風(fēng)向是西北風(fēng)，風(fēng)從西往東流動(dòng)，流動(dòng)過程中測點(diǎn)3至測點(diǎn)1的平均風(fēng)速依次下降。從圖4可看出3號(hào)測點(diǎn)的整體風(fēng)速比1、2號(hào)測點(diǎn)的整體風(fēng)速大。但3個(gè)測點(diǎn)的平均風(fēng)速均不超過1m/s，整體風(fēng)速較低。

風(fēng)速風(fēng)向傳感器的啟動(dòng)風(fēng)速為0.8m/s，因此本文認(rèn)為風(fēng)速小于0.8m/s的時(shí)刻為靜風(fēng)狀態(tài)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在實(shí)測的時(shí)間段內(nèi)，約41.46%的時(shí)間整個(gè)村落處于靜風(fēng)狀態(tài)，其中1號(hào)測點(diǎn)的靜風(fēng)時(shí)間高達(dá)79.82%。從圖4可見，風(fēng)速較大的時(shí)刻集中在9:00～18:00，夜間至凌晨基本處于靜風(fēng)狀態(tài)，建筑群風(fēng)環(huán)境與太陽運(yùn)動(dòng)存在較強(qiáng)關(guān)聯(lián)，風(fēng)速呈現(xiàn)脈動(dòng)性。

統(tǒng)計(jì)實(shí)測期間3號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)向，在風(fēng)速不為0的情況下：7月20日10:00～13:00多是東南風(fēng)，13:00~ 18:00主要是西北風(fēng)，部分時(shí)刻?hào)|風(fēng)或東南風(fēng)，18:00至次日9:00多是東南風(fēng)；21日9:00～12:00多是西北風(fēng)，12:00～17:00東南風(fēng)與西北風(fēng)混雜，17:00到22日9:00多是西北風(fēng)。這樣的風(fēng)向表現(xiàn)出當(dāng)?shù)仫L(fēng)向有以下特點(diǎn)：1）有方向性，多是西北風(fēng)；2）不持續(xù)性，經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)向瞬變的情況；3）不確定性，風(fēng)向沒有時(shí)間規(guī)律。

風(fēng)雨橋上 1、2、3號(hào)測點(diǎn)所測得的風(fēng)溫在21.2～31.7℃之間波動(dòng)，相對濕度范圍為57.2%～97.0%，總結(jié)得出地捫村夏季比較涼爽，氣候溫和，相對濕度較高。并且白天1、2、3號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)的溫度依次減少，相對濕度依次增加；夜間1、2、3號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)的溫度依次增加，相對濕度依次減少；白天3個(gè)測點(diǎn)的風(fēng)溫及相對濕度略有波動(dòng)，夜間則比較平穩(wěn)。

由上述分析可以得到，地捫村所在的地形條件及環(huán)境條件，影響其建筑群風(fēng)環(huán)境，建筑群的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)溫、風(fēng)的相對濕度均具有明顯的規(guī)律性。

2.2 水塘微環(huán)境風(fēng)環(huán)境實(shí)測及分析

水塘微環(huán)境4～6號(hào)測點(diǎn)的實(shí)測結(jié)果如表4及圖6、圖7所示。

表4 水塘微環(huán)境測點(diǎn)最大風(fēng)速、平均風(fēng)速及主導(dǎo)風(fēng)向

水塘微環(huán)境的4、6號(hào)測點(diǎn)的平均風(fēng)速及最大風(fēng)速均比5號(hào)測點(diǎn)大。結(jié)合水塘微環(huán)境的地形及環(huán)境，得出4、6號(hào)測點(diǎn)所處的位置是此水塘微環(huán)境中風(fēng)的進(jìn)出口。5號(hào)測點(diǎn)位于木房前，平均風(fēng)速較小，為0.135m/s，最大風(fēng)速1.406m/s，說明5號(hào)測點(diǎn)所在的普通村民民居的進(jìn)口風(fēng)速不是很大，由此引起的通風(fēng)效果不強(qiáng)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在實(shí)測時(shí)間段內(nèi)，約66.08%的時(shí)間水塘微環(huán)境處于靜風(fēng)狀態(tài)，其中5號(hào)測點(diǎn)的靜風(fēng)時(shí)間高達(dá)96.63%。風(fēng)速較大的時(shí)刻集中在9:00～17:00，夜間至凌晨基本處于靜風(fēng)狀態(tài)，風(fēng)速呈現(xiàn)脈動(dòng)性。

根據(jù)實(shí)測結(jié)果，4號(hào)測點(diǎn)主導(dǎo)風(fēng)向是南風(fēng)。5號(hào)測點(diǎn)，西南偏南風(fēng)風(fēng)頻最大，為28.47%，但未超過30%，可認(rèn)為5號(hào)測點(diǎn)沒有主導(dǎo)風(fēng)向。6號(hào)測點(diǎn)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂掀骷皷|北偏北，正是沿著6號(hào)測點(diǎn)所在的道路的方向，可判斷風(fēng)沿巷道從6號(hào)測點(diǎn)所在位置流進(jìn)或流出水塘微環(huán)境。

圖6 水塘微環(huán)境各測點(diǎn)風(fēng)玫瑰圖

圖7 水塘微環(huán)境測點(diǎn)風(fēng)速

2.3 風(fēng)雨橋與水塘微環(huán)境風(fēng)環(huán)境對比

風(fēng)雨橋與水塘微環(huán)境同是侗寨內(nèi)重要的組成部分，兩者的風(fēng)環(huán)境測試結(jié)果對認(rèn)識(shí)地捫村整體室外風(fēng)環(huán)境都具有重要作用，兩者的測試結(jié)果既有共性又有差異。

風(fēng)雨橋與水塘微環(huán)境所測得的平均風(fēng)速都較低，1～6號(hào)測點(diǎn)的平均風(fēng)速分別為0.421m/s、0.838m/s、0.839m/s、0.363m/s、0.135m/s、0.388m/s， 均 不 超 過1m/s，地捫村整體室外風(fēng)速較低。

風(fēng)雨橋1～3號(hào)測點(diǎn)的平均風(fēng)速為0.699m/s，水塘微環(huán)境4～6號(hào)測點(diǎn)的平均風(fēng)速為0.295m/s，風(fēng)雨橋的平均風(fēng)速大于水塘微環(huán)境的平均風(fēng)速。其中3號(hào)測點(diǎn)所在的風(fēng)雨橋的平均風(fēng)速最高，為0.839m/s；位于水塘微環(huán)境內(nèi)木房前的 5號(hào)測點(diǎn)平均風(fēng)速最低，為0.135m/s，前者是后者的6.2倍。地捫村的民居分布在河道兩旁，呈帶狀延伸。測試結(jié)果表明，位于河畔的民居門前的平均風(fēng)速，大于位于村寨內(nèi)部水塘微環(huán)境內(nèi)木房前的平均風(fēng)速，建造在河邊的民居，自然通風(fēng)效果更強(qiáng)。

實(shí)測數(shù)據(jù)表明地捫村夏季溫度不高、相對濕度較大，而實(shí)際上地捫村當(dāng)?shù)貧夂驕嘏瘽駶櫍Ｄ晗鄬穸仍?0%以上。居民所居住的木房在高濕環(huán)境中容易發(fā)霉，村民仍依靠自然通風(fēng)為室內(nèi)降濕。建造于河邊的民居平均風(fēng)速大于村寨內(nèi)部民居的平均風(fēng)速，前者的通風(fēng)效果強(qiáng)于后者，帶來的降濕效果也更為明顯。同時(shí)，高濕的情況下自然通風(fēng)有利于增強(qiáng)人體表面皮膚的對流換熱，增加舒適感。自然通風(fēng)有利于室內(nèi)降濕及增強(qiáng)人體舒適感，居民更傾向于在平均風(fēng)速大的地方建造房子，對建筑群布局造成影響。

通過風(fēng)雨橋與水塘微環(huán)境的風(fēng)環(huán)境對比可得：建筑布局影響建筑群風(fēng)環(huán)境，建筑群內(nèi)不同位置其風(fēng)環(huán)境也不盡一致；氣象條件影響建筑群風(fēng)環(huán)境，從而進(jìn)一步影響建筑群布局。

3 結(jié)論

貴州地捫村的室外風(fēng)環(huán)境與其所在的地形、環(huán)境、氣象等條件息息相關(guān)，實(shí)測其室外整體風(fēng)環(huán)境，總結(jié)其特點(diǎn)，對于探究古民居建筑群風(fēng)環(huán)境的影響因素有重要作用。本文通過對風(fēng)雨橋風(fēng)環(huán)境及水塘微環(huán)境的實(shí)測分析，總結(jié)出地捫村室外風(fēng)環(huán)境的特點(diǎn)：

1）地捫村整體風(fēng)速較低，風(fēng)環(huán)境具有明顯規(guī)律性，受到地形及環(huán)境條件的影響；

2）風(fēng)雨橋的平均風(fēng)速大于村落內(nèi)部的水塘微環(huán)境的平均風(fēng)速。當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境受到建筑群布局影響，同時(shí)氣象條件與當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境也對建筑群布局造成影響；

3）村落整體室外風(fēng)環(huán)境靜風(fēng)頻率大，白天風(fēng)主要沿山谷流動(dòng)，約40%的時(shí)間從西往東流動(dòng)，夜間至凌晨基本是靜風(fēng)。當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境與太陽運(yùn)動(dòng)具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性；

4）地捫村室外風(fēng)向呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：有方向性，基本是西北風(fēng)；不持續(xù)性，經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)向瞬變的情況；不確定性，風(fēng)向沒有時(shí)間規(guī)律。在測試期間，地捫村的主導(dǎo)風(fēng)向是西北風(fēng)。

[1] 方果.丘陵地貌影響下的城市設(shè)計(jì)研究[D].長沙:湖南大學(xué), 2008

[2] 陳士凌.適于山地城市規(guī)劃的近地層風(fēng)環(huán)境研究[D].重慶:重慶大學(xué),2012

[3] 王科.地形特征與傳統(tǒng)民居形式對自然通風(fēng)的影響[D].長沙:湖南大學(xué),2008

[4] 李志英.黔東南南侗地區(qū)侗族村寨聚落形態(tài)研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2002

Field Measurement and Analysis of Outdoor Wind Environment in Dimen Dong Nationality in Guizhou

LI Zheng-rong1,WU Shao-dan1,ZHAO Qun2

1 School of Mechanical Engineering,Tongji University
2 College of Architecture and Urban Planning,Tongji University

Filed study was made in Dimen Dong nationality in Guizhou Province,and the comparison was made between the Fengyu Bridge and the pond microenvironment.Some conclusion can be drawn from the measurement result.Dimen village has a low wind velocity as a whole.Its outdoor wind environment shows obvious regular pattern which has a strong relevance with solar motion.The wind environment is influenced by the hilly terrain and its environment,and its weather condition and wind environment influenced its building layout at the same time.

Dimen Dong nationality,outdoor wind environment,field measurement

1003-0344（2015）04-027-4

2014-8-19

李崢嶸（1969～），女，博士，教授；上海市楊浦區(qū)四平路1239號(hào)同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院（200092）；E-mail:lizhengrong@tongji.edu

國家自然科學(xué)基金（51278349）