山地社區(qū)微氣候優(yōu)化與空間設(shè)計(jì)的耦合研究

重慶坐落于中國(guó)西南部，被譽(yù)為“山城”，其多山的地形不僅孕育了豐富的自然景觀，還帶來(lái)了夏季的高溫氣候。重慶主城區(qū)的大部分區(qū)域位于四川盆地，這種地形特征造成了夏季散熱緩慢、升溫迅速的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2024年，重慶37個(gè)區(qū)縣出現(xiàn)1—16天 40^°C 以上高溫。面對(duì)這樣的氣候挑戰(zhàn)，除了傳統(tǒng)的空調(diào)和風(fēng)扇等降溫手段外，對(duì)城市微氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)的需求變得尤為迫切。

一、山地社區(qū)微氣候優(yōu)化目的

近年來(lái)，城市熱島效應(yīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。人們?cè)谧非髢?yōu)質(zhì)人居環(huán)境的同時(shí)，也深感夏季城市熱島效應(yīng)帶來(lái)的不適。開(kāi)展山地社區(qū)微氣候優(yōu)化的目的在于改善城市熱島效應(yīng)，深入分析重慶夏季的氣候特點(diǎn)，特別是高溫、高濕、靜風(fēng)等現(xiàn)象，并探討這些氣候特征與城市熱島效應(yīng)之間的關(guān)系。此外，重慶作為一個(gè)典型的山地城市，其社區(qū)在夏季面臨的微氣候問(wèn)題尤為突出，包括通風(fēng)不暢、熱輻射積聚、建筑材料反射率低以及綠化不足等。對(duì)此，分析微氣候優(yōu)化對(duì)于提升人居環(huán)境舒適性與降低能耗的影響，并采取有效措施對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，有利于促進(jìn)山地社區(qū)人居環(huán)境舒適度的提升，推動(dòng)重慶的可持續(xù)發(fā)展。

二、山地社區(qū)空間設(shè)計(jì)要點(diǎn)與目標(biāo)

在山地社區(qū)空間設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要明確一個(gè)問(wèn)題一一如何有效運(yùn)用設(shè)計(jì)策略來(lái)干預(yù)并改善山地社區(qū)的微氣候條件。其次，應(yīng)進(jìn)行實(shí)地分析，深入考察當(dāng)?shù)噩F(xiàn)狀，從城市空間中的人為因素和自然因素兩方面著手，詳細(xì)探討并分析可能的干預(yù)點(diǎn)。最后，通過(guò)綜合運(yùn)用人為和自然因素的干預(yù)手段，解決微氣候調(diào)節(jié)問(wèn)題，并探索除常規(guī)調(diào)節(jié)方法之外的綜合應(yīng)用策略。

山地社區(qū)空間設(shè)計(jì)目標(biāo)在于解決城市空間存在的問(wèn)題，提出一個(gè)適應(yīng)重慶山地地形特點(diǎn)的微氣候優(yōu)化設(shè)計(jì)框架，制定可以適應(yīng)重慶大部分山地社區(qū)的綜合設(shè)計(jì)策略。

三、山城社區(qū)微氣候優(yōu)化與空間設(shè)計(jì)的耦合機(jī)制

第一，微氣候的各個(gè)要素與城市空間形態(tài)之間存在緊密的聯(lián)系。高密度的建筑群會(huì)阻擋長(zhǎng)波輻射的散熱，導(dǎo)致熱量在建筑群中積聚；普通的硬質(zhì)鋪裝會(huì)吸收大量太陽(yáng)輻射且反射率低，使得表面溫度升高；建筑高度及街道的寬度是影響微氣候優(yōu)化的關(guān)鍵因素，比如重慶的山地社區(qū)多為狹窄的街道，這種布局會(huì)阻礙空氣流通；較低的綠化率會(huì)削弱遮陰效果，樹(shù)木較少的區(qū)域不僅會(huì)增加太陽(yáng)輻射的吸收，還會(huì)降低植物的蒸騰作用，而植物的蒸騰作用是降低植被附近溫度的重要因素。此外，城市的主導(dǎo)風(fēng)向不容忽視，如重慶夏季的主導(dǎo)風(fēng)是東南風(fēng)，因此在進(jìn)行微氣候優(yōu)化時(shí)，必須注重主導(dǎo)風(fēng)向?qū)Τ鞘锌臻g形態(tài)的影響，同時(shí)還要考慮風(fēng)速對(duì)溫度的作用。

第二，山地社區(qū)的微氣候具有特殊性，如地形起伏對(duì)風(fēng)場(chǎng)、熱環(huán)境具有重要影響。地形起伏不僅會(huì)改變風(fēng)場(chǎng)的流動(dòng)路徑，還會(huì)影響熱環(huán)境的分布。例如：在山坡上，由于地形的抬升作用，風(fēng)速可能會(huì)增加，這有利于散熱和降低溫度；而在山谷或低洼地帶，風(fēng)速可能會(huì)減小，導(dǎo)致熱量積聚和溫度升高。此外，地形起伏還會(huì)影響太陽(yáng)輻射的分布和反射，進(jìn)而影響城市的熱環(huán)境。因此，在山地社區(qū)微氣候優(yōu)化與空間設(shè)計(jì)中，必須充分考慮地形起伏對(duì)風(fēng)場(chǎng)和熱環(huán)境的影響，制定出科學(xué)合理的

空間設(shè)計(jì)方案。

四、山地社區(qū)微氣候優(yōu)化案例

（一）典型社區(qū)選取

選取位于重慶市渝中區(qū)捍衛(wèi)路與臨華路交叉路口的臨華路小區(qū)（圖1），該社區(qū)建于20世紀(jì)八九十年代，是重慶典型的老舊住宅區(qū)，其不僅歷史與文化底蘊(yùn)深厚，還展現(xiàn)了山城民居的獨(dú)特魅力。然而，該社區(qū)也面臨一些發(fā)展問(wèn)題，比如建筑密度大、立面涂料脫落、巷道狹窄、隔熱材料老化、通風(fēng)廊道缺失以及日照間距不足等。針對(duì)這些問(wèn)題，筆者通過(guò)分析具體的設(shè)計(jì)方法，以空間場(chǎng)地與城市微氣候調(diào)節(jié)的耦合機(jī)制為基礎(chǔ)，綜合關(guān)注人工因素與自然因素，并構(gòu)建出一套綜合性的設(shè)計(jì)策略。

（二）熱環(huán)境實(shí)測(cè)

2024年重慶市氣象局發(fā)布的夏季氣溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，渝中區(qū)在夏季的高溫天氣情況為：7月份，氣溫超過(guò) 37°C 的天數(shù)累計(jì)為11天；8月份，氣溫超過(guò) 37^°C 的天數(shù)累計(jì)為26天；而9月份，氣溫超過(guò) 37°C 的天數(shù)有所回落，為21天。特別是在中午時(shí)分，重慶市地表溫度峰值甚至突破了 40°C 。這種極端的高溫狀況對(duì)居民的日常生活造成了影響，并顯著降低了居住環(huán)境的舒適度。重慶市2024年部分地區(qū)8月高溫日數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

五、山地社區(qū)微氣候優(yōu)化與空間設(shè)計(jì)的耦合策略

（一）空間設(shè)計(jì)原則

在綜合考慮周邊位置及尊重社區(qū)人文歷史風(fēng)貌的基礎(chǔ)上，在開(kāi)展山地社區(qū)微氣候優(yōu)化與空間設(shè)計(jì)時(shí)，需遵循兩個(gè)基本原則，即適應(yīng)性原則與系統(tǒng)性原則

第一，適應(yīng)性原則涵蓋地形適應(yīng)、氣候響應(yīng)和居民行為整合三個(gè)方面。在地形適應(yīng)方面，應(yīng)充分考慮山地高差所形成的坡向差異，利用自然地形優(yōu)勢(shì)進(jìn)行通風(fēng)和排水設(shè)計(jì)，以自然方式調(diào)節(jié)微氣候；在氣候響應(yīng)方面，盡管設(shè)計(jì)主要關(guān)注夏季高溫高濕氣候調(diào)節(jié)，但也需兼顧重慶冬季日照時(shí)間短、光照不足以及靜風(fēng)多霧的季節(jié)性特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的季節(jié)適應(yīng)性；在居民行為整合方面，需通過(guò)觀察社區(qū)內(nèi)的便民梯坎步道、社區(qū)小廣場(chǎng)、休閑平臺(tái)等區(qū)域，結(jié)合居民日?；顒?dòng)路徑，優(yōu)化遮陰設(shè)施和通風(fēng)節(jié)點(diǎn)布局，以提高人體熱舒適度和空間利用率。

圖1重慶市渝中區(qū)臨華路小區(qū)航拍來(lái)源：自攝

第二，系統(tǒng)性原則由多尺度協(xié)同和生態(tài)-技術(shù)融合兩個(gè)核心部分構(gòu)成。在多尺度協(xié)同方面，參照室內(nèi)設(shè)計(jì)的三大界面（天花板、地板、墻面），社區(qū)微氣候調(diào)節(jié)界面亦可劃分為三個(gè)層次：天空、街道平面和建筑單體立面。除天空界面無(wú)法人為改變外，街道平面可通過(guò)增設(shè)綠化帶進(jìn)行調(diào)節(jié)，建筑單體立面則可采用立體遮陽(yáng)措施。最終，可將社區(qū)整體構(gòu)建為一個(gè)完整的微氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)，形成層級(jí)化的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。在生態(tài)-技術(shù)融合方面，重慶民居中有傳統(tǒng)的生態(tài)智慧，比如房屋的“穿堂風(fēng)”設(shè)計(jì)，將其與現(xiàn)代智能噴霧系統(tǒng)相結(jié)合，能極大地提升社區(qū)微氣候調(diào)控效率。

表1重慶市2024年部分地區(qū)8月高溫日數(shù)統(tǒng)計(jì)單元：天

（二）設(shè)計(jì)策略

第一，地形導(dǎo)向的通風(fēng)廊道設(shè)計(jì)。在山地社區(qū)微氣候優(yōu)化與空間設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可利用山地地形高差與主導(dǎo)風(fēng)向構(gòu)建自然通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，以此緩解熱堆積效應(yīng)。具體而言，可從完善冷巷與風(fēng)道規(guī)劃、優(yōu)化建筑布局兩個(gè)方面入手。比如，在完善冷巷與風(fēng)道規(guī)劃時(shí)，沿著山谷（枇杷山公園）走向，保留寬度在 30m 以上的天然通風(fēng)廊道，避免高層建筑截?cái)鄽饬鳎僭谏鐓^(qū)內(nèi)部利用坡地高差設(shè)計(jì)階梯式開(kāi)敞空間，形成下凹式風(fēng)谷，引導(dǎo)冷空氣從高向低流動(dòng)。在優(yōu)化建筑布局時(shí)，需保證建筑長(zhǎng)軸與重慶夏季主導(dǎo)的東南風(fēng)夾角小于 30^° ，而且為實(shí)現(xiàn)較高的通透率，應(yīng)在建筑底層設(shè)置通透連廊導(dǎo)風(fēng)口。

第二，立體綠化系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者可構(gòu)建多層植被覆蓋網(wǎng)絡(luò)，減少太陽(yáng)直射與地表蓄熱。這可以通過(guò)開(kāi)展植被層級(jí)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，一共分為三層：屋頂綠化，即將輕質(zhì)耐旱的景天科植物種植在屋頂，基質(zhì)厚度為 10-15cm 垂直綠化，即選擇常春藤、爬山虎等墻面攀緣植物覆蓋在建筑西向立面；街道喬木，即種植本土樹(shù)種黃葛樹(shù)、香樟樹(shù)，樹(shù)間距為8— 10m ，實(shí)現(xiàn)連續(xù)遮陰。這樣的分層綠化設(shè)計(jì)方式，也是一種社區(qū)空間“復(fù)愈性”景觀設(shè)計(jì)的體現(xiàn)。除自然遮陰之外，還可以使用人工遮陰設(shè)施，比如設(shè)置可變遮陽(yáng)系統(tǒng)，在社區(qū)人流量最大的地方安裝可伸縮太陽(yáng)能面板遮陽(yáng)棚，這樣可以保證遮陽(yáng)率大于 70% 的同時(shí)，提升太陽(yáng)能能源回收率。此外，在冬季，需將可伸縮的棚頂完全收起，以增加日照，或者在通風(fēng)較好的走廊處設(shè)置涼亭與廊架，以此加大穿堂風(fēng)風(fēng)速，并實(shí)現(xiàn)物理遮陽(yáng)。

第三，鋪裝材料的反射與透水調(diào)控。設(shè)計(jì)者可使用高反射率材料與透水結(jié)構(gòu)來(lái)減少地表蓄熱，緩解熱島效應(yīng)。比如，在墻面與屋頂涂刷二氧化鈦等高反射涂料，以此降低建筑表面溫度，或者在車行道和人行道分別鋪裝淺色透水瀝青和透水混凝土，并進(jìn)行分階設(shè)計(jì)一—透水面層 + 礫石蓄水層 + 土工布過(guò)濾層，實(shí)現(xiàn)降溫、蓄水、防澇的多功能設(shè)計(jì)，提高地面透水率。

第四，水體與微地形協(xié)同降溫。可利用水體蒸發(fā)冷卻效應(yīng)與微地形改造，形成局部“冷島”，具體實(shí)施路徑分為動(dòng)態(tài)水體設(shè)計(jì)與靜態(tài)水體設(shè)計(jì)。其中，在動(dòng)態(tài)水體設(shè)計(jì)方面，可沿社區(qū)坡地設(shè)計(jì)高差為 0.5-1m 的階梯式跌水，以增大水面與熱空氣的接觸面積，提高水的蒸發(fā)效率，在蒸發(fā)過(guò)程中帶走空氣中的熱量；在社區(qū)的人行通道與走廊設(shè)置高壓微霧噴頭，確保其在夏季每天的10：00—16：00運(yùn)行，以此實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)降溫4—6℃。在靜態(tài)水體設(shè)計(jì)方面，可使用污水處理設(shè)施，將中水導(dǎo)入人工濕地，形成“降溫 .+ 凈水”的濕地凈化循環(huán)系統(tǒng)。

六、結(jié)語(yǔ)

要想優(yōu)化山地社區(qū)的微氣候，必須重視地形與空間設(shè)計(jì)的相互作用，構(gòu)建一個(gè)全面的設(shè)計(jì)方案，并將其應(yīng)用于其他類似環(huán)境的地區(qū)。此外，在實(shí)施設(shè)計(jì)策略時(shí)，應(yīng)采取低成本、逐步推進(jìn)的方法，并在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，保障設(shè)計(jì)效果。未來(lái)，在山地社區(qū)微氣候調(diào)節(jié)與空間設(shè)計(jì)中，除了制定完善的設(shè)計(jì)策略外，還應(yīng)積極引導(dǎo)公眾參與，并密切關(guān)注政策動(dòng)向，為設(shè)計(jì)方案的實(shí)施提供支持，而且在設(shè)計(jì)技術(shù)方面，需要關(guān)注最新的智能技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，將其與山地社區(qū)微氣候優(yōu)化相結(jié)合，從而更好地優(yōu)化山地社區(qū)空間環(huán)境，提高居民的居住滿意度。

參考文獻(xiàn)：

[1]金虹，崔鵬.哈爾濱中央大街商業(yè)街區(qū)形態(tài)要素與溫度關(guān)聯(lián)性研究[J].建筑科學(xué)，2019（8）：11-17.

[2]陳信同.黔中山地城市自然山體微氣候調(diào)節(jié)效應(yīng)研究[D].貴陽(yáng)：貴州大學(xué)，2021.

[3]郄書(shū)恒，魏鴿，王嫻，等.基于包容性理念的城市山地社區(qū)公園景觀活力指標(biāo)研究：以青島市為例[J].低溫建筑技術(shù)，2019（12）：4-7，11.

[4]劉詩(shī)航.攀枝花干壩塘片區(qū)城市設(shè)計(jì)空間形態(tài)與風(fēng)環(huán)境耦合性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2019.

作者簡(jiǎn)介：

度躍馨，四川美術(shù)學(xué)院公共藝術(shù)學(xué)院碩士研究生。研究方向：城市空間藝術(shù)設(shè)計(jì)。

郭亞菲，四川美術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境學(xué)院碩士研究生。研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。