从塑造大格局,引导风廊道,修补内环境三个层次提出基于气象分析的城市规划策略建议,精准辅助规划决策,使城乡规划与自然科学结合更加紧密,提高规划理性。
城市环境气候图的构建不仅依靠客观气候数据和数值模拟结果,同时还依赖于专家的经验与定性分析,因此还需要不断改进和完善技术方法,使其持续拥有准确性和有效性。从城市规划的角度看,多种气象要素的分析、汇集和转译,有利于规划工作者和决策者更加了解自然、顺应自然、遵循自然规律,在项目选址或进行用地规划时更加客观地权衡气候环境、社会、经济等因素,综合制定合理的规划设计方案。研究从塑造大格局,引导风廊道,修补内环境三个方面对北京中心城区提出了基于城市环境气候图的规划策略。
北京位于华北平原西北边缘,西部是太行山山脉余脉的西山,北部是燕山山脉的军都山,两山在南口关沟相交,形成一个向东南展开的半圆形大山弯。北京市域西部和北部拥有良好的生态本底和气象条件,是清洁空气源地和冷空气生成区,是整个北京最大的生态补偿空间[note9]。
研究提出“保护一源,构建两廊,提升城南”的策略建议。“一源”即市域西部、北部生态冷源[note10],需严格保护周边区域气象价值较高地区,形成绿色屏障,利用自然水面和绿色空间创建通风廊道,将冷源区域清新空气引入中心城区;“构建两廊”即有机串联中心城区西部“海淀山后——三山五园——门头沟——丰台河西——房山”一线的绿色空间,将中心城区东部“温榆河绿色生态走廊”向北向南延伸,与周边郊野公园、湖泊水系等城市生态空间串联为生态公园带,强化城区东部生态廊道的生态修复与环境改善,避免昌平、顺义、通州之间的集中建设区连片发展;积极塑造南部生态补偿空间,在南部、东南部(大兴、通州)布局大尺度城市公园和水体,补充盛行风向上风向的冷源清洁空气来源地,大面积绿色植被也可起到净化部分空气污染物的作用。
补偿空间指冷空气生成区、清洁空气源地,较强风速区,以及其他具有降温、增湿或增风效应的区域(城市内绿地、水体等)。
生态冷源:城市陆地表面温度一般具有水体林地农田草地裸地城镇的规律;可把水体、林地和农田定义为城市生态冷源,并且把城市绿地里的林地灌木视为冷源。
北京年平均风速在1.8~3m/s之间,全年以春季风速最大,冬季次之,夏季风速最小。风速受地理环境的影响较大。风速高值区主要集中在北京西北、东北部山区,在山区和风口处风速较大,风速较小的区域主要集中在中南部地区,城区、谷地、盆地、山前背风面的年平均风速较小。
研究基于北京城市环境气候图,分析冬、夏主导风向及风速,清洁空气来源及走向,结合城市大型公园、连续开敞空间的分布,结合现状及规划绿色开敞空间寻找通风机会区,重点关注西北——东南走向的清洁通风廊道,兼顾南北方向软轻风[note11]走向设置若干通风廊道。在总体规划通风廊道[note12]的基础上,补充优化6条二级通风廊道,建议宽度为80-500m左右(图8)。二级通风廊道可以起到延展、辅助一级通风廊道,沟通、连接外围局地生态冷源和风环境较差地区的功能,在改善局部地区热岛效应和通风条件方面起到重要作用365be体育官网。未来可结合中小尺度的观测和模拟结果,进一步丰富下一层级的局地通风廊道,使通风廊道成系统、成网络,发挥更大的作用[11]。
规划通风廊道区域应严格管控建筑规模,禁止高密度、高强度的连片开发,增加大尺度绿色空间,保持空间的开阔程度。目前通风廊道内的一些关键性节点,不应再增加建设规模,应结合中心城区疏解整治促提升工作的推进以及城市综合治理逐步腾退。
《北京城市总体规划(2016年-2035年)》提出在中心城区内形成5条宽度500米以上的一级廊道,多条宽度80米以上的二级通风廊道。
充分利用河道两侧通风能力较强的特点,根据现状条件适当加宽盛行风向的河道两侧规划绿化带宽度或降低两侧建筑高度(图9),扩大“城市内部冷源”的气候生态效应,消减中心城区内作用空间[note13]。
顺应盛行风向,寻找楔形廊道生态补偿机会空间,将外围大山大水的生态格局引入中心城区内,进一步强化城内组团式布局。结合拆违、疏解腾退、存量用地更新改造、留白增绿等实施机会,在中心城区内部形成“点状”冷源,打散成片集中的气候条件较差地区。通过绿楔、绿廊连接外围气象环境价值较高区域,使其向中心城区内部空间渗透,扩大气象环境高价值区域的影响,实现“中心大团”向“规模均衡的中小组团”转变,提高城市内部气候环境的舒适度(图10)。
将北京城市环境气候图系统与我院2015年存量规划用地科研成果[note14]进行叠加分析发现(图11),31%的规划存量用地位于现状1-2级气候条件较好,需要加强气候保护的区域,26%的规划存量用地位于现状气候等级3级,需要进行气候改善的区域,38%的规划存量用地位于城市气候较敏感区,建议采取修补行动的区域,5%的存量用地位于气候极敏感区,必须采取修补行动的区域。如果我们延续以往以增量为主的粗放开发建设模式,可能会引起部分现状气象条件舒适区域转变为不太舒适的区域,因此,有必要对规划存量用地建设提出基于气象条件的建议,通过多种措施为区域营造良好的气象环境条件。研究结合存量用地现状的气候等级状况,考虑规划未来对其控制引导的方向,将中心城区存量用地划分为规模严控区、留白增绿改善区、生态优先区三个区域,并分别提出规划管控的建议。
《北京中心城存量规划用地补充完善城市功能专题研究》,2015年,北京市城市规划设计研究院详细规划所。《北京市总体规划中心城规划实施要点》,2015年,北京市城市规划设计研究院详细规划所。
规模严控区为现状城市气候空间等级在6-7级的存量用地地块:应严控建设用地和建设强度,需通过见缝插绿等各种措施(包括屋顶、立体绿化)提高绿化覆盖率,避免气候条件进一步恶化。
留白增绿改善区为现状城市气候空间等级在4-5级的存量用地地块:应统筹落实建筑规模减量、适当控制建设规模,通过腾退还绿、疏解建绿等措施进行留白增绿,降低建设开发强度。
生态优先区为现状城市气候空间等级在1-3级的存量用地地块:城市建设应以保护自然环境为先决条件,优先布局绿色空间,对现状绿地应保尽保,划定生态红线,提升生态品质,合理控制建设规模,运用多种手段顺应生态本底和自然规律进行生态化建设。
对于现状的城市气候高敏感区域,应把“城市双修”、“留白增绿”作为规划实施的前置条件,严格控制建设规模,进一步结合城市功能疏解,存量用地更新的机会,统筹落实建设用地和建筑规模的减量发展,通过腾退还绿,疏解建绿等措施增加绿色空间比例,恢复良好的城市气候条件;优先改造位于通风廊道内的堵点区域,结合拆违、旧村改造,治理绿化隔离地区气象环境状况较差地区,进一步完善绿隔公园环的建设;对于已经建成,不能规模化改造的地区,建议通过提高屋顶绿化[note15],垂直绿化等措施来实现局地气候调节。
相关研究表明,在建成区通过提高绿地率,建设屋顶绿化,对气候环境改善有非常重要的作用,屋顶绿化主要降温效果为对建筑物的降温,对近地面空气的降温达0.5℃左右。地面绿化对空气降温可达1℃以上。
党的十八大以来,习高度重视生态文明建设,在十九大报告中明确提出“人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然”,“要循序自然规律才能有效防止在开发利用自然上走弯路”。气象条件是人居环境和生态环境中的一个重要指标,也是影响城市生态建设的重要因子。城市环境气候图系统是在城市现有的各种有利和不利的城市气候条件下寻找扩大效益、减少风险的可行性对策所进行的研究,是探索气候适宜性城市规划建设的一个有益尝试。
研究结合北京实际,形成了两张工作底图,即城市气候环境分析图和城市气候规划建议图,构建了北京城市环境气候图系统,建立了一个跨学科的信息交流与协作平台,提出了基于气候改善的城市空间规划方面的措施和建议。一方面在城市环境气候图的可视化表达、精度处理、空间匹配上更加精确,经过专业技术处理,与我院规划信息系统进行精确的空间匹配,方便我们对不同区域进行更加精细的分圈层、分地区、分类型的评估与统计。另一方面,初步提出了一套基于气象分析的城市规划空间布局策略体系,一些研究结论已在绿化隔离地区规划,温榆河公园规划等重要项目中逐步推广和应用,并将在中心城区分区规划和控制性详细规划中进行应用。
未来从技术上,可加强现状数据的动态维护和更新,进一步补充对污染物排放的数据获取及分析,随气象专业观测、模拟、评估等技术的提高补充完善相关规律性结论,以确保气候环境图系统的精准性和时效性。从实际应用上,需要气象专家和城市规划师更加密切的合作,配合城市规划不同尺度,不同层级的规划与设计需要,提出行之有效的适应气候条件变化的规划策略建议。
致谢:特此感谢中国城市规划学会常务理事、城市设计学术委员会副主任委员、北京市城市规划设计研究院王引总规划师,中国气象局北京城市气象研究所苗世光所长对研究的大力支持。
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