城市空间形态对街区热舒适性的
影响及优化研究—以韩国京畿道为例
Influence of Urban Forms on Thermal Comfort in Blocks and their Optimization —A Case Study of Gyeonggi-do, South Korea
李英男 张宇涵 周志成 王跃栋 余兆武
李正兒 孙华平 李冠霖 宋泳根*
李英男
江苏大学环境设计系副教授、韩国高丽大学研究教授,韩国首尔大学造景学博士、东南大学博士后、江苏省“双创博士”、镇江市社科优青,主要从事城市热环境评价与优化、绿地生态系统服务评估等方面研究
张宇涵
首尔国立大学环境大学院建筑学系在读博士研究生,研究方向为气候变化与遥感
宋泳根
首尔国立大学环境大学院环境景观设计系(兼任景观建筑跨学科项目、环境教育跨学科项目)教授、博士生导师,首尔国立大学环境大学院副院长,研究方向为生态规划、生态修复、景观生态、生物多样性保护
• 全文刊登于《园林》2025-02期 P42-51.
• 全文引文格式:李英男, 张宇涵, 周志成, 等. 城市空间形态对街区热舒适性的影响及优化研究——以韩国京畿道为例[J]. 园林, 2025, 42(02): 42-51.
摘要:城市化迅速发展、城市空间形态日益多样化的背景下,城市空间形态显著影响室外微气候和热舒适度,这直接关系到人们对室外空间的使用频率。以韩国京畿道的两座典型卫星城为案例,通过实地观测和数值模拟相结合的方法,揭示街区尺度上不同城市空间形态特征(如建筑高度、建筑密度和绿地率)对微气候和热舒适的影响,并进一步提出相应的优化策略。研究发现,城市空间形态对微气候的季节性影响具有显著的时段性差异:夏季微气候差异在日最高温时段最为显著,冬季则在上午时段尤为突出。热舒适性的主导因素表现出季节性变化,夏季受天空开阔指数和绿地率影响显著,冬季则主要由天空开阔指数和建筑密度决定。此外,天空开阔指数在不同季节对热舒适性的影响方向相反,表明应合理规划建筑密度和开敞空间,以提高全年热舒适性。旨在为城市规划和设计提供科学依据,帮助改善城市热环境,提高居民生活品质。
• 关键词:城市热环境;人体热舒适性;微气候;生理等效温度
1 研究背景
全球城市化加速加剧土地紧张、能源需求增长及热岛效应,极端高温影响居民舒适度,因此优化城市热环境至关重要。研究表明,建筑高度、密度、绿地率和天空开阔指数显著影响微气候,高密度降低通风,绿地有助降温。然而,研究多集中于夏季,冬季分析较少。本研究以韩国京畿道果川市和义王市为例,探讨不同城市形态对微气候的影响,分析热舒适性主导因素,并提出优化策略。
2 研究区概况
果川市和义王市,作为韩国首都首尔特别市的两座关键卫星城市。两座城市形态多样,涵盖高密度建筑区和绿地丰富(植被覆盖率较高)的低密度区,为研究城市形态对热舒适性的影响提供典型样本(图1)。
图1 研究区域及样地划分
本研究基于建筑高度、密度和绿地率等关键指标对城市空间形态分类博鱼官网APP官方网站。采用6种参数,将果川市和义王市划分为10种典型形态(图2,表1)。通过200m×200m街区划分,并结合实测与模拟分析,探讨不同形态对微气候和热舒适性的影响,提出优化策略。
图2 典型城市空间形态样本
表1 城市空间样本特征参数
3 研究方法
本研究使用卫星气象站监测空气温度、湿度和风速,测量高度2m,覆盖不同城市形态。监测数据用于验证数值模拟并分析微气候变化。测量选取2022年7月30日(夏季)和2023年1月24日(冬季)两个典型气象日,确保数据代表性,为优化城市热舒适性提供支持。
通过ENVI-met5.6模拟城市微气候,分析空间形态对热环境的影响。研究区域采用150个×150个网格,分辨率2m,输入实测气象数据,运行24h。结果与实测数据对比验证,确保准确性。重点分析建筑密度、绿地率及天空开阔指数对热舒适性的影响,为优化城市布局提供依据博鱼boyu(体育)官网。
4 结果分析
本研究通过实测数据验证ENVI-met模型,对比模拟与实测温度,并计算R2与RMSE。结果表明,4个样地模拟数据与实测高度相关(R²>0.9),RMSE均小于0.35,证明模型可靠,为优化城市热环境设计提供基础(图3)。
图3 ENVI-met模型验证结果
图4显示,夏季最高温出现在下午2-4点,高层高密度区温度最高,绿地率高的区域降温明显。冬季温差较小,最高温出现在下午2点,上午差异更显著。建筑密度、绿地率及天空开阔指数影响空气温度,合理规划可优化微气候,提高热舒适性,为城市设计提供科学依据。
图4 不同城市空间形态样地的近地面平均空气温度日变化
夏季,高密度高层区PET值最高,绿地率超50%可显著提升舒适度。冬季,PET差异较小,低层高密度区和高层开敞区更舒适。夏季绿地降温作用明显,冬季建筑密度和天空开阔指数影响更大。研究为城市规划提供季节性热环境优化思路(图5)。
图5 最热时段热舒适指数PET值分布图
夏季,高绿地率区域热舒适性最佳,如R-H-T-G街区“温暖”区域达67.44%,而低绿地率区“极热”面积超50%。冬季,各样地PET差异较小,高层P-H-D-S低温区域较少。研究表明,夏季绿地显著改善舒适性,冬季建筑密度影响更大。合理配置绿地与建筑布局有助优化全年热舒适性,提高户外宜居性(图6)。博鱼(boyu)体育官网今日头条
图6 不同等级PET值占总样本空间面积比例图
热舒适性影响因素因季节而异。夏季,天空开阔指数(0.93)与PET正相关,绿地率(-0.76)显著降温。冬季,SVF(0.73)与建筑密度(0.72)主导热舒适性,较高建筑密度有助保温,绿地率影响较小。因此,夏季应增加绿化降低热负荷,冬季优化建筑布局提升舒适度,以改善城市热环境(图7)。
图7 城市空间形态参数与PET平均值之间的相关性
5 讨论与结论
城市空间形态对小气候的季节性影响具有显著的时段性差异:夏季微气候差异在日最高温时段最为显著,而冬季则在上午时段尤为突出。热舒适性的主导因素表现出季节性变化,夏季受天空开阔指数和绿地率影响显著,冬季则主要由天空开阔指数和建筑密度决定。此外,天空开阔指数在不同季节对热舒适性的影响方向相反,表明应合理规划建筑密度和开敞空间,以提高全年热舒适性。
研究不同城市形态空间在冬季和夏季的热舒适性对城市规划、公共健康管理以及可持续发展具有重要意义。通过降低极端温度的影响,减少居民对空调和供暖系统的使用,进而达到节能减排的目的。此外,优化热舒适性还能减少与温度相关的健康问题,从而提升公共健康。
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编辑校对丨舒婷婷 排版设计丨戴嘉旻 文章审核丨张 浪
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