長安大學(xué)城市環(huán)境與城市生態(tài)實驗報告

城市環(huán)境與城市生態(tài)

實驗報告

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姓名:

指導(dǎo)教師：

日期：

長安大學(xué)建筑學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃系

長安大學(xué)渭水校區(qū)風(fēng)熱實驗報告

——不同建筑形體和不同下墊面對城市風(fēng)（熱）環(huán)境的影響摘要：“風(fēng)環(huán)境”是指室外自然風(fēng)在城市地形地貌或自然地形地貌影響下形成的受到影響之后的風(fēng)場，包括城市的風(fēng)向、風(fēng)速以及影響城市風(fēng)向、風(fēng)速的因素以及其對城市大氣環(huán)境的影響。一些建筑物由于本身結(jié)構(gòu)造型的特點，會直接影響其周邊的風(fēng)環(huán)境，所以此次選取具有不同圍合方式的建筑進(jìn)行深入的分析研究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)環(huán)境建筑圍合下墊面建筑布局過街樓

一、實驗名稱

不同建筑形體和不同下墊面對城市風(fēng)（熱）環(huán)境的影響。（以長安大學(xué)渭水校區(qū)為例）

二、實驗?zāi)康?/p>

了解不同建筑形體和不同下墊面對城市風(fēng)熱環(huán)境的影響情況，并掌握風(fēng)熱環(huán)境的測量及評價方法，并對所處環(huán)境的風(fēng)熱環(huán)境質(zhì)量做出定性分析；掌握智能熱線式風(fēng)速計的使用方法。通過測定建筑有代表性測點的溫度、風(fēng)速和相對濕度，并進(jìn)行深入分析，來探究建筑形體、布局對于環(huán)境的影響和改造，從而將課堂上關(guān)于城市環(huán)境與城市生態(tài)的理論聯(lián)系實際。

三、實驗儀器

測量儀器：TES1341智能熱線式風(fēng)速計

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四、實驗內(nèi)容

在長安大學(xué)渭水校區(qū)選取五個不同的敏感點，測其風(fēng)速，溫度和相對濕度濕度，整理分析測量結(jié)果。

1.測點選擇

測點一：圖書館主樓與東側(cè)附樓連接處的過街樓開口處（兩面圍合）測點二：修遠(yuǎn)教學(xué)樓二區(qū)大廳（四面圍合）

測點三：明遠(yuǎn)一區(qū)教學(xué)樓架空層處（三面圍合）

測點四：明遠(yuǎn)湖（開敞空間）

測點五：鴻遠(yuǎn)大廳（三面圍合）

圖4-1-1測點選擇分布圖

2.對測點建筑形體的分析

測點一為圖書館主樓與東側(cè)附樓連接處的過街樓開口處，此過街樓為圖書館的消防通道。兩面圍合并且為弧形建筑的轉(zhuǎn)角處，為整個大體量的弧形建筑的唯一開口處，起到消防/通風(fēng)的作用。測點二為修遠(yuǎn)教學(xué)樓二區(qū)大廳，四面圍合中庭加蓋玻璃頂棚。測點三為明遠(yuǎn)一區(qū)教學(xué)樓架空層處，三面圍合，

北側(cè)的圍合方

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式為中庭圍合，其余三面全部為開敞的柱廊空間。南側(cè)緊鄰明遠(yuǎn)湖。測點四為開敞空間明遠(yuǎn)湖，為周邊教學(xué)樓圍合。測點五為三面圍合的鴻遠(yuǎn)大廳，其中一面正對開敞空間。

分析總結(jié)：

①建筑的圍合程度：測點2>測點3=測點5>測點1>測點4

②建筑的圍合要素：測點2：墻、門、玻璃頂棚；

測點3：柱子、墻、周邊教學(xué)樓圍合；

測點5：墻、門、玻璃頂棚、柱子；

測點1：墻、柱子、出挑平臺；

測點4：開敞空間無圍合要素。

③建筑周邊環(huán)境要素：測點2：東側(cè)為開敞空間——廣場；

測點3：北側(cè)為建筑內(nèi)庭圍合，南側(cè)為明遠(yuǎn)湖；

測點5：南側(cè)為建筑形體凹陷形成的開場空間，東側(cè)

距建筑100m左右為修遠(yuǎn)湖，西側(cè)為開敞空間——西區(qū)運動場；

測點1：為弧形建筑體塊——圖書館的組成部分，南

北兩側(cè)分別為開敞空間——圖書館前廣場和較為開場的空間——校園綠化；

測點4：四周為教學(xué)樓建筑圍合。

④下墊面類型：測點2：硬質(zhì)鋪地；

測點3：硬質(zhì)鋪地；

測點5：硬質(zhì)鋪地；

測點1：硬質(zhì)鋪地；

測點4：水體。

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3.實驗結(jié)果預(yù)測

①溫度：測點4>測點2>測點5>測點3>測點1

②濕度：測點4>測點2>測點5>測點3>測點1

③風(fēng)速：測點1>測點3>測點5>測點2>測點4

4.測量時間：1月7日8:45——12:46每測點45分鐘。

5.天氣情況：晴，前一日陣雨

6.實驗方法和步驟

1)充分調(diào)研，與同組人員及指導(dǎo)老師討論后確定研究內(nèi)容，確定區(qū)域內(nèi)5個

代表性的敏感測點位置，擬定實驗方案。

2)從第一點開始實驗，打開風(fēng)速計開關(guān)到“ON”位置，檢查電量，測定量程

參數(shù)，選擇所測試參數(shù)。

3)拔出測試探頭，探桿保持垂直且正對來風(fēng)方向，盡量遠(yuǎn)離人身，避開陽光

直射，避免人體溫度及太陽輻射干擾。

4)開始讀數(shù)，同時手工記錄原始數(shù)據(jù)。每個測點每3分鐘讀數(shù)一次，共計讀

數(shù)15組。

5)依次進(jìn)行第二至五點的測量。

五、數(shù)據(jù)處理

1.實驗原始數(shù)據(jù)（見附表）

2.實驗數(shù)據(jù)處理與分析

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測量結(jié)果：風(fēng)速：測點1>測點5>測點3>測點2>測點4

測量結(jié)果分析：

測點1：此處處于圖書館主樓與東側(cè)附樓連接處的過街樓開口處，風(fēng)速明顯高于其他測點，是因為此處不僅是弧形體塊的轉(zhuǎn)角處，還是個過街樓，被建筑物阻礙的氣流一部分會從這里穿過并加速。出現(xiàn)“通道效應(yīng)”（后面會對測點1做詳細(xì)闡述）。

測點5：此處位于三面圍合的鴻遠(yuǎn)大廳，由于鴻遠(yuǎn)大廳周圍無建筑圍合、一面為開敞空間并且離測點不足100m處即為修遠(yuǎn)湖。水體比熱容大，冬季溫度較周圍溫度高，較易形成局部熱力環(huán)流區(qū)，增大周邊風(fēng)速。

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測點3：此處位于三面圍合的明遠(yuǎn)一區(qū)教學(xué)樓架空層處。該處雖與鴻遠(yuǎn)大廳同為三面圍合且一面圍合方式為無頂?shù)慕ㄖ�中庭，同時緊鄰水體處于局部熱力環(huán)流區(qū)中心。從理論上來看，此處的風(fēng)速應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鴻遠(yuǎn)大廳的風(fēng)速。但在測量結(jié)果上，我們發(fā)現(xiàn)這里的風(fēng)速卻略小于鴻遠(yuǎn)大廳。經(jīng)過思考與分析，我認(rèn)為這是由于該處四周被教學(xué)樓包圍，西北風(fēng)難以吹進(jìn)，并且氣流遇到建筑物后，會在其背后形成渦流區(qū)，而測點3恰巧處于渦流區(qū)中，風(fēng)速較小。但是這里又是熱力環(huán)流區(qū)中心，并且此處架空層較為狹長對風(fēng)起到了一定的聚攏作用，因此，此處相對風(fēng)速仍較大。但是，建筑擋風(fēng)對風(fēng)速的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他因素對風(fēng)速的影響，所以，明遠(yuǎn)一區(qū)教學(xué)樓架空層處的風(fēng)速小于鴻遠(yuǎn)大廳的風(fēng)速。

測點4：此處位于四面圍合的修遠(yuǎn)教學(xué)樓二區(qū)大廳。由于四面圍合通風(fēng)效果較差，風(fēng)速變化曲線較平緩，風(fēng)速較小。局部風(fēng)速較大是因為個別測點位置位于通風(fēng)口，風(fēng)速較大。

測點5：此處位于開敞空間——明遠(yuǎn)湖。風(fēng)速在五個點中平均風(fēng)速最小，趨勢也最平穩(wěn)。從理論上來講，此處下墊面為水體，處于局部熱力環(huán)流區(qū)中心。風(fēng)速應(yīng)較大，但是該處四周被教學(xué)樓包圍，通風(fēng)效果較差。因此，此處風(fēng)速較小。

測量結(jié)果總結(jié)：

1、周邊圍合建筑對周邊風(fēng)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，影響建筑周邊通風(fēng)。

2、下墊面的不同對周邊風(fēng)環(huán)境也產(chǎn)生巨大的影響，當(dāng)下墊面為水體時能增大周邊風(fēng)速，增強(qiáng)建筑空氣對流效果。

3、較為狹長的架空層能夠?qū)︼L(fēng)起到一定的聚攏作用。

4、建筑物緊密相依造成狹長空間（或者是高度有限的消防通道），能夠形成“通道效應(yīng)”。

2)不同測點溫度變化情況（見下圖）

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測量結(jié)果：溫度：測點2>測點3>測點5>測點4>測點1

測量結(jié)果分析：

由圖可清晰的看出，同一測點溫度變化并不明顯，然而各個測點間卻有溫差。我想原因是和太陽輻射有關(guān)，因為測點一至五的測量時間是從早上到中午，在測測點五時恰好正午，太陽輻射最強(qiáng)，所以測點五的溫度最高。同時，測點二三四都在太陽照不到的地方，所以即使當(dāng)時太陽輻射很強(qiáng)，卻對測點影響不大。

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3)

不同測點相對濕度變化情況（見下圖）

相對濕度變化也較為穩(wěn)定，將相對濕度的變化曲線與溫度的變化曲線作比較，猜測濕度可能與溫度變化有一定的關(guān)系。

4)

縱向比較三組數(shù)據(jù)的變化，判斷風(fēng)速與溫度、濕度三者之間的相關(guān)性。

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通過五組數(shù)據(jù)的縱向比較與分析，可以看出風(fēng)速的變化會引起濕度與溫度的變化，雖影響輕微，但規(guī)律仍是可循，即風(fēng)速增大，溫度降低，相對濕度增高；風(fēng)速減小，溫度升高，相對濕度降低。而溫度與濕度的關(guān)系看起來更為明顯，溫度升高，相對濕度下降；溫度下降，相對濕度上升，呈負(fù)相關(guān)，尤以測點五最為顯著。

六、敏感點具體分析

1、測點1

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1)風(fēng)速問題

測點1風(fēng)速明顯大于其他測點，無論是平均速度還是瞬時速度。究其原因，有三點。

第一：風(fēng)吹向圖書館時由于圖書館時被阻礙，使風(fēng)約在1/2處，分為向上向下，側(cè)面則分成向左、向右氣流。而測點1處恰好處于右側(cè)分散而來的區(qū)域中；第二：測點1位于弧形轉(zhuǎn)角處，氣流經(jīng)過建筑轉(zhuǎn)角處，氣流與建筑物剝離，風(fēng)速沿剝離流線加強(qiáng)，橫向剝離風(fēng)有下降趨勢，因此通道處風(fēng)速較大。第三：測點1所處的位置亦可以稱為過街樓，具有聚攏氣流作用，被建筑物阻礙的氣流一部分會從這里穿過并加速。許多建筑中底層架空就是應(yīng)用這個原理做防風(fēng)處理。

2)與其他點的關(guān)聯(lián)

由上文圖表可得知，測點一和測點二溫度和相對濕度十分接近，由左圖可知，且風(fēng)速呈正相關(guān)趨勢。原因則是經(jīng)過測點二通道的風(fēng)分為兩部分，一部分是迎面而來的正對著通道而來的風(fēng)，另一部分則是吹向圖書館而后被

阻礙分流而來的風(fēng)。所以，當(dāng)測點一處有風(fēng)吹過，測點二處必會有測點一

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處分流而來的風(fēng)，且經(jīng)過圖書館弧形體塊的聚風(fēng)作用之后，測點二處的風(fēng)速反而會比測點一處更大。

七、心得體會

通過一學(xué)期的課程學(xué)習(xí)收益匪淺，讓我深刻地認(rèn)識到了除了對建筑功能性、美觀性的考慮，還更應(yīng)關(guān)注到它的舒適性、安全性。

城市生態(tài)環(huán)境與人們的日常生活息息相關(guān)，眾多的失敗設(shè)計案例所引發(fā)的悲劇和不便正在我們身邊發(fā)生著。然而這一切都是通過我們的和設(shè)計來進(jìn)行避免和解決的，來流方向、建筑物與來流風(fēng)向的夾角、建筑物的尺寸、建筑物之間的間距、排列方式等等這些因素在我們設(shè)計的過程中都應(yīng)該細(xì)細(xì)考慮。總的來說，城市作為人類的智慧產(chǎn)物，本身就具有非自然性，如何處理好它與自然之間的矛盾，如何讓兩者很好地融合，如何讓城市自己的環(huán)境中達(dá)到系統(tǒng)的整體最優(yōu)，這將是我們需要研究的重要課題。

而這次的實驗很好地將之前所學(xué)付之實踐，學(xué)會了風(fēng)速、濕度、溫度測量的基本方法，對于城市生態(tài)環(huán)境中的風(fēng)、環(huán)境的理論知識有了更深刻、更直觀的理解。而對于建筑設(shè)計師來說，實踐是我們必不可少的一環(huán)，而所謂設(shè)計感，也是

要構(gòu)筑于實踐之上的，而也只有切合實際腳踏實地才能有更具實用性地好作品。

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附表：測量原始數(shù)據(jù)表

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