綠化空間設計對污染物擴散影響分析
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摘要：在新時代背景下，生態文明建設逐漸被提升日程，我國政府部門不僅關注循環生產與綠色生產的改革力度，更加關注城市生態及污染治理的水平。根據新時代生態文明建設的理念，應將城市污染與生態污染放到同一高度，將生態和諧型城市逐漸作為我國生態文明建設的關鍵內容。因此街谷綠色空間設計逐漸成為政府加強污染治理力度的重要手段，成為營造生態型、和諧型城市的主要要素。本文從模型構建角度出發，結合城市街谷的概念界定及理想模型，探析影響污染物擴散的具體因素，提出相應的應對策略
汽車尾氣對城市環境的污染問題，逐漸受到世界各國環境保護部門的重點關注。特別是在大型城市中，汽車尾氣污染通常超過標準范圍，不僅影響著整個城市的生態建設，更給社會大眾的身體健康帶來嚴重的威脅。因此構建適合國民居住的城市環境，科學規劃城市的空間布局，深化城市街谷的基本特征及其對污染物擴散的影響，逐漸成為我國相關學者及專家研究的重點。街谷綠化空間設計主要包括城市空間布局及空間綠化兩大重要組成部分，然而根據相關調查及實驗分析發現，街谷空間的整體布局是影響污染物擴散的重要因素，也是改善城市空間環境的關鍵性內容。因此從模型構建及數學模擬的層面出發，能夠有效破解街谷空間污染的問題。
1街谷的概念界定及理想模型
1.1街谷的概念界定與具體類型
城市街谷主要指街道兩側擁有連續相連的建筑物，且將街道緊緊包裹其中，形成類似峽谷形態的建筑布局。可以說城市街谷是構建城市結構的主要單元，是我國城市建筑布局及排列的主要類別。而街谷內的污染物與空氣氣流在建筑頂部與流動的空氣完成交換，以此形成比較特殊的氣候環境。即街谷外界的空氣流動，推動街谷內部的氣流流動，并使街谷內部的氣流不斷上升，完成街谷外部與街谷內部空氣氣流的完全交換。而街谷內部的氣候環境的基本特征，能夠受邊界氣流影響，使谷內氣流加速流動，從而形成峽谷效應與街谷旋渦。在結合學層面，街谷的街道寬度與建筑高度的函數比值，可稱為“形狀因子”，且跟街谷氣流的運動形態呈現正相關關系。根據數值模擬與現場觀測的結果，可將街谷氣流運動的的基本形態與背景風向劃分為以下三種。首先是對寬情形，即街谷建筑所形成的氣流場域間不存在相互的影響。其次，是干擾流形態，主要指街谷邊界氣流與上風氣流所構成的旋渦，同下風向的正面氣流場域間存在相互干擾的關系。最后是掠流形態，主要指當建筑物間距不斷縮小時，所形成的回流旋渦。因此，合理規劃街谷氣流能夠有效提升谷內氣流的流動及污染物的擴散，提升城市生態環境的建設質量，推動生態文明建設的有序進行。
1.2理想型街谷模型
根據數學模擬及實際觀測，能夠發現理想型的街谷模型式是將建筑假設為高度相等的排列格局，并忽略了街道方向的層次變化，忽略了缺口對氣流的影響及街谷內圍欄、交通崗等建筑設施的影響，并且將建筑物的背景風向設定為穩定而勻速的氣流流動。在街谷建模過程中，具體研究的內容包括街谷氣流旋渦、街道建筑高度、街道寬度的數值模擬。根據相關研究發現，在街谷形狀因子等于1時，氣流流動由主旋渦引導，并且在街谷頂端能夠有效形成一層明顯的剪切層。街谷空氣及污染物會伴隨谷內的氣流旋渦在建筑間相互回旋，完成背景風向與谷內氣流的有效交換。其具體的交互過程如下，首先空氣污染物會在街谷底部不斷上升，隨后到達背風面，進而沿著背風面持續向上傳導，進而在頂部與建筑頂端的剪切層完成湍流活動，實現有效地氣流擴散并排除谷內空氣污染物的目的。而在真實環境中，建筑的高度、街道的寬度、空間的綠化情況、風速與風向的持續變化、車輛運動所引起的空氣湍流與流動，以及溫度的不均衡分布等因素都是街谷數值模型構建的或然性因素。在具體的空間設計中，必須針對不同的影響因素，對街谷污染物擴散特征及形態進行具體分析。其中街谷綠化空間設計，是影響街谷空氣流動及旋渦運動的重要因素。
2街谷因素對污染物擴散的具體影響
2.1影響污染物擴散的其它因素
根據街谷的具體形態及其對污染物的影響條件，發現能夠有效影響街谷污染物擴散的因素有大氣穩定度、溫度分布、建筑結構及布局、背景風向與風速、城市綠化以及車輛湍流等因素。首先是建筑結構與布局。根據建模模擬發現，建筑布局與結構對街谷污染物擴散與空氣流動具有重要促進作用。建筑高度、幾何結構及街道寬度能夠決定形狀因子的具體數值，使街谷背景風向與谷內氣流形成有效的交互作用，從而形成干擾流或掠流，其中當街谷建筑物的高度不同時，可稱其為不對稱街谷，其中，在“下臺階”視域下，不對稱街谷將形成兩個反向的氣流旋渦，對污染物的擴散有不利影響。而當街谷建筑物沿著街道不斷發生高度變化時，可稱之為不均勻街谷，這種街谷與真實情況十分貼近，能夠有效反應出城市街谷的風向變化的具體特征。能夠提升街谷內部污染氣體的外向傳輸，對街谷污染物具有顯著的正向影響。其次是背景風向風速對街谷污染物擴散的影響，當建筑頂部的氣流的流動速度超過1.3m·s-1時，谷內氣流受背景風主導，而當小于1.3m·s-1時街谷氣流則受溫度、車輛、建筑形態等因素影響。再次，車輛湍流。車輛湍流主要指機動車輛在行駛過程中，對城市街谷內部的湍流及氣流有顯著的影響作用。特別是對街谷底部的氣流流動的影響，能夠有效提升空氣污染物的快速上升，推動污染物的有效擴散。
2.2影響污染物擴散的綠化因素
城市綠化是影響街谷污染氣體擴散的具體因素，具體指植被綠化。綠化空間設計能夠有效阻擋空氣污染物的持續擴散，不利于空氣污染物的向上流動，從而致使污染物停留在街谷底部。而通過對植被影響“街谷污染物及谷內氣流流動”的數值模擬及風洞試驗，能夠有效發現，綠化植被能夠有效降低城市街谷的環流風速，提升了谷內污染氣體的分布密度，特別在背風面及底部的污染氣體的濃度最高。然而迎風向的污染氣體濃度得到了有效的降低。根據模型分析與數值模擬發現，在相同背景風向條件下，采用空間綠化的街谷環境比沒有植被綠化的城市街谷的污染氣體的濃度高7%。且建筑兩側的植被對污染氣體的影響具體包括污染物擴散的影響，空氣的凈化水平。并且空間綠化的形態及質量應滿足機動車輛所引發的湍流氣流的發展要求。然而，街谷空間綠化能夠有效改善建筑溫度的分布，并在不同的氣候環境下，使城市街谷的的大氣變化更加穩定。因此，從整體層面來分析，街谷空間綠化對街谷內部污染氣體的擴散雖然有不利因素，卻能夠有效提升街谷的氣候環境，保障街谷的空氣質量。因此可以說，在街谷綠化空間設計層面上，面臨著巨大的挑戰與問題。其根本原因在于街谷綠化對谷內空氣流動擁有明顯的不利影響，并且比不存在綠化空間設計的街谷的影響，更加顯著。然而從城市建設的角度出發，綠化空間設計不僅能夠有效提升城市美觀度，更能顯著地推進我國的生態文明建設，滿足我國社會主義現代化建設的發展需求。因此，深入研究綠色植被對街谷污染物擴散的具體影響，能夠幫助我國城市規劃部門，有效提升綠化空間設計的有效性與實效性。在傳統的綠化空間設計層面，設計師主要根據植被綠化的審美性、人文性、功能性等要求，對城市空間進行綠化設計，儼然忽略了城市街谷的環保需求，因此，充分研究綠色植被對污染物擴散的影響，能夠有效提升綠化空間的綜合性。
3街谷綠色空間設計的具體方案
3.1構建實驗設計預設
根據上述研究發現，綠色植被對城市街谷具有較為諸多不利的影響，容易在背風面形成污染堆積，然而在迎風面，綠色植被卻能夠有效降低污染物的濃度。因此，為有效提升城市綠色空間的設計效用。需要從以下兩個層面對污染物擴散的影響因素進行實驗。首先，由于迎風面污染物濃度較低，因此應選取城市街谷迎風面為實驗場所，并對綠色植被的幾何形體、空間布局及分布區域進行甄別。其次，結合不同的影響因素，降低綠化植被對污染物擴散的不利影響。可以選用合適的建筑結構與布局、機動車輛的湍流效應等因素，并通過不同要素的變換與組合，甄選出有效的空間綠化條件。通常來講，在形態數值達到一定數值后，谷內氣流容易形成漩渦，可加快污染物的擴散，保障城市空間的生態環境質量。因此，在街谷綠化空間設計工作中，設計者必須將綠化空間設計與影響街谷污染物擴散的諸多因素建立聯系，通過相互作用，提升綠化空間設計的有效性與實效性。
3.2構建空間綠化模型
模型構建與數值分析是明確影響街谷污染物擴散因子的重要工具，同時也是合理規劃綠化空間設計內容的有效手段。在建筑高度、街道距離的設計中，相關負責人需要將城市綠化作為重要的影響因素，并通過改變不同的布局方式及地理位置，使其影響因素不斷降低，以此實現從整體層面，規劃綠色空間布局的目的。而在植被選擇的過程中，相關學者及專家應根據不同植被（樹木、灌木、景觀植物）的模型數值，考察植被對污染物擴散的影響系數，并選擇影響系數相對較小的綠化植被。然而值得注意的是，城市空間設計不僅需要美觀度、更需要人文性，因此，為有效提升空間設計的多樣性與實效性，相關專家及學者，不僅需要充分考慮不同景觀植物對街谷氣流的影響，更需要考慮植被的外在表現及人文內涵。此外，相關學者及專家應在模型研究的過程中，結合綠色空間設計的形態結構及特征，應用不同的空間結構，研究綠化空間結構對街谷污染氣體擴散的影響，并努力探尋出能夠有效緩解污染物滯留問題的空間設計手段。
3.3完善街谷街區結構
根據影響街谷污染氣體的因素，能夠發現除從城市建筑高度、溫度濕度及機動車輛外，還有風向與風速等因素，其中街谷街區的布局與結構對風向與風速的影響顯著，因此，在綠化空間設計的過程中，相關學者及專家應結合模型分析與數值運算，合理規劃街區的空間布局。然而根據實際的城市規劃特征及規律，在街區街道中構建建筑類設施具有諸多的不利影響，難以滿足國民的出行需求。因此，可以采用種植綠色植被的方式，改變街谷附近的街區風速與風向，使街谷內部的氣流流動更加快速，從而降低街谷內部綠化植被對谷內污染氣體擴散的影響。與此同時也極大地提出街區的綠化率，增強了城市的美觀度，推動了我國城市現代化發展的進程
4結語
影響街谷污染氣體擴散的因素有很多，主要包括綠色植被、建筑布局與結構、風速風向、機動車輛及溫度濕度等因素。其中綠色植被對污染氣體的影響較為顯著，給城市綠化空間設計工作帶來了諸多的挑戰，因此，相關專家及學者應從模型構建與數值分析的角度出發，通過試驗設計、模型構建及街區規劃等手段，減小綠色空間設計對城市街谷的影響，滿足我國生態文明建設的發展需求。
參考文獻
[1]梁廷政,柳靖,牛旸旸.空氣溫度差異對城市街道峽谷通風及污染物分布特征影響的研究[J].建筑科學,2019(2):108-115.
[2]呂萍,袁九毅,張文煜.城市街谷幾何結構對街谷內流場及污染物濃度場影響的數值模擬[J].高原氣象,2004(4):534-539.
[3]王宏亮,龍惟定.街道峽谷內污染物擴散對周邊建筑物自然通風影響的研究進展[J].暖通空調,2009(1):20-23+140.
[4]謝海英,關欣,沐賢維,李曉,溫雅.基于流場驗證的紊流施密特數對街道峽谷污染物擴散數值模擬的影響[J].上海理工大學學報,2018(5):466-474.
作者：許亦竣 單位：浙江農林大學 風景園林與建筑學院
