城市“热浪”——基于热岛效应下高温灾害的预防与保护

艾景奖组委会

2022/08/30 18:38

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作品编号:ILIA-S-202211311
主创姓名:王敏学
设计成员:项欣宇 常译之 杨昊璇
申报类别:方案设计 - 生态修复改造类 - 城市更新
项目名称:城市“热浪”——基于热岛效应下高温灾害的预防与保护
院校名称:西安建筑科技大学-艺术学院
指导老师:李绍文 、孙子文
设计时间:2022-08-18
项目地点:上海市
项目规模:7863公顷
项目类别:方案设计-生态修复改造类-城市更新

现状平面图、区位分析图、背景问题分析图、人群分析图

随着城市化进程的加速,人类活动对全球的气候环境的影响加剧,热岛效应已经成为世界性的问题,近期热射病的出现更是引起了广泛关注。长时间持续的高强度高温天气已经成为亟待解决的社会问题。上海作为中国的超大城市,城区人口总数高达1987万,基础设施发达、建筑密度也相对较高,因此经常在夏季出现极端高温天气,对城市的生态环境、人群的身体健康和城市的经济发展都造成了不可忽视的负面影响。针对以上问题,本设计通过景观的途径提出缓解策略,希望为解决高温热浪问题提供一些可能。

设计说明

随着城市化进程的加速,人类活动对全球的气候环境的影响加剧,热岛效应已经成为世界性的问题,近期热射病的出现更是引起了广泛关注。长时间持续的高强度高温天气已经成为亟待解决的社会问题。上海作为中国的超大城市,城区人口总数高达1987万,基础设施发达、建筑密度也相对较高,热岛效应显著。经常在夏季出现极端高温天气,对城市的生态环境、人群的身体健康和城市的经济发展都造成了不可忽视的负面影响。针对以上问题,本项目通过景观的途径提出缓解策略,希望为解决高温问题提供一些可能。 首先对上海市的气候环境进行时空两个维度的分析,对城市热环境的基本状况有所了解,结果表明:靠近周边城市的区域的高温问题比较严重,持续高强度的高温天气与降雨持续在6-8月,影响到人正常的室外活动和城市生态系统。其次通过景观的手段改变城市热环境:对屋顶、道路、硬质广场、地下四类地块进行针对性的设计,从物理环境的角度进行降温及节能优化。最后,为保证以上策略更好实施,设计中加入了互动机制,通过景观小品进行景观叙事,普及城市热环境知识,提升相关公众认知;通过对人群景观偏好调查进行设计,满足公众景观期望;通过积分奖励机制促进公众对屋顶、街道绿化的维护管理,推动城市绿色发展。

场地气候及热环境分析图、现状效果图

对上海市的气候环境进行时空两个维度的分析,对城市热环境的基本状况有所了解:从时间维度看,夏季高温问题较为突出,高温与降雨天气集中在5-9月,在6-8月紫外线指数较高且日照时间长,影响暴露在外的行人的正常室外活动。风速在夏季普遍较高,形成热岛环流,有高温灾害与雨洪灾害爆发的潜在风险。一年的时间中,人群仅在351个小时(约半个月)内感到热舒适,其他时间均需要靠遮荫或采暖营造舒适的人居环境,这对城市能耗带来不小的负担。对于空间角度的热环境分析,通过根据人口密度、人口比重、相关避暑和医疗设施分布、土地利用类型以及归一化植被指数与差异水体指数等对于易受灾人群和易受灾区域进行分析,结合直观的高强度高温地区筛选出上海市高温灾害的重点区域,结果表明:靠近周边城市的区域的高温问题比较严重,靠海的部分受海洋环境的影响更大,热环境相对舒适,市中心虽然地表温度较高,但基础设施发达,医疗水平、纳凉设施完善,高温问题程度较轻。

屋顶策略分析图、广场策略分析图、街道策略分析图、地下策略分析图、装置设计图

从改造物理环境缓解高温和提升社会参与度使人群自发做出有利于缓解热岛效应的积极行动两个方面进行设计。将城市的不透水表面进行分类,针对不同特点的表面做出相应的改造措施: 1.屋顶:上海市建筑密度高,从社会景观公平、经济效益、生态节能等各方面看,屋顶都是不可忽视的区域。屋顶可以使用高反射材料与致热相变材料,结合通风、蓄水、植被进行降温。有效减少居民对空调的使用频率,同时能缓解地表径流,削弱热岛效应附带的不良影响。 2.广场:城市中大面积硬质铺装主要是广场,这类地块普遍缺乏遮荫,小气候环境舒适度不高,极大降低了居民的使用率。因此在广场分布自动感应遮阳装置,作为景观小品的同时有效提升硬质景观的使用时长,装置主要能源来源于太阳能。 3.街道:城市道路在城市不透水表面中的占比较大,且高温天气下不得不暴露在户外环境的行人是中暑高发人群。因此本设计通过对主干道和次干道的改造:利用植物、建筑或景观小品组合,控制高度形成遮荫,控制宽度变化形成小型风廊;使用良好的透水材料改善城市水循环的方式降温,保证行人的体感舒适度。 4.地下:经过先前的分析发现上海的地表温度变化较大,但地下的温度较为稳定,利用地下温度改善城市热环境是很好的选择,构建地下网络,利用地热交换系统合理控制部分重点高温区域;或适度开辟地下空间作为高温时期的活动区域都在一定程度上缓解了高度发达城市降温改造困难的压力。 为保证以上策略更好实施,设计中加入了互动机制,结合景观小品中普及城市热环境知识,提升相关公众认知;通过对人群景观偏好调查进行设计,满足公众景观期望;通过积分奖励机制促进公众对屋顶、街道绿化的维护管理,推动各方绿色发展。

概念设计平面图、策略梳理分析图、灵感来源图、效果图

通过景观将城市各处连接起来,形成视觉上的联系,也能潜移默化地提升公众对城市环境的责任心。大规模的屋顶农场提升城市绿化率;城市冰点分布在各处,结合各种景观小品如刻字铺装、镂空廊架进行景观叙事表达,从各方面尽力做好高温灾害的预防与保护;植物配置方面,采用上海常见的凌霄花用于垂直绿化,搭配同色系的草本灌木,形成连续统一的景观,引导高温时期中暑行人前往城市冰点进行休息。

设计感悟

将长期存在并愈演愈烈的城市高温问题带入公众视野,通过大数据获取信息,结合计算机可视化的方式将问题具象化,并以此为依据进行更有针对性、更绿色节能的方法对城市的热环境、微气候进行改善。项目同时考虑到公众与景观的关系,通过景观促进自下而上的城市更新方式,引导公众自发进行对城市有益的活动。

设计亮点

本设计亮点在于通过大数据对城市状况进行分析:用GIS相关知识分析出上海市高温问题较为严重的区域、通过气象软件对城市气象数据进行可视化分析、通过空间句法分析人流聚集区域并计算出最有可能的通行性区域,基于以上分析提出更有效的景观策略,从而进行更有针对性、更智能合理的设计。 设计考虑到对人的关怀并兼顾了对自然的重视:通过屋顶农场的相关策略加强公众参与绿色城市发展;使用太阳能、雨水等天然资源作为互动或遮阳装置的能量来源;基于人体热舒适进行街道微气候优化;利用地热和地下空间进行高温紧急避灾,从景观的角度营造舒适的人居环境与绿色城市环境。
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