基于人群活力的北京市延庆区城市公园风环境评价

基于人群活力的北京市延庆区城市公园风环境评价

 

摘要：【目的】已有风环境研究多从单一条件对城市空间风环境进行评价并提出优化策略，忽略了人群有效活动空间的影响，以简化体块代替公园物理环境部分要素，一定程度影响了风环境模拟分析结果的准确性。

 

【方法】以占北京市风力资源70%的延庆区4个典型城市公园为对象，从公园人群游憩活力视角，结合场景建模技术、通讯探针和人工智能识别技术，确定公园游客活动范围，以此作为公园风环境评价的研究区域；利用不同季节风速、风压和涡旋分布等评价要素量化评价公园风环境质量，并以公园风环境质量综合评价来表征公园现状风环境质量优劣程度；以公园风环境质量评分方式相关性评价来表征公园进行风环境适应性改造的难易程度。

 

【结果】结果表明：百泉公园现状风环境质量最差，且评分随季节变化呈现出明显差异性和不规律性；集贤城市森林公园风环境质量评分随季节变化有规律地逐渐减小，且进行风环境适应性改造难度最小。

 

【结论】研究建立了全面的公园风环境质量评价体系，对延庆区城市公园建设和管理具有应用价值，为华北地区城市公园风环境质量评价提供创新方法。

 

在国家生态文明建设思想和“双碳”目标下，城市绿地规划建设以全域绿色空间规划理念和以人民为中心的“公园城市理念”为支撑，呈现新的发展形势。城市公园绿地是构建“公园城市”的核心要素之一，是城市为居民提供健康服务的重要绿色基础设施和城市空间[1-2]。在多风地区，风环境是衡量城市公园生态质量和影响公园游憩人群活力的重要环境因素，决定着城市公园的游憩服务质量。

 

在风环境的研究角度方面，目前国内外对于风环境的评价标准和研究角度呈现多元化趋势。Emil和Robert从风环境安全性角度按照风速大小是否会影响人的行动以及多大程度影响人的行动对风环境质量进行分类，指出行人高度风速大于5m/s将会对人的安全性产生一定的影响[3]；Lynch和Hack使用当量风速来描述人的行为舒适度[4]；Kenjere?同样从舒适度角度，使用湍流模型模拟了校园内不同植被对公共空间风环境的影响，指出不同种植被对于校园内强风的削弱和阻挡作用的差异性[5]；Boettger从空气污染物角度展开研究，认为风速与空气污染有很大关系，将地面风速小于3.6m/s作为有利当地空气污染扩散的重要指标[6]。

 

在风环境的研究方法方面，随着计算机技术的不断发展，计算流体动力学（computationalfluiddynamics,CFD）模拟技术逐渐在建筑学、城乡规划学和风景园林学等领域得以应用。Endalew等对行人高度的风环境进行模拟[7]；Yoshie等用CFD模拟建筑风环境，并通过模拟结果对人行高度的风环境舒适度进行预测[8]；Richards等运用CFD模拟技术对奥克兰市中心的开放空间风环境进行模拟，并研究空间形态和风环境的关系[9]。

王国光等结合分步模拟法和组合模拟法对传统村落原真风环境进行逐一模拟与评价[10]；刘滨谊等通过同济大学彰武路宿舍区的风环境数据实测与CFD模拟，提出适应风环境的绿地布局优化策略[11]；齐羚等以沟谷型的西井峪村为研究对象，对其微气候环境进行基础调查研究和数值模拟分析，研究风、湿、热等微气候要素与村落山水格局间的耦合关系和相互作用机制[12]。上述研究对数值模型进行了模拟精度评价，验证了数值模拟的可靠性。

 

已有风环境研究成果显著，但多是从单一条件出发对城乡空间风环境进行评价和优化，不仅无法准确描述地块风环境质量，在量化评价中也忽略了人群有效活动空间的影响。同时，在进行CFD模拟时，多以简单的抽象体块模型代替建筑及景观环境，忽略了真实物理环境的复杂性，在一定程度上影响模拟分析结果的准确性。

本研究尝试从公园人群活力视角出发，以实地调研勘测生成的公园三维点云模型为环境基础，利用不同季节风速、风压和涡旋分布等评价要素量化评价公园风环境质量，并建立全面的评价流程和框架体系，以期满足多风地区城市公园风环境评价需求。

 

1研究区域及研究对象

 

1.1研究区域

 

延庆区地处北京西北部，面积约1995km2，是首都西北部重要的生态保育及区域生态治理协作区、生态文明示范区、国际文化体育旅游休闲名区。全域绿色生态空间众多，绿地类型多样，截至2021年，全区森林覆盖率达到61.63%，绿地率为60.76%，人均公园绿地面积45.33m2，各类绿地统计指标均处于北京市领先水平①。延庆区风能资源丰富，其中延庆官厅风口70m高平均风速达7m/s以上，年有效风力发电时间为2000h，风力资源占全北京市的70%[13]。多风天气不仅影响着人们的日常出行和游憩活动，还可能引发沙尘灾害。因此，结合延庆区风环境特征，对其城市公园进行评价具有重要意义。

 

1.2研究对象

 

选取《延庆分区规划（国土空间规划）（2017年—2035年）》中延庆新城边界内部4个典型小型城市公园为研究对象，分别为香水苑公园、百泉公园、集贤城市森林公园和迎宾公园。这4个公园对于居民日常游憩、公园体系发展有着重要承载和支撑作用。