长安大学城市环境与城市生态实验报告

城市环境与城市生态

实验报告

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姓名:

指导教师：

日期：

长安大学建筑学院城乡规划系

长安大学渭水校区风热实验报告

——不同建筑形体和不同下垫面对城市风（热）环境的影响摘要：“风环境”是指室外自然风在城市地形地貌或自然地形地貌影响下形成的受到影响之后的风场，包括城市的风向、风速以及影响城市风向、风速的因素以及其对城市大气环境的影响。一些建筑物由于本身结构造型的特点，会直接影响其周边的风环境，所以此次选取具有不同围合方式的建筑进行深入的分析研究。

关键词：风环境建筑围合下垫面建筑布局过街楼

一、实验名称

不同建筑形体和不同下垫面对城市风（热）环境的影响。（以长安大学渭水校区为例）

二、实验目的

了解不同建筑形体和不同下垫面对城市风热环境的影响情况，并掌握风热环境的测量及评价方法，并对所处环境的风热环境质量做出定性分析；掌握智能热线式风速计的使用方法。通过测定建筑有代表性测点的温度、风速和相对湿度，并进行深入分析，来探究建筑形体、布局对于环境的影响和改造，从而将课堂上关于城市环境与城市生态的理论联系实际。

三、实验仪器

测量仪器：TES1341智能热线式风速计

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四、实验内容

在长安大学渭水校区选取五个不同的敏感点，测其风速，温度和相对湿度湿度，整理分析测量结果。

1.测点选择

测点一：图书馆主楼与东侧附楼连接处的过街楼开口处（两面围合）测点二：修远教学楼二区大厅（四面围合）

测点三：明远一区教学楼架空层处（三面围合）

测点四：明远湖（开敞空间）

测点五：鸿远大厅（三面围合）

图4-1-1测点选择分布图

2.对测点建筑形体的分析

测点一为图书馆主楼与东侧附楼连接处的过街楼开口处，此过街楼为图书馆的消防通道。两面围合并且为弧形建筑的转角处，为整个大体量的弧形建筑的唯一开口处，起到消防/通风的作用。测点二为修远教学楼二区大厅，四面围合中庭加盖玻璃顶棚。测点三为明远一区教学楼架空层处，三面围合，

北侧的围合方

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式为中庭围合，其余三面全部为开敞的柱廊空间。南侧紧邻明远湖。测点四为开敞空间明远湖，为周边教学楼围合。测点五为三面围合的鸿远大厅，其中一面正对开敞空间。

分析总结：

①建筑的围合程度：测点2>测点3=测点5>测点1>测点4

②建筑的围合要素：测点2：墙、门、玻璃顶棚；

测点3：柱子、墙、周边教学楼围合；

测点5：墙、门、玻璃顶棚、柱子；

测点1：墙、柱子、出挑平台；

测点4：开敞空间无围合要素。

③建筑周边环境要素：测点2：东侧为开敞空间——广场；

测点3：北侧为建筑内庭围合，南侧为明远湖；

测点5：南侧为建筑形体凹陷形成的开场空间，东侧

距建筑100m左右为修远湖，西侧为开敞空间——西区运动场；

测点1：为弧形建筑体块——图书馆的组成部分，南

北两侧分别为开敞空间——图书馆前广场和较为开场的空间——校园绿化；

测点4：四周为教学楼建筑围合。

④下垫面类型：测点2：硬质铺地；

测点3：硬质铺地；

测点5：硬质铺地；

测点1：硬质铺地；

测点4：水体。

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3.实验结果预测

①温度：测点4>测点2>测点5>测点3>测点1

②湿度：测点4>测点2>测点5>测点3>测点1

③风速：测点1>测点3>测点5>测点2>测点4

4.测量时间：1月7日8:45——12:46每测点45分钟。

5.天气情况：晴，前一日阵雨

6.实验方法和步骤

1)充分调研，与同组人员及指导老师讨论后确定研究内容，确定区域内5个

代表性的敏感测点位置，拟定实验方案。

2)从第一点开始实验，打开风速计开关到“ON”位置，检查电量，测定量程

参数，选择所测试参数。

3)拔出测试探头，探杆保持垂直且正对来风方向，尽量远离人身，避开阳光

直射，避免人体温度及太阳辐射干扰。

4)开始读数，同时手工记录原始数据。每个测点每3分钟读数一次，共计读

数15组。

5)依次进行第二至五点的测量。

五、数据处理

1.实验原始数据（见附表）

2.实验数据处理与分析

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测量结果：风速：测点1>测点5>测点3>测点2>测点4

测量结果分析：

测点1：此处处于图书馆主楼与东侧附楼连接处的过街楼开口处，风速明显高于其他测点，是因为此处不仅是弧形体块的转角处，还是个过街楼，被建筑物阻碍的气流一部分会从这里穿过并加速。出现“通道效应”（后面会对测点1做详细阐述）。

测点5：此处位于三面围合的鸿远大厅，由于鸿远大厅周围无建筑围合、一面为开敞空间并且离测点不足100m处即为修远湖。水体比热容大，冬季温度较周围温度高，较易形成局部热力环流区，增大周边风速。

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测点3：此处位于三面围合的明远一区教学楼架空层处。该处虽与鸿远大厅同为三面围合且一面围合方式为无顶的建筑中庭，同时紧邻水体处于局部热力环流区中心。从理论上来看，此处的风速应远远大于鸿远大厅的风速。但在测量结果上，我们发现这里的风速却略小于鸿远大厅。经过思考与分析，我认为这是由于该处四周被教学楼包围，西北风难以吹进，并且气流遇到建筑物后，会在其背后形成涡流区，而测点3恰巧处于涡流区中，风速较小。但是这里又是热力环流区中心，并且此处架空层较为狭长对风起到了一定的聚拢作用，因此，此处相对风速仍较大。但是，建筑挡风对风速的影响程度远远大于其他因素对风速的影响，所以，明远一区教学楼架空层处的风速小于鸿远大厅的风速。

测点4：此处位于四面围合的修远教学楼二区大厅。由于四面围合通风效果较差，风速变化曲线较平缓，风速较小。局部风速较大是因为个别测点位置位于通风口，风速较大。

测点5：此处位于开敞空间——明远湖。风速在五个点中平均风速最小，趋势也最平稳。从理论上来讲，此处下垫面为水体，处于局部热力环流区中心。风速应较大，但是该处四周被教学楼包围，通风效果较差。因此，此处风速较小。

测量结果总结：

1、周边围合建筑对周边风环境产生巨大的影响，影响建筑周边通风。

2、下垫面的不同对周边风环境也产生巨大的影响，当下垫面为水体时能增大周边风速，增强建筑空气对流效果。

3、较为狭长的架空层能够对风起到一定的聚拢作用。

4、建筑物紧密相依造成狭长空间（或者是高度有限的消防通道），能够形成“通道效应”。

2)不同测点温度变化情况（见下图）

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测量结果：温度：测点2>测点3>测点5>测点4>测点1

测量结果分析：

由图可清晰的看出，同一测点温度变化并不明显，然而各个测点间却有温差。我想原因是和太阳辐射有关，因为测点一至五的测量时间是从早上到中午，在测测点五时恰好正午，太阳辐射最强，所以测点五的温度最高。同时，测点二三四都在太阳照不到的地方，所以即使当时太阳辐射很强，却对测点影响不大。

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3)

不同测点相对湿度变化情况（见下图）

相对湿度变化也较为稳定，将相对湿度的变化曲线与温度的变化曲线作比较，猜测湿度可能与温度变化有一定的关系。

4)

纵向比较三组数据的变化，判断风速与温度、湿度三者之间的相关性。

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通过五组数据的纵向比较与分析，可以看出风速的变化会引起湿度与温度的变化，虽影响轻微，但规律仍是可循，即风速增大，温度降低，相对湿度增高；风速减小，温度升高，相对湿度降低。而温度与湿度的关系看起来更为明显，温度升高，相对湿度下降；温度下降，相对湿度上升，呈负相关，尤以测点五最为显著。

六、敏感点具体分析

1、测点1

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1)风速问题

测点1风速明显大于其他测点，无论是平均速度还是瞬时速度。究其原因，有三点。

第一：风吹向图书馆时由于图书馆时被阻碍，使风约在1/2处，分为向上向下，侧面则分成向左、向右气流。而测点1处恰好处于右侧分散而来的区域中；第二：测点1位于弧形转角处，气流经过建筑转角处，气流与建筑物剥离，风速沿剥离流线加强，横向剥离风有下降趋势，因此通道处风速较大。第三：测点1所处的位置亦可以称为过街楼，具有聚拢气流作用，被建筑物阻碍的气流一部分会从这里穿过并加速。许多建筑中底层架空就是应用这个原理做防风处理。

2)与其他点的关联

由上文图表可得知，测点一和测点二温度和相对湿度十分接近，由左图可知，且风速呈正相关趋势。原因则是经过测点二通道的风分为两部分，一部分是迎面而来的正对着通道而来的风，另一部分则是吹向图书馆而后被

阻碍分流而来的风。所以，当测点一处有风吹过，测点二处必会有测点一

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处分流而来的风，且经过图书馆弧形体块的聚风作用之后，测点二处的风速反而会比测点一处更大。

七、心得体会

通过一学期的课程学习收益匪浅，让我深刻地认识到了除了对建筑功能性、美观性的考虑，还更应关注到它的舒适性、安全性。

城市生态环境与人们的日常生活息息相关，众多的失败设计案例所引发的悲剧和不便正在我们身边发生着。然而这一切都是通过我们的和设计来进行避免和解决的，来流方向、建筑物与来流风向的夹角、建筑物的尺寸、建筑物之间的间距、排列方式等等这些因素在我们设计的过程中都应该细细考虑。总的来说，城市作为人类的智慧产物，本身就具有非自然性，如何处理好它与自然之间的矛盾，如何让两者很好地融合，如何让城市自己的环境中达到系统的整体最优，这将是我们需要研究的重要课题。

而这次的实验很好地将之前所学付之实践，学会了风速、湿度、温度测量的基本方法，对于城市生态环境中的风、环境的理论知识有了更深刻、更直观的理解。而对于建筑设计师来说，实践是我们必不可少的一环，而所谓设计感，也是

要构筑于实践之上的，而也只有切合实际脚踏实地才能有更具实用性地好作品。

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附表：测量原始数据表

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