前 言隨著城市化進程的推進，城市中心區(qū)人口高度聚集，城市空間布局高度密集，導致了室外通風不良、熱舒適度低等城市微氣候問題。城市微氣候的形成除了受到宏觀氣候因素的影響，還與城市形態(tài)特征有著密切的關系。街區(qū)是城市構成的基本單元，不同形態(tài)及界面的街區(qū)，其內(nèi)部空間的熱傳遞特征必然不同，進而表現(xiàn)出不同的微氣候特征。街區(qū)尺度的微氣候是整個城市微氣候的有機組成，從改善城市微氣候的角度出發(fā)，良好的街區(qū)形態(tài)設計能夠改善通風狀況、調(diào)節(jié)室外氣溫，緩解城市微氣候問題。近年來，由于城市化進程的加快，平原城市中心區(qū)街區(qū)空間表現(xiàn)出高度密集，且復雜多樣的街區(qū)形態(tài)特征，街區(qū)空間的這些變化使得城市微氣候問題日趨突顯。即使是寒冷地區(qū)的平原城市，其中心區(qū)在夏季也出現(xiàn)了嚴重的高溫化問題。因此，本書的研究聚焦于寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)與微氣候的耦合機理與優(yōu)化調(diào)控方法，從以下三個方面展開研究：首先，作者采用定性的類型描述與定量的指標描述相結(jié)合的方法，實現(xiàn)了對寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)進行全面概括與精準描述。在定性的類型描述研究中，作者參照形態(tài)學、類型學的研究方法，采取街區(qū)建筑功能與建筑容量相結(jié)合的主題分類方式，依據(jù)石家莊、鄭州和西安三個典型案例城市中心區(qū)1000MX1000M的街區(qū)切片研究單元眾樣本，將寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)的街區(qū)形態(tài)進行分類和梳理，共歸納出三個大類（十三個小類）的街區(qū)形態(tài)類型(Block Morphology Type)。在定量的指標描述研究中，作者基于街區(qū)尺度城市微氣候的形成因素，依據(jù)指標描述的適用性、指標計算的便捷性和納入規(guī)范的可操作性原則，共篩選出建筑功能混合度、建筑密度、容積率、平均天空開闊度、平均迎風面積比、平均建筑高度、平均街道高寬比和綠地率八個與街區(qū)形態(tài)相關的量化指標，以此對寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)進行量化指標描述。然后，作者采用現(xiàn)場實測與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法分析寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)與微氣候的耦合機理。在依據(jù)鄭州市夏季典型日現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證和校準了城市微氣候模擬軟件ENVI-met數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性后，作者以寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)十三種街區(qū)形態(tài)類型的典型模型為樣本，利用ENVI-met軟件分析街區(qū)空間內(nèi)部水平對流傳熱和下墊面釋放的顯熱與潛熱通量對街區(qū)空間氣溫升高的影響機理，發(fā)現(xiàn)了寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)1KM2街區(qū)尺度的微氣候指標與街區(qū)形態(tài)量化指標之間的一系列相關關系。依據(jù)這些街區(qū)形態(tài)與微氣候的數(shù)值關系，作者從街區(qū)形態(tài)對微氣候的影響機理以及構建舒適微氣候的街區(qū)形態(tài)設計兩個方面揭示了寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)與微氣候的耦合機理。研究證明：造成寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)空間夏季高溫化的主要原因來自街區(qū)空間形態(tài)及其空間界面屬性的綜合影響，以構建舒適微氣候的角度進行街區(qū)形態(tài)設計需從空間形態(tài)及其界面屬性兩方面入手。*后，作者基于寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)與微氣候的耦合機理分析，依據(jù)控制得熱和加速散熱的原則，歸納出改善夏季高溫的街區(qū)形態(tài)調(diào)控方法，并利用ENVI-met軟件模擬比較各種調(diào)控方法對降低夏季室外氣溫的貢獻率，綜合考慮街區(qū)形態(tài)調(diào)控方法對微氣候改善的貢獻率、適用性和可操作性等因素，獲得有助于改善夏季微氣候的寒冷地區(qū)平原城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)優(yōu)化調(diào)控方法：①采取街區(qū)建筑東西向錯位布局的調(diào)控方法能夠?qū)ι虅招徒謪^(qū)室外空間起到一定的降溫效果，但對商住型和居住型街區(qū)降溫效果不明顯；②采取降低街區(qū)建筑在夏季主導風向上迎風面積大小的調(diào)控方法能夠?qū)ι套⌒团c居住型街區(qū)夏季高溫問題起到輕微的緩解作用，但對商務型街區(qū)降溫效果不明顯；③采取適度提高道路圍合地塊*北一排建筑高度的調(diào)控方法能夠緩解商住型與居住型街區(qū)室外空間部分區(qū)域的夏季午后高溫問題，但對商務型街區(qū)降溫效果不明顯；④采取適度提高街區(qū)平均街道高寬比的調(diào)控方法對商住型與居住型街區(qū)緩解夏季午后高溫問題具有很好的調(diào)節(jié)效果，但對商務型街區(qū)降溫效果不顯著；⑤采取增加街區(qū)空間綠地面積與樹木數(shù)量的調(diào)控方法是對所有街區(qū)類型都適用的方法，該方法可以有效緩夏季高溫問題；⑥采取提高街區(qū)地表面以及建筑外表面反照率的調(diào)控方法可以緩解夏季午后高溫問題，該方法對容積率＞3.5或建筑密度＞30%的街區(qū)降低夏季午后室外氣溫的效果顯著；⑦采取只提高街區(qū)地表面反照率的調(diào)控方法也可以緩解夏季午后高溫問題，該方法對容積率3.5的街區(qū)降低夏季午后室外氣溫的效果顯著。本書以寒冷地區(qū)平原城市夏季為例，系統(tǒng)探究了城市中心區(qū)街區(qū)形態(tài)與微氣候的耦合機理與優(yōu)化調(diào)控方法，研究結(jié)論希望為規(guī)劃師、建筑師和城市建設管理者提供有益參考。