摘要:快速的城市化，居民環境意識的提高，人們越來越關注影響自身生活質量的小區室外環境;而小區的室外風環境是小區環境的重要組成部分。從目前對住區風環境的研究成果和要素來看，更多的研究只單純從風環境模擬技術的角度，又或是單一地從風環境影響要素進行研究，系統性不夠。因此，探索不同布局形式下住宅小區容積率與其風環境的關系，是住區環境研究的重要方向。從實驗成本、成果周期、表現方法、應用程度等方面綜合考量，選用計算機數值模擬方法進行研究。依據前人的研究成果，將城市住宅小區分為4種典型的布局模式:錯列式、行列式、圍合式、點群式;通過實地調研收集眾多贛州中心城區住宅小區的平面圖、容積率、建筑密度、戶型等基礎資料后，綜合考慮日照間距、防火間距和衛生距離等要求，結合各布局模式的空間特點，抽象歸納總結得到4種建筑高度下4種典型布局的16種接近極限的容積率住宅小區理想化空間布局模式，作為模擬研究的實驗模型。依據贛州市區的氣象數據，來設置模擬的具體環境參數，借助CFD數值模擬技術手段進行模擬研究;以小區人行高度處的風速、風速頻率作為評價標準，得到各住宅小區的風環境數據;通過對模擬數據的統計和分析，總結得出容積率與小區室外風環境的定量和定性關系，發現小區的平均風速與建筑容積率、建筑密度存在拋物線性關系，小區的最大風速與建筑容積率、建筑密度存在線性正相關，小區最大風速都與建筑高度呈線性正相關;進而對不同容積率的城市住宅的風環境進行評價，得到一個不同布局形式下不同容積率的風環境評價表，供規劃設計人員參考選用。在規劃建設中給出住宅容積率和空間布局的具體策略及建議，以便在住宅小區設計的初級階段，就做好小區方案的風環境評價分析，及時發現對風環境的不利因素，進而修改規劃設計，以改善住宅小區的室外通風環境。

　　關鍵詞:住宅小區;容積率;布局形式;贛州市;風環境；環境論文發表

　　1城市住宅容積率的風環境模擬研究現狀目前對住區風環境的研究，已取得一定的成果。哈爾濱工業大學的李云平研究了冬季風影響下，寒地不同平面組合形式高層住宅小區的風環境狀況，得到一些定性和定量的影響規律[1]。湖南大學的楊濤通過對夏熱冬冷地區住宅小區空間布局模式和要素的分析，得到各高層住宅小區空間布局模式的風環境適應性設計策略[2]。華南理工大學的張卓鵬以廣州市圍合式住宅小區組團作為研究對象，結合現狀實測和計算機數值模擬手段，研究得到了室內風壓通風能力和組團規劃設計參數之間的數量關系[3]。張磊、黃欣等人針對綠色住宅小區建筑布局的風環境設計，提出針對季風導向住宅小區的風環境優化策略[4]。

　　從目前的研究成果來看，更多的研究只單純地從風環境模擬技術的角度出發，系統性不夠，研究成果還停留在定性的結論階段;從研究要素來看，眾多的研究還是從單一的風環境影響要素進行研究。從住區容積率的研究成果來看，容積率的確定方法還不夠系統和科學，未就風環境與住區容積率的關系做相應的考量[5]。

　　1.1城市住宅容積率與住區風環境之間的關系

　　城市的住宅容積率和住區的布局和住宅的層數(高度)密切相關，不同的容積率對應不同的布局和住宅層數，這些因素對住區的風環境會產生不同的影響。住區的布局方式一般可分為圍合、聯排、點式等多種布局方面，結合不同的層數和日照間距，就可以確定一個小區的住宅容積率。因此，城市住宅容積率對通風的影響不是直接的，城市住區的風環境除了受到所處的地理位置和城市風氣候影響，也受到住宅空間布局和層數的影響。因此，本文的技術路徑是通過總結常見的住宅布局和層數，來確定城市住宅容積率，并進一步通過軟件來進行模擬，進而評價不同容積率的城市住宅的風環境特性。以便在住宅小區設計的初級階段，就做好小區方案的風環境評價分析，及時發現對風環境的不利因素，進而修改規劃設計，以改善住宅小區的室外通風環境[6，7]。

　　1.2風環境模擬方法

　　在風環境的數值模擬中，針對住宅小區的風環境數值模擬的特點，選擇合適的湍流控制微分方程、數值模擬方法和模型，以期使數值模擬更加的精準和接近實際。研究采用動質量守恒的時均控制方程，雷諾平均法(RANS)作為湍流的數值模擬方法，RNGk-ε模型作為湍流的數值模擬模型，有限容積法(FVM)來對計算區域進行離散，分離式壓力修正法對模型進行求解，用SIMPLE算法進行壓力與速度的解藕[8-10]。

　　1.3風環境評價方法

　　選擇合適的評價指標，是住宅小區的風環境評價可以更加準確的重要保證。根據前人研究成果及參考我國現有的相關規范，將表1的數據作為住宅小區人行高度處的風環境的評價標準(見表1)。指標認為，當風速低于1m/s時，行人對風基本沒有感覺，該風速下的住區區域被稱為風陰影區;當風速在1～5m/s之間時，行人感覺較舒適[11]。

　　2不同容積率的城市住宅小區風環境數值模擬分析

　　2.1住宅小區風環境數值模擬物理綜述

　　2.1.1風向角的選取

　　選取贛州市的氣象參數作為數值模擬的原始計算參數。考慮到贛州市區所處夏熱冬暖、冬夏季較長、春秋季較短的氣候特點，側重研究夏季主導風向對住宅小區的風環境影響。贛州市區夏季盛行西南偏南(SSW)風，室外平均風速為2.0m/s。

　　2.1.2計算模型綜述

　　在研究中，以簡潔明了為原則，把典型住區模式分為行列式、錯列式、點群式和圍合式四種[12]。住宅小區的容積率按建筑高度和建筑體量的不同來劃分。為簡化計算和接近實際情況，建筑高度按住區建設中較為常見的6層、12層、18層和32層4種來劃分;其次，綜合考慮日照間距、防火間距和衛生距離，得到4種建筑高度下4種典型布局的16種接近極限的容積率住宅小區布局模型，并以此為模擬研究的對象，根據筆者總結，詳見圖1示意和表2具體建筑系數。

　　在物理模型的假設方面，為了使物理模型不會過度的復雜，研究暫不考慮小區四周商業建筑裙房、建筑架空、綠化植被、景觀水面等因素對小區風環境的影響，而只對容積率與小區風環境的關系做模擬分析，以得到有針對性的結論。但在后續的研究中，可對以上因素逐一考慮，綜合各種因素來模擬小區風環境，使得模擬更加貼近實際。

　　2.1.3計算區域的確定和網格生成

　　對于住宅小區的風環境數值模擬，選擇合適來流面和流出面，避免互相干擾;可以減少網格數目，縮短計算耗時，同時提高計算精度[13];本研究采用內部區域加外部區域的劃分方法，內部區域為小區基地所占的區域(X×Y×3Z)，外部區域為邊界控制區域(5X×8Y×3Z)。采用非結構網絡對計算區域進行離散，對于流場入口流面和出口流面，采用四邊形非結構面狀網絡，建筑表面采用三角形非結構面狀網絡;對于小區基地所占體積的內部區域，采用四面體形狀的非結構網格;對于區域用六面體非結構網格進行劃分。整個計算區域網格數量為80萬～180萬個，以行列式的住宅小區為例，網格劃分如圖2所示。

　　3模擬評價結果

　　通過對相關風環境數據進行統計和分析，歸納總結得到室外風環境評價表，具體見表7。

　　根據實驗模擬得到各工況的風環境數據，以小區人行高度處的平均風速和風速低于1m/s的頻率作為主要評價指標，將各小區室外風環境劃分為4個等級，其中一級的風環境最優，四級的最差。總體評價來看，各種布局小區都是6層低容積率的風環境最差，這和小區較低的容積率時往往有較高的建筑密度不無關系。大部分的容積率模式下，4種布局中，圍合式的通風要好于其他3種，其次是點群式，最后依次是錯列式和行列式。

　　其次，各種布局方式室外風環境的平均風速、低風速頻率占比的優劣順序:當容積率為1.5左右時，依次為圍合式、行列式、錯列式、點群式;當容積率為2.0～2.5左右時，依次為錯列式、行列式、圍合式、點群式;當容積率為3.2左右時，依次為圍合式、點群式、錯列式、行列式;當容積率超過4時，依次為圍合式、錯列式、行列式。

　　4實踐的應用建議

　　4.1關于住宅容積率和空間布局的建議

　　一般來說，當容積率在1～2.4左右時，多采用行列式或者錯列式布局，建筑高度多以多層或者小高層為主。當容積率在3左右時，采用圍合式、點群式居多，多以18～22層的高層圍合式住宅;32層左右的高層以點群式住宅為主。當容積率超過4時，基本都是采用32層左右的圍合式住宅為主。依據前文對4種布局模擬分析的結果來看，城市住宅容積率和戶外風環境有一定的聯系。因此，在今后的小區規劃設計中，要注意地塊的容積率對戶外風環境的影響，可參照表6選擇合適的空間布局形式和住宅層數。

　　4.2關于高容積率住區風環境的改善措施建議

　　在高密度的住區開發中，特別是行列式或者錯列式高容積率住區布局中，由于建筑群體布局的整齊劃一，形成或大或小的軸線、走廊等，這些區域往往變成順利通風的風道;再加之過高的建筑高度，這些區域的巷道風被顯著加強，就容易出現急速風，甚至是“峽谷風”，嚴重影響小區的風環境品質。當建筑高度過高時，為避免“峽谷風”效應，可以通過增加建筑的側向間距來弱化巷道風、峽谷風效應;在來流的上風向，種植綠化植被，又或是在巷道的中心區域規劃設計綠地廣場來弱化巷道效應。