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概要分析物理环境诸因素刺激作用及优化目标

城乡规划在不断发展的过程中越来越注重城市可持续发展、城

市节能、城市宜居环境等方面的内容，其中物理环境的研究逐渐受

到重视。随着物理环境分析的技术手段从实地监测、实验室仿真到

计算机模拟，应用范围不断延展，逐步从建筑单体物理环境研究延

伸至城市不同尺度的规划研究。本文通过研究物理环境分析结果与

宏观、中观、微观尺度的规划融合，探索在不同尺度规划项目中辅

助规划方案优化和调整的应用路径和思路，并通过多个案例进行说

明，为进一步研究物理环境与城乡规划的融合应用提供思路。

城市是一个复杂的综合生态系统，这个系统有生命体——人和

其他生物、有承担资源输入和废物输出的市政系统、有拉动这个生

态系统发展的经济和文化，还有同样重要的非生命因素——风、光

照、声音、温度、降水。

城市生态系统内部的成分相互作用、相互影响、相互制约，城

市生态系统的可持续发展离不开任何一个成分，城市的可持续发展

不仅应关注土地、经济、文化和人，更应关注其它生命和非生命因

素，如生态安全、动植物保护和物理环境优化。

一、物理环境在城市生态系统中的位置与作用

1.1城市物理环境问题突出，制约城市可持续发展。

城市生态系统的失衡导致城市弊病的出现，包括城市拥挤、城

市热岛、城市通风不良、雾霾、城市噪声、建筑光污染等等。这些

城市病大部分都会影响和反映到城市生态系统中的非生命组分的状

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态，使得物理环境出现调节失衡等异常现象。

物理环境在城市生态系统中承担着非常重要的基础外部介质作

用，传递光、风、雨、热、声等信息。传递介质出现异常可能导致

信息传递功能受阻，所有生态因素组分都是密切相连的，其中一个

出现失衡或异常，在不同程度上会直接或者间接影响城市生态系统

内部其他组分的正常运转。在影响超出生态系统的自调节、自恢复

阈值后，可能出现连锁反应，导致整个城市生态系统失衡。

城市物理环境对城市的可持续发展非常重要。一个环境质量较

优、气候宜人、生物保护较好的城市，其社会、经济与生态相互融

合，发展较为平衡；物理环境的状态也与城市是否绿色、健康、科

学发展有关。城市通风不良、下垫面大量硬质化与热岛效应的出现

增加了城市的不舒适性，室内的主动通风及降温设施的使用就会不

断增加，从而导致建筑耗能较高，加剧全球气候变暖。反之，城市

通风顺畅、绿地水景分散布局、生态建筑提升建筑的室内舒适度等

则能够使得城市室内外环境都处于较为舒适的状态，从而有效降低

城市耗能和外来资源的供应量。

1.2城市物理环境研究有助于缓解城市环境问题。

随着国家和地区的经济发展，尤其是近年来雾霾和城市热岛现

象的不断出现，各地政府对城市风环境和热环境的关注度提升，逐

步重视相关研究。如营造城市通风和城市冷岛，可以改善热岛效应

及城市雾霾现象。城市通风有利于带走城市人为热，降低城区温

度。通过绿化、水景等比热容较大的城市下垫面形式来吸收大气中

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的热量，可以达到减缓城区温度的效果。

城市自然通风还可以降低城市能耗。城市能耗最大的部分来源

于城市建筑物。根据国际能源署2000年的总结报告：在欧洲国家，

办公楼通过采用自然通风的方法，相比于通过常规空调等机械方法

通风，几乎可以降低50%的建筑能耗。每年每平米