冶建明，相萬年，賀明陽，朱現(xiàn)偉

（石河子大學 農學院，新疆石河子 832000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化的推進，城市建設如火如荼，傳統(tǒng)村落模式已經不能順應如今社會經濟的快速發(fā)展，人口的轉移、勞動力的缺失都已造成部分傳統(tǒng)聚落的蕭條甚至消失?，F(xiàn)今，針對傳統(tǒng)聚落的相關研究，多數(shù)學者把目光聚焦于南方聚落，而對西北地區(qū)研究甚少。吐魯番塔格托維村由于其特殊的地理位置及山勢特點，成為我國降水最少、最干旱的聚落之一。如今，人們高耗能的生活以及能源日益緊張成為了主要問題，在居住建筑中夏季降溫與冬季取暖占據(jù)了建筑耗能的一半以上。本文利用氣象軟件分析吐魯番塔格托維村的自然環(huán)境，有助于遏制其人居環(huán)境的不利發(fā)展，對于指導未來鄉(xiāng)村聚落的保護與發(fā)展具有重要意義[1-3]。

表1 塔格托維村聚落空間組團

1 研究區(qū)概況

塔格托維村位于新疆吐魯番西南側的亞爾鄉(xiāng)。東臨新城東門村，南接色依提迪汗村，西有黑山，北與托萬克亞爾村相接。南面有202省道、010鄉(xiāng)道，交通便利，地理位置優(yōu)勢明顯。塔格托維村居住用地為組團式，各組團之間通過道路及地形作為分隔，有明顯界限，呈現(xiàn)出不同的平面形式。由于各個組團用地情況不同，本文將其劃分為五個不同的組團（表1）。

2 數(shù)字化模型構建及氣象數(shù)據(jù)獲取

ENVI-met是由德國Michael Bruse開發(fā)的一種三維動態(tài)微氣候模型，該模型可以綜合考慮風速、風向、空氣溫度、濕度、湍流、輻射量、生物氣候等變量因子，進而建立典型的城市柵格模型，計算模擬城市環(huán)境中實體表面、植被、空氣的相互作用。本文通過中國天氣數(shù)據(jù)網站獲取模擬地點2019年氣象天氣數(shù)據(jù)資料，分析過程中將氣象數(shù)據(jù)中的溫度、濕度、風速、風向等參數(shù)導入ENVI-met軟件中進行模擬[4-5]。

采用不同尺度進行建模，以塔格托維村整體為對象，大尺度分析塔格托維村整體熱舒適性，小尺度分析塔格托維村各個組團熱舒適性（表2）。

表2 仿真模型示意

3 塔格托維村不同尺度下仿真模擬結果分析

3.1 塔格托維村微氣候模擬分析

塔格托維村溫度模擬分布顯示，黑山周圍溫度比大氣溫度低。黑山可以抵擋部分太陽輻射，使其周圍溫度相對較低，但溫度變化并不明顯。農作物的蒸騰作用使周圍環(huán)境溫度降低，與模擬溫度相差3℃左右。濕度模擬分布顯示，在最小相對濕度為10%的情況下，農田作物的濕度最高達到17%，顯著提高了塔格托維村聚落西南方向的空氣濕度。受到黑山下山風的影響，西南作物蒸發(fā)到大氣中的水分會隨風進入塔格托維村，提高塔格托維村內的濕度，濕度可以達到14%左右。風速模擬分布顯示，在塔格托維村黑山及周邊居住區(qū)，風速流動較小。在塔格托維村內部街巷空間中，狹長的街巷促使氣體流動，產生窩風，風速增加顯著。由模擬風速分布圖可以看出，建筑之間的風速為1.3m/s左右，屬于人們可以接受的范圍。PMV模擬分布圖顯示，塔格托維村相對舒適區(qū)域在黑山下及中心區(qū)域附近，PMV值為1左右，此處靠近山脈，同時植物分布密集。由此可見，農作物對改善聚落微氣候有著良好的效果，可以營造更加舒適的空間環(huán)境（表3）。

表3 塔格托維村微氣候模擬分布

3.2 組團微氣候模擬分析

溫度模擬分析。組團1以北為塔格托維村農業(yè)生產用地，由于作物的影響，此處溫度較低，在37℃左右。南面溫度相對較高，在39℃左右。組團2是塔格托維村新建規(guī)劃區(qū)域，由溫度分布云圖可以看出，居委會東側溫度比西側溫度低。學校西側場地開闊，陽光直射時間長，場地溫度較高，在40℃左右。組團3周圍沒有大面積植物，溫度變化不明顯，在41℃左右。組團4呈帶狀分布，東西兩側有大面積的葡萄地及部分喬木。植物的蒸騰作用使得周圍最低氣溫在37℃左右，與仿真模擬輸入溫度相比降低了5℃，組團整體的環(huán)境溫度在40℃左右。組團5位于黑山之下，民居相對較少。風從黑山向下流動，帶走部分熱量，溫度在40℃左右。

濕度模擬分析。組團1受農作物蒸騰作用影響，濕度在13%左右。組團2因為是新建規(guī)劃區(qū)域，所以相比較其他組團濕度略低，為11%左右。組團3建筑物較多，植被較少。東側和南側濕度相對較高，整體濕度在12%左右。組團4西側有防護林，濕度在17%左右；東側是農業(yè)生產用地，濕度在20%左右；該組團整體濕度高于其他組團，改善了周邊小氣候，提高了居民的舒適性。組團5受地形的影響，建筑植被稀少，組團整體濕度變化不顯著，在12%左右。

風速模擬分析。組團1東面風速較大，在3.8m/s左右；民居周圍風速較小，在1.9m/s左右；北面種植作物，阻擋了氣體的流動，風速相對較低。組團2受居委會和學校建筑高度的影響，氣體在組團內受到阻礙，導致建筑東側風速較大，在4.3m/s左右，西側風速在1.5m/s左右。組團3建筑物密集，氣體不能很好地流通，風速變化不顯著，在2m/s左右。組團4左側的防護林起到了較好阻擋作用，使得該組團左側風速在1.6m/s，越往西，風速越大，到4.8m/s左右。組團5中建筑物的間距較大，容易形成窩風，增加了氣體的流動速度，建筑物周圍的風速大小在3m/s左右。

PMV模擬分析。組團1建筑周圍的PMV數(shù)值在2.3左右。在組團東、北兩個方向，PMV數(shù)值為2.9左右；在組團西邊，PMV數(shù)值在3.4左右，會讓人感到燥熱、不舒適。組團2整體PMV數(shù)值在3.2左右，居委會東側受行道樹的影響，PMV數(shù)值略低。組團3以東為農業(yè)生產用地，PMV數(shù)值接近2.4。組團4中道路把組團劃分為東西兩個片區(qū)，西片區(qū)主要受防護林影響，PMV數(shù)值在2.5左右；東片區(qū)PMV數(shù)值在2.1左右，更加接近舒適的數(shù)值。組團5受黑山的影響，PMV數(shù)值較低，在2.6左右。越靠近黑山，PMV數(shù)值增加越大。由于黑山土壤的比熱容相對較低，在受到陽光強烈照射后，地表溫度迅速升高，且高于周圍環(huán)境溫度，會讓人們感到不適（表4）。

表4 組團微氣候模擬分布

4 結論

（1）塔格托維村整體分析表明，該聚落氣候適應性相對較好。在受到太陽強烈照射下，黑山地表溫度迅速升高，且高于周圍環(huán)境溫度。受黑山下山風的影響，黑山周圍部分熱量隨風進入塔格托維村內部，使其內部溫度升高，降低了人們的舒適度。建筑之間間距過小，氣體不易流動，通風條件有待改善。農作物和防護林在高溫環(huán)境中有顯著的降溫增濕效果，可改變周圍小氣候，提高舒適度。

（2）組團模擬分析表明，由于各組團內部環(huán)境不同，使得組團之間存在差異。組團1由于北部受農作物及防護林的影響，降溫增濕效果明顯，舒適度提高。組團2場地開闊，日照直射時間長，地表溫度相對較高。組團3建筑密集，植被稀少，通風不便，微氣候環(huán)境需要改善。組團4東西兩側受農作物及防護林的影響，舒適度相對較高。風使黑山上的熱量向東流動，導致其附近的組團5溫度較高。

5 塔格托維村傳統(tǒng)聚落氣候適應性優(yōu)化策略

建筑應該因地形而建，密集的建筑布局在夏季有利于遮擋強烈輻射，冬季可以防冷風。建筑互相遮擋可以形成更多的陰影空間，改善周圍小環(huán)境，增加人們的舒適感。建筑要注重最佳朝向、陽光直射時間的長短。在建筑的南面靠近外墻適當?shù)胤N植落葉喬木，西面同時種植茂密的喬木和灌木，院落中植物多采用藤蔓植物形成綠墻，比如葡萄、爬山虎等。在主導風向上，配植防護林、植物群、植物帶。夏季樹冠起遮陽降溫作用，冬季落葉后可透射陽光，不影響太陽輻射得熱。在設計時，可以通過誘導通風的方式來改善建筑內部環(huán)境，比如建筑南北向窗戶相對布置，設置合適的大小以及合適的開窗角度，設置通風道，增強室內氣流轉換。這樣，形成的氣流不僅能提高室內舒適氣溫上限，還可以將涼空氣引入室內，降低氣溫，提高舒適度，起雙重作用。為了避免形成局部強風，相鄰建筑高度變化不宜過大，如果基地內有各種高度的建筑，宜采用逐漸變化的建筑高度來過渡。