网络首发|【规划设计】基于冬季PM2.5扩散规律的居住组团内部公共空间优化——以成都市颐和家园、三千

景浓度高，大气中PM2.5的浓度高。一方面，成都市冬季逆温现象呈高频出现，城市近地面空气中的PM2.5污染物质难以借助垂直流动来扩散；另一方面，由于成都市处于四川盆地底部，龙泉山脉与龙门山脉环绕在成都市外围，急剧变化的海拔高度阻断了大气水平传输的流路，在城市水平层面上的空气流动也相对较差，PM2.5污染物质难以对外运输。

据统计，成都市2014～2017年的年均PM2.5浓度值为62.8μg/m3，是我国环境污染物二级标准PM2.5 参考限值(35μg/m3) 的1.8倍。PM2.5的特殊构成使其可以吸收大量可见光，使空气能见度受到极大影响，同时PM2.5在降雨过程中形成湿沉降酸雨，在吸收红外辐射的过程中造成城市热岛效应，对城市居民身心健康形成威胁。因此，选择冬季成都市内居住组团进行研究，具有一定的代表性和典型性。

本文选取成都市PM2.5浓度值最高的季节作为模拟时段，以求研究结果对居民健康大有裨益。据成都市2014～2017年环境空气质量国控自动监测子站数据统计，成都市春、夏、秋、冬的PM2.5日均浓度值依次为61.1μg/m3、38.9μg/m3、52.5μg/m3、98.5μg/m3，其中冬季日均浓度值对应的IAQI 已经位于轻度污染级别，对居民健康形成了显性威胁。因此，本文选取成都市冬季气候条件作为实验前置数值条件，采用成都市气象局提供的冬季温度、风向为气候条件设置值，模拟在大气污染最频繁时段内PM2.5在居住组团内公共空间中的扩散风场环境状况，为后期案例居住组团内公共空间规划优化策略的制定提供可靠的数据支撑。

20世纪20年代，佩里提出“邻里单位”布局模式，居住空间的功能模式在此基础上逐步向居住区—居住小区—居住组团模式演变，居住组团成为构成城市的基本单元。现阶段常见的组团平面布置组合形式包括行列式、周边式和混合式等。本文结合成都市各检测点位所在片区内的PM2.5浓度值水平及各组团的平面布置组合形式，选取十里店片区内的颐和家园、龙湖三千里和虹波苑3个居住组团为案例标本(图1)。一是因为成都市内十里店片区的PM2.5 浓度值相对较高，成都市2014～2017年冬季的平均PM2.5浓度值为98.5μg/m3，其中十里店片区的PM2.5 浓度均值为101μg/m3，略高于全市均值。二是因为此三组团的平面布局具有普遍性，颐和家园为典型的周边式布局，虹波苑为行列式布局，龙湖三千里为混合式布局，它们代表了居住组团中常见的3种基本布局类型。本文根据三组团现状建设技术指标建立相对应的物理模型，建模过程中暂不考虑绿植对PM2.5浓度值的影响。

本文选取ANSYS 为模拟器，结合成都市冬季的气象条件和案例组团现状建成情况确定模拟的初始条件与边界条件参数。根据成都市气象局统计数据，成都市冬季主导风向为东北偏北(NNE)，平均风速约为2.0m/s，平均温度约为7℃。根据本次模拟需求，计算域范围值设定为600m×800m×200m区域布尔运算减去建筑体后的区域；考虑到风向与建筑不垂直，采用六面体非结构化方式划分计算域网格，划分过程中对建筑物采取加密处理，单元格数量调整过程中将Relevance(网格相关度) 值设定为最高值100，将网格RelevanceCenter(网格控制) 参数设置为Fine(细化)；网格导入计算模块后检查无误，符合计算条件的，计算采用稳定流场，气流选择为不可压缩气流，考虑计算结果的稳定性、精确性要求，湍流模型选取k-ε方程，同时采用二阶迎风格式提高求解精度。计算过程中通过迭代求解守恒方程直至收敛，在Pose(成像) 里查看人体正常呼吸域1.5m处平面风场环境分布图(图2)。