车生泉 , 王玲 , 吴昊 , 魏明浩 , 杨才华
上海交通大学
随着气候变化的加剧,气候变化带来的高温热浪、洪涝灾害、生物多样性损失、大气污染和健康风险对城市居民的工作和生活带来的影响日益严重。社区是城市管理的基本单元,气候变化带来的各类风险综合反映在社区承载体上,在城市规划设计中如何综合权衡各类风险的影响,风险要素和空间格局、生态系统服务、基础设施、居民自适应性等社会-生态多目标协同,进而制定与当地社会经济相匹配的、可操作性强的设计对策和方案是目前国内外气候适应性城市的核心问题之一。
通过整合高精度气候模型(WRF)与城市微气候模型(ENVI-met),构建WRF-ENVI_met耦合模型,模拟高温热浪条件下城市社区的三维空间气象状态,计算社区的人体舒适度指标;采用气候模拟耦合模型(CMIP6)和雨水管理模型(SWMM)两种方法模拟城市社区雨洪风险;运用模拟上述降水条件下的城市社区径流、污染物负荷和排水时间,分析城市社区雨洪风险点的时空分布及其关键驱动因素。在此基础上,构建多目标决策模型,优化社区雨洪缓解、高温热浪缓解、生物多样性提升、大气污染和健康风险缓解以及促进居民气候适应性行为,求解在不同目标最优和权衡下的帕累托最优解集,制定相应的规划设计模式和优化策略。
从人类和自然两大系统减缓与适应能力,构建了社区气候适应性评估的指标体系,包括绿地、基础设施、交通和能源、建筑、水资源、居民参与和灾害风险管理等。在适应性因子的权衡方面,分别从“绿地空间”中控制植被群落物种和结构特征,控制植物花粉、BVOCs扩散范围,同时降低地表温度,提升场地连通性,缓解热岛效应,降低场地产流系数,缓解污染及城市雨洪;“活动场地”中控制天空开阔度、场地材质反射系数,减少场地升温系数,增加人体舒适度;“街道空间”中控制街道BVOCs、花粉扩散,控制街道材质反射率、粗糙度等,降低街道热岛效应,提升通风效应;“服务设施”中提升场地遮阴率,增加公共设施的通风性,提升场地人体舒适度;“管理与科普”中活动管理、活动科普、示范项目建设方面,形成了应对气候变化综合风险的城市社区气候适应性的设计方法和设计控制指标体系。
城市社区气候适应性多目标权衡的设计,需要综合考虑各类气候变化风险因子的风险等级和当地社会经济与居民生活健康的具体需求,从社区空间布局、基础设施、绿地、建筑、交通与能源、公众参与和公共管理等方面进行综合分析,形成应对高温热浪、洪涝灾害、提升生物多样性、减低健康风险等气候适应性设计对策和控制性设计指标。