基于微气候动态信息技术的江南私家园林空间形态研究

This study through the use of the analysis technology of dynamic information map of micro-climate simulates the microclimate of traditional private garden in Southern Yangtze River to research the climate factors including wind speed, air temperature, humidity, solar radiation in the space of private garden.With reference to outdoor thermal comfort evaluation index, a quantitative assessment of the microclimate in the garden space is presented. This research takes the quantitative simulation analysis on landscaping design factors(such as building layout, space geometry, landscape pattern, vegetation structure, etc.) for different types of garden space with coupling the computer simulation programs with various functions(ENVI-met), to research and summarize the quantitative relationships between the micro-climate factors and landscaping design factors in the perspective of density, combination mode,layout pattern, etc. At last, this study provides a more scientific and quantitative understanding of the traditional private gardening methods on the aspects of optimizing and improving the microclimate. Moverover，the work of this investigation makes it possible to offer the design strategy and reference to urban small-scale open space design on layout and spatial organization especially in the Hot-surnmer and cold-winter zone.

本研究拟通过微气候动态信息技术，对江南传统私家园林进行微气候模拟分析，研究在江南私家园林空间中，与微气候环境密切相关的风速、温度、湿度、太阳辐射等一系列气候元素的分布情况，并参照室外热舒适性评价指标，对园中各建筑空间和庭院空间进行微气候环境的定量评定。进一步运用基于流体力学的室外热环境专用模拟软件（ENVI-met），对不同类型的园林空间进行空间形态要素(如建筑布局、空间朝向和尺度、山水格局及比例、植被结构等)的量变模拟分析，研究并归纳各要素密度、布局形式以及要素间的组合方式和权重系数等与微气候元素之间的量变关系。进而更加科学、定量地解读传统私家造园对微气候环境优化和改善的具体理法，并为尤其是夏热冬冷地区城市小尺度开放空间的布局设计、空间组织提供设计策略和科学依据。

本研究针对当前风景园林微气候适应性设计基本依靠定性及经验判断，缺乏量化标准及科学性的现状，将计算机数值模拟技术、城市生物气候学和传统私家园林空间的营造理法衔接起来，开展基于微气候动态信息技术的江南私家园林空间形态研究，进而提炼出夏热冬冷地区城市风景园林气候适应性的设计策略。研究首先通过对苏州拙政园、留园、网师园以及南京瞻园四处江南私家园林进行微气候现场实测，初步探索不同季节和空间形态下，研究对象的基本微气候特征和热环境参数的变化规律；同时，以实测数据作为校验依据，获得能够耦合城市室外风、热、湿、日射环境的ENVI-met数值计算软件在苏南地区使用时，数值分析所需的最佳收敛网格尺寸、时间步长、边界条件和模拟设定值；在此基础上，利用ENVI-met软件对研究对象进行微气候环境数值模拟，得到冬夏两季典型气象日各测点空气温度、相对湿度、风速以及标准有效温度（SET*）的逐时模拟数据及分布图。从而应用数字图像处理技术，使复杂的数学分析过程转换成直观明了的图像分析过程，从单一的微气候参数评价，到更具实际意义的热舒适性评价，更加直观、定量分析不同类型的空间以及空间形态要素之间的组合模式对微气候的改善效果；而后，本研究从各园林空间中，选取了微气候环境最为理想的代表案例，以原有布局为基础，改变构成园林空间形态的几个主导要素，如建筑布局、山水格局及比例、植被结构、郁闭度，并逐一进行室外热环境的数值仿真模拟，定量分析不同景观要素水平对园林热环境舒适度的影响，厘清了景观要素与园林微气候的关联机制；最后针对当前城市园林中各类功能空间，整合提炼以改善微气候为导向的风景园林设计策略，为传统生态智慧在当代城市公共空间设计实践中的应用起到了促进作用。