附件5
湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃
項 目 申 報 表
項目名稱:
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學校名稱
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長沙理工大學
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學生姓名
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學 號
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專 業
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性 別
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入 學 年 份
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吳俊鵬
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201517020112
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城鄉規劃
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男
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2015
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嚴煜
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201517020118
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建筑學
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男
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2015
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歐陽慧婷
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201517020104
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城鄉規劃
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女
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2015
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劉鵬飛
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201517020115
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城鄉規劃
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男
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2015
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指導教師
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鄒芳
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職稱
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講師
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項目所屬
一級學科
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城鄉規劃
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項目科類(理科/文科)
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理科
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學生曾經參與科研的情況
大學生科技立項
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指導教師承擔科研課題情況
2010-2012主持省教育廳科研項目：基于GIS小學可達性研究。
2015-2017主持省教研教改項目：基于網絡平臺的城市規劃設計類課程改革研究
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項目研究和實驗的目的、內容和要解決的主要問題
一．項目研究的意義和實驗的目的
風道就像一個地區的筋絡一樣，風道不通暢，城市也會產生問題，城市風道在解決城市熱島效應，城市霧霾方面扮演了一個十分重要的角色。伴隨著經濟的高速增長，國內各類城鄉建設用地快速的擴張，城市下面墊面變得愈發的粗糙，這使我國許多的城市的風速普遍呈現逐年降低趨勢，這是霧霾和城市熱島效應加劇的原因之一。本次實驗的意義在于：
1. 顯著的改善城市風環境
2. 有利于改善城市的微氣候
3. 有利于節能減排、降低能耗
也能達到如下所述的實驗目的：
1. 為了提高大氣環境的自凈能力
2. 緩解城市熱島效應
3. 提升城市居民的感知舒適度
4. 促進對象內部與外界氣流的暢通
二：實驗的內容
1.城市熱島效應問題
李小凡教授認為良好的城市通風可以極大的降低城市熱島強度，并且存在“臨界風速”；當風速達到臨界風速值時，城市熱島將消失，鄭慶鋒，史軍關于“臨界風速”對改善城市霧霾的研究也得到相似的結論，城市弱風環境下如何提高風速，優化城市生活品質成為研究熱點。在此背景之下，通風廊道的概念應時而生，通風廊道雖然對大尺度區域的氣候環境影響較小，但對于促進城市空氣循環，降低空氣污染，改善城市小尺度的風環境，特別是舒緩夏季的熱島效應，減小冬季采暖期霧霾發生的頻率能夠起到一定的作用。
2.城市快速化發展所造成的通風問題
隨著我國城市化迅速推進，在大城市漸進更新的過程中，舊城建密度較大，綠化覆蓋率較低，忽視通風問題等現象普遍存在，直接影響舊城居民的生活質量。夏熱冬冷的氣候迫使居民大量使用空調，從而加劇了熱島效應，也使得城市微氣候更加惡劣。除了溫度條件極端之外，舊城區中水網密集，琥珀眾多，濕度常年達80%以上，價值夏季高溫高濕，居民長時間生活在炎熱潮濕的環境中，舊城區因建筑密度高，房屋年久失修，風熱及空氣問題尤為突出。
3.關于通風廊道的有關內容及設想
通風道即風的通道，主要作用是促進對象內部與外界氣流的暢通，其空間形態可以是點線面中任何一種 ，或幾種彼此相連。城市通風道是利用城市自然現象條件改善城市環境的一種節能的生態方式，其根本工作原理是通過人工干預促進城市氣候的自然調節。
通風廊道應以大型空曠地帶連成，例如主要道路，相連的休憩用地，美化市容地帶，非建筑用地，建筑線后移地帶及低矮樓宇群；貫穿高樓大廈密集的城市結構。通風廊應沿盛行風的方向伸展，在可行的情況下，應保持或引導其他天然氣流，包括海洋，陸地和山的風，吹向發展地區。
目前通風廊道理論和實踐的研究成果普遍關注風道沿線開發建設較少的的新城區建設管控而較少涉及到城市不同片區通風策略差異研究。長沙受副熱帶高氣壓帶控制，以及長江谷地的積溫效應。導致城區的夏季熱島和冬季霧霾。現以長沙市老城區為例，對老城區通風廊道的現狀，針對性地提出決策，以期待改善與提升長沙市中央老城區的整體風環境。
三: 項目所解決的主要問題：
1. 緩解長沙市舊城區熱島效應
2. 緩解長沙市舊城區的霧霾情況
3. 引入綠源風和天然風，解決長沙市舊城區的通風問題
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國內外研究現狀和發展動態
國外對通風廊道理論層面的研究起步較早，成果主要集中在通風系統理論，下墊面氣候功能評價標準，氣候環境評估的指導方針等方面，發達國家在城市發展過程中遇到的不同程度的空氣污染問題，常通過土地利用空間結構優化和城市通風廊道建設的方法來凈化城市空氣，研究內容主要集中在大氣環境變遷，土地利用和城市風道等對城市霧霾天氣的影響方面。
德國的克雷斯（Kress）在1970年代末提出作用空間，補償空間和空氣引導通道組成一個完整的城市通風系統，這位通風廊道研究奠定了理論基礎。而日本在1999年前后也開始關注城市通風道并探尋在日本建立城市通風道的必要性和可行性。此外，國外的其他一些學者也進行了一些研究，比如Baker和Ahnm等利用溝渠和通風道進行了減少城市大氣污染的研究；Chiaus等研究了城市環境尤其是街道對自然通風的影響。
國內從通風的角度對城市形態開展的研究更多的是以改善通風的策略為主。楊磊等（2012）指出城市規模大小影響城市內部的通風狀況。同時，朱亞斕等（2008）也建議改善城郊邊緣的形狀以提高城市通風效果，同時，高層建筑的布 局應該布置在城市的下風向。張伯寅等（2004）對建筑風環境進行了三維模擬，提出了“有效空氣體積”直接影響城市通風,即網格中空氣流通所占的體積與網格體積之比。丁沃沃等（2012）借鑒了國外描述城市形態通風潛力的方法，指出將粗糙度、天空指數等形態指標和規劃設計結合，指引規劃中的地塊控制和建筑 設計。都桂梅（2009）對各種布局模式在不同風向下的通風情況進行了比較，點式布局通風效果最好，圍和式組團通風效果最差。
中國香港地區則于2003年后開展。國內的風道規劃研究正處于起步階段，部分城市已經在探索城市風道建設實踐，如武漢在2012年《武漢城市總體規劃》中提出“打造6片放射狀生態綠地，建立聯系城市內外的生態廊道和城市風道”；西安在2013年初提出在2020年前打通城市風道，并已經著手控制建筑高度和預留東北流通風道；上海在浦東新區規劃中特意留出了“風走廊”以減少霧霾天氣。通過資料查詢了一些城市的風道研究及進展。
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城市
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時間
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內容
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特點
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日本東京都
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1999
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提出風環境規劃管控措施
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利用建筑高低錯落引入海風，以及引起建筑背風面下沉風。
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中國香港
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2003
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從微觀尺度上滿足城市空氣流通需要
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增加綠化空間，減少地面覆蓋率，建筑物的排列和街道的布局遵從盛行風方向。
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中國武漢
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2012
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對城市表面粗糙度高的區域引入風道并劃分等級
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提出一二級風道寬度。打造放射狀生態綠楔。建立聯系舊城區內外的生態廊道和風道。
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德國斯圖加特
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1970年代末
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改善空氣污染問題
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提出管控要求并設置風道，連接城作用空間與補償空間。
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城市通風環境研究不僅是一門空氣動力學與大氣科學的交叉學科，同時也融入建筑學和城鄉規劃學的知識。因此，我們就長沙市舊城區進行研究和探討，聯系舊城區內外的風道改善舊城區的風熱及空氣環境。
參考資料：
1.都桂梅.2009.幾種典型布局住宅小區風環境數值模擬研究[D]. 長沙：湖南大學.
2.李鹍,余莊.2006.武漢地區風環境影響下濕地調溫作用的模擬分析[J]. 資源科 學.28(6):51-59.
3.丁沃沃，胡友培，竇平平.2012.城市形態與城市微氣候的關聯性研究[J]. 建筑學報， （7）: 16-21.
4.任超，袁超，何正軍，吳恩融.2014.城市通風廊道研究及規劃應用[J].城市規劃學刊， (3）:52-60.
5.楊磊，李貴才，林姚宇.2012.影響城市居民碳排放的空間形態要素[J]. 城市發展研究, 19（2）: 26-31
6.朱亞斕，余莉莉，丁紹剛.2008.城市通風道在改善城市環境中的運用[J]. 城市發展研 究，15（1）: 46-49
7.張伯寅，桑建國，吳國昌.2004.建筑群環境風場的特性及模擬——風環境模擬研究之 一[J].力學與實踐，26（3）: 1-9
8.張云鵬，張博洋.2011.基于廊坊市風環境的城市規劃研究[J].科學時代，(5):21.
9. 劉姝宇，徐雷.2010.德國居住區規劃針對城市氣候問題的應對策略[J].建筑學報， （8）： 20-23.
本項目學生有關的研究積累和已取得的成績
，掌握了部分規劃學理論、相關軟件（并已實踐運用過）和計算方法：
參與研究的四位學生在大一大二期間接受了城市規劃學方面的一些理論知識課程（例如《城市規劃原理》），并閱讀了規劃方面的其他書籍（例如《城市規劃與城市社會發展》），有一定的學科理論知識，做過茶館等商建公建和周圍環境以及規劃合理性的分析，有過理論知識實踐運用的經歷 ；且都能比較熟練的掌握AutoCAD , SketchUp , PhotoShop等相關平面圖透視圖以及渲染畫圖軟件，繪制出了初步的平面圖；對PSU/NCAR中尺度氣象模擬模型WRF等相關軟件有初步的了解，有一定的技術知識支持 ；對于迎風面積比計算方法等計算公式還在數據采集階段；
2，對研究對象進行了實地勘測、調研、采訪：
熟悉了解研究對象的地形和鳥瞰圖，以及各建筑的相關高度和區域內第一二三級風道的初步劃分，區域內的下墊面的數據采集；對生活在研究區域的原聲居民進行的初步的采訪，整理出了居民的主觀感受和客觀風道的相關聯系；并將研究對象與已經經過改造了老城區（包括早期沒有指導的改建老城區和參考了《長沙市城市通風規劃技術指南》的老城區）作出對比；下一步將擴大調研范圍，將研究對象的周圍環境對研究對象的風道和空氣的影響作出分析；
 
3，參考了大量的相關文獻資料：
通過圖書館和網絡查找資料，了解了城市風道研究的概念（城市風道即城市通風走廊，現在對于城市風道的研究主要集中在利用對風道的規劃，從而對城市的空氣污染物質作出影響和引導 ，并達到“風道治霾”的作用）、相關發展（從1982年最初提出相關概念的德國 到 2009年中國相關單位首次提出“風道治霾” 到 各個城市開始進行城市風道與空氣環境的研究）和研究領域，以及城市風道和城市空氣的關聯研究；將文獻資料中的內容移用到研究對象;并在現有的研究（現有的研究都是關于一個城市的整體風道研究）下進行了細致，采用了現行的方法（現行常用的方式手段都是定量的方式）對研究對象作出了初步的分析。
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項目的創新點和特色
1，研究方法方面——此次研究在以前的模型模擬計算方法的基礎上，還從社會層面和居民心理層面進行調研研究，做到了研究的定量和定性，更完備，且有利于在課題在收尾期間提出更加符合社會和居民心理層面的建議
2，對象選擇方面——此次研究是針對城市內部的一個老城區區域。 在這之前關于城市風道的研究都更偏向于從城市整體去考慮，并沒有對于長沙老城區的風道問題研究以及改造建議研究，而此課題是從一個城市中的小范圍進行研究；而老城區相對于整個城市，不僅在橫向的尺度方向小一些，在縱向的高度方面也小一些，所以風道對其的影響和對整個城市、尤其是新城區的影響是不同的；
4，規劃方面——現在已經有的比較完整的研究，例如深圳（2008年）、武漢（2013年）、香港（2014年）等地區的研究都是目的于總規、控規；此課題將著手于規劃學科的祥規方面，對整個研究對象以及類似區域提出祥規，將城市風道規劃細致化。
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項目的技術路線及預期成果
1.提出問題：
由于“城市風道”的概念是近幾年才提出來的。所以在以前的城市規劃建設中并沒有充分考慮到這個問題。導致很多區域都出現了風道建設混亂。再加上舊城建筑密度大，綠化覆蓋低，這些直接影響到了舊城區居民的生活質量。夏熱冬冷的氣候迫使居民大量使用空調，從而加劇了熱島效應，也使得城市微氣候更加惡劣。
2.分析問題
在調研的基礎上，以科學性、客觀性、動態性和可操作性為原則，運用定性與定量相結合的方法，完成對如下內容的分析：
（1）老城區區位概況分析
l ? 區位特征。分析老城區的區位，分析其與周邊環境的關
系，城市道路交通狀況，通風口的設置布局。
l ? 老城區住戶通風情況。
l ? 通風廊道的構建情況。
（2）老城區平面布局分析
l 分析老城區平面布局，分析所處環境為幾級風道，分析空間特征。
（3）老城區住戶居住環境調查
l 實地采訪記錄住戶對生活環境的感受。走訪周邊居民、商戶以及管理者，對通風環境進行側面了解。
3.技術支持
運用WRF和CFD軟件對區域熱環境和風環境氣候功能進行評估量。
4.預期成果
（1）撰寫研究報告一篇；
（2）省級有影響力的學術期刊發表論文1~2篇；
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年度目標和工作內容
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階段
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時間
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內容及成果
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實施安排
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準
備
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2016年8月
至
10月
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選題確定
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發現問題，根據自身能力。確定選題
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理論準備
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多渠道收集資料，對國內外研究現狀進行調研。
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實地調研
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走訪選定研究的站點周邊地區，通過調研問卷、現場觀察和訪談等方式了解現狀及居民生活狀況。
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數
據
收
集
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2016年11月
至
2017年4月
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數據收集
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對問卷調查進行統計分類。運用WRF和GIS等軟件進行數據收集。通過這些數據計算迎風面積和風速。模擬實際狀況
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建立
評價
模型
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2017年5月
至
9月
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建立評價模型
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運用定性分析與定量分析相結合的方式建立評價模型
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實證研究及分析
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2017年10月
至
2018年11月
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老城區風道改善及周邊環境建設的可行性
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收集國內外風道建設的案例，分析總結其中成功的原因和建設地區的基本特點，總結經驗，結合我們所選地址的基本情況和特征，分析其可行性。
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指導教師意見
選題合理，同意申報。
簽字： 日期：
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注：本表欄空不夠可另附紙張
