全球看武汉｜香港反思SARS：高密度城市如何提升通风环境

如何应对新型冠状病毒导致的肺炎疫情，17年前在SARS中留下的经验值得记取。本文由一览众山小团队编译，介绍了SARS侵袭香港后的一份反思成果。当时，香港淘大花园发生多人感染并致死的严重情况，香港政府检讨认为，这与建筑物密集有关。如果一个高密度城市中建筑物彼此紧贴、互相争夺高层空间、水岸和绿地前排满了景观高层建筑，那么不可避免地，空气流通会被阻碍，城市热岛效应加重，不仅温度会上升，病毒、细菌也被困在街道上，影响人们的健康。

武汉爆发的新型冠状病毒与SARS在传播途径上有相同之处，在人流密集处有更高的传播可能性。借由香港对SARS的反思，一览众山小团队提醒人们在疫情中要时刻注意通风；在疫情后要及时改善城市环境的通风品质，提升城市卫生状况和舒适度。

摘要

2003年，香港遭受SARS侵袭，许多市民染病去世。随后，香港政府成立全城清洁策划小组（Team Clean）委员会，来研究可行的城市设计政策。该小组任命特别行政区规划署来完成该任务。2003年，全城清洁策划小组发布了《关于实施空气流通系统的可行性研究》。进行相关重点研究后，空气流通评估 (AVA)系统的技术方法和准则建立了起来。AVA是专门针对拥挤城市设计的关于弱风的准测。香港政府2006年正式发布了这套空气流通评估系统，并要求公共资金投资的发展项目贯彻实施。本文介绍了AVA系统的科学和实施过程。

简介

香港是世界上人口密度最高的城市之一。（图一）高密度的居住环境有利于高效利用土地、公共交通和基础设施，日常设施的临近也带来许多便利。但其“沉没成本”却是更难以在都市设计与自然环境中取得平衡 —— 例如对自然光照和自然空气/通风的取舍。好的城市规划和建筑设计就显得尤为重要。

在香港，有人认为，在人口高密度的城市实现通风，总体是很难的。在街道和城市空间，空气流动通常呈现缓慢或停滞的状态。要改善这种情况，最重要的是迈出第一步来采取措施。

利用好设计和评估工具，能协助政府、规划师、工程师、建筑师、设计师和各行业相关人士共同实现空气流通最优化。2003年香港遭遇SARS的严重袭击后，市民大众呼吁，采取措施改善市区的生活环境。全城清洁策划小组最终报告中提出的一项建议是：研究在所有主要发展或重建及未来规划中，将空气流通评估 (AVA) 列为考虑因素的可行性。全城清洁策划小组要求香港规划署在政府各部门之间讨论、以及向相关专业机构和相关人士咨询其空气流通评估系统的标准、范围和应用机制。规划署发布了一份题为《关于实施空气流通评估 (AVA) 系统的可行性研究》的相关研究。2003年，政府将科研合同委托给香港中文大学建筑系的学者。

这项研究的一个基本精神是，开发更多基于科学的城市干预措施，以提高香港在高密度城市环境下的长期生活质量。 这些干预措施被形象地成为“城市针灸”。研究着眼于一个基本任务：如何合理地设计和规划城市肌理，使得其有利于自然空气流通。

研究目标

这项研究的主要目标是探究建立相关协定的可行性。这些协定以评估主要规划及发展建议对外部空气流动的影响为手段，来达到一个可接受的宏观风环境。

健康、舒适和对SARS的反思

该研究由全城清洁策划小组报告发布，重点在于以SARS为警钟，探索城镇规划对于建立空气流通评估（AVA）的可行性可产生的影响。在规划方面，期望达到改善城市整体居住环境、质量和可持续性的目标。

健康和舒适是互相关联的。心理和生理的热舒适（thermal comfort) 有利于健康。世界卫生组织（WHO）在1948年将健康定义为“一种完全的身体、精神和社会健康的状态，而不仅仅是没有疾病或虚弱”。虽然健康 (环境对人类福祉的直接影响) 是一个考虑因素，但这项研究不应忽视城市居民的长期福祉，因为他们在生理和心理上都更需要舒适。

研究方法和主要任务

“找对问题，否则我们可能解决错误的问题。”这是在研究早期阶段应邀成为专家评审员的Mat Santamouris教授的开场白。研究方法和主要任务总结如下:

A 对现有的世界各地的相关工作和研究实例进行文本研究 —— 包括科学调查，以及政策措施。

B 回顾明确香港现在的城市状况，并发现问题。

C 考虑发展对风环境的影响，探索设定执行标准的可能性。

D 明确首要问题并探索进行有效的成本效益评估的可行性。

E 检测有效的实施机制的可行性，并建立方法论。

F 为人才和专家的利用建立准则和良好的实施规范。

本研究的主要政策成果包括：

(1) 为分析香港城市肌理的架构与规划范畴提供意见；

(2) 在规划中找出影响空气流通的主要因素；

(3) 在考虑现行规划环境的情况下，确定需要进行空气流通评估的主要考虑因素；

(4) 提出实施办法和相应的实施机制。

文献综述

研究小组进行了一个简要的相关文献研究。关于风环境和建模的科学研究有很多；但研究小组很快发现：很多国家都有关于阵风和强风问题的法规和建设指南，但很少有谈到城市空气停滞和通风问题的。

值得注意的例外是一些关于空气污染和扩散的研究，例如伯明翰大学Chris Baker教授的研究组。日本东京都政府制作了环境地图，明确了特定地区和其应采取的措施，用以指导城市更新项目（图二）。德国的法律要求，开发项目不得导致该区域气候的恶化，并制作了城市气候地图，用来指导规划和开发决策（图三）；在卡塞尔（Kassel），气候地图已成为规划评估地图，进一步为规划师拟定措施提供依据 —— 气候地图考虑了城市风环境的动态特征，消除了城市热岛效应的负面影响；规划师可基于这份地图，来决策一个开发项目是否阻挡了城市风流、项目建议是否应该获得许可，或者是否需要进行更多测试以证明其合理性。文献研究过程中发现，香港应对极端高密度条件下的风环境展开了专项研究，但是弱风研究仍然很少。

香港城市问题综述

为缩短研究时间，研究小组基于专家的定量评估来分析香港现状，得到以下几个主要结论：

1 通风廊道

对高密度城市地区来说，街道通风越强越好。地面层的城市通透性必须加强，这是为了保证盛行风（注：该地区的常年风向）能沿着通风廊道和主要道路深入整个地区，可以通过适当连接公共空间、在道路交叉口营造开放广场、在主要通风廊道沿线确保低层建筑和拓宽次要道路与主要道路的交叉口等手段来实现。另外，还需要避免阻挡海风；沿海地区的任何局部风问题都应就地处理，避免影响城市总体通风情况。

2 建筑覆盖

比起建筑高度，建筑布局（尤其是建筑覆盖）对行人高度风环境的影响更大；在建筑行列中逐层升高一定的建筑高度会在高层区域营造良好的风环境。从行人风环境的角度说，香港建筑覆盖大多并不理想。地面的高度覆盖率不仅阻挡了大部分吹向行人的风（影响步行舒适度和空气质量），还减少了行人高度的风量（影响空气质量）。

3 建筑排布

采用合适的建筑朝向和布局，并在建筑间留有合适的间距。错开前后排建筑可以使后排建筑获得从前排建筑间隙中穿过的风。如果是新城，建筑轴线应与盛行风向保持平行，以避免阻挡海风。高层建筑应该紧靠临主要步行空间或街道的那侧裙房边界，充分利用下沉气流，最大化到达行人高度的风量。

4 建筑高度

在盛行风向上逐渐降低建筑高度（即上风向低、下风向高）；如果无法实现，错落的建筑高度比相近的高度更好。在极端高密度的城市肌理和狭窄的街道的条件下，一种改善通风环境的策略是改变建筑高度，以将风转移至低层空间；然而，由于香港常见的城市峡谷情况，这类潜在可行策略的实际效用仍需进一步评估和量化。

5 建筑穿透率

提高行人高度的穿透/间隙水平远比在高层空间重要。尝试在地面高度创造建筑间的空隙以改善行人风环境，这不仅能够改善地面高度的空气流通情况（从而改善步行舒适度），还将有助于消除地面高度产生的污染物和热量；建筑空隙形成的通道效应还将有助于改善低层住宅单元的通风。另外，建筑开口和翼墙可以共同作用（前者提高穿透率，后者形成多样的建筑立面），促使空气在建筑开口间流通；其中，翼墙需要根据相关标准进行设计。对于那些极深的城市峡谷和极高的高层建筑，就需要提高中层高度的穿透率，以提高位于该高度区域的建筑空间的通风水平。

6 优化通风的规划

专家普遍达成的共识是，与世界上大多数城市不同，阵风（尤指短时间的狂风）对香港来说并不是个问题，而静风和风道堵塞才是主要问题。而且对香港的热带气候来说，夏季的风很受欢迎，人们一直认为夏季的风应该多多益善，这也应成为规划的指导思想——也就是说，设计和开发应该聚焦于避免建筑对风的阻挡作用和最小化行人高度的无风区。

风环境舒适度

均衡空气温度、风速、湿度、太阳辐射等环境因素和室外活动、穿着等人为因素，可以建立舒适的室外热环境。设计师可以巧妙地通过环境设计最大程度地提高风速并减少太阳辐射，从而为香港在炎热的夏季营造一个舒适的室外环境。一般来说，建立一个舒适的行人户外环境关键在于平衡气温、太阳辐射和风速这三个要素。比如，如果行人在户外仅被部分遮挡，则可能需要较高的风速来营造舒适的室外环境。同样，如果户外气温较低，则可能需要较低的风速。

Givoni选取了两个具有巨大差异的地区 —— 日本和以色列，进行了户外舒适度的研究。与香港相似，这两个地方的夏季炎热潮湿。根据这个研究，他建立了一个公式用来预测户外人的热觉与气温，太阳辐射和风速之间的关系。两项研究结果显示相对湿度（RH）对户外环境舒适度没有在统计学意义上的影响。图四为香港市区室外温度舒适度图表，是根据Givoni的公式和香港气象数据制定的。图表的x轴是室外空气温度，y轴是太阳辐射水平。阴影区域是中性舒适区域，代表了气温，太阳辐射和风速的一系列适当组合。该图为香港建立舒适的风环境提供了指南。例如，在香港的夏季气温为28摄氏度的情况下，站在树荫下的人在风速为1.0至1.5 m / s的微风下会感到舒适。

根据香港天文台发布的香港市区风向数据，距地面约100 m的屋顶平均风速约2.5 m / s。根据幂定律外推法推测，500 m边界层的平均风速约为6至8 m / s。通过香港城市地区风洞和计算流体动力学的研究，在滨水区和开放空间中，城市风速比（即距地面2m处的行人风与距地面500m处的边界风之比）为0.3，在街道和拥挤的城市空间为0.05-0.1。因此，良好的城市规划的必要性十分显而易见：特别是在街道和拥挤的城市空间中，应提高风能利用率，从而实现行人风（距离地面2m处的风能）的利用最大化。

综合考虑风环境热舒适度、各种气候和城市因素，以及香港的高密度现状，规划设计师认为如何通过调整城市肌理来优化空气流通是空气流通评估（AVA）的重点。一般而言，“空气越流通越好”的评估标准可以避免产生孤立的阵风问题（大多阵风问题可以本地自行解决）。 同时考虑到场地的自然风能，行人层面的微风也是可行的评估标准之一。考虑到香港的高密度城市肌理和宏观的风能，城市结构应尽可能具备渗透性和多孔性。因此，政府应该建立通风评估系统以鼓励这种穿透性。

制定上述的通用风标准可以协助设计和评估。实际上，这项研究的重点在于，开发一个简单的设计指标，以便“将理想的行人层面风环境和城市肌理联系起来”。基于此项指标，设计人员和规划人员将具有评估和优化其设计的客观依据。

空气流通评估（AVA）技术准则

这项研究没有停留在科学理论层面，而是力图找到客观的方案和方法来指导规划实践。规划设计者可以操控许多设计参数，包括场地覆盖范围、建筑物主体、建筑物排布等等。最重要的是要确保建筑物及其未来的规划不会在整体上阻挡周围背景风，所以，从实际计划的角度来看，局部热力风是一个相对较小的考虑因素。

风速比（VRw）是空气流通评估的一个指标。V∞ 是不受地面粗糙度、建筑物和局部场地特征影响的风边界层顶部的风速（通常假设其位于市中心屋顶上方一定高度）。Vp是在仅考虑建筑物影响后的行人层面（距离地面2m）处的风速。Vp / V∞，即风速比（VRw），是指在考虑到周围建筑物的情况下，某一具体位置上，地面上的行人可以体验和享受的风能。由于VRw仅受该地点建筑物的影响，因此它可以作为一个评估提案效果的简单指标。VRw的值越高，建筑物对风能的影响就越小（图五和六）。

空气流通评估方法（VRw为指标之一）需要确定评估区域，周围区域，测试点的位置以及场地风能的定义（图七）。

尽管计算流体动力学（CFD）用于某些城市风研究，但是相比而言，风洞这一评估工具，可以为结构和行人风相关研究提供更加可靠的结果。一旦在风洞中测量了测试点的VRw，项目支持者就必须报告两个关键比率来展示其设计。

沿着场地边界布设周边测试点，其两两相距距离为10-50 m（具体距离取决于现场条件），围绕测试地点均匀分布。测试点须布设在通向测试地点的所有道路的交界处，拐角处以及测试地点的主要入口处。这组周边测试点可提供数据计算站点空间平均风速比（SVRw），演示开发计划如何影响其附近的风环境。

除了在边界布设测试点之外，模型的评估区域内也均匀布设了测试点，称为整体测试点。通常每200-300平方米的评估区域布设一个测试点。测试点一般放置在行人可以进入的位置，比如人行道，开放空间，广场，广场等（不包括后车道或小巷）。此外，测试点还应位于街道中心线上，以及主要入口和聚集人群的区域。整体测试点与周边测试点一起提供数据以计算局部空间平均风速比（LVRw），来模拟开发计划对当地风环境的影响。SVRw和VVRw全面展示了设计如何影响行人层面的风环境。规划师，设计师和风力工程师可以通过进一步检查各个测试点的VRw来测试设计方案的重点区域。如果需要，他们也可以在采取相关措施的前提下，进一步研究测试点的VRi。必须强调的是，空气流通评估主要是针对弱风设计协议。至于阵风和风力增幅，已有国际准则可循。

政策的实施

AVA系统的实施将视乎该系统有多健全而定，同时也取决于在考虑发展规划时，决策者认为AVA在所有因素中有多重要。考虑到更深入的对于城市气候不同方面以及其与城市几何布局联系的科学研究所需要的时间，本研究推荐AVA以下四个主要阶段来实施。

阶段A ：初期效率评估

如果AVA要成为强制措施，它必须要经过更长时间的测试和验证，进而建立一个更明确的本地测试标准。所以，本研究推荐从一个初期的“建议性”AVA系统开始。同时，本研究也推荐在下列任何一种情况下，政府或准政府组织在可行的情况下带头实施AVA：

－在准备新城镇的规划和对规划进行重大修改的时候

－当规划是偏离法定规划限制而不是稍微放宽限制的时候

－在指定的通风廊道中向高处建造建筑结构的时候

－涉及大规模地点和已有街道的关闭和修筑的城市更新发展的情况

－在水岸的屏蔽作用的开发中，尤其是在一些空气闭塞的地方

－大规模高密度的规划中，比如地盘面积超过2公顷，整体地积比率达5倍或以上，总楼面面积达10万平方米或以上

－在密集的城市区域，在街道旁建立大型高架结构的时候

－对于一些比较暴露的区域的开发，也就是没有明显的挡风屏障的地方，也需要包括对潜在的影响行人安全的大风条件的评估

本研究也建议针对不同的设计选项都执行AVA，基于速度比作为指标，来确定更好的方案和潜在的问题区域。具有较高速度比的设计被视为比速度比较低的设计更好（“越流通越好”）。这一阶段，只能得出哪个设计更好，但无法知道这个设计是否满足标准。这里的目的是向更好的方向推动，而不是寻求精准。方案提出者应该负责执行AVA，并对AVA进行监督和自我评估。

至于私人项目，AVA也是初期阶段良好的指南。为了鼓励私人项目的提案者实施AVA，政府可以通过绩效标签或者其他方式来提供激励。

本研究也认为通过修改香港规划标准和指南(HKPSG)来颁布一系列定量指导准则和在其中加入AVA的需求是合适的。本研究提出的一部分改善城市通风的定量指导准则已经包含在HKPSG的第11章中，所以，他们只需对已有的方针进行完善和补充。本研究推荐的建立初期AVA系统只是一个协助工具，并不是主要的决策工具。

阶段B ：城市气候地图

这一阶段涉及为香港准备一个城市气候地图。这涉及到为香港从气象、地形、城市结构和土地使用模式等方面整理相关数据。最后得到的城市气候地图，将识别在通气方面更需要关注和提高的区域，比如标记出风循环不足或对风变化敏感的地区，以及标记出应该被保护和保留的重要通风走廊和开阔地带。

阶段C ：有标准的效率评估

这一阶段将建立起当前香港的通风效率情况评估，这将作为一个测试标准，从而一些主要的项目为实现最优地通风效率都应该尽可能地达到这个标准。这样一来对于通风效率就有了与一个已有标准的直接比较，而不是只是显示出更好或更差地设计方案（如阶段A中）。这个建立的标准能够为一些项目提供一个评价标杆，在这些项目中，通风是一个主要的问题，并且工程必须在已有的制度框架中论证（比如城镇规划，土地许可和租用，施工控制以及环境影响评估）。执行AVA的技术规格需要制定来保证AVA的需求和审查过程没有争议。

阶段D ：定量指导准则

这一阶段将提出定量的指导准则来促进发展提案的早期设计。工程由一些指标来评估，这些指标包含预设的设计准则、设计参数、与规划有关的比例和指数，比如场地或地区的开阔程度，建筑质量几何指数（街道宽度与建筑高度比例，区域建筑高度的差异程度，建筑立面的渗透性等等）。这些定量设计准则必须通过迭代的经验测试来推出，通过改变不同的设计场景和假设条件来验证其对风环境的影响程度。符合定量指导准则的规划方案应被视作满足通风需求的，而不需要进行基于效率的AVA测试。与那些必须在设计方案提出之后才能进行效率测试的基于效率的方法相比，这种方法省时省力。

完成阶段B,C,D后，广泛接受的评估手段和一系列明确的评估标准和准则就应该详尽建立起来。这样，政府就能确定需要批准AVA的项目类型和情况。有了明确的评估标准和城市气候地图，这将为更广泛地在私人项目中应用以及在必要时考虑监管办法提供更有力的理由。

定性的城市设计准则

依据国际专家的意见，下列准则为更好的空气通风提供了较为有用的指导。定性的指导也为设计者提供了具有策略性的设计。通过阅读这些准则，设计出来的内容也会更有针对性的适应风环境。在之后出台的空气通风标准中，相关准则会被确认有效。

1 建筑物间的通风廊道/空气流通路径

对一个密度大且湿热的城市来说，让更多的风在城市街区穿透是很重要的。道路、公共空间和低层大楼走廊都可以成为建筑之间的通风廊道，使得空气能够在被高楼大厦侵占的都市化地区畅通而行。应尽量避免在通风廊道/空气流通路径上设置突出障碍物以减少对风的阻挡。（参见图八）

2 街道网格的方向

主要街道的排布、宽向主干道和通风廊道应与盛行风平行对齐排列，或与盛行风最多呈30度角排列，以最大限度地增加区域内风的穿透力。（图九）

3 开放空间之间的联系

如果有可能，开放空间可通过如下方式进行连结，以形成通风廊道或者通风走廊。通风走廊沿线的架构应当像是图十中示意的一样：以空气流通路径A-A将通风廊道和开放空间连结；以空气流通路径B-B将开放空间和低矮建筑连结；以空气通道C-C将开放空间和带状公园连结。

4 水岸位置

海水自我降温和太阳的增温效应致使水岸成为了海风和陆风的主要流通通道。在水岸沿线分布的建筑物应该避免阻挡海陆风的流动路线。（图十一）

5 非建筑用地

如今很多开发力求使整体景观最大化，加上潜在的区域发展趋势经常导致拥挤的建筑群，从而只有少许的空间能够满足香港的建筑（规划）规则。尤其是大型区域的小面积开发阻挡了空气流通。被开发的地块设计应尽量从方向的设计上使空气流通，中间尽量适当留出空置的地方让空气流通。（图十二）

6 建筑物高度

根据在盛行风方向建筑高度减小的原则，应尽量考虑高度的变化。顺应风向的渐进高度可以帮助优化开发片区的捕风潜力。（图十三）

7 裙房的规模

建筑物(规划)规例所准许的最高约15米的非住宅发展项目的 100% 地盘覆盖率，往往会导致较大的裙房规模。对于大型开发区域尤其是已经成熟的城市区域，通风走廊与盛行风平行的状态下，在街道上增加平台结构的透气性是至关重要的。在适当的情况下，应采用台地式平台设计，以引导向下的气流来增强人行道路的空气流动，并分散车辆排放的污染物（图十四）。

8 建筑排布

在可行情况下，应在建筑物之间预留足够宽阔的空间，以尽量增加发展项目的透气性，并尽量减少对邻近发展项目的风力捕捉潜力的影响。一般来说，透气性较强的缝隙最好垂直于盛行风的风向。塔楼最好紧靠裙楼边缘，面向相关人行道/街道，以使大部分下行风达能够吹到街道层面。

9 遮阳、绿化和降温的材料

沿街道/入口广场/回廊应种植高大及树冠宽厚的树木，使行人感到舒适的同时，也能够弱化温室效应。避免种植多余的植物以堵塞空气流通。应鼓励在行人道路和建筑物外墙使用清凉的物料，以减少太阳辐射的吸收。降温材料应该选择具有较高反射性的材料。同时，建筑材料的铺面应当尽量选取白色为主色。大型的水体也可以作为降温的首选方式。

10 沿街突出障碍物

以高架人行道为例，这种道路上的巨型突出障碍物可能会对行人高度的风环境产生不利影响。特别是在街道上有大量突出招牌的地方，招牌最好垂直挂立，以减少对风的阻力。（图十五）

结论

这项研究的建议及提出的举措，与政务司司长办公室2005年6月公布的“香港首个可持续发展策略”中提升可持续发展的城市规划设计实践这一主要提议相呼应。研究认为有必要提升我们所生活的城市里的空气流通。香港是一个高密度的城市体，保障风的流通则至关重要。总的来说，“风越多越好”是一个基本指导方法。风速比（VRw）已经被当做是检测空气流通的一个主要衡量标准。这也会为评估和对比城市设计提供了一个更客观有效的基准。

《香港发展的空气流通评估技术准则》让设计从业者可以在科学和客观的基准上比较设计方案对空气通风的影响。评估可以采用以政府为主导的咨询方法来执行。政府于2006年7月发出技术通告，点明在技术指导下的空气流通评估将主要应用于政府工程项目的指导。另外，HKPSG（香港规划标准与准则）的第十一章有关城市设计指导的内容已经将2006年的这份空气流通指导建议纳入章程中。

AVA的研究是独特而又高度因地制宜的。因为这种研究即将会是对于塑造良好的空气风流通环境的第一步。对于更多的问题和理解，呼吁未来的更多学术研究关注这一领域。比如从阶段B的城市气候地图、阶段C的基准点以及阶段D的定量指导。

最重要的是，提升空气流通，对营造一个良好的风环境来说，仅仅是香港可持续发展过程中的一小步。在规划领域，研究者和设计者必须努力平衡各种重要因素以及尽可能协同，进行优化设计。为进一步推行空气流通评估研究的建议，并加强和长远改善风环境，规划署2006年7月委托顾问公司进行有关城市气候图及风环境标准的可行性研究。这项研究计划于2010年6月完成。这项研究再次委托香港中文大学的研究人员，由许多本地和海外的专家和专家合作进行。这项研究汇聚了香港天文台的学者、科学家、气象学家、规划师、建筑师和建造业的相关人士的专业知识和经验。除了参照德国经验，为香港草拟一份城市气候分析图和一份规划建议图外，现场研究、用户调查、风洞试验、中尺度MM5风场模拟、计算流体动力学模拟试验也将进行。

声明

本计划由香港特别行政区政府规划署资助。除了香港中文大学的研究人员外，本文也同时感谢Baruch Givoni教授, Lutz Katzschner教授, Kenny Kwok教授, Shuzo Murakami教授, Mat Santamouris教授, Dr Wong Nyuk Hien, 和 Phil Jones教授.以及感谢香港政府的同事，土木工程拓展署、香港天文台、环境保护署、房屋署、屋宇署、地政总署、建筑署、房屋及规划地政局，以及政务司司长办公室的可持续发展组，以及规划署，负责管理这项研究。规划署一直与研究人员合作研究。