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为了改善城市气候,应避免城市的无序扩张,让原本滚烫的沥青街道空间得到遮蔽、开垦和绿化

为了化解现代城市规划的目标冲突,法兰克福桥梁系统的概念为全球大城市提供了新的可能性:随着人口增长,直至今天,人们仍不得不以牺牲城市气候为代价在城郊定居,或者向城市已建成区域进一步聚集。而现在,一个曾为城市带来许多负面影响的空间,将被重新积极利用:通过为深色沥青街道增加100万平方米的绿化铺面,桥梁系统将会成为法兰克福城市绿肺。通过蒸发作用和创造庇荫,街道空间得以保持凉爽,水循环管道也会促进整个内城区域土地的灌溉和绿化:这是一种全新的、适应气候变化的城市整合形式。

章节内容:本章概述了影响城市气候的最重要因素,以及桥梁网络在其中发挥的作用

首先,介绍了关于法兰克福桥梁系统对周边地区冷空气和新鲜空气供应可能产生的影响的分析结果。与此相关,介绍了桥梁的间接积极作用:它们有助于创造生活空间,避免城市无序扩张和城市过度密集化。

 

然后介绍了法兰克福桥梁系统,无论是作为建筑还是作为网络结构,都对积极影响城市气候的各个方面产生了作用: 桥梁提供了一个没有超过传统内燃机交通的污染物排放的交通景观;它们创造了非密封的灌溉区,并通过桥梁本身的体量以及通过对现有和新增的城市树木的灌溉,间接地增加了城市的冷却遮阳。

来自周边地区的凉爽新鲜空气是城市气候的重要因素

居住区外的未开发地区,如草原和森林,可以产生凉爽和清洁的空气,并在晚上流入仍然燥热的城市。

 

良好的城市规划在任何基础设施项目中都会考虑到凉爽和新鲜空气的流动。

 

因为当凉爽和新鲜空气沿着城市中的“空气廊道”(如绿色廊道或河流)流动得越好,城市气候就越舒适宜人。

 

这就是为什么城郊以及城市的凉爽和新鲜的空气廊道都不应该被堵塞。

Stadt Frankfurt am Main / Umweltamt
Stadt Frankfurt am Main / Umweltamt

良好的城市规划可以避免城市向周边地区蔓延

良好的城市规划必须避免城市的无序扩张,至少尽可能地避免。

 

通过法兰克福桥梁系统,我们提出了一个概念,即不开发对城市气候极有价值的城郊地区,同时创造新的生活空间。城郊可以作为“冷风源区 "保留下来,继续为法兰克福提供新鲜和凉爽的空气。

 

此外,法兰克福桥梁的高度也是一个优势,它们不会引发冷空气气流的锁定效应(Riegelwirkung),相反,气流可以在桥下畅通无阻地流动。

 

因此,对于全世界来说,在交通道路上建造桥梁都是一个有意义的、城市气候友好的规划概念!

Shirin Kriklava - Stiftung Altes Neuland Frankfurt

法兰克福桥梁系统可以抵御周边地区的城市蔓延,是一种新的、更兼容的城市整合形式:它们有助于保护城市的凉爽和新鲜空气廊道

持续开发周边地区是目前大多数城镇——包括法兰克福——应对不断增长的住房需求的唯一解决方案。随着桥梁系统的建成这一情况将会改变。城市整合将不在已建成地区,而是在对城市气候没有积极影响的深灰色沥青道路上。如果有绿化透水的桥梁铺面,这些路线甚至会成为城市 “绿肺”。

尤其从凉爽和新鲜空气流动的角度,法兰克福绿化带不应受城市蔓延的影响

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随着人口的增长,城市通常会出现这样的困境:应该向周围乡村发展,还是应该整合市中心,以创造更多的生活空间

全世界有超过一半的人口生活在城市,到2050年,这一数字将上升到世界人口的三分之二。为了容纳更多居民,目前城市只有两个选择:(1)重新“整合”城市,即开发仅剩的城市空地,如有必要,还可以建更多的高楼;或者(2)向周围乡村扩展,从而牺牲宝贵的冷风源区。这两条路都于城市气候无益。

 

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在欧洲,已建成地区的城市整合是零星发生的。单个建筑物对城市气候并没有明显的影响。然而,正如亚洲或南美的许多高密度城市所显示的,大规模的整合很快就会带来城市气候问题。

法兰克福桥梁系统为这一困境提供了一个解决方案,据分析,它不会明显损害法兰克福的凉爽和新鲜空气廊道

在研究通风和冷气廊道后,团队认为,法兰克福桥梁系统不会给城市气候带来任何大规模的影响,因为相对于城市总面积来说,桥梁面积很小,而且桥体的平均厚度只有两米,也不会给空气廊道带来显著的限制。

 

因此,这些桥梁展示了一种 “密集化 ”的形式,但由于这种密集化伴随着相对较低程度的开发,并且发生在远离城市气候补偿区的地方,即交通道路之上。这样的密集化形式不会大规模地影响城市气候。

城市气候对人的影响很复杂

 

影响人类福祉的因素很多,在城市生活中,尤其重要的,不仅是热力条件,还有空气温度的影响。

 

空气卫生状况,包括空气污染物的积累,以及风场的特点,也与城市气候的感知有很大关系。

 

因此,一个理想的、健康的城市气候,无一例外,其特征首先是适宜的温度和舒服的风况,才会有较高的空气质量。

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分析城市微气候重点在以下三个方面:(1)污染物排放量(2)热负荷(3)阵风

(1) 当空气污染物在城市大气中积聚,无法消散时,就会产生污染物。(2) 由于过热的、停滞的气团,热负荷在夏季尤为常见。(3) 在建筑边缘和街道峡谷中经常会形成阵风形式的令人不快的气流。

(1) 密集的建筑群会导致当地的污染物排放量增加

建筑物是影响城市气候的重要因素之一:建筑群靠的越近,空气污染物就越容易在那里聚集。

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(2) 建筑物之间空气难以流通,会极易升温,增加当地的热负荷

与此同时,更多高层建筑也意味着更多的阴影,这反过来又会带来阴凉。然而,通常只有户外空地的庇荫才真正令人愉悦,至少在中欧和北欧是这样。高楼的阴影会影响建筑物的采光。

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(3) 城市本地的气流可能会因为新建筑项目而发生重大变化

建筑一方面会阻碍气流流动,降低近地面层风速。这不仅影响空气卫生,也会降低热舒适度。靠近地面释放的空气污染物(如车辆的废气)更难被带走。专家们将此称为 “街道空间污染排放的恶化"。

 

当地面上没有更多的风,当地气候也会发生变化:在炎热的天气里,热量不能很好地散去,会出现更严重的热岛效应。

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新的桥梁网络却可以根据情况不阻碍风的流动:相反,它可以确保风被引导流向特定的地方,甚至形成湍流。

 

这将给空气卫生带来积极影响,空气污染物被稀释;尤其在炎热天气,通过增加阵风,热负荷也可以减少。它将会改善当地的通风状况。然而,强烈的阵风也会大大降低当地的舒适度,尽管空气质量较好,温度适宜,但你的太阳帽说不定会被吹走。

建筑物的形式和布局是影响城市气候的重要因素,尤其是当涉及通风问题时

一个常见的例子:建筑群会成为障碍物,将风场分成两层

城市密度高会导致近地面层气流与上层气流断开,降低“近地面风速”,让街道空间的通风效果变差。

 

为了研究街道峡谷风的减少程度,在开始施工之前,可以使用气流和气候模型来模拟风的变化。通过这种方式,可以在施工之前预估城市各个定点的小范围气流变化。

然而,风的变化不仅发生在高密度建筑群中,也发生在完全相反的地方:单体建筑物

就像法兰克福的一些高层建筑一样,当单体建筑大大高于平均建筑高度,上层气流将会下移到街道空间,单体建筑的近地层会产生湍流。当气流经过建筑边缘和下风处时,会出现复杂的旋流,从外墙延伸到地面。因此地面阵风会大大增强。如果你在法兰克福摩天大楼之间的巷子里走路,便有机会感受这并不温柔的风。

 

虽然法兰克福桥梁不是单体建筑结构,但规划中的桥梁结构是高架层,也会造成类似的影响。因此,在初步规划阶段,必须对法兰克福桥梁可能产生的复杂气流变化进行彻底研究和模拟。

某些建筑群也可能在低于 “平均屋顶高度”处产生加速风

 专家将此称为传导扩散效应。风呼啸着穿过马路,仿佛一个通道似的,当它越来越窄,甚至如果两个通道(即道路)合并成一个时,流速就会增加,并出现所谓的 "文丘里效应"。

 

在初步规划的过程中,必须通过气流模拟调查桥梁可能带来的影响。虽然桥下道路交通基本不受影响,但这种气流可能会让行人感到不舒服。

这三个影响当地城市气候的角度,都可以通过城市高比例的植被面积得到明显改善

植被区有几个优点:例如,在城市公园,没有汽车,也没有其他潜在的污染源。

 

开垦绿化区域不会有那么多的热量,因此可作为缓解区,抵御城市高温。

 

公园里没有建筑物,只有树丛和灌木,所以没有类似峡谷状而产生的阵风。

 

每个城市都可以相应增加城市内部植被区的比例,改善城市气候。

法兰克福桥梁网络100万平方米的绿化面积是城市植被的延伸

总的来说,桥梁不会对城市气候产生负面影响:既不会增加污染物积累,也不会带来热岛效应,更不会引发阵风。相反,桥梁系统会带来一些正向因素,如凉爽和 "新鲜"(即低污染)的空气。

 

桥体可以提供阴凉:法兰克福桥梁系统为桥下的街道遮阳,免受炎炎烈日困扰。

 

可吸收雨水和灌溉水的透水表面,也有助于通过蒸发冷却的作用,创造宜人的本地气候。在不通行车辆和没有建筑物的位置,桥梁表面都是透水性的,

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桥梁的网络结构也会带来很多优势

法兰克福桥梁系统本身作为一种遮阳、绿化和灌溉结构,不仅对城市气候有积极意义,作为一种独特的城市基础设施系统,它们开辟了全新的可能性:(1)为零排放交通提供平台;(2)对城市中透水区域进行灌溉;(3)让城市有更多的蒸发冷却和庇荫树冠;(4)还能为各种喷泉和新的水体输送水源。

(1) 零排放的桥梁交通有助于减少城市机动车出行

在大多数城市,机动车交通是氮氧化物的主要排放者,也是粉尘和颗粒物污染的重要来源。在莱茵-美茵河地区,交通也是近地层最大的污染源。

 

通过零排放的氢能和电动汽车,法兰克福桥梁网络不仅为桥体本身提供了气候友好型的本地交通,而且还缓解了桥下每年约3000万人次的道路交通,从而为减少城市的污染做出了贡献。

 

此外,桥梁上收集的太阳能将用于生产氢气,以支持地面交通所需的众多氢气站。数百个桥墩将会成为电动汽车充电桩,也会促进低碳交通的发展。

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(2) 桥梁网络给沿线地区带来积极影响

桥梁主体对沿线城市气候做出了积极贡献:通过灌溉桥梁左右两侧的绿地以及城市中大量透水地面,它们带来的积极影响超出了桥体本身。

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(3) 桥梁作为灌溉基础设施有助于减少城市的热负荷

良好的城市规划应考虑街道透水和种植区域。植被覆盖的土壤不会像沥青那样大量储存热量,尤其在晚上会格外凉爽。土壤被灌溉水或雨水充分湿润或浸泡是至关重要的,这样白天蒸发的水分可以吸收空气中的热量。

 

缓解热负荷最有效的方法是种植大树冠的树木,它投下的荫凉会让街道立刻变得凉爽。

 

然而,城市规划者必须小心谨慎,并非所有的树都是一样的:有些树会在晴天释放出形成臭氧的微量气体;有些树的树冠非常密集,尤其是作为行道树或在窄路中种植时,它们会阻碍空气廊道,将冷风挡在外面。因此,树木的选择必须在专业支持下进行。

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桥梁系统可以帮助城市种更多的树

这些桥梁连接着水管环线,,可以大范围地将水引入城市。

 

 通过这种方式,它们能够给4万平方米的透水区域浇水,并在市中心额外种植和养护约1000棵树木,从而为增加城市庇荫作出重大贡献。

(4) 借助桥梁等导水结构,城市规划还可以创造更多的喷泉、喷雾设备,甚至在热天提供凉爽的水面。

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桥梁的环线水管可以为数百个喷泉或喷雾设备供水。它还为尼达河上的新湖水浴场提供水源。

 

但所有这些冷水源都必须仔细规划,因为在某些天气条件下,它们会产生相反的效果:蒸发会带来闷热的空气,而不是凉爽的微风。

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结论:综合来看,法兰克福桥梁系统不会给城市气候带来负面影响。

法兰克福桥梁系统不会影响当地的冷空气和新鲜空气廊道,恰恰相反,它展示了一种预防城市蔓延的概念,通过高密度开发,缓解城市压力,并对维护冷空气和新鲜空气廊道有长期积极影响。在微气候方面也是利大于弊:它们几乎不增加污染物的积累,同时通过桥体自身的阴凉以及新种植的树木带来的荫凉,让城市变得更加凉爽;同样,通过透水的、绿化的和灌溉的地表的蒸发效应,桥梁网络可以创造一个舒适的城市气候。

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