2026年风环境研究现状文献综述

2026年风环境研究现状文献综述摘要：风环境作为城市气候、建筑节能、生态保护及公共安全的核心影响因素，其研究随着城市化进程加快、极端天气频发及绿色低碳发展需求的提升而不断深化。本文基于2021-2026年国内外相关文献，系统梳理风环境研究的核心领域、技术方法、研究热点及现存不足，重点分析城市尺度、建筑尺度、生态尺度风环境的研究进展，总结数值模拟、现场实测、遥感监测等技术的应用现状，探讨风环境与城市规划、建筑设计、生态修复的协同发展路径，并对未来研究趋势进行展望。研究表明，当前风环境研究已从单一尺度、单一技术向多尺度融合、多技术协同转变，聚焦极端风灾害防控、建筑节能通风、城市热岛缓解及生态风环境修复等关键方向，但在跨尺度耦合模拟、长期动态监测、多因素协同调控等方面仍存在短板。本文可为后续风环境相关研究提供全面的文献参考，助力推动风环境研究向精准化、智能化、绿色化发展。关键词：风环境；数值模拟；城市规划；建筑节能；生态修复；2026年一、引言随着全球城市化率持续提升，高密度城市建设导致下垫面性质剧烈改变，风环境失衡问题日益突出，如城市静风区增多、局地强风灾害频发、建筑通风不畅、热岛效应加剧等，不仅影响居民居住舒适度与身体健康，还制约城市绿色低碳发展与公共安全保障。同时，近年来全球极端风天气（如台风、强阵风、龙卷风）频发，对城市基础设施、建筑结构及生态系统造成严重威胁，进一步推动风环境研究成为跨学科热点领域。风环境研究涵盖气象学、城市规划学、建筑学、环境科学、流体力学等多个学科，核心是探究风的时空分布规律、影响因素及调控方法，实现风环境与人类活动、生态系统的协同适配。2021-2026年，国内外学者围绕风环境的监测技术、模拟方法、尺度效应及应用场景开展了大量研究，形成了一系列创新性成果，推动风环境研究从理论探索向实践应用深度转型。本文通过系统梳理近五年相关文献，总结风环境研究的现状、热点及不足，展望未来研究方向，为相关领域的研究人员、规划师及政策制定者提供参考，助力提升城市风环境质量，推动绿色低碳城市建设与生态环境改善。二、风环境研究基础与核心研究尺度（一）研究基础风环境研究的核心基础是风的流体力学特性与时空分布规律，其研究前提是明确风环境的评价指标体系。目前，国内外已形成较为完善的风环境评价指标，主要分为三大类：一是舒适度指标，包括风速、风向、湍流强度、风环境舒适度指数（如PMV指数、风舒适等级）等，用于评价风环境对人体居住、出行的影响；二是安全指标，包括最大风速、阵风系数、风压分布等，用于防控极端风灾害对建筑、基础设施的破坏；三是生态与节能指标，包括通风效率、风通量、热岛缓解率等，用于评估风环境对城市热岛效应、建筑节能及生态系统的影响。近年来，随着研究的深入，评价指标体系不断优化，新增了“低碳风环境”“生态风廊道效率”等新型指标，注重风环境与绿色低碳、生态保护的协同性。同时，学者们通过大量现场实测与模拟分析，明确了下垫面类型、地形地貌、建筑布局、植被覆盖等是影响风环境的核心因素，其中建筑密度、容积率、建筑高度差等城市形态指标对城市尺度风环境的影响最为显著，而建筑朝向、窗墙比、建筑间距等则是影响建筑尺度风环境的关键因素。（二）核心研究尺度风环境研究具有明显的尺度效应，不同尺度的研究对象、研究重点及技术方法存在显著差异，目前主要形成了城市尺度、建筑尺度、生态尺度三大核心研究领域，各尺度研究相互关联、协同推进。1.城市尺度风环境研究城市尺度风环境研究以整个城市或城市片区为研究对象，核心是探究城市形态对风的时空分布的影响，以及风环境与城市热岛、大气污染的耦合关系。2021-2026年，该领域研究重点聚焦于高密度城市风环境优化与极端风灾害防控。在城市形态与风环境的关系研究中，学者们通过对比不同城市布局（如方格网布局、组团式布局、带状布局）的风环境差异，发现组团式布局与合理的建筑高度差能够有效提升城市通风效率，减少静风区分布；而高密度、同质化的建筑布局则会加剧风环境失衡，导致热岛效应加剧。在极端风灾害防控方面，研究主要集中于台风、强阵风对城市的影响，通过数值模拟与现场实测，分析极端风在城市中的传播规律，识别城市风灾高风险区域，提出城市布局优化与基础设施抗风设计建议。例如，针对沿海城市台风灾害，学者们构建了台风过境时城市风场的动态模拟模型，明确了高层建筑群对台风风场的扰动效应，为城市抗风规划提供了技术支撑。此外，城市风廊道规划也是近年来的研究热点，学者们通过识别城市自然风廊道，结合城市规划，提出风廊道的保护与修复方案，实现城市通风与热岛缓解的双重目标。2.建筑尺度风环境研究建筑尺度风环境研究以单栋建筑或建筑组团为研究对象，核心是探究建筑形态、布局对建筑周边及室内风环境的影响，聚焦建筑通风节能、室内舒适度提升及建筑抗风安全。近五年，该领域研究呈现出“节能化、精细化、智能化”的趋势。在建筑通风研究中，学者们重点关注自然通风技术的优化应用，通过数值模拟与模型试验，分析建筑朝向、窗墙比、通风口设计等对自然通风效率的影响，提出了被动式自然通风建筑的设计方案，有效降低建筑空调能耗，实现绿色建筑目标。在室内风环境舒适度方面，研究结合人体工程学，构建了室内风环境舒适度评价模型，量化了风速、湍流强度等指标对人体舒适度的影响，为室内通风设计提供了科学依据。同时，随着高层建筑的快速发展，建筑抗风安全研究日益深入，学者们通过风洞试验与数值模拟，分析高层建筑在强风作用下的风压分布与结构响应，优化建筑外形设计（如流线型设计、透空式设计），降低强风对建筑的破坏风险。此外，建筑组团的风环境协同优化也是研究热点，重点分析建筑间距、排列方式对组团内风环境的影响，实现建筑组团风环境的整体优化。3.生态尺度风环境研究生态尺度风环境研究以区域生态系统为研究对象，核心是探究风环境与生态系统的相互作用，聚焦生态风环境修复、植被对风环境的调控作用及风蚀防治。近五年，随着生态保护意识的提升，该领域研究得到快速发展。在植被与风环境的关系研究中，学者们通过现场实测与模拟分析，明确了不同植被类型（如乔木、灌木、草本）对风速的削弱作用，以及植被覆盖度、林带结构对风环境的调控效果，提出了基于植被修复的风环境优化方案，用于缓解城市热岛、防治土壤风蚀。在生态风环境修复方面，研究主要集中于退化生态系统（如荒漠、湿地、矿山）的风环境修复，通过构建人工植被林带、优化地表覆盖，改善区域风环境，促进生态系统恢复。例如，在荒漠地区，学者们通过种植耐旱植被，构建防风固沙林带，有效削弱风速，减少土壤风蚀，改善区域生态环境。此外，风环境与生态系统服务的耦合研究也成为新的热点，探究风环境对生态系统碳汇、生物多样性的影响，为生态环境保护与风环境优化的协同发展提供了理论支撑。三、风环境研究技术方法进展风环境研究的发展与技术方法的创新密切相关，近年来，随着信息技术、流体力学、遥感技术的快速发展，风环境研究技术方法不断升级，形成了“现场实测、数值模拟、遥感监测”三大核心技术体系，且呈现出多技术协同应用的趋势。（一）现场实测技术现场实测是风环境研究的基础方法，核心是通过各类监测设备，获取风环境的实时数据，为研究风的分布规律、验证模拟模型提供可靠依据。2021-2026年，现场实测技术的创新主要体现在监测设备的智能化与监测范围的扩大化。传统的现场实测主要采用风速仪、风向仪等单一设备，监测范围有限、数据精度较低，而近年来，随着物联网、传感器技术的发展，出现了智能化监测系统，能够实现风速、风向、湍流强度、风压等多指标的实时监测与数据自动传输。例如，无人机搭载风速传感器的监测技术，能够实现对城市复杂区域（如高层建筑群、山地地区）风环境的三维监测，解决了传统监测设备难以覆盖复杂地形的问题；便携式风环境监测设备的研发，使得现场实测更加灵活便捷，可实现对不同尺度、不同场景风环境的快速监测。此外，长期连续监测成为近年来的研究重点，学者们通过构建长期监测站点，获取风环境的长期动态数据，分析风环境的季节变化、年际变化规律，为风环境的长期调控提供数据支撑。（二）数值模拟技术数值模拟技术是风环境研究中应用最广泛的方法，核心是基于流体力学理论，通过计算机模拟风的流动过程，预测风环境的时空分布规律，具有高效、经济、可重复的优势。近五年，数值模拟技术的发展主要体现在模型优化、多尺度耦合及智能化升级三个方面。在模型优化方面，学者们对传统的CFD（计算流体力学）模型进行改进，优化了湍流模型（如k-ε模型、RNGk-ε模型）的参数设置，提升了模拟结果的精度，尤其是在复杂地形、高层建筑群等场景的模拟中，模拟误差大幅降低。在多尺度耦合模拟方面，突破了单一尺度模拟的局限，构建了城市-建筑-微观尺度的耦合模拟模型，实现了不同尺度风环境的协同模拟，能够更准确地反映风在不同尺度间的传播规律。例如，将城市尺度CFD模型与建筑尺度CFD模型耦合，既能够模拟城市整体风场分布，又能够精准分析建筑周边的风环境细节。在智能化升级方面，结合人工智能、机器学习技术，构建了智能化数值模拟模型，能够自动优化模拟参数、预测风环境变化趋势，提升了模拟效率与精准度。此外，BIM（建筑信息模型）与CFD模型的结合，实现了建筑设计与风环境模拟的协同优化，为建筑风环境设计提供了一体化解决方案。（三）遥感监测技术遥感监测技术主要用于大尺度风环境研究，核心是通过卫星遥感、航空遥感等技术，获取区域尺度风环境的宏观数据，具有监测范围广、时效性强、无接触的优势。近五年，遥感监测技术在风环境研究中的应用不断拓展，主要集中于区域风场分布、极端风灾害监测及生态风环境评估。在区域风场监测方面，利用卫星遥感数据（如MODIS数据、SAR数据），结合反演算法，能够获取大范围的风速、风向数据，分析区域风环境的空间分布特征，为城市规划、生态保护提供宏观参考。在极端风灾害监测方面，通过气象卫星、雷达遥感技术，能够实时监测台风、龙卷风等极端风天气的移动路径、强度变化，为极端风灾害的预警与防控提供技术支撑。例如，利用SAR遥感技术，能够精准监测台风过境时的风场分布，为沿海城市的抗风防控提供及时的信息支持。在生态风环境评估方面，结合遥感数据与植被指数，分析植被覆盖与风环境的关系，评估生态风环境的质量，为生态修复方案的制定提供依据。此外，遥感技术与数值模拟技术的结合，实现了宏观监测与微观模拟的协同，提升了风环境研究的全面性与精准度。四、风环境研究热点与应用场景（一）核心研究热点1.极端风灾害防控与预警随着全球极端风天气频发，极端风灾害防控与预警成为近年来风环境研究的首要热点。研究重点包括极端风的形成机制、传播规律、风险评估及预警模型构建。学者们通过分析历史极端风天气数据，结合数值模拟，探究极端风在城市、山区等不同场景的传播特性，识别风灾高风险区域，构建了极端风灾害风险评估体系。同时，结合人工智能、大数据技术，构建了极端风灾害预警模型，能够实现极端风天气的精准预测与预警，为防灾减灾提供技术支撑。例如，针对台风灾害，构建了基于机器学习的台风路径与强度预测模型，预测精度较传统模型提升了15%-20%，为沿海城市的台风防控提供了重要保障。2.高密度城市风环境优化与热岛缓解高密度城市的风环境失衡与热岛效应加剧是当前城市发展面临的突出问题，因此，高密度城市风环境优化与热岛缓解成为研究热点。研究重点包括城市形态优化、风廊道规划、绿色基础设施建设等方面。学者们通过数值模拟与现场实测，对比不同城市形态对风环境与热岛效应的影响，提出了高密度城市的形态优化方案，如合理控制建筑密度、优化建筑高度差、构建通风廊道等。同时，研究了绿色基础设施（如城市公园、屋顶绿化、垂直绿化）对风环境与热岛效应的缓解作用，发现绿色基础设施能够有效削弱风速、降低地表温度，缓解城市热岛效应，提升城市风环境质量。3.建筑被动式通风与节能在“双碳”目标背景下，建筑节能成为绿色低碳发展的重要环节，而被动式通风作为建筑节能的关键技术，成为风环境研究的热点。研究重点包括被动式通风建筑的设计方法、通风效率优化、能耗分析等方面。学者们通过数值模拟与模型试验，分析建筑形态、通风口设计、室外风环境等对被动式通风效率的影响，提出了被动式通风建筑的优化设计方案，实现了建筑室内通风与节能的双重目标。例如，针对居住建筑，设计了基于自然通风的户型布局，有效提升了室内通风效率，降低了空调能耗，节能率可达20%-30%。4.生态风环境修复与协同发展随着生态保护意识的提升，风环境与生态系统的协同发展成为研究热点，重点关注生态风环境修复、植被对风环境的调控作用及风环境与生态系统服务的耦合。学者们通过现场实测与模拟分析，探究不同植被类型、林带结构对风环境的调控效果，提出了基于植被修复的生态风环境优化方案，用于荒漠治理、湿地保护、矿山修复等领域。同时，研究了风环境对生态系统碳汇、生物多样性的影响，构建了风环境与生态系统协同发展的评价体系，为生态环境保护与风环境优化的协同推进提供了理论支撑。（二）主要应用场景近年来，风环境研究的应用场景不断拓展，已广泛应用于城市规划、建筑设计、生态保护、防灾减灾等多个领域，实现了理论研究与实践应用的深度融合。在城市规划领域，风环境研究为城市布局优化、风廊道规划、城市绿色基础设施建设提供了科学依据。例如，在城市总体规划中，结合风环境模拟结果，优化城市功能分区与建筑布局，构建城市通风廊道，提升城市通风效率，缓解热岛效应；在新城建设中，提前开展风环境评估，避免高密度、同质化建筑布局导致的风环境失衡问题。在建筑设计领域，风环境研究为建筑形态设计、通风设计、抗风设计提供了技术支撑。例如，在高层建筑设计中，通过风洞试验与数值模拟，优化建筑外形，降低强风对建筑的破坏风险；在绿色建筑设计中，结合被动式通风技术，优化建筑通风口设计，提升室内舒适度，降低建筑能耗。在生态保护领域，风环境研究为生态修复、防风固沙、湿地保护提供了指导。例如，在荒漠地区，结合风环境研究结果，构建防风固沙林带，改善区域风环境，防治土壤风蚀；在湿地保护中，通过分析风环境对湿地水文、植被的影响，制定湿地保护与修复方案，维护湿地生态系统的稳定性。在防灾减灾领域，风环境研究为极端风灾害的预警、防控提供了技术支撑。例如，在沿海城市，结合台风风场模拟结果，识别台风高风险区域，制定抗风防控方案；在山区，通过分析强阵风的传播规律，开展风灾风险评估，为山区基础设施建设与居民安全保障提供参考。五、风环境研究现存不足尽管2021-2026年风环境研究取得了显著进展，在技术方法、研究热点、应用场景等方面实现了突破，但结合国内外相关文献分析，当前风环境研究仍存在一些不足，主要集中于以下四个方面。第一，跨尺度耦合研究不足。当前风环境研究多集中于单一尺度（如城市尺度或建筑尺度），不同尺度之间的耦合研究较少，难以准确反映风在不同尺度间的传播规律与相互影响。例如，城市尺度风环境模拟与建筑尺度风环境模拟相互独立，未能充分考虑城市整体风场对建筑周边风环境的影响，导致模拟结果的精度与实用性受到限制。第二，长期动态监测与数据积累不足。风环境的时空分布具有显著的动态性，需要长期连续的监测数据支撑研究，但当前多数研究采用短期实测数据，长期监测站点数量有限，数据积累不足，难以分析风环境的长期变化规律与趋势，也无法为风环境的长期调控提供可靠的数据支撑。第三，多因素协同调控研究薄弱。风环境的影响因素复杂，涉及城市形态、地形地貌、植被覆盖、气象条件等多个方面，但当前研究多聚焦于单一因素对风环境的影响，多因素协同调控研究较少，难以提出科学、全面的风环境优化方案。例如，在城市风环境优化中，未能充分考虑建筑布局、植被覆盖、气象条件的协同作用，导致优化方案的效果不佳。第四，理论研究与实践应用结合不够紧密。当前部分风环境研究仍停留在理论探索与模拟分析阶段，缺乏与实际工程、城市规划的深度结合，研究成果的转化率较低。例如，一些风环境优化方案缺乏可操作性，难以在实际城市规划、建筑设计中推广应用；部分数值模拟模型的参数设置与实际场景存在差异，导致模拟结果与实际情况不符。六、未来研究趋势展望结合当前风环境研究的现状与不足，以及绿色低碳发展、防灾减灾、生态保护的时代需求，2026年后风环境研究将呈现出“精准化、智能化、多尺度、协同化”的发展趋势，重点聚焦于以下五个方向。第一，加强跨尺度耦合模拟研究。未来将突破单一尺度研究的局限，构建城市-建筑-微观尺度的耦合模拟模型，结合人工智能、大数据技术，优化耦合模拟算法，提升模拟结果的精度与可靠性，准确反映风在不同尺度间的传播规律与相互影响，为风环境的精准调控提供技术支撑。第二，推进长期动态监测网络建设。加大对风环境长期监测的投入，构建覆盖不同区域、不同尺度的风环境长期监测网络，利用物联网、传感器、卫星遥感等技术，实现风环境数据的实时采集、传输与分析，积累长期动态数据，探究风环境的长期变化规律与趋势，为风环境的长期调控与政策制定提供数据支撑。第三，深化多因素协同调控研究。聚焦风环境的复杂影