綠化和建筑布局對(duì)居住區(qū)小氣候的影響

方慧芳，張方方，張燕飛

(浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300)

近年來，隨著城市化進(jìn)程推進(jìn)、環(huán)境問題日益凸顯，人們對(duì)居住區(qū)小氣候的關(guān)注也越來越多［1-2］。美國學(xué)者 Bonan［3］通過對(duì)一個(gè)居民小區(qū)的實(shí)地測量，提出建筑密度和高度是使得微氣候產(chǎn)生差異的直接因素之一。在國內(nèi)，姜秀清［4］提出通過種樹增加植被來營造和改善小區(qū)氣環(huán)境是最有效的措施。

建筑布局、綠化率等都成為人們衡量一個(gè)居住區(qū)好壞的標(biāo)準(zhǔn)。居住區(qū)綠化作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，除了具有美化環(huán)境、消除噪音和凈化空氣的功能外，還有調(diào)節(jié)小氣候的功能［5-6］。作者選取臨安市3個(gè)不同類型 (高檔、中檔和低檔)的居住區(qū)進(jìn)行小氣候觀測，分析建筑布局和綠化覆蓋率對(duì)小氣候的影響，并對(duì)不同居住區(qū)小氣候進(jìn)行了人體舒適度評(píng)價(jià)。現(xiàn)將有關(guān)結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

選取臨安市高檔、中檔和低檔3類居住區(qū)，每個(gè)居住區(qū)均大于10萬m2。高檔居住區(qū)以3層樓房為主，容積率1.09，綠化覆蓋率43%;中檔居住區(qū)以14層樓房為主，容積率1.3，綠化覆蓋率40%;低檔居住區(qū)以6層樓房為主，容積率1.8，綠化覆蓋率30%。每個(gè)居住區(qū)根據(jù)綠化、下墊面性質(zhì)的不同選擇2個(gè)樣點(diǎn)。高檔居住區(qū)的樣點(diǎn)1為30 m×4 m的喬-灌-草結(jié)合的綠化，以喬草居多，地表為水泥;樣點(diǎn)2為20 m×12 m的磚草結(jié)合的綠化，以草居多，地表為磚草。中檔居住區(qū)的樣點(diǎn)3為40 m×10 m的喬-草，結(jié)合路邊灌木的綠化，喬木居多，地表為水泥;樣點(diǎn)4為50 m×12 m的喬-灌-草結(jié)合的綠化，灌草居多，地表為水泥。低檔居住區(qū)的樣點(diǎn)5為50 m×12 m的喬-灌-草結(jié)合的綠化，灌草居多，地表為水泥;樣點(diǎn)6無綠化，地表為水泥。

1.2 方法

氣象因素測量。冬季2012年12月2次，2013年1月1次，2月1次;夏季2013年6月1次，7月2次，8月 1次。每次在 7:00，12:00，17:00測量。3個(gè)住宅區(qū)每次同時(shí)進(jìn)行測量，將每個(gè)季度4次測量的溫度、濕度、風(fēng)速的平均值作為本季度的溫度、濕度和風(fēng)速［7］。

人體舒適度評(píng)價(jià)。人類機(jī)體對(duì)外界氣象環(huán)境的主觀感覺有別于大氣探測儀器獲取的各種氣象要素。人體舒適度指數(shù) (ssd)是為了從氣象角度來評(píng)價(jià)在不同氣候條件下人的舒適感，根據(jù)人類機(jī)體與大氣環(huán)境之間的熱交換而制定的生物氣象指標(biāo)［8-9］。

式中，t為干球溫度，f為相對(duì)濕度，v為風(fēng)速［10］。

ssd與人體舒適度的劃分標(biāo)準(zhǔn):ssd＞79，舒適度3級(jí)，炎熱，很不舒適，需防中暑;ssd=79，舒適度2級(jí)，較熱，不適應(yīng)，應(yīng)適當(dāng)降溫;ssd=71，舒適度1級(jí)，偏暖，較為舒適;70≥ssd≥50，舒適度0級(jí)，最為舒適，最可接受;ssd=51，舒適度-1級(jí)，偏涼，較為舒適;ssd＜50，舒適度-2級(jí)，較冷，不舒適，需保暖。

2 結(jié)果與分析

2.1 與中央氣象臺(tái)的溫度差

比較各居住區(qū)各時(shí)刻溫度與中央氣象臺(tái)相應(yīng)時(shí)刻溫度，發(fā)現(xiàn)兩者之間有一定差距:3個(gè)居住區(qū)在不同天氣狀況下的溫度與中央氣象臺(tái)溫度的差距變化趨勢大致相同 (圖1)，晴天對(duì)溫度的影響比陰天和雨天明顯。高檔居住區(qū)在3種天氣狀況下的溫度平均相差0.33℃，中檔居住區(qū)在3種天氣狀況下的溫度平均相差0.38℃，低檔居住區(qū)在3種天氣狀況下的溫度平均相差1.83℃。

圖1 各居住區(qū)不同天氣與中央氣象臺(tái)溫度的差值

高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)在不同天氣狀況下的溫度變化量比較小，而低檔居住區(qū)的溫度變化量比較大，這主要是由于在高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)選取的樣點(diǎn)植被群落結(jié)構(gòu)配置豐富，植被內(nèi)水分多，因?yàn)樗谋葻崛葑畲螅詼囟茸兓啃?而在低檔居住區(qū)內(nèi)選取的6號(hào)樣點(diǎn)為水泥空地，比熱容比較低，吸收相同熱量溫度變化大。

2.2 居住區(qū)間的溫度差異

圖2顯示3個(gè)居住區(qū)的平均溫度變化趨勢大致相同。每一時(shí)刻低檔居住區(qū)的平均溫度均高于中檔居住區(qū)和高檔居住區(qū)，高檔居住區(qū)平均溫度最低。高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)的氣溫差異并不明顯，分別比中央氣象臺(tái)溫度高1.36，1.61℃。低檔居住區(qū)平均比中央氣象臺(tái)溫度高2.72℃。對(duì)平均溫度和綠化率之間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，平均溫度與綠化率之間相關(guān)性明顯，相關(guān)系數(shù)為-0.998*，說明溫度會(huì)隨著綠化率的增加而降低。

高檔居住區(qū)綠化率達(dá)43%，因?yàn)榫G化有降溫增濕的作用，所以是3個(gè)小區(qū)中溫度最低的;雖然中檔居住區(qū)的綠化率沒有高檔居住區(qū)的大，但是建筑平均高度達(dá)14層，高建筑物在一定程度上可以減少太陽的直射時(shí)間，起到降溫的作用，所以溫度接近高檔居住區(qū);而綠化率不大，建筑也不高的低檔小區(qū)，樣點(diǎn)植被種類少，導(dǎo)致該居住區(qū)所測溫度是3個(gè)小區(qū)中最高的。

圖2 各居住區(qū)平均溫度的比較

2.3 冬夏兩季的溫度

將各居住區(qū)的溫度與中央氣象臺(tái)的數(shù)據(jù)作差值處理，并分類成冬夏兩季的差值，如圖3，4所示。t檢驗(yàn)結(jié)果表明，冬夏季的平均氣溫與溫度差值之間均具有較強(qiáng)的正相關(guān) (P＜0.01)，但冬季和夏季的平均溫度間不具有相關(guān)性 (P＞0.01)。從圖中可以得出:冬夏兩季低檔居住區(qū)的溫差都比高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)高，也就是冬夏兩季低檔居住區(qū)的平均溫度比高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)高。尤其在夏季較明顯，低檔居住區(qū)平均溫度比中央氣象臺(tái)溫度高3.26℃，而高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)平均比中央氣象臺(tái)溫度高1.59℃，兩者相差1.67℃;冬季低檔居住區(qū)平均溫度比中央氣象臺(tái)溫度高2.50℃，高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)平均比中央氣象臺(tái)溫度高1.45℃，兩者相差1.05℃。所以，高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)兩季溫差較小，較低檔居住區(qū)更加適合人們居住。

2.4 風(fēng)速

3個(gè)居住區(qū)6個(gè)樣點(diǎn)的平均風(fēng)速與中央氣象臺(tái)的風(fēng)速差值變化如圖5，可以看出3個(gè)居住區(qū)的平均風(fēng)速變化大致相同，且差值都為負(fù)值。中檔居住區(qū)風(fēng)速差較其他各區(qū)都大，平均瞬時(shí)風(fēng)速差達(dá)-0.95 m·s-1，高檔居住區(qū)和低檔居住區(qū)的平均風(fēng)速差相差不大，分別為 -1.17和-1.27 m·s-1，6個(gè)樣點(diǎn)的年平均風(fēng)速分別比中央氣象臺(tái)的風(fēng)速低 1.23，1.10，1.28，1.26，0.97和0.93 m·s-1，t檢驗(yàn)結(jié)果表明，建筑與綠化和風(fēng)都具有負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為-0.424*，-0.794*。3號(hào)和4號(hào)樣點(diǎn)風(fēng)速減小最大，6號(hào)樣點(diǎn)風(fēng)速減小最少，主要是由于3和4樣點(diǎn)之間有一塊喬灌草組成的立體綠化帶，1和2樣點(diǎn)之間只有灌草組成的立體綠化帶，而5號(hào)附近只有灌木，6號(hào)是一片空地。

圖3 各居住區(qū)冬季溫差的比較

圖4 各居住區(qū)夏季溫差的比較

圖5 各居住區(qū)1-6樣點(diǎn)風(fēng)速與中央氣象臺(tái)的差值

2.5 人體舒適度

表1表明，6個(gè)樣點(diǎn)的冬夏兩季的人體舒適度指數(shù)相差較大，冬夏兩季指數(shù)都相差8，跨越了1個(gè)級(jí)數(shù)。在冬季各樣點(diǎn)的人體舒適度感覺均很冷，很不舒適，應(yīng)該注意保暖防寒措施。其中1號(hào)樣點(diǎn)感覺最不舒適，6號(hào)樣點(diǎn)感覺較為舒適，其他4個(gè)樣點(diǎn)感覺不明顯。在夏季1號(hào)和2號(hào)樣點(diǎn)的人體感覺偏暖，較為舒適;3號(hào)和4號(hào)人體感覺炎熱，很不舒適，需要適當(dāng)?shù)亟禍?5號(hào)和6號(hào)人體感覺很炎熱，很不舒適，需要防中暑。

表1 各樣點(diǎn)冬夏兩季的人體舒適度指數(shù)

3 小結(jié)與討論

綠化率大且建筑物高度較高的居住區(qū)的平均溫度低，綠化率小且建筑物高度低的居住區(qū)的平均溫度高。晴天對(duì)溫度的影響比陰天和雨天明顯，同時(shí)這個(gè)差值也隨季節(jié)變化，夏季比冬季明顯。

風(fēng)速在一天中的變化具有午后大、早晨小的單峰型特征。并且各種不同綠化配置方式對(duì)風(fēng)速有一定的減弱作用，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、綠化量較大的綠地降低風(fēng)速能力優(yōu)于結(jié)構(gòu)單一、綠化量較小的綠地。

綠化率高，配置復(fù)雜的喬-灌-草型綠化帶能最大程度地降低空氣溫度、增加空氣濕度，在夏季能給人帶來舒適的感覺，而冬季會(huì)給人造成不適的感覺。綠化率小，結(jié)構(gòu)單一的綠化帶在冬季會(huì)使人感到舒適，在夏季卻能使人感到不適。

建筑布局和綠化覆蓋率難以量化使其對(duì)小氣候影響的分析造成許多問題［11］。而且小氣候受多種因素的影響，暫不能確定建筑布局和綠化覆蓋率對(duì)小氣候的影響有多大。因此，綜合研究建筑布局和綠化覆蓋率對(duì)小氣候的影響更為實(shí)際。今后的研究應(yīng)主要集中在如何合理利用居住區(qū)小氣候營造和改善居住區(qū)小氣候，以及居住區(qū)小氣候的影響因素分析及其作用大小方面。

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