基于模糊數(shù)學及灰色預測下的墻體綠化研究

翟美娜　張明

【摘要】該文以墻體綠化為研究背景，結合模糊數(shù)學及灰色預測理論，針對如何利用模糊數(shù)學及灰色預測理論對墻體綠化設計進行簡要分析研究。通過探究影響墻體綠化發(fā)揮保溫隔熱、吸附灰塵、吸碳增氧等作用的主要原因，利用模糊數(shù)學理論預測大氣質(zhì)量，繼而利用灰色預測模型（GM模型）根據(jù)所預測的大氣狀況對所研究系統(tǒng)的發(fā)展變化進行全局觀察、分析，從而獲得吸塵效果、保溫效果、隔熱效果及光合作用的效果的長期預測。最終得出最適合所設計的場所的最優(yōu)化設計。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）06-0055-02

一、引言

墻體綠化將綠化向立面空間發(fā)展，可以在最小的空間內(nèi)盡可能的增大綠化覆蓋率，可以解決沒有大面積土地但依然可以進行大量綠化的問題。在城市用地越來越少的今天，無疑是解決了一個大問題。并且其種植方法可利用綠色植物自身的生物特性，對墻壁和內(nèi)部環(huán)境起到保溫隔熱、吸附灰塵、吸碳增氧等作用，能夠減少城市居民使用保暖和降溫設備的次數(shù)，從而推動城市節(jié)能減排的步伐。

二、墻體綠化特殊優(yōu)勢及其影響因素

1. 保溫隔熱

系列實測表明，降溫的主要原理是通過植物自身對太陽輻射能量進行消耗、轉化以及植物的蒸騰作用吸收熱量，而植物蒸騰吸收熱量的貢獻要比遮擋太陽輻射減少熱量的貢獻大。而保溫原理主要是利用墻體綠化的基質(zhì)和植物的屏風作用，防止室內(nèi)熱量向外散失，以及根系的呼吸作用產(chǎn)生熱量降低溫差。

2.吸附灰塵

植物可通過很多途徑吸收空氣中的污染物，而其主要原理是通過莖枝的表面及葉片的大量的氣孔吸附與吸收空氣中的污染物。

3.吸碳增氧

由于植物吸收二氧化碳，釋放氧氣。

三、結合模糊數(shù)學及灰色綠化的墻體綠化設計研究

1.研究背景

想要墻體綠化在生態(tài)建筑中有效的利用，墻體綠化系統(tǒng)需要進行多方面的思考和研究。其中模糊數(shù)學及灰色預測將會在其中發(fā)揮非常大的作用。墻體綠化要使其在各個方面發(fā)揮最大作用，則需要足夠的數(shù)據(jù)依托，經(jīng)過利用灰色預測和模糊數(shù)學理論知識針對數(shù)據(jù)進行分析、計算。

模糊數(shù)學把數(shù)學的應用范圍從精確現(xiàn)象擴展到模糊現(xiàn)象，汲取了人腦識別和判斷問題的模糊特點，利用隸屬度來描述差異的中介過渡狀態(tài)，為處理模糊性問題提供了有使用價值的手段，符合大氣環(huán)境系統(tǒng)中各因素間的不確定性、隨機性和模糊性。

而灰色預測法是模糊數(shù)學派生的一種決策方法。首先定義把被預測的對象作為灰色系統(tǒng)來處理。信息部分明確，部分不明確的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)?；疑A測是現(xiàn)狀研究的繼續(xù)和發(fā)展，其目的是為人們提供一個可以預見的期望效果或前景。

2. 研究分析

綠化系統(tǒng)是一個復雜龐大的非線性系統(tǒng)，不僅涉及天氣、綠化面積等方面，還涉及到植物的光合作用及蒸騰作用等，這也決定了墻體綠化的準確預測是比較困難的。

忽略墻體綠化的管理水平以及藝術上的需求等原因進行研究。

（1）應用模糊數(shù)學進行大氣預測

人類的活動對大氣環(huán)境的影響非常復雜，存在的事物及現(xiàn)象具有模糊性質(zhì)，因此大氣環(huán)境預測的判斷和度量上也具有模糊性。故根據(jù)模糊數(shù)學的原理，用模糊語言描述大氣環(huán)境的許多資料、判斷及各種定性，對大氣環(huán)境質(zhì)量進行綜合識別和判斷及預測。這對于綠化設計上具有一定程度上的遠瞻性。

（2） 應用GM灰色預測模型進行優(yōu)勢效果預測

因為墻體綠化的設計所受影響因素具有不確定性和復雜性的特點，因此，我們選取灰色預測模型來對所設計的墻體綠化在建立后不同的情況下獲得的優(yōu)勢效果進行預測。將不同的植物在不同的空氣狀況（日照強度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等）及不同的地點針對綠化的不同方式得到的吸塵效果、保溫效果、隔熱效果及光合作用的效果，利用灰色預測模型（GM模型）根據(jù)所預測的大氣狀況對所研究系統(tǒng)的發(fā)展變化進行全局觀察、分析和長期效果預測。而其中最常用的方法是一階一元微分方程預測模型GM（1，1）。

GM（1，1）模型中系數(shù) 稱為發(fā)展系數(shù)，它反映系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢，當 為負值時，其絕對值越大，系統(tǒng)發(fā)展就越快；反之，則越慢。參數(shù) 稱為灰作用量，它反映數(shù)據(jù)變化的關系。

（3）綜合評定得出最優(yōu)設計

根據(jù)模糊數(shù)學及灰色預測理論得出的數(shù)據(jù)及效果觀察分析，綜合所有結論針對其作出數(shù)學模型，探究出可以使墻體綠化的各個優(yōu)勢發(fā)揮出最大的作用，各種優(yōu)勢發(fā)揮達到平衡的方案，進而得到最優(yōu)設計。

四、結語

針對墻體綠化的研究如今國內(nèi)已有相關論文，但多數(shù)為基于生物科學及建筑設計方面的研究，而基于數(shù)學理論的墻體綠化的研究還不夠深入。墻體綠化設計涉及的因素很多，適應現(xiàn)代化的動態(tài)化特征，科學預測一個地區(qū)的墻體綠化設計的進程，不僅需要成熟的理論、科學的方法，更需要扎實的基礎資料支撐。故本文將傳統(tǒng)意義上的墻體綠化設計引入模糊數(shù)學及灰色預測理論，針對墻體綠化的優(yōu)勢及其影響因素進行了分析，并針對根據(jù)模糊數(shù)學及灰色系統(tǒng)理論針對墻體綠化的設計進行了簡要分析研究。

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