高玉福，榮立蘋，李樹華

(1.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉133002；2.清華大學(xué) 建筑學(xué)院，北京 100084)

帶狀綠地是城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分，在改善城市生態(tài)環(huán)境、降低城市熱島效應(yīng)等方面發(fā)揮著重要作用[1]。在面積相同的情況下，形狀為帶狀的城市綠地對緩解熱島效應(yīng)方面效果最為顯著[2]。帶狀綠地的規(guī)劃建設(shè)大多結(jié)合城市道路、河流展開布局，構(gòu)成了城市帶狀綠地不同的外部環(huán)境類型[3-4]。不同外部環(huán)境對綠地溫濕效益的發(fā)揮存在較大影響，寬度相同的河流，兩岸植被喬灌綠量比越大，水體和綠地的綜合降溫增濕能力越強(qiáng)[5-7]。當(dāng)城市綠地寬度為6 m時，綠地內(nèi)部具有一定的增濕效應(yīng)，當(dāng)綠地寬度超過40 m時，綠地內(nèi)部的降溫增濕效果極其明顯且趨于穩(wěn)定[8]。城市帶狀綠地降溫增濕能力隨著季節(jié)變化、晝夜更替而有所不同[9-10]。目前國內(nèi)外針對帶狀綠地的研究，主要集中于城市帶狀綠地的林型[11]、內(nèi)部環(huán)境類型[12]、空間結(jié)構(gòu)類型[13]、下墊面[14-15]、植被類型[16]等對其降溫增濕能力的影響，并未涉及不同外部環(huán)境類型對帶狀綠地溫濕效益影響。本試驗通過小尺度、定量化方法對外部環(huán)境類型分別為道路或河流的帶狀綠地展開研究，試圖探明外部環(huán)境與城市帶狀綠地降溫增濕能力之間的關(guān)系，以期為城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃的合理布局提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然概況

試驗地位于元大都城垣遺址公園，該公園綠地是北京城區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的帶狀綠地，公園總長度達(dá)9 km，面積47 hm2，平均綠化覆蓋率為73%。試驗地位于中緯地帶，39°57′N，116°21′E，屬溫帶濕潤季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨。全年平均氣溫12.5℃，1月份平均氣溫-4.4℃，極端最低氣溫-21.7℃，7月份平均氣溫25.8℃，最高氣溫41.6℃。年平均降雨量628.9 mm，集中于夏季6-8月，降水量為465.1 mm，占全年降水的70%。蒸發(fā)量>降雨量，年平均蒸發(fā)量1 800～2 000 mm。

在元大都城垣遺址公園西土城路北段選取同一年種植的植被構(gòu)成相似、郁閉度(70%～75%)及喬灌比(4∶1)相近、足夠?qū)挾?64 m)的2處帶狀綠地(一處外部環(huán)境為河流，一處外部環(huán)境為道路)及不受外部環(huán)境影響的綠地中部作為試驗場地。

1.2 植被現(xiàn)狀

本試驗地中的植物種類：喬木主要有刺槐(Robiniapseudoacacia)、油松(Pinustabuliformis)、青扦(Piceawilsonii)、圓柏(Sabinachinensis)等；灌木主要有黃櫨(Cotinuscoggygria)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、金銀忍冬(Loniceramaackii)、榆葉梅(Amygdalustriloba)、連翹(Forsythiasuspensa)等；草本主要是早熟禾(Poaannua)。植被調(diào)查方法參照文獻(xiàn)[17]。

2 材料與方法

2.1 時間

試驗時間為綠地生態(tài)改善作用最為明顯的夏季，7月下旬-8月上旬進(jìn)行，每天8:00-18:00，間隔2 h測定1次。本試驗要求選擇晴好無風(fēng)(風(fēng)速<0.4 m·s-1，TRM-ZSI氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng))的天氣下進(jìn)行，挑選3 d符合試驗要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.2 方法

每種綠地采取分段測試，選取綠地結(jié)構(gòu)相似的4段進(jìn)行重復(fù)測定。每段綠地從靠近道路或河流一側(cè)開始試驗，水平方向3個點，垂直方向20個點，測點間距2 m。分別測試溫度及相對濕度值，每段進(jìn)行3次重復(fù)測定(圖1)。在不受外部環(huán)境影響的綠地處選擇40個點作試驗對照，在距地面1.5 m處進(jìn)行連續(xù)觀測。

2.3 測試儀器

采用日本扶桑理化制品株式會社生產(chǎn)的FUSO-8829溫濕度測量儀。溫度測定范圍為-40～85.0℃，精度為0.1℃；濕度測定范圍為0～100.0%RH，精度為0.1%RH。

圖1 溫濕度水平方向上測試布點示意

2.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel、SPSS分析軟件進(jìn)行處理。人體舒適度指數(shù)采用王遠(yuǎn)飛[18]的溫濕度指數(shù)公式(表1)：

表1 THI與人體舒適度

THI=T-0.55(1-RH)(T-14.5)

(1)

式中：T為氣溫，RH為相對濕度，THI為溫濕度指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同外部環(huán)境類型綠地溫度變化

3.1.1 2種綠地各測試點溫度變化 分別將2種類型綠地中各觀測點在3 d內(nèi)所測各個時段的溫度值加以平均，得出2種外部環(huán)境類型綠地相同距離不同時段的溫度平均值，對比2種類型綠地各觀測點之間的溫度變化(圖2)。

圖2 2種外部環(huán)境下帶狀綠地溫度平均值差異

試驗表明：在所測試的20試驗點中，不同外部環(huán)境類型對綠地降溫作用的影響隨著距離的變化而變化；在前13個測試點，外部為道路的綠地溫度始終>外部為河流的綠地，從第14個測試點以后，2種外部類型的綠地溫度基本持平，說明外部環(huán)境對綠地降溫作用的影響消失。

分別計算出2種類型綠地各測試點3 d所得溫度的平均值，并分別將2種類型綠地各測試點的溫度值進(jìn)行兩兩比較(Duncan's,P<0.05)，結(jié)果表明：外部為河流的綠地在n1～n14(2～28 m)范圍內(nèi)每隔2 m綠地的溫度值變化均較為顯著，n14以后的各測試點的溫度值變化差異不顯著，說明寬度為15 m的河流對岸邊帶狀綠地的降溫能力影響范圍是28 m；外部為道路的綠地在n1～n10(2～20 m)范圍內(nèi)每隔2 m綠地的溫度值變化均較為顯著，n10以后的各測試點的溫度值變化差異不顯著，說明寬度為15 m的道路對路旁帶狀綠地的降溫能力影響范圍是20 m。在顯著性分析中發(fā)現(xiàn)，2種外部環(huán)境類型的綠地在前5個測試點溫度值變化均極為顯著，在n5點以后顯著性水平有所降低，說明外部為15 m寬的道路或河流的帶狀綠地在距綠地邊緣0～10 m范圍內(nèi)對降溫能力影響最為顯著。

3.1.2 外部環(huán)境類型對綠地降溫能力的影響 由于河流和道路對綠地的影響范圍存在一定的差異，選取兩者對綠地降溫能力的影響較為明顯的第n5點(即10 m處)作為研究對象。計算各綠地每個時段所得溫度平均值(表2)，并得出該測試點不同時段2種綠地與對照的溫度差值(圖3)，進(jìn)行不同外部環(huán)境對綠地降溫能力影響的比較分析。

表2 2種外部環(huán)境下帶狀綠地n5點3 d的溫度差異

試驗結(jié)果表明：外部環(huán)境類型不同的城市帶狀綠地降溫能力存在較大差異，外部為河流的綠地在第n5測試點的溫度比對照低1.28℃；而外部為道路的綠地在第n5測試點的溫度比對照溫度高1.14℃。

由圖3得知，外部為河流的綠地在第n5測試點1 d中的任意時段所測溫度值均低于外部為道路的綠地；與對照相比，在前3個時段，外部為河流的綠地降溫幅度逐漸增強(qiáng)，8:00-10:00綠地的降溫幅度最小，16:00-18:00綠地的降溫幅度最大，經(jīng)顯著性分析發(fā)現(xiàn)，8:00-10:00、16:00-18:00分別與其他各時段降溫幅度相比，均存在顯著性差異，10:00-12:00、12:00-14:00、14:00-16:00任意兩者之間降溫幅度無顯著性差異，說明空氣溫度越高，水體對綠地降溫作用越明顯；而外部為道路的綠地在5個時段的降溫幅度無明顯規(guī)律，且各時段任意兩兩之間的降溫幅度無顯著性差異，說明外界氣溫的高低與道路對綠地降溫作用的影響關(guān)系不大。

圖3 不同時段試驗地n5點與對照的溫度差值

3.2 不同外部環(huán)境類型綠地相對濕度變化

3.2.1 2種綠地各測試點相對濕度變化 分別將2

種類型綠地中各觀測點在3 d內(nèi)所測各個時段的相對濕度值加以平均，得出2種外部環(huán)境類型綠地的相同距離不同時段的相對濕度平均值，對比2種類型綠地各觀測點之間的相對濕度變化(圖4)。

試驗表明：在所測試的20試驗點中，在前13個測試點，外部為河流的綠地濕度始終高于外部為河流的綠地濕度，從第14個測試點開始，2種類型的帶狀綠地相對濕度基本持平，說明外部環(huán)境對帶狀綠地增濕效果的影響消失。

分別計算出2種類型綠地各測試點3 d所得濕度的平均值，并分別將2種類型綠地各測試點的濕度值進(jìn)行兩兩比較(Duncan's，P<0.05)，結(jié)果表明：外部為河流的綠地在n1～n14(2～28 m)范圍內(nèi)每隔2 m綠地的濕度值變化均較為顯著，n14以后的各測試點的濕度值變化差異不顯著，說明寬度為15 m的河流對岸邊帶狀綠地的增濕能力影響范圍是28 m；外部為道路的綠地在n1～n10(2～20 m)范圍內(nèi)每隔2 m綠地的濕度值變化均較為顯著，n10以后的各測試點的濕度值變化差異不顯著，說明寬度為15 m的道路對路旁帶狀綠地的增濕能力影響范圍是20 m。在顯著性分析中發(fā)現(xiàn)，2種外部環(huán)境類型的綠地在前5個測試點濕度值變化均極為顯著，在n5點以后顯著性水平有所降低，說明外部為15 m寬的道路或河流的帶狀綠地在距綠地邊緣0～10 m范圍內(nèi)對增濕能力影響最為顯著。

圖4 2種外部環(huán)境下帶狀綠地濕度平均值差異

3.2.2 外部環(huán)境類型對綠地增濕能力的影響 由于河流和道路對綠地的影響范圍存在一定的差異，選取兩者對綠地增濕能力影響較為明顯的第n5點(即10 m處)作為研究對象。計算各試驗點每個時段所得相對濕度平均值(表3)，并得出該測試點不同時段2種綠地與對照的相對濕度差值(圖5)，進(jìn)行不同外部環(huán)境對綠地增濕能力影響的比較分析。

試驗結(jié)果表明：不同外部環(huán)境類型的城市帶狀綠地增濕能力存在較大差異，外部為河流的綠地在第n5測試點的相對濕度值比對照相對濕度高4.47%；而外部為道路的綠地在第n5測試點的相對濕度值比對照低4.63%。

表3 2種外部環(huán)境下帶狀綠地n5點3 d的濕度差異

圖5 不同時段試驗地n5點與對照的溫度差值

由圖5得知，外部為河流的綠地在第n5測試點1 d中的任意時段所測相對濕度值均>外部為道路的綠地；在測定的5個時段中，隨著外界氣溫的不斷升高，與對照相比，外部為河流的綠地在10:00-12:00增濕幅度達(dá)到最大值5.49%，8:00-10:00綠地增濕幅度最小為3.34%，且該時段與10:00-12:00、12:00-14:00綠地增濕幅度存在顯著性差異，與其他時段綠地增濕幅度無明顯變化；而外部為道路的綠地在10:00-12:00增濕幅度最小為2.95%，且該時段綠地增濕幅度與其他時段相比均存在顯著性差異，除10:00-12:00以外的其他時段任意兩者之間綠地增濕幅度均無顯著性差異。

3.3 溫濕度指數(shù)分析

根據(jù)公式分別計算2種外部環(huán)境類型綠地各測試點不同時段的THI值(表4)。在外部為15 m寬河流的城市帶狀綠地影響范圍(28 m)內(nèi)，河流+綠地的帶狀綠地THI值低于道路+綠地的帶狀綠地。隨著各測試點與綠地邊緣距離的不斷增加，河流+綠地的帶狀綠地THI值不斷升高，而道路+綠地的帶狀綠地THI值不斷降低。在所測試的5個時段中，8:00-10:00時段的河流+綠地的帶狀綠地THI平均值相對最低，人體舒適程度最高。而14:00-16:00時段的道路+綠地的帶狀綠地THI平均值相對最高，人體舒適程度最低。

表4 不同時段2種外部環(huán)境類型綠地溫濕度指數(shù)(THI)值

4 結(jié)論與討論

通過對2種不同外部類型城市帶狀綠地及對照溫濕度測定研究表明：1)河流+綠地的綠地類型降溫能力強(qiáng)于道路+綠地的綠地類型，河流對岸邊帶狀綠地的降溫能力影響范圍是28 m，而道路對路旁帶狀綠地的降溫能力影響范圍是20 m；第n5測試點(即10 m處)河流+綠地的綠地類型比道路+綠地的綠地類型平均溫度低2.42℃。2)河流+綠地的綠地類型增濕能力強(qiáng)于道路+綠地的綠地類型，河流對岸邊帶狀綠地的增濕能力影響范圍是28 m，而道路對路旁帶狀綠地的增濕能力影響范圍是20 m；第n5測試點(即10 m處)河流+綠地的綠地類型比道路+綠地的綠地類型平均溫度低2.42℃、平均相對濕度高9.10%。綜合以上研究結(jié)果可以得出，外部環(huán)境類型在相同寬度(15 m)情況下，河流+綠地的綠地類型降溫增濕能力較強(qiáng)，河流對綠地溫濕效益的發(fā)揮影響范圍較大。城市帶狀綠地在受河流或道路的影響范圍內(nèi)，河流+綠地的帶狀綠地THI值低于道路+綠地的帶狀綠地THI值，人們在河流與綠地相結(jié)合的帶狀綠地內(nèi)活動相對較為舒適。

城市帶狀綠地是城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分，帶狀綠地的外部環(huán)境類型對綠地溫濕效益的發(fā)揮有著重要的影響，同時，不同外部環(huán)境類型對帶狀綠地的影響范圍也存在較大差異[5-7]。隨著外界氣溫的不斷升高，河水不斷蒸發(fā)，水汽快速擴(kuò)散到周圍的綠地當(dāng)中，有效減緩由于溫度過高對植物蒸騰所產(chǎn)生的抑制作用，有利于帶狀綠地降溫增濕作用的充分發(fā)揮[19]。當(dāng)河流寬度為14～33 m時，岸邊帶狀綠地降溫增濕效益較為顯著[20]。道路表面空曠，混凝土路面及來往車輛促使道路周圍空氣溫度迅速上升，隨著溫度升高，植物失水過多，加速了植物葉片的氣孔關(guān)閉，從而抑制了帶狀綠地溫濕效益的發(fā)揮。此外，夏季城市帶狀綠地溫濕效益較為明顯，冬季城市帶狀綠地的晝夜溫濕效益變化不大[9-10]。城市帶狀綠地的林型對其溫濕效益的發(fā)揮也有較大影響，與針葉或闊葉純林相比，針闊混交林型的城市帶狀降溫增濕能力最為顯著[11]。內(nèi)部含河流的城市帶狀綠地降溫增濕效益明顯優(yōu)于純綠地及內(nèi)部含相同寬度道路的帶狀綠地[12]。不同位置的服務(wù)設(shè)施由于綠地外圍環(huán)境的不同，游人舒適度指數(shù)也存在較大差異。結(jié)合本試驗研究結(jié)果，建議城市綠地系統(tǒng)布局中，在條件允許的情況下，盡量將城市綠地系統(tǒng)和城市河流布局相結(jié)合，形成“水綠復(fù)合”結(jié)構(gòu)，以最大限度發(fā)揮帶狀綠地的溫濕效益。沿道路建設(shè)的城市帶狀綠地，內(nèi)部服務(wù)設(shè)施應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離道路一側(cè)，以降低道路對帶狀綠地內(nèi)部舒適度的影響。由于場地所限，本試驗只針對外部環(huán)境類型為道路、河流寬度相同(15 m)的帶狀綠地展開研究，并為涉及同一寬度外部環(huán)境與城市帶狀綠地的林型、結(jié)構(gòu)類型等因素之間的溫濕度關(guān)系，以及其他寬度不同外部環(huán)境類型對帶狀綠地溫濕效益的影響。因此，在以后將會擴(kuò)大試驗場地的選擇范圍，展開進(jìn)一步研究。

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