譚 瑛 劉 思

為正確測度用地綠化狀況，中國于20世紀(jì)80年代提出“綠量”這一概念，發(fā)展至今。隨著城市的多元化發(fā)展，在既有綠量測度的具體評測過程中，出現(xiàn)了一些較為特殊的區(qū)域，如城市歷史性地區(qū)。城市歷史性地區(qū)是指能夠反映城市社會文化多樣性，并能對其代表的歷史傳統(tǒng)內(nèi)涵提供生動物證的地區(qū)[1]。此類地區(qū)的綠化通常具有總量少、尺度小、立體程度高、密度高、強度低、物種多樣性不足、綠化形式多樣等特點；其中屋頂綠化、垂直綠化、盆栽綠化、陽臺綠化等獨具特色的綠化方式是其常見形式。因此雖然歷史性地區(qū)綠地率較低, 但建筑低矮, 庭院或道路邊角的大樹華蓋于屋面上，加以豐富的立體綠化，依然形成了郁郁蔥蔥的景象[2]。而目前通用的綠地指標(biāo)測度算法為城市人均公共綠地面積、綠地率及綠化覆蓋率3項，均為二維綠化指標(biāo)[3]，難以反映歷史性地區(qū)的真實綠化生態(tài)效益。與此同時，以葉面積說和體積說為基礎(chǔ)的三維綠量測度指標(biāo)提供了從三維空間反映綠化質(zhì)量的方法，理論上更能反映植物的實際生態(tài)功能水平。

雖然城市綠地具有多樣的生態(tài)功能，但對于城市歷史性地區(qū)的綠地而言，最重要的是通過調(diào)節(jié)氣溫、濕度、氣流(空氣交換、防風(fēng))來改善場地氣候，降低場地噪聲，最終創(chuàng)造舒適的生存環(huán)境[4]。因此本研究從調(diào)節(jié)微氣候真實效果的角度對各綠量測算方法進行測評，以期遴選1種能夠更真實地反映城市歷史性地區(qū)這一特殊區(qū)域綠化狀態(tài)的綠量指標(biāo)。

1 試驗比較對象及判別依據(jù)的選擇

本次試驗方案選擇綠地率(GR)和綠色容積率(GPR)分別作為二維和三維指標(biāo)的代表來加以比較。在既有二維綠化指標(biāo)中，綠地率是目前使用最為廣泛的評判指標(biāo)，能較為準(zhǔn)確地從二維層面反映城市綠地狀況；而綠色容積率則是基于三維綠量指標(biāo)發(fā)展的一種新型綠量指標(biāo)，更充分考慮了綠化環(huán)境與建成環(huán)境的關(guān)系。最終，以試驗地塊內(nèi)綠化的微氣候調(diào)節(jié)實效作為比較判別的依據(jù)。

1.1 綠地率的測度算法

綠地率(Green rate)指用地內(nèi)綠地總面積與用地總面積的比值，其計算公式為：

式中：Gs為綠地率，∑i為用地范圍內(nèi)各類綠地的總和，S0為用地總面積。具體測度較為簡單，分為確定用地總面積、確定用地范圍內(nèi)各類綠地的位置及面積并計算總和、根據(jù)公式計算局部地塊的綠地率3個步驟。

1.2 綠色容積率的測度算法

綠色容積率(Green plot ratio，簡稱GPR)，即三維綠量指標(biāo)葉面積總量與地塊面積的比率[5]。它關(guān)注同等綠地面積下不同植被狀況的生態(tài)學(xué)差異，更突出了綠量在生態(tài)建設(shè)中的作用[6]。計算公式為：

式中：Gp為綠色容積率，S0為用地面積，S1為單位體積葉面積，V為樹冠體積。具體測度綠色容積率的操作主要包括以下幾個步驟。

1)確定樹冠體積。實地踏勘，確定試驗地塊內(nèi)的樹種分類、植株數(shù)量、胸徑等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運用模擬方程法測度不同樹種單株樣本植物的樹冠體積。

2)確定單株樣本植物的單位體積葉面積。

3)計算葉面積總量。不同樹種單位體積內(nèi)葉片總面積與單株樣本植物樹冠體積相乘，可得到單株樣本植物的葉面積總量。統(tǒng)計疊加全部物種的葉面積總量得到整個試驗地塊的總綠量(場地葉面積總量)。

4)根據(jù)計算公式計算綠色容積率。

1.3 微氣候調(diào)節(jié)實效的測度算法

在既有研究中，環(huán)境小氣候的數(shù)據(jù)有很多種，如風(fēng)速、氣溫、相對濕度、太陽輻射強度、CO2濃度、環(huán)境噪聲強度等。而人體所感受到外界環(huán)境的舒適度主要由環(huán)境中的溫度、濕度、噪聲和風(fēng)速決定；其中溫度、濕度在特定時空中較為穩(wěn)定，便于測量；噪聲強度次之，而風(fēng)速的隨機性最大。因此實驗最終選擇和人體舒適度最為密切且較為穩(wěn)定的降溫增濕能力來表征城市歷史性地區(qū)綠地實效狀況，即試驗中需要現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)內(nèi)容為空氣溫度值和空氣濕度值。

2 試驗準(zhǔn)備

本試驗方案中，先選擇功能類似、位置相近、綠化層次差異大的2塊城市用地作為試驗地塊(其中1塊為城市歷史性地區(qū)用地)；應(yīng)用2種測度算法分別對試驗地塊進行測算；然后將兩者測度結(jié)果與場地綠化溫濕度實效實測記錄相比較，以確定更能真實反映城市歷史性地區(qū)的綠量情況的測度方法。

2.1 試驗地塊的選擇

通過在南京建成區(qū)內(nèi)反復(fù)篩選，最終確定以南京大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)作為城市歷史性地區(qū)類型試驗地塊，南京宏圖上福園小區(qū)作為比較項的現(xiàn)代居住區(qū)類型試驗地塊(圖1)。

1)試驗地塊1：南京大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)。

南京大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)位于南京老城東南部，內(nèi)秦淮河?xùn)|段以東；北到小油坊巷、小西湖小學(xué)，東至箍桶巷，南抵馬道街，西至大油坊巷，總用地面積為46 900m2，建筑以1～2層傳統(tǒng)居住建筑為主，局部鑲嵌多層現(xiàn)代建筑。內(nèi)部缺少公共綠化區(qū)域，大喬木不多但是樹齡較長、樹冠較大，居民自發(fā)種植的果蔬花木較多，垂直綠化、屋頂綠化、陽臺綠化、盆栽綠化等綠化方式廣泛分布在風(fēng)貌區(qū)的各個區(qū)域。

據(jù)現(xiàn)場踏勘，風(fēng)貌區(qū)內(nèi)目前有15種大喬木、8種灌木及藤本植物。

2)試驗地塊2：南京宏圖上福園小區(qū)。

南京宏圖上福園小區(qū)位于內(nèi)秦淮河?xùn)|段以西，與大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)隔河而望；西鄰軍師巷，北側(cè)是馬道街，總用地面積為17 857m2。小區(qū)建筑面積達5萬m2，以多層坡頂住宅為主。小區(qū)內(nèi)植物種類和數(shù)量均較多。

小區(qū)內(nèi)目前有19種大喬木、23種灌木及藤本植物。

2.2 試驗方法的確定

圖1 試驗地塊區(qū)位圖

在試驗時間選擇上，南京園林綠地對城市生態(tài)環(huán)境的改善作用最明顯的季節(jié)是夏季，此時氣候較為惡劣，而植物葉片生長情況也最為旺盛；且在南京綠地微氣候觀測試驗中發(fā)現(xiàn)，綠化對溫濕度的冬季影響度遠低于夏季影響度[7]；此外為排除氣象因素的干擾，最佳測定時間應(yīng)當(dāng)選在晴朗、靜風(fēng)(風(fēng)速≤0.5m/s)的夏季[8]。因此試驗時間確定為2016年6月中晴朗、靜風(fēng)的9—11日連續(xù)3d的9：00—17：00。

1)綠量測度方法。

本次試驗采用模擬方程法對2塊試驗地塊的三維綠量進行測度。在實測中使用軟尺對試驗地塊內(nèi)所有喬木樹種進行胸徑測量，對所有圓灌木進行半徑測量，對所有方灌木進行長寬測量，進而通過模擬方程得到該植物的真實三維綠量。

2)溫濕度實效測度方法。

使用Thermo Recorder TR-72U型數(shù)顯溫濕度測量儀，在2塊試驗地塊中心區(qū)域的樹下分別選擇1個觀測點，并于1.5m高度處進行溫濕度測量[9]；與此同時，在2塊試驗地塊的中心空地分別選擇1個對照觀測點進行同步測定(表1)。每隔1h測量1次，共計9個時間點，連續(xù)觀測3d。所有數(shù)據(jù)均采用Excel軟件進行分析處理，將3d測量的數(shù)據(jù)取平均值，進而對平均降溫率、平均增濕率進行計算，然后對2塊試驗地塊的溫濕度實效進行比較。

3 試驗地塊的綠量測度比較

3.1 大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)的綠量測度

1)綠地率的測度。

大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)用地總面積S0地塊1為46 900m2，綠地面積∑i地塊1為100m2。根據(jù)綠地率計算公式可得出該試驗地塊綠地率Gs地塊1為0.21%。

2)綠色容積率的測度。

風(fēng)貌區(qū)內(nèi)街巷狹窄、建筑較為密集，高大喬木的冠幅較難進行準(zhǔn)確的測量。因此首先選擇對主干明顯的12種樹種進行胸徑測量，然后根據(jù)既有研究得出的“胸徑-冠幅”相關(guān)方程[10]對這12種樹種的冠幅進行計算(表2)。除了12種大喬木通過模擬方程計算得出冠幅外，調(diào)研也對另3株主干不明顯的喬木冠幅進行了實測，分別得出：D桂花=3.5m，D石榴=5.2m，D夾竹桃=7.25m。由此，根據(jù)既有研究得出的植物樹冠體積-冠幅的相關(guān)關(guān)系[10]可計算出風(fēng)貌區(qū)內(nèi)15種喬木樹種的樹冠體積(表3)。

表1 試驗觀測點位置確定

表2 大油坊巷部分種大喬木的胸徑-冠幅計算表

針對大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)常見的垂直綠化、屋頂綠化等綠化特征，對于綠化主體之一的灌木、草本和藤本植物采用低矮植物樹冠有效體積方程進行計算。根據(jù)其生長和修剪情況，可將不同類型的灌木分為長方體及球形(表4)2類，然后加以計算。

通過以上的模擬方程測度，可以得出歷史風(fēng)貌區(qū)內(nèi)各類喬木樹種及低矮植物的有效樹冠體積。再結(jié)合既有研究中對不同樹種、不同月份的單位體積內(nèi)葉片總面積的計算指標(biāo)[10]，最終計算得到大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)的總綠量，即葉面積總量(表5)。

因此，大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)總綠量∑n地塊1為64 293m2，總用地面積S0地塊1為46 900m2，得綠色容積率為1.371。

3.2 宏圖上福園小區(qū)的綠量測度

1)綠地率的測度。

南京宏圖上福園用地面積S0地塊2、綠地面積∑i地塊2、綠地率Gs地塊2分別為17 857m2，8 571m2，47.99%。

圖2 試驗地塊隨時間變化降溫趨勢(2016年6月9—11日)

圖3 試驗地塊隨時間變化增濕趨勢(2016年6月9—11日)

表3 大油坊巷部分種喬木的冠幅-樹冠體積計算表

表4 大油坊巷球形灌草藤植物的樹冠體積計算表

2)綠色容積率的測度。

采用與大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)相同的計算方法，完成上福園小區(qū)內(nèi)19種喬木樹種的樹冠體積計算，灌木、草本和藤本植物的樹冠總面積計算及葉面積總量計算(表6)。

因此，上福園小區(qū)總綠量∑n地塊2為45 169m2，已知的總用地面積S0地塊2為17 857m2，可求得大油坊巷綠色容積率為2.529。

3.3 兩個試驗地塊的溫濕度實效測度

針對2幅試驗地塊測定的降溫率走勢來看，可將其歸為單峰值曲線類型(圖2)。2塊試驗地塊的綠地溫度走勢基本一致，其降溫曲線的相關(guān)性可分為3個階段。9：00—11：00，上福園小區(qū)降溫率領(lǐng)先于大油坊巷，這與大油坊巷高密度的建設(shè)有關(guān)。因缺少復(fù)合的綠化結(jié)構(gòu)，因而在早期大油坊巷里作為對照點裸地升溫更快，降溫率更低。11：00—14：00，大油坊巷平均降溫率超越了上福園小區(qū)，此時間段2塊試驗地塊內(nèi)裸地基本已升溫充分，同一時間點大油坊巷裸地的平均溫度高出上福園1℃，樹下溫度雖也高于上福園，但降溫率卻已超越。兩者溫度變化在14：00時達到最高峰，大油坊巷降溫率達到4.31%，上福園降溫率達到3.91%。因天氣變化，14：00—17：00，2塊試驗地塊平均降溫率交替下降，但總體呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。這與裸地比熱容小而散熱快、樹下小環(huán)境散熱較慢有關(guān)。總體來看，上福園小區(qū)全天的平均降溫率為2.07%，大油坊巷全天的平均降溫率為1.86%。上福園小區(qū)全天平均降溫率為大油坊巷的1.11倍。

針對2塊試驗地塊測定的增濕率走勢來看，也可將其歸為單峰值曲線類型(圖3)。與平均降溫率相同，總體趨勢相一致，并可分為3個階段。9：00—11：00，上福園小區(qū)增濕率領(lǐng)先于大油坊巷，這應(yīng)與大油坊巷高密度的建設(shè)和密集的巷道布局有關(guān)。因環(huán)境常年潮濕、通風(fēng)阻滯，因而在早期大油坊巷里作為對照點裸地濕度降低更慢，試驗地塊平均增濕率更低。在11：00—14：00此時間段大油坊巷裸地與樹下濕度均低于上福園，而平均增濕率超越了上福園小區(qū)。兩者濕度變化在14：00時達到最高峰，大油坊巷增濕率高達7.76%，上福園增溫率達到5.79%。在14：00—17：00，2塊試驗地塊平均增濕率交替下降，但總體呈現(xiàn)快速下降趨勢。這與南京的氣候有著密切的關(guān)系，14：00后氣溫下降較快，增濕更加迅速?？傮w來看，上福園小區(qū)全天的平均增濕率為3.09%，大油坊巷全天的平均增濕率為2.76%。上福園小區(qū)全天平均增濕率為大油坊巷的1.12倍。

表5 大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)葉面積總量計算表

4 結(jié)論與討論

綜合比較2個試驗地塊的綠地率及綠色容積率的測度結(jié)果(表7)，可以看出以下內(nèi)容。

1)以綠地率為綠量測度標(biāo)準(zhǔn)，宏圖上福園綠化達標(biāo)，大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)綠化不達標(biāo)。宏圖上福園綠地率高出國家標(biāo)準(zhǔn)(老居住區(qū)綠地率≥25%)1.92倍；大油坊巷歷史風(fēng)貌區(qū)綠化率與上福園小區(qū)相差近230倍，更遠遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

2)以綠色容積率為綠量測度標(biāo)準(zhǔn)，2個試驗地塊的綠量差距明顯縮小。城市歷史性地區(qū)綠量較二維測度算法顯著上升，2個試驗地塊的綠量差距由230倍縮小為1.84倍。

3)分析2塊樣地的溫濕度實效結(jié)果可見，2塊樣地的平均降溫增濕率走勢及差距相似。上福園小區(qū)全天平均降溫率、平均增濕率僅略高于大油坊巷。

4)結(jié)合以上結(jié)果進行評估，2塊樣地通過綠色容積率測量的綠量差異較綠地率算法更接近溫濕度實效測量結(jié)果。探究2種測算方法結(jié)果差異，其主要原因應(yīng)有2點。一是綠色容積率從三維角度計算綠量，比二維綠化指標(biāo)更具功能性；二是綠色容積率將被既有測度算法忽視的垂直綠化、屋頂綠化、陽臺綠化等歷史性地區(qū)特有的綠化方式納入測度體系，大大增加了城市歷史性地區(qū)綠量的覆蓋范圍，使得測度結(jié)果更加接近實際產(chǎn)生生態(tài)效益的真實綠量情況。

城市歷史性地區(qū)具有獨特的綠化特征。在對其進行綠化質(zhì)量評價時，應(yīng)當(dāng)尊重場地本身的特性，用更恰當(dāng)?shù)臏y度方式評估其真實的綠量情況。以綠色容積率為代表的新型綠化指標(biāo)是對既有綠量測度體系的有益補充，使其更加適宜城市歷史性地區(qū)的綠化評估需求。

注：文中圖片均由劉思拍攝或繪制。

表6 南京宏圖上福園小區(qū)葉面積總量計算表

表7 2種測度算法結(jié)果比較