呂鳴楊 金荷仙 王亞男

摘要：文章以杭州太子灣公園為研究對(duì)象，根據(jù)水體、植被環(huán)境的不同選取測(cè)點(diǎn)18個(gè)，對(duì)其不同氣象因子進(jìn)行實(shí)測(cè)分析。研究表明，小型水體對(duì)小氣候有降溫增濕作用，部分類型水體可提高局部風(fēng)速，但其小氣候效應(yīng)易受其他景觀要素影響，有時(shí)表現(xiàn)并不明顯;湖泊的降溫增濕作用高于溪流，且更有利于提高局部風(fēng)速;喬木遮蔭可以大幅度削弱太陽(yáng)輻射，降溫增濕作用顯著，但是密集的植物會(huì)阻礙空氣流通，降低局部風(fēng)速，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮多種因素，合理安排水體和植物的比例及位置，以營(yíng)造更為舒適的小氣候環(huán)境。

關(guān)鍵詞：小型水體，小氣候，城市公園，夏季

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.038

小氣候是指在具有相同大氣候特點(diǎn)的范圍內(nèi)，由于下墊面條件、地形方位等各種因素不一致而在局部地區(qū)形成的獨(dú)特氣候狀況[1]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)不同氣候區(qū)的廣場(chǎng)、住區(qū)等不同場(chǎng)所的小氣候效應(yīng)以及地形、水體等風(fēng)景園林要素的影響進(jìn)行了大量研究。研究表明，水體對(duì)城市小氣候有顯著調(diào)節(jié)作用，大到湖泊、河流、濕地，小到池塘噴泉等都對(duì)小氣候有不同程度的影響[1]。

目前對(duì)水體的小氣候效應(yīng)研究主要包括濕地[2-4]、河流[5-6]、湖泊[7]、濱水帶[8-10]等大、中型水體的小氣候效應(yīng);在城市綠地[11-12]、廣場(chǎng)[13]、居住區(qū)[14]、古典園林小氣候[15-17]的研究中也會(huì)涉及到水體小氣候;針對(duì)小型水體景觀的小氣候研究比較缺乏，但是噴泉的小氣候效應(yīng)研究相對(duì)偏多[18]。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)小型景觀水體的明確定義，對(duì)小型城市景觀水的范圍也沒(méi)有明確界定。一般情況下，小型城市景觀水體是指平均深度0.4-1.Om，面積不大于500m，設(shè)置于居住區(qū)、院校、公園、企業(yè)園區(qū)內(nèi)等以觀賞、休閑為主的小型水體[19]。

本研究以杭州太子灣公園為例，通過(guò)對(duì)其夏季小氣候要素進(jìn)行實(shí)測(cè)，探究自然式公園中不同形式小型水體對(duì)小氣候的影響作用，為此類型城市公園營(yíng)造宜人小氣候環(huán)境設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1研究方法及場(chǎng)地概況

杭州太子灣公園位于杭州西湖區(qū)，總面積80.03hm，公園的地形、空間形態(tài)豐富。水系借錢塘江-西湖引水工程帶來(lái)的便利，將園內(nèi)部分水系變?yōu)閯?dòng)水景觀[20]。園中水流或湍急或平緩，水體曲折回環(huán)，聚散有致，形態(tài)各異。

1.1測(cè)試儀器與內(nèi)容

本研究使用儀器包括高精度溫濕度計(jì)（臺(tái)灣產(chǎn)衡欣AZ8706）、太陽(yáng)輻射儀（臺(tái)灣產(chǎn)泰仕TES1333）、風(fēng)速風(fēng)向儀（艾測(cè)8232）、紅外測(cè)溫槍（美國(guó)產(chǎn)福祿克Fluke62MAX）;測(cè)試內(nèi)容包括各測(cè)點(diǎn)空氣溫度、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射、瞬時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向以及下墊面表面溫度。

1.2測(cè)試方法

為排除極端天氣因素對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)影響，實(shí)驗(yàn)選擇在晴朗少云的天氣進(jìn)行，測(cè)試日期為2018年8月5-7日共3天。實(shí)測(cè)方法為走動(dòng)觀測(cè)，儀器距離地面高1.5m，測(cè)試時(shí)間為8：00-18：00，每1h觀測(cè)1次，各測(cè)試日天氣情況見(jiàn)表l。

1.3測(cè)試選點(diǎn)

除部分對(duì)照點(diǎn)外，本研究測(cè)試選點(diǎn)多臨近水體，選取測(cè)試點(diǎn)共18個(gè)，分別用Pl～P18表示。各測(cè)試點(diǎn)水體形態(tài)、面積、流速都有所不同。

2數(shù)據(jù)分析

為避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，將各測(cè)點(diǎn)3天實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;為避免下墊面材質(zhì)不同的影響，將全部測(cè)點(diǎn)按下墊面分為5類進(jìn)行分析。

2.1草坪下墊面

草坪下墊面為P5和P7兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。P5南側(cè)為靜水水體，北側(cè)有少量喬木林。兩測(cè)點(diǎn)在測(cè)試時(shí)間段均無(wú)遮蔭，太陽(yáng)輻射變化情況基本一致（圖1）。P5和P7平均氣溫分別為36.5℃和36.9℃，P5基本全天氣溫低于P7，平均氣溫低0.4℃，且最高值出現(xiàn)時(shí)間晚3h左右（圖2）。P5和P7平均相對(duì)濕度分別為60%和58.1%，P5的相對(duì)濕度幾乎在整個(gè)測(cè)試時(shí)間段均高于P7。兩點(diǎn)相對(duì)濕度變化趨勢(shì)基本相同，最低值均出現(xiàn)在12：00-15：00，此時(shí)太陽(yáng)輻射與空氣溫度均為最高，相對(duì)濕度與二者呈顯著負(fù)相關(guān)（圖3）。兩測(cè)點(diǎn)地表溫度均在12：00達(dá)最高值，P5平均地溫35.0℃，P7為36.7℃，兩點(diǎn)相差1.7℃（圖4）。平均風(fēng)速均為0.4m/s，無(wú)差異，P5相對(duì)于P7未表現(xiàn)出顯著提高風(fēng)速的作用，可能與水體面積較小和處于低洼地形及植物遮擋有關(guān)。

綜上所述，靜水水體對(duì)氣溫、地表都有降溫增濕作用并可有效縮短高溫時(shí)長(zhǎng)。

2.2混凝土下墊面

混凝土下墊面為P2和P6兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。P6流速、寬度大于P2，周圍喬灌草植物郁閉度較P2低。14：00之前，P6太陽(yáng)輻射顯著高于P2（圖5）。由圖6，7，8可看出，14：00之后，兩測(cè)點(diǎn)太陽(yáng)輻射情況接近，氣溫、相對(duì)濕度、地表溫度差異顯著縮小。8：00-13：00，P6平均氣溫較P2高2.0℃，平均相對(duì)濕度較P2低10.1%.平均地表溫度較P2高8.9℃。而在13：00-18：00，P6平均氣溫較P2低0.3℃，平均相對(duì)濕度較P2低1.4%，平均地表溫度較P2高1.2℃。P6風(fēng)速0.3m/s，P2為0.2m/s，這是因?yàn)镻2周圍植物較密集，降低了風(fēng)速。

P2在14：00之前小氣候效應(yīng)明顯優(yōu)于P6，其原因可能是P2處于兩個(gè)較大水面之間，且兩側(cè)植物郁閉度較高，大幅度削弱了太陽(yáng)輻射。P2在14：00之后植物遮蔭與P6相似，兩測(cè)點(diǎn)小氣候因素基本一致。由此可見(jiàn)，在8：00-14：00，P2的增濕降溫效果強(qiáng)于P6主要是因?yàn)橹参锏恼谑a作用，兩測(cè)點(diǎn)小氣候效應(yīng)差異不顯著。

2.3卵石下墊面

卵石下墊面為P3和P8兩個(gè)側(cè)點(diǎn)。P3水流平緩、面積較大，P8水流湍急，兩測(cè)點(diǎn)除在早上有短暫遮蔭外，其余時(shí)間均無(wú)遮蔭，太陽(yáng)輻射情況基本一致（圖9）。P3和P8平均氣溫為35.8℃和36.1℃，兩測(cè)點(diǎn)全測(cè)試時(shí)間段平均氣溫接近.15：00前P8平均氣溫較P3高l℃，之后較P3低1.8℃（圖10）。P3和P8平均相對(duì)濕度分別為63.3%和64.9%，P8在15：00之后的相對(duì)濕度顯著高于P3（圖II）。P3和P8全天平均地表溫度分別為42.℃和40.2℃，P8幾乎全天低于P3，在15：00之后差值較大（圖12）。P3平均風(fēng)速為0.2m/s，P8為0.1m/s，P3的風(fēng)速高于P8是因?yàn)镻3臨近開(kāi)闊水面、水體面積較大[21]，且P3地形較P8平緩。

兩測(cè)點(diǎn)水體對(duì)小氣候整體影響差異較小，但是在15：00之后，P8表現(xiàn)出較好的小氣候效應(yīng)，可能是因?yàn)閮蓽y(cè)點(diǎn)均位于水體東側(cè)，P3較為平靜的大水面對(duì)于陽(yáng)光的反射更強(qiáng)，使之對(duì)氣溫、地表溫度的降溫作用減弱[21]，P8增加水體與空氣的接觸面積和運(yùn)動(dòng)速率可以加強(qiáng)水對(duì)空氣的降溫增濕作用[22]。測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈時(shí)，小型水體中水流較湍急的溪流和平緩的開(kāi)闊水面對(duì)氣溫和相對(duì)濕度的調(diào)節(jié)能力差異不大，而在下午太陽(yáng)高度角較低時(shí)動(dòng)態(tài)水較靜態(tài)水表現(xiàn)出更好的降溫增濕作用;同時(shí)，開(kāi)闊水面有利于提高局部風(fēng)速，動(dòng)態(tài)水對(duì)地表的降溫能力較強(qiáng)。

2.4木板下墊面

P13，P14，P15，P16，P17，P18是木板下墊面的6個(gè)測(cè)點(diǎn)。以P13，P14為對(duì)照點(diǎn)，其余測(cè)點(diǎn)分為兩組探究不同靜水面和不同溪流的小氣候效應(yīng)。P13在測(cè)試時(shí)間段內(nèi)全程有喬木遮蔭，太陽(yáng)輻射基本在100W/m以下。P14較開(kāi)敞，在10：00-13：00太陽(yáng)輻射較高。

2.4.1靜水測(cè)點(diǎn)

靜水測(cè)點(diǎn)為P13，P14，P16，P18。P16靠近水面較P18小，西北側(cè)喬灌木較密集，P18僅在東南側(cè)有一株香樟。受喬木遮蔭影響，各測(cè)點(diǎn)太陽(yáng)輻射變化波動(dòng)較大，且不同步，平均值由高到低為P14，P18，P16，P13（圖13）。在8：00-10：00，各測(cè)點(diǎn)氣溫高低情況與太陽(yáng)輻射情況類似，太陽(yáng)輻射水平最高的P16氣溫最高，P13最低。15：00-18：00，P18在接受太陽(yáng)輻射明顯高于其他測(cè)點(diǎn)時(shí)氣溫迅速下降至與其他測(cè)點(diǎn)相似溫度，氣溫下降差值大于其他3個(gè)測(cè)點(diǎn)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的降溫能力（圖14）。在8：00-13：00，P13相對(duì)濕度顯著高于其他測(cè)點(diǎn)，P14略高于P18，P16最低。15：00-17：00，P18太陽(yáng)輻射下降至其他測(cè)點(diǎn)相似水平，相對(duì)濕度快速上升，由最低上升為最高，而與P13、P14太陽(yáng)輻射水平接近的P16，相對(duì)濕度也快速上升超過(guò)P13和P14，表現(xiàn)出較強(qiáng)增濕能力（圖15）。

綜上所述，靜水面對(duì)氣溫具有一定降溫增濕作用，且水面面積越大效果越顯著，但從整體看，遮蔭率高的植物降溫增濕效果更顯著（圖16）。

2.4.2溪流測(cè)點(diǎn)

溪流測(cè)點(diǎn)為P13，P14，P15，P17。P15臨近溪流較P17窄且流速慢，兩測(cè)點(diǎn)周圍均有豐富的植被，但遮蔭時(shí)間略有不同。在8：00-12：00，太陽(yáng)輻射水平最高的P14氣溫也最高，其次為P15。P17與P13相似，略低于P13，但此時(shí)段平均氣溫卻較P13高0.4℃。在8：00-10：00，P15太陽(yáng)輻射水平低于P14，氣溫略高于P14。在12：00-17：00，P15太陽(yáng)輻射略低于P13，而此時(shí)段平均氣溫較P13高0.1℃（圖17）。P17受太陽(yáng)輻射影響，相較于其他測(cè)點(diǎn)小氣候效應(yīng)不顯著。P15，P17水體對(duì)氣溫的降溫作用較植物更豐富的P13，P14弱（圖18）。

在8：00-9：30.P13的相對(duì)濕度顯著高于其他測(cè)點(diǎn)，P14雖然太陽(yáng)輻射水平較高，相對(duì)濕度仍然高于P15，P17。在9：30-12：30，P13相對(duì)濕度最高，P17太陽(yáng)輻射水平與P13接近，相對(duì)濕度低于P13;其次是P15，P14太陽(yáng)輻射水平最高，濕度最低。15：00-17：00，P15太陽(yáng)輻射水平最低，相對(duì)濕度最高，其他3測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度接近。以上結(jié)果說(shuō)明P15和P17水體的增濕能力弱于植物豐富的P13和P14（圖19）。

綜合兩組對(duì)比數(shù)據(jù)表明：P15，P17在多個(gè)時(shí)間段的太陽(yáng)輻射接近甚至小于對(duì)照點(diǎn)時(shí)氣溫仍高于對(duì)照點(diǎn)，P17在太陽(yáng)輻射弱于P13時(shí)相對(duì)濕度接近甚至低于P13，P15僅在太陽(yáng)輻射低于P13時(shí)相對(duì)濕度高于P13，故P15和P17兩測(cè)點(diǎn)降溫增濕效果不顯著。P16，P18由于遮蔭時(shí)間較短，平均氣溫較高，平均相對(duì)濕度較低，但是在下午太陽(yáng)輻射下降時(shí)表現(xiàn)出較顯著的降溫增濕作用，同時(shí)還提高了局部風(fēng)速（圖20）。兩組測(cè)點(diǎn)地表溫度變化趨勢(shì)、平均值與太陽(yáng)輻射情況相似，水體的降溫作用不顯著。P18平均風(fēng)速為0.2m/s，高于其他各測(cè)點(diǎn)，其次是P16，由于P16和P18均臨近較大靜水面，進(jìn)一步證實(shí)較大的靜水面更有利于提高風(fēng)速。

2.5石板下墊面

Pl，P4，P9，PlO，P11為石板下墊面各測(cè)點(diǎn)。Pl臨近溪流，流速、寬度均小于P4，周邊喬灌木較少，僅在上午有遮蔭。P4水面較寬闊，流速快，全天遮蔭。P1l臨近較大靜水面，周邊植物密集，全天遮蔭。P9，PlO為對(duì)照點(diǎn)，P9全天遮蔭，PlO基本無(wú)遮蔭。

Pl氣溫在測(cè)量時(shí)段均高于P9，在8：00-11：30，太陽(yáng)輻射小于PlO，平均氣溫較PlO高0.8℃。在15：00-18：00，太陽(yáng)輻射與PlO接近，平均氣溫也接近，降溫效果不明顯（圖21）。相對(duì)濕度變化與P9接近，除在10：00-15：00時(shí)PlO相對(duì)濕度大幅下降時(shí)高于PlO，其余時(shí)間接近（圖22，23）。

P4氣溫全天高于P9，僅在10：00-14：30，PlO太陽(yáng)輻射大幅度高于P4時(shí)，氣溫低于P10，其余時(shí)間均高于PlO，且在12：00-18：00，太陽(yáng)輻射小于Pl和Pll時(shí)，氣溫仍高于P1和Pll。相對(duì)濕度僅在10：00-13：30時(shí)高于PlO，其余時(shí)間均低于其他測(cè)點(diǎn)（圖22，23）。

Pll在8：00-13：00時(shí)與P9太陽(yáng)輻射接近，此時(shí)段平均氣溫較P9低，0.4℃。在15：30-18：00，太陽(yáng)輻射略高于P9，此時(shí)段平均氣溫較P9低0.7℃，平均相對(duì)濕度較P9高0.6%。全天僅在14：00-15：00太陽(yáng)輻射高峰時(shí)氣溫高于、濕度低于其他測(cè)點(diǎn)，降溫增濕作用顯著。

上述各測(cè)點(diǎn)地表溫度變化趨勢(shì)與太陽(yáng)輻射情況相似，水體的降溫作用不顯著（圖24）。平均風(fēng)速各測(cè)點(diǎn)差異不大，P4為本組最高，Pll最小。Pll雖然水面面積較大且水面平靜，但周圍植被空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于空氣流通，使風(fēng)速下降。綜合來(lái)看，Pl，P4和Pl1是臨近水體的3個(gè)測(cè)點(diǎn)，其降溫增濕最顯著的是Pll，其次是Pl，最后為P4。

3結(jié)論與討論

1）小型水體具有降溫增濕、提高風(fēng)速的小氣候效應(yīng)。一般來(lái)講動(dòng)態(tài)水降溫增濕作用強(qiáng)于靜態(tài)水，水體面積越大降溫增濕、提高風(fēng)速作用越強(qiáng)，但是小型水體因?yàn)轶w量較小，其小氣候效應(yīng)更容易受下墊面材質(zhì)、空間開(kāi)敞程度、周圍植物綠量、太陽(yáng)照射角度、有無(wú)遮蔭地形等其他因素影響而與一般規(guī)律不符;當(dāng)夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈時(shí)，不同類型水體小氣候效應(yīng)差異很小。因此實(shí)際操作中需綜合考慮多種因素，單純依靠水體自身的調(diào)節(jié)能力實(shí)際效果可能并不理想。

2）小型水體湖泊的降溫增濕作用強(qiáng)于溪流。這可能是因?yàn)橄鞯乃w面積小于湖泊，而溪流的流速優(yōu)勢(shì)難以彌補(bǔ)這種面積差距產(chǎn)生的劣勢(shì)。

3）水體有加快局部風(fēng)速的作用，湖泊較溪流更強(qiáng)，水面越大風(fēng)速越大;但同時(shí)周邊環(huán)境也會(huì)顯著影響局部風(fēng)速，地形越平坦、越開(kāi)闊，越有利于局部風(fēng)速的提高。植物雖然可以提高降溫增濕效果，但是會(huì)減弱風(fēng)速，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理安排水體和植物的比例及位置。

4）雖然水體對(duì)小氣候有一定的調(diào)節(jié)作用，但整體看來(lái)，水體的降溫增濕作用不如植物顯著，如喬木遮蔭大幅削弱了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。因此，增加喬木覆蓋，水體和植物結(jié)合降溫增濕作用更顯著。

本研究結(jié)論是在對(duì)杭州地區(qū)城市公園的實(shí)測(cè)基礎(chǔ)上得出的，杭州屬于夏熱冬冷地區(qū)，夏季炎熱濕潤(rùn)，而小氣候的變化會(huì)受到大氣候環(huán)境的影響，因此本結(jié)論不一定適用于其他氣候差異較大的地區(qū)。同時(shí)，本研究是以小型水體為研究對(duì)象，所得結(jié)論對(duì)如何合理設(shè)計(jì)城市公園、綠地中的水體景觀以及如何與其他園林要素結(jié)合以營(yíng)造宜人小氣候環(huán)境、創(chuàng)造舒適的活動(dòng)空間有一定指導(dǎo)作用，但不一定適用于城市規(guī)劃層面大型水體的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

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收稿日期：2018-11-10

*基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“城市宜居環(huán)境風(fēng)景園林小氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)理論和方法研究”（51338007），浙江農(nóng)林大學(xué)“校發(fā)展基金人才啟動(dòng)”項(xiàng)目（2014FR080）

第一作者：呂鳴楊（1994-），男，學(xué)士，研究方向?yàn)槌鞘行夂?。E-mail.1039307353@qq.com

通信作者：金荷仙（1964-），女，博士，教授，研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林歷史與理論、康復(fù)花園研究與實(shí)踐、植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)、寺觀園林等。E-mail：lotusjhx@zafu.edu.cn