趙彥博 孫明陽,2

（1.吉林建筑大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，吉林長春 130118；2.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林長春 130102）

街道峽谷（簡稱街谷）是指兩側(cè)都有連續(xù)高大建筑物的相對狹長的街道，是城市下墊面的一種基本空間形式[1]。隨著我國城市化進(jìn)程加快，城市街路的峽谷效應(yīng)越來越顯著。同一地理位置，由于建筑高度、大小、布局以及街道寬窄和方向的不同，路面日照輻射不均衡，即使同一條街道其兩側(cè)的輻射也會有很大差異[2]。東北地區(qū)緯度偏高，太陽高度角小，建筑陰影面積大，街谷內(nèi)光照不足，難以滿足綠化植物的光照需求。

本文以東北三省省會城市為樣地，利用ECOTECT軟件進(jìn)行光合有效輻射分析，模擬輻射的分布狀況，確定光照因子分區(qū)，并依據(jù)耐陰性推薦街谷綠化樹種。研究成果將直接指導(dǎo)東北地區(qū)城市道路綠化設(shè)計，有效提升城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況 東北地區(qū)自南向北跨中溫帶與寒溫帶，屬溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，夏季溫?zé)岫嘤辏罡邷囟?0℃左右，冬季寒冷干燥，最低溫度-30℃左右。自東南而西北，年降水量自1 000 mm降至300 mm以下，從濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)過渡到半干旱區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理 從ECOTECT軟件自帶的《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》中獲取數(shù)據(jù)。這套數(shù)據(jù)由清華大學(xué)和中國氣象局合作開發(fā)，包括全國270個臺站的建筑熱環(huán)境，分析專用氣象數(shù)據(jù)，具有較高的權(quán)威性[3]。

此外，根據(jù)現(xiàn)場勘查，把三地的街谷按照高寬比（H/W）分為三個類型，即常規(guī)街谷（H/W≈1）、寬街谷（0.5≤H/W＜1）和深街谷（1＜H/W≤1.5）。街谷的走向分為四個類型，即東西走向、東北-西南走向、南北走向、西北-東南走向。

1.3 日照分析法

1.3.1 日照分析時間的設(shè)定 考慮到日照強(qiáng)度的年變化和日變化以及植物在一年中生長狀況的差異，以冬至、春秋分、夏至的日照投影進(jìn)行疊加分析的方法顯然不夠科學(xué)[4-5]。因此，引入了光合有效輻射的概念。光合有效輻射（Photosynthetically Active Radiation）是指能被綠色植物利用來進(jìn)行光合作用的部分輻射能，是形成生物量的基本能量來源[6]。日照分析的時間即為光合有效輻射的時間，即每年場地中植物生命活動較為活躍的3月1日-10月31日以及每天光照強(qiáng)度對植物有影響的9：00—17：00。

1.3.2 日照分析方法步驟 （1）建立街谷簡易模型：街谷寬W=50 m，高H分別為25 m、50 m和100 m（對應(yīng)寬街谷、常規(guī)街谷和深街谷），建筑長150 m。

（2）分析網(wǎng)格的設(shè)置：在ECOTECT軟件中繪制分析網(wǎng)格，網(wǎng)格邊界略大于建筑場地，每個小網(wǎng)格代表實際尺寸為5m×5 m。

（3）載入氣象數(shù)據(jù)：分別載入哈爾濱、長春、沈陽三地的氣象數(shù)據(jù)。

（4）光合有效輻射分析：執(zhí)行ECOTECT軟件日照分析命令，選擇“天空系數(shù)和光合有效輻射（PAR）”選項，開始自行運算。

1.3.3 街谷內(nèi)光照因子分區(qū) 利用計算機(jī)模擬得出，三地區(qū)在設(shè)定期間內(nèi)的日平均光合有效輻射值均約為5.4 MJ/m2，陽性植物需光量一般為全日照的70%以上，因此光合有效輻射大于3.8 MJ/m2的區(qū)域為陽生區(qū)；陰生植物需光量為全日照的5%～20%，對應(yīng)的光合有效輻射量小于1.1 MJ/m2的區(qū)域為陰生區(qū)；耐陰植物對光的適應(yīng)范圍較大，介于陽生植物和陰生植物之間，因此耐陰植物對光合有效輻射為1.1～3.8 MJ/m2，為半陰區(qū)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合有效輻射模擬結(jié)果 利用計算機(jī)模擬三地街谷中的日平均光合有效輻射。以長春市為例，其模擬結(jié)果見圖1。街谷內(nèi)日平均光合有效輻射值為0.4～5.4 MJ/m2，相鄰梯度差為0.5 MJ/m2。

圖1 長春地區(qū)街谷內(nèi)光合有效輻射模擬

2.2 光照因子分區(qū) 由于中午12：00前后的太陽光照強(qiáng)度不同，下午太陽偏西時的光合有效輻射值要高一些，經(jīng)過模擬分析得出，街谷內(nèi)輻射值最少時的街谷走向為東西走向且順時針旋轉(zhuǎn)15°，其他街谷走向同理。哈爾濱、長春、沈陽三地街谷的光合有效輻射的分布差異很小，忽略不計。依照街谷內(nèi)光因子分區(qū)方法，得到的三地共同的光照因子分區(qū)見圖2?？梢钥闯觯趯捊止葍?nèi)，陽生區(qū)與半陰區(qū)各占路面寬度的一半；在常規(guī)街谷中，大部分路面為半陰區(qū)；在深街谷內(nèi)，半陰區(qū)與陰生區(qū)各占路面寬度的一半。

2.3 樹種的選擇 科學(xué)地選擇街谷綠化樹種需要掌握植物的耐陰性。城市環(huán)境中云霧較多，空氣污染嚴(yán)重，街谷內(nèi)的污染物質(zhì)更加不易擴(kuò)散，在東北地區(qū)的冬季，空氣污染尤為嚴(yán)重。因此，街谷綠化樹種的選擇除了考慮植物的耐陰性以外，還要盡可能發(fā)揮植物凈化空氣的作用。有研究表明，即使在夏季，針葉樹的凈化能力也比闊葉樹要強(qiáng)[7-9]。因此，在東北地區(qū)的街谷綠化中，應(yīng)盡可能選用針葉樹（見表1）。

圖2 不同走向街谷內(nèi)的光因子分區(qū)

表1 東北城市街谷綠化推薦樹種

3 結(jié)論與討論

東北地區(qū)城市街谷光照因子分區(qū)結(jié)果表明，寬街谷內(nèi)陽生區(qū)與半陰區(qū)各占一半，常規(guī)街谷內(nèi)絕大部分區(qū)域為半陰區(qū)，深街谷內(nèi)半陰區(qū)與陰生區(qū)各占一半。依據(jù)分區(qū)推薦了綠化樹種（見表1）。

街道峽谷是城市中心區(qū)域道路的主要特征，而樹木又是道路中最具生命力的基礎(chǔ)設(shè)施。在街谷綠化實踐中，科學(xué)考慮光照因子，對于提高園林綠化成效，充分發(fā)揮城市中心區(qū)域的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益具有重要作用和現(xiàn)實意義。

但是，在綠化實踐中，大部分確定耐陰性的標(biāo)準(zhǔn)只用來區(qū)別極耐陰樹種和極不耐陰樹種，而對中間大部分樹種的耐陰性能難以區(qū)分。目前還沒有直接有效的測定樹種耐陰性的方法，主要靠設(shè)計師的觀察及經(jīng)驗積累。