王灝瀅,徐琳琳,郭 超
(浙江農(nóng)林大學暨陽學院,浙江 諸暨 311800)
隨著人們對居住環(huán)境的要求越來越高,公園綠地成為人們戶外空間休憩活動的主要場所,綠地環(huán)境中由地形、植物、水體、建筑等要素營造的園林空間能在一定范圍內(nèi)構成小氣候環(huán)境。區(qū)域小氣候?qū)τ谔岣咧苓叚h(huán)境舒適性、改善人居環(huán)境、提升人們的生活品質(zhì)等方面起著重要作用,而園林空間設計又直接影響著小氣候環(huán)境[1],通過空間內(nèi)的園林要素改善戶外微小氣候,在園林設計中占有重要地位[2]。
本研究選取浙江省紹興市諸暨市的市民公園為研究對象,通過對其空間形態(tài)、小氣候等相關要素進行實測,并對測得數(shù)據(jù)進行總結和歸納,分析不同綠地空間類型的小氣候差異,為園林空間設計提供重要的理論基礎。
諸暨市市民公園位于城東行政中心(120°27′E,29°71′N),占地面積16.2萬m2。作為城市首個森林濕地公園,市民公園堪稱城市“綠肺”。諸暨市屬亞熱帶季風氣候區(qū),四季分明,光照充足,年溫差大,小氣候差距顯著,具有典型的丘陵山地氣候特征。年平均氣溫為16.3 ℃,常年平均降水量約1373.6 mm,降水日年均約158.3 d,相對濕度為82%,日照年均約1887.6 h,年日照百分率為45%。
選取市民公園內(nèi)3個園林空間形態(tài)各異的樣點。樣點一為開敞空間(圖1a、圖2a),以草本植物為主的開敞地塊;樣點二為半開放空間(圖1b、圖2b),植物群落結構以喬、灌、草結合為主,喬木以散植為主;樣點三林下空間(圖1c、圖2c),種植了較密集的高大喬木,郁閉度較高,路兩旁設有休憩椅凳。樣點詳細描述見表1,植物配置詳見表2、表3、表4。
測量時間為2019年5月1~3日,時間8:00~18:00,3個樣點空間利用美國產(chǎn)小型氣象站watchdog,每隔10 min測試距離地面高度1.5 m,每個樣點的溫度、濕度、風向的指數(shù)并記錄。
用計算機Lumion軟件建立測量樣點的實地模型,使用軟件模擬不同光照條件下,建筑、植物等的陰影變化。
表1 樣點信息
表2 開敞空間植物配置
表3 半開敞空間植物配置
表4 林下空間植物配置
圖1 樣點平面圖
圖2 樣點空間效果圖
從圖3中可以看出,日平均溫度最高的是開敞空間,其次是半開敞空間,溫度最低的是林下空間。溫度在14:00之前變化波動較大,14:00之后逐漸趨于穩(wěn)定,相對應濕度變化(圖4)也在同一時段具有相同的變化特點。這是因為上午場地內(nèi)的溫度剛開始積累,受風速、周邊環(huán)境等因素的影響大,而下午,溫度通過一上午的積累(以14:00為基準點,積累時間為6 h),場地受太陽光照的時間較長,積累熱量較多,溫度受外界因素的影響較小。濕度變化與溫度變化趨于反比,所以在14:00之后,3個樣點的濕度也趨于同一數(shù)值。17:00之后太陽落山,此時光照逐漸減弱,3個樣點的溫度逐漸趨向同一數(shù)值,由此看出,光照對于空間內(nèi)溫度的變化起著非常重要的影響。開敞空間場地較為空曠,四周植物數(shù)量少,冠幅小,植物對該場地陽光遮擋較弱,造成此樣點溫度普遍較高,且隨著光照變化,波動幅度較大。植株稀疏且矮小,導致空間內(nèi)遮陰率低,受太陽輻射面積大,溫度較高。半開敞空間與林下空間植物數(shù)量較多,植物種類也較為豐富,空間郁閉度高,樹木樹冠能遮擋陽光,減少太陽直接輻射,另一方面通過植物的蒸騰作用消耗大量熱量。由于植物對熱輻射的遮擋和蒸騰消耗熱量,植物覆蓋的表面接收到的長波輻射比建筑材料鋪裝表面少得多,溫度也低得多。
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空氣濕度是表示空氣中水汽含量的多少或空氣潮濕程度的物理量[5]。濕度很大程度上影響著環(huán)境舒適度,而空間內(nèi)的濕度情況,與種植植物的規(guī)格與數(shù)量相關。植物通過蒸騰作用,將植物內(nèi)部的水汽蒸發(fā)到大氣中去,從而增加大氣濕度。由圖4可以看出,3個樣點8:00相對濕度處于峰值,而13:00左右相對濕度處于最低點。與上述溫度變化趨于反比。這是因為雖然光照可以增加植物的蒸騰速率,但由于氣溫的升高,水蒸氣散失較快,當溫度趨于最高值時,植物因過度失水導致蒸騰速率降低,所以在13:00左右,樣點的相對濕度處于最低點。11:00~14:30之間,半開敞空間的相對濕度低于開敞空間,與兩者的整體變化相反。原因是,開敞空間較半開敞空間而言,開敞空間距離道路更近,而道路兩旁的行道樹蒸騰作用所產(chǎn)生的水蒸氣,通過風引入到開敞空間內(nèi),相對應圖5,可以看出在同一段時間內(nèi),開敞空間的風速出現(xiàn)了一個較高的峰值,并整體高于半開敞空間。不僅如此,在同段時間以及下午時間段內(nèi),林下空間的濕度并沒有預想中明顯高于其他兩個樣點,這是因為,林下空間郁閉度較高,且植物種類單一,都為高大喬木,其高度與冠幅都較大,空間的圍合度較高,具有保溫隔濕防風的效果,所以經(jīng)過一段時間的積累后,其濕度逐漸趨于穩(wěn)定。
時間
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風能適當降低空間內(nèi)的溫度,在夏季引入風,能給人以舒適的感受,而在冬季則給人以寒冷的感受。不同樣地的地形、植物群落結構以及周邊建筑物等要素都會對風速風向產(chǎn)生較大影響。一般情況下,空間圍合度越大,空間內(nèi)的風速就越小。開敞空間因周圍遮蔽物較少,使風在空間內(nèi)流動受阻較小,所以空間內(nèi)風速變化較大。而半開敞空間和林下空間都有高大喬木進行遮擋,所以空間內(nèi)風速變化較小。因空間內(nèi)植物群落結構的差異,二者的風速變化略有不同。
溫濕指數(shù)是用來描述人體對環(huán)境溫度和濕度綜合感受的指數(shù)[6]。風效指數(shù)是用來描述人體對風、溫度和日照綜合感受的指數(shù)[6]。氣候舒適度采用溫濕指數(shù)和風效指數(shù)評價,當兩種指數(shù)不一致時,冬半年采用風效指數(shù),夏半年采用溫濕指數(shù)。根據(jù)人居環(huán)境舒適度等級,溫濕指數(shù)在17.0~25.4,風效指數(shù)在-299~-100,感覺舒適(圖6、表5)。
實測時間位于夏半年,所以以溫濕系數(shù)為主進行分析。3個樣點均處于舒適的區(qū)間內(nèi),半開敞空間處于區(qū)間中值,開敞空間趨向熱感,林下空間趨向冷感。
圖6 溫濕指數(shù)與風效指數(shù)變化
表5 人居環(huán)境舒適度等級
經(jīng)過場地實測與數(shù)據(jù)分析,城市公園內(nèi)林下空間比開敞空間和半開敞空間更舒適,林下空間的各項系數(shù)均在人體舒適范圍內(nèi),而半開敞空間和開敞空間均有不同程度的超出舒適范圍的情況。結果表明,空間舒適程度與其空間密閉程度、遮陰狀況等因素密切相關,而這些因素很大程度上取決于其風景園林空間的設計。為提高空間舒適程度,針對實測結果,可從以下幾個方面進行改善。
從實驗結果可以看出,樣點的垂直結構影響空間圍合度以及光照范圍。近些年來對城市森林、城市綠地生態(tài)效益等多項研究證明,在城市中配置具有復雜喬-灌-草模式的綠地可以顯著改善微氣候。在選擇遮陰植物時,要選擇具有一定透光性的植物,既能起到遮陰的效果,降低空間內(nèi)的溫度,還能促進場地內(nèi)空氣流通。
為營造更舒適的活動休憩空間,使空間內(nèi)的各項數(shù)據(jù)都更貼合人體的舒適感受,在設計綠地空間之前,可以對其周邊環(huán)境和各項數(shù)值進行科學檢測并加以分析,結合得出的數(shù)據(jù)結論,在此基礎上進行景觀設計。景觀建成后,也可對其進行數(shù)據(jù)分析和調(diào)查,做相應的后期調(diào)整。這樣可以更加科學有效地達到設計目的,營造出更具生態(tài)性的綠地空間。
由于本次實驗于春天進行,在時間上取值比較單一,考慮到四季光照的方向和強度不同,因根據(jù)太陽光照方向以及植物、建筑物等遮陰方向等條件,設計適宜的園林空間。
在局部小氣候中,風的引入可以適當降低溫度,尤其是在夏天,可以給人舒適的感受。植物配置時,可使植物群落平行于夏季主導風向,引入涼爽的空氣;而在冬季,則可以適當?shù)乩弥参镞M行遮擋,合理利用風來改善空間小氣候。
除此之外,還有許多因素也影響著小氣候環(huán)境及舒適度,例如硬質(zhì)鋪裝的面積與材質(zhì)、水體面積、休憩座椅的材質(zhì)等,這些在公園綠地的設計當中,都是需要進行考慮的因素。風景園林的發(fā)展離不開對小氣候的研究與調(diào)查,在未來的實踐當中,公園綠地規(guī)劃設計將在滿足美觀和功能的前提下,研究出能改善生態(tài)環(huán)境、更適宜人類活動休憩的戶外空間。