黃雪揚(yáng)，王藍(lán)青，李大鵬，陳 燕,2

(1.湖南科技大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南 湘潭 411100; 2.湖南科技大學(xué)生態(tài)修復(fù)與景觀設(shè)計(jì)研究所，湖南 湘潭 411100; 3.中南林業(yè)科技大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

校園道路是校園交通的骨架，是校園結(jié)構(gòu)布局的關(guān)鍵因素，校園行道樹是校園道路和校園綠化的重要組成部分。目前國(guó)內(nèi)外一些研究者對(duì)校園綠化、城市行道樹樹種的降溫增濕效應(yīng)和人體舒適度做出了相應(yīng)的研究[1-4]，研究表明行道樹既能調(diào)節(jié)局部小氣候，還能削弱噪聲以及提供陰涼等功能，能夠?yàn)樾@提供環(huán)境優(yōu)美生態(tài)良好的新環(huán)境[5-9]。但是，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于校園道路小氣候與人體舒適度的研究較少，缺乏此方面的研究資料。而且大部分師生在教學(xué)、通行中以步行為主要方式，其使用時(shí)間段主要集中在春、秋兩學(xué)期，校園道路綠地使用頻率高、要求高，校園道路綠地肩負(fù)著對(duì)人體舒適度的重要調(diào)節(jié)作用，校園道路的舒適度建設(shè)亟需合理的理論指導(dǎo)，因此此研究具有很高的研究必要性。

此次調(diào)研利用溫濕度測(cè)量?jī)x、風(fēng)速儀、照度計(jì)等儀器對(duì)湖南科技大學(xué)道路兩側(cè)的行道樹綠化情況進(jìn)行調(diào)查，初步探究不同道路形式與植物搭配對(duì)春學(xué)期校園道路小氣候的改善作用，為校園道路提供合理的綠化建設(shè)建議與指導(dǎo)方案。

1 研究區(qū)域概況

湖南科技大學(xué)(112°90′E，27°87′N)位于湖南省湘潭市雨湖區(qū)，校園占地面積2 km2，校園綠地率達(dá)78.3%。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，地處內(nèi)地，大陸氣候特征顯著。四季劃分明顯，降水多，夏高溫，冬寒冷。湘潭地區(qū)，3月平均氣溫13 ℃，降水量135.8 mm，4月均溫16 ℃，降水量161.2 mm，5月均溫22 ℃，降水量324.61 mm，6月均溫26 ℃，降水量148.34 mm(引自中國(guó)氣象局資料)，各測(cè)試日天氣情況見表1，各測(cè)試儀器主要參數(shù)見表2。

表1 各測(cè)試日天氣狀況

表2 各測(cè)試儀器主要參數(shù)

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 小氣候因子實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量，選擇了2021年春季學(xué)期(3月～6月)的晴天(少云)進(jìn)行，因?yàn)榇簩W(xué)期3月～6月為師生在校主要時(shí)間，測(cè)試更具有代表性。測(cè)試時(shí)間分別是3月28日、4月23日、5月22日、6月20日。在校園內(nèi)選定的6條主干道與對(duì)照組進(jìn)行測(cè)量，每條道路均設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)并記作3個(gè)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量，所選測(cè)試時(shí)間為師生活動(dòng)頻繁的7:00～19:00。對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速、光照強(qiáng)度、風(fēng)向、空氣溫度、相對(duì)濕度等道路小氣候要素進(jìn)行定點(diǎn)往返測(cè)量，即整點(diǎn)前對(duì)各要素進(jìn)行一次測(cè)量，整點(diǎn)后再進(jìn)行一次測(cè)量，兩次測(cè)量順序相反。各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)每2 h進(jìn)行一次記錄，儀器測(cè)量高度須距地面1.5 m，重復(fù)3次測(cè)量各道路小氣候因子數(shù)據(jù)，為保證結(jié)果的可靠性取其平均值作為數(shù)據(jù)記錄。勘正數(shù)據(jù)后取各要素的平均值為最終小氣候要素值。采用IBM SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同綠化模式道路的人體舒適度與各小氣候要素進(jìn)行相關(guān)性與顯著性分析，再用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.2 郁閉度計(jì)算方法

郁閉度指林冠的垂直投影面積與林地面積之比，它可以反映林冠的郁閉程度[10]。郁閉度數(shù)值的大小是反映林下空間遮陰程度的一個(gè)重要指標(biāo)。其以0～1的數(shù)值表示，完全覆蓋為1，無喬木覆蓋為0。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織規(guī)定，0.70(含0.70)以上的郁閉林為密林，0.20～0.69為中度郁閉，不大于0.1～0.20(不含0.20)以下為疏林。

2.3 測(cè)點(diǎn)分布與植被情況

基于校園師生的行為活動(dòng)與道路實(shí)際使用情況，根據(jù)使用多、有代表、有價(jià)值的原則選擇周圍無樹木遮陰的湖南科技大學(xué)東門空地作為參照點(diǎn)，無明顯建筑遮擋的校園6條主干道作為觀測(cè)路段。在每一條主干道觀測(cè)段的前中后三個(gè)位置分別設(shè)置3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(測(cè)點(diǎn)基本情況見表3)，每條道路的3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)分別位于道路的前中后，以求能夠更好的代表道路的實(shí)際情況。根據(jù)郁閉度的不同分別選出高郁閉度、中郁閉度、低郁閉度3種類型的校園道路活動(dòng)空間共19個(gè)測(cè)點(diǎn)(包括對(duì)照點(diǎn)分布情況見圖2)。

表3 各道路及測(cè)點(diǎn)基本情況

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于湖南科技大學(xué)的主干道路，道路綠化模式有兩種，分別為一板兩帶式和兩板三帶式，道路有東西向和南北向之分。其中，致志路-1、致志路-2、至誠(chéng)路為一板兩帶式道路；櫻花路、唯實(shí)路、惟新路為兩板三帶式道路。單行行道樹布置，平均株距4.5 m(道路植被配置見表4)。

表4 道路植被配置情況

本實(shí)驗(yàn)采集主要喬木的胸徑，采用喬木1.3 m～1.5 m處作為胸徑測(cè)量區(qū)域，胸徑取道路喬木均值，喬木的冠幅采用最下枝法求取并取均值。

2.4 人體舒適度測(cè)試方法

人體舒適度指數(shù)是日常生活中較為常用的以數(shù)據(jù)與等級(jí)劃分來表現(xiàn)人體舒適度的方法。本研究采用上海氣象局提出的綜合舒適度指標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其表達(dá)式為:S=0.6(|Ta-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)。其中,S為綜合舒適度指標(biāo);Ta為空氣溫度,℃;RH為空氣相對(duì)濕度,%;V為風(fēng)速,m/s。并確定:S≤4.55為舒適;4.559.00為不舒適,難以忍受[11]。本研究以每條道路3個(gè)測(cè)試點(diǎn)的人體舒適度均值作為本道路人體舒適度最終值，并以此為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各道路人體舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,并以此為依據(jù)尋找各小氣候因子與人體舒適度之間的聯(lián)系。

3 結(jié)果與分析

為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性，將各道路各測(cè)量日的小氣候因子測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 熱因子分析

3.1.1 空氣溫度分析

3月～6月各道路空氣溫度分析見圖3。

對(duì)于空氣溫度數(shù)據(jù)的整理可發(fā)現(xiàn)，各月各道路的空氣溫度均低于對(duì)照點(diǎn)。這表明一定的植物遮陰對(duì)于空氣溫度具有一定的影響?？傮w上各月高郁閉度道路溫度>中郁閉度道路溫度>低郁閉度道路溫度(個(gè)別月份會(huì)有較小差別)。同樣是在中郁閉道路中，樹木較多綠化情況較好的唯實(shí)路、惟新路相較于樹木較少綠化較差的至誠(chéng)路、致志路-2在道路溫度上較低。各道路溫度變化趨勢(shì)一致但溫度差異明顯，尤其是中午，溫度相差最高可達(dá)6 ℃。各道路之間的空氣溫度之間呈現(xiàn)出的差異表明了郁閉度也會(huì)對(duì)空氣溫度產(chǎn)生間接影響，綠化類型與植被越豐富的情況下郁閉度越高，郁閉度越高空氣溫度越適宜?？梢园l(fā)現(xiàn)，在春學(xué)期的晴天太陽(yáng)輻射較強(qiáng)時(shí)，樹種較為豐富、胸徑較大、數(shù)量較多的喬木能夠顯著降低太陽(yáng)照射，影響空氣溫度，進(jìn)而提高道路的人體舒適程度。

3.1.2 光照強(qiáng)度分析

3月～6月各道路光照強(qiáng)度分析見圖4。

對(duì)于光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)的整理可發(fā)現(xiàn)，春學(xué)期各月中不同郁閉度道路的光照強(qiáng)度差異較大。無植被遮陰的對(duì)照組光照強(qiáng)度最高，最高可達(dá)20 000 lx，中郁閉度空間下的樹木冠幅小、數(shù)量較少的致志路與至誠(chéng)路光照強(qiáng)度次之，數(shù)目遮陰條件良好的中郁閉度唯實(shí)路、惟新路和高郁閉度的櫻花路光照強(qiáng)度最低。各條道路的光照強(qiáng)度在中午11:00～13:00達(dá)到峰值，在此時(shí)的差異也最為明顯。說明在春學(xué)期的晴天，相較于無遮陰空間，適度的遮陰會(huì)降低光照強(qiáng)度，減少一部分的陽(yáng)光照射。同時(shí)喬木的遮陰空間受樹冠橫截面積影響，遮陰效果會(huì)隨著喬木生長(zhǎng)的變化而變化，6月份喬木遮陰效果要大于3月份喬木遮陰效果，生長(zhǎng)情況越良好的喬木對(duì)于光照強(qiáng)度的影響越大，更能對(duì)人體舒適程度產(chǎn)生影響。

3.2 濕因子分析

3月～6月各道路相對(duì)濕度分析見圖5。

對(duì)于道路相對(duì)濕度分析數(shù)據(jù)的整理可發(fā)現(xiàn)，相對(duì)濕度與空氣溫度的變化曲線呈相反的趨勢(shì)，相對(duì)濕度的變化與光照強(qiáng)度和空氣溫度的變化有著密切的聯(lián)系，二者緊密相關(guān)。對(duì)照點(diǎn)的相對(duì)濕度最低，其他高、中、低郁閉度道路相對(duì)濕度差異較小，三者總體變化趨勢(shì)一致。但仔細(xì)分析可看出，植被條件相對(duì)較好以及周邊有月湖環(huán)繞的致志路-1、致志路-2兩條路的濕度條件較高。唯實(shí)路、惟新月路兩條路相對(duì)濕度較高，是因?yàn)橹脖粠淼恼陉幙臻g較多能夠有效的減少空氣水分的蒸發(fā)從而保持濕度，櫻花路有明湖作為水分的提供空氣濕度也較高，由此得出結(jié)論：光照強(qiáng)度、郁閉度與周邊水環(huán)境對(duì)空氣相對(duì)濕度有著明顯的影響。

3.3 風(fēng)因子分析

3月～6月各道路風(fēng)速分析見圖6。

計(jì)算6條道路以及對(duì)照點(diǎn)風(fēng)速可發(fā)現(xiàn)，各道路風(fēng)速差異較為明顯，在喬木較少或冠幅較小的道路中，相對(duì)開敞的中低郁閉度空間對(duì)于風(fēng)的阻礙因素較少，流動(dòng)性強(qiáng)風(fēng)速大。植被相對(duì)豐富相對(duì)閉塞的高郁閉度空間對(duì)于風(fēng)的阻礙因素較多，流動(dòng)性弱風(fēng)速低。此外風(fēng)速和風(fēng)量也受到了道路、周邊建筑布局、喬木種類和水體的影響，同樣的空間類型中，相鄰的水域面積越大，風(fēng)速越大(以致志路為例)；而相同的空間類型中，若周圍有建筑阻擋，則風(fēng)速越小(以櫻花路為例)。

3.4 人體舒適度及其相關(guān)性分析

3月～6月各道路日均人體舒適感如圖7所示。

對(duì)比各月各道路的日平均人體舒適度，結(jié)果顯示在校園春學(xué)期的晴天日數(shù)中，各不同配置的道路綠化模式人體舒適度值相較于對(duì)照點(diǎn)較小，幾乎所有道路人體舒適度指數(shù)均在舒適與較舒適的范圍之內(nèi)。更加炎熱的5月、6月各道路人體舒適度差異較3月、4月更大，人體舒適度具有明顯的季節(jié)性差異?？傮w上高郁閉度道路人體舒適度>中郁閉度道路人體舒適度>低郁閉度道路人體舒適度。并且通過同等中郁閉度道路模式的對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩板三帶式中郁閉度道路人體舒適度相較于一板兩帶式中郁閉度道路總體較高。植被搭配越豐富的道路人體舒適度相較于同類型植被搭配單一的道路人體舒適度更高。計(jì)算道路人體舒適度，說明通過合理的道路綠化模式的選擇可以提高校園內(nèi)來往師生的舒適度，同時(shí)也可以通過種植生長(zhǎng)情況良好的行道樹，提高道路遮陰程度，關(guān)注人體舒適度月變化規(guī)律度進(jìn)一步提高道路舒適度。

利用IBM SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件分析各測(cè)點(diǎn)的郁閉度、樹木胸徑、樹種、道路綠化模式及各小氣候要素與人體舒適度之間的顯著性與相關(guān)性(見表5)。結(jié)果顯示，在置信度(雙測(cè))為0.01時(shí)，道路郁閉度、光照強(qiáng)度、空氣溫度、胸徑、道路綠化模式、風(fēng)速、樹種存在顯著正相關(guān)關(guān)系；與相對(duì)濕度存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。在春季，太陽(yáng)照射角度與時(shí)間增加，光照強(qiáng)度與空氣溫度隨著時(shí)間的推移不斷上升，校園道路的使用者的人體舒適度不斷降低，種植冠大陰濃的喬木，豐富不同的植被搭配，合理的設(shè)置道路的寬度，能有效地降低溫度與光照等不利于人體舒適度提高的小氣候要素，進(jìn)而提高春學(xué)期校園道路空間人體使用舒適程度。

表5 人體舒適度和郁閉度及各小氣候因子相關(guān)性分析

4 結(jié)論與討論

通過以上各道路小氣候要素的科學(xué)測(cè)量和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論：

1)光照強(qiáng)度和空氣溫度以及植被的選擇與生長(zhǎng)情況是影響道路小氣候和人體舒適度的重要因素。校園道路行道樹郁閉條件越好，營(yíng)造的小氣候越宜人，人體舒適度越高。

2)行道樹的數(shù)量與生長(zhǎng)狀態(tài)與道路的綠化模式對(duì)于提高人體舒適度有重要的作用。兩板三帶式道路提高人體舒適度效果較一板兩帶式道路顯著。在道路中胸徑較大的行道樹提高人體舒適度效果較胸徑小的行道樹顯著。

3)行道樹都具有明顯的遮光效應(yīng)，其遮光效應(yīng)大小排序?yàn)橄阏?雪松>杜英>桂花>廣玉蘭。喬+灌+草和喬+草的綠地類型遮光率均顯著高于草坪，后者幾乎沒有遮光效果。不同的道路綠地類型的遮光效應(yīng)大小排序?yàn)閱?草>喬+灌+草>草坪。

本實(shí)驗(yàn)仍存在一定的缺陷：1)伴隨著太陽(yáng)高度的變化，樹木的遮陰空間也在變化，樹木遮陰程度與郁閉度的大小也發(fā)生著變化，無法兼顧郁閉度的日變化對(duì)于實(shí)驗(yàn)的影響。2)所選擇的測(cè)試日風(fēng)因子條件差異小，模糊了風(fēng)因子對(duì)人體舒適度的影響作用，應(yīng)當(dāng)選擇風(fēng)因子差異明顯的測(cè)試日、測(cè)試地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。3)測(cè)試的日期多為工作日且局限于白天，未考慮周末和晚間師生的戶外使用情況，也需完善。

對(duì)校園道路綠化設(shè)計(jì)的建議如下：第一，在校園道路的行道樹配置上，首選冠大陰濃、分枝點(diǎn)較低的喬木或密度較高的灌木，并配以一些草本植物，能在天氣炎熱有效阻隔直射的陽(yáng)光，削弱光照強(qiáng)度，還可以形成錯(cuò)落有致的植物景觀，增強(qiáng)道路綠化的人體視覺效果，兼顧美與生態(tài)的兩方面發(fā)展。第二，在校園主干道附近，可以增設(shè)一些噴泉、荷花池、跌水等流動(dòng)性的水體，以此增加空氣流通與交換，有效降低空氣溫度，在與周邊道路綠地配合的情況下提高人體舒適度。