鄧惠琳，陳 燁，孫士臻

引言

目前世界上超過(guò)半數(shù)的人口生活在城市環(huán)境中，預(yù)計(jì)到2030 年，這一比例將達(dá)到60%[1]。快速的城市化進(jìn)程帶來(lái)了嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，城市高密度發(fā)展引發(fā)大量人類健康問(wèn)題，人居環(huán)境建設(shè)與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

聯(lián)合國(guó)環(huán)境公署等組織為推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和可持續(xù)利用，完成千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定義為人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的所有惠益，包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)四種類別[2]。這個(gè)分類框架將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)同人類福祉結(jié)合起來(lái)，其中調(diào)節(jié)服務(wù)與城市綠色空間關(guān)聯(lián)緊密，凸顯了城市綠色空間的社會(huì)屬性，是國(guó)內(nèi)外綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能確定的重要參照。

生態(tài)過(guò)程在特定的空間和時(shí)間尺度上運(yùn)行，空間尺度與服務(wù)表現(xiàn)及評(píng)估具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別是生態(tài)系統(tǒng)功能本身的物理尺度，以及對(duì)人類提供的福祉的評(píng)價(jià)尺度。從尺度上解析調(diào)節(jié)服務(wù)，全球尺度（＞1000000km2）上表現(xiàn)為碳匯和氣候調(diào)節(jié)；省市尺度（10000～1000000km2）上表現(xiàn)為河流和地下水的調(diào)節(jié)、洪水調(diào)節(jié)、物種生產(chǎn)調(diào)節(jié)等；區(qū)縣尺度（1～10000km2）上表現(xiàn)為過(guò)量營(yíng)養(yǎng)物和污染的分解、授粉、害蟲調(diào)節(jié)等；場(chǎng)地尺度（＜1km2）上表現(xiàn)為噪音和粉塵防護(hù)、徑流控制、生物固氮等[3]。

在應(yīng)對(duì)快速城市化帶來(lái)的健康危機(jī)中，城市綠地能提供廣泛的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，在營(yíng)造健康的人居環(huán)境方面發(fā)揮著重要的作用。在場(chǎng)地尺度上，城市綠地主要通過(guò)改善空氣質(zhì)量、調(diào)節(jié)微氣候、消聲降噪、水文調(diào)節(jié)（雨洪調(diào)蓄）等調(diào)節(jié)服務(wù)提升城市環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)而改善城市居民的身心健康[4]。

研究以城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為引導(dǎo)，聚焦山地公園對(duì)城市環(huán)境和居民健康的調(diào)節(jié)服務(wù)的技術(shù)與效能，基于不同調(diào)節(jié)服務(wù)功能及其作用尺度，通過(guò)分析空氣質(zhì)量、微氣候、噪聲消解和水文調(diào)節(jié)與景觀設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)，將生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)形態(tài)設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，提出山地公園設(shè)計(jì)方法體系，主要包括地形格局規(guī)劃、地形適配調(diào)整與場(chǎng)景營(yíng)造三個(gè)層級(jí)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和策略，并嘗試運(yùn)用多元化的數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建調(diào)節(jié)服務(wù)導(dǎo)向的城市山地公園設(shè)計(jì)技術(shù)框架，積極探索生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理念下的實(shí)踐運(yùn)用。

1 場(chǎng)地尺度下的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)

1.1 改善空氣質(zhì)量

快速城市化中的機(jī)動(dòng)車交通是造成空氣污染的主要原因，懸浮顆粒物（PM2.5、PM10）是主要空氣污染物。風(fēng)速和風(fēng)向是影響PM 濃度的兩個(gè)主要因素，空氣溫度和相對(duì)濕度也會(huì)造成PM 濃度變化，氣溫上升、降水量增加都易于PM 沉降[5]。

城市綠地對(duì)空氣中顆粒物濃度的調(diào)節(jié)機(jī)制包括：1）植物葉片在一定程度上可以吸收、吸附顆粒物，降低PM 濃度；2）可有效減少地面被風(fēng)重新帶入空氣中的PM；3）通過(guò)降溫增濕影響微氣候，隨濕度增加，PM 沉降速度增加；4）林帶形成屏障以減少交通產(chǎn)生的污染擴(kuò)散[6]。在空間尺度上，1ha 以下綠地面積變化對(duì)PM 濃度無(wú)明顯影響[7]；當(dāng)半徑≥200m（約12.5ha）后，綠化覆蓋率與PM 濃度開始呈顯著相關(guān)，當(dāng)半徑約為500m（約78.5ha）時(shí)，綠化覆蓋率與PM2.5、PM10濃度相關(guān)性最強(qiáng)[8，9]；一般認(rèn)為在較大尺度（半徑約3km）上能更準(zhǔn)確合理地估計(jì)綠地對(duì)PM 濃度的影響[10]。

空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的另一重要指標(biāo)是空氣負(fù)離子（NAI）濃度，其產(chǎn)生和景觀環(huán)境密切相關(guān)，如植物的尖端放電，以及水體的勒納德效應(yīng)等。相關(guān)研究表明，城市綠地中NAI 濃度與溫度呈負(fù)相關(guān)，與濕度、風(fēng)速呈正相關(guān)，當(dāng)空氣負(fù)離子濃度達(dá)到700 個(gè)/cm3以上時(shí)，對(duì)人體具有保健作用[11]。不同植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域中NAI 濃度：復(fù)層＞雙層＞單層；單層綠化結(jié)構(gòu)中，NAI 濃度以單層喬木較高，灌木次之，單層草被最低；公園綠地NAI 濃度與郁閉度、葉面積指數(shù)（LAI）呈顯著正相關(guān)[12]。此外，NAI 濃度與水體密切相關(guān)，動(dòng)態(tài)水（如河流、溪澗、瀑布等）區(qū)域NAI濃度大于靜態(tài)水；由于NAI 存在不穩(wěn)定，隨與動(dòng)態(tài)水距離增加，NAI 濃度逐漸降低，水體周邊50m 范圍內(nèi)NAI 濃度保持較好[13]。

1.2 調(diào)節(jié)微氣候

城市氣候具有五島效應(yīng)，影響著居民生活質(zhì)量。地面邊界層部分的微氣候受植被、土壤和地形等影響，微氣候調(diào)節(jié)能改善人體舒適度，對(duì)居民身心健康有重要影響。

綠地通過(guò)植被遮蔭作用、蒸散發(fā)作用和冷空氣團(tuán)平流作用等機(jī)制降低自身和周圍區(qū)域的空氣和表面溫度，在夏季可減少城市熱島效應(yīng)，在冬季常綠植物可遮擋寒風(fēng)，改善城市微氣候。不同尺度下影響綠地調(diào)節(jié)作用的因素有所差異，場(chǎng)地尺度下空間結(jié)構(gòu)因素（例如綠地面積、植被覆蓋度、形狀指數(shù)等）成為主導(dǎo)因素，植被形態(tài)和內(nèi)部物種構(gòu)成則變得次要[14]。綠地降溫效應(yīng)隨面積變大呈非線性增強(qiáng)，研究發(fā)現(xiàn)綠地降溫幅度具有一定的面積閾值：對(duì)植被豐富、背景溫度高的城市而言，0.92～0.96ha 的綠地規(guī)模最佳，對(duì)植被覆蓋較低、背景溫度低的城市，0.60～0.62ha 為理想綠地規(guī)模[15]；對(duì)亞熱帶季風(fēng)氣候城市的研究發(fā)現(xiàn)，4.55±0.5ha 的綠地規(guī)模能最有效發(fā)揮降溫效果[16]。

城市綠地的微氣候在不同層面影響人體舒適度，人體舒適度與活動(dòng)偏好和強(qiáng)度間存在顯著相關(guān)性，風(fēng)速、陽(yáng)光、植被等可影響行為發(fā)生[17]。有研究發(fā)現(xiàn)，夏季濕熱城市中以高大喬木為主的公園舒適度最高，以草坪為主、兼有少量小喬木的公園舒適度最低[18]。對(duì)春季的寒地城市研究表明，植被群落結(jié)構(gòu)及形態(tài)特征對(duì)微氣候的調(diào)節(jié)能夠激發(fā)市民活動(dòng)意愿，增加活動(dòng)強(qiáng)度[19]。

1.3 消聲降噪

噪聲污染是當(dāng)前城市中的重要環(huán)境問(wèn)題之一，綠地可以通過(guò)物理（衰減聲波）和心理（減少壓力反應(yīng)）兩種途徑消減噪聲的影響。研究表明，植物通過(guò)散射、屏蔽和吸收降低噪聲，植被層次越豐富，減噪效果越好[20]。心理效應(yīng)可以提供超出物理聲學(xué)衰減的益處，設(shè)計(jì)良好的城市綠地可以緩解噪聲及對(duì)噪聲的負(fù)面感知[21]。同時(shí)，綠地還能通過(guò)提供各種自然聲音掩蓋城市噪聲，營(yíng)造遠(yuǎn)離城市喧囂的氛圍。如在交通噪聲環(huán)境中，添加噴泉聲，能夠降低噪聲的響度感知；添加鳥鳴聲，能夠提高聲景觀的愉悅性和豐富性[22]。

對(duì)綠地降噪因素的研究表明，綠地結(jié)構(gòu)（植被濃密程度）、高度和寬度是綠地降噪的主要影響因素。植被層次豐富、結(jié)構(gòu)緊密的綠地降噪效果更優(yōu)[23]。噪聲衰減隨綠地寬度增加非線性增多：一般認(rèn)為，30m寬度林帶具有較好降噪效果[24]；隨寬度增加，林帶降噪能力逐漸減弱，0～10m 內(nèi)降噪能力最強(qiáng)[25]；對(duì)臺(tái)灣6 種常見林帶的研究表明，林帶寬度超過(guò)40m 后，隨距離增加，噪聲衰減能力迅速下降[26]。

1.4 水文調(diào)節(jié)

作為海綿城市建設(shè)的主要載體，城市綠地通過(guò)凈化水體、調(diào)控雨洪等方式緩沖環(huán)境危害，增加城市韌性。山地公園雨水徑流與地形關(guān)聯(lián)緊密，通過(guò)局部地形調(diào)整，可充分利用雨洪；通過(guò)景觀水體、雨水花園等方式合理滯留徑流，保證環(huán)境的水資源及水循環(huán)的穩(wěn)定性[27]。通過(guò)研究山地環(huán)境集水區(qū)、徑流分布，營(yíng)造干濕、陡緩等多種生境，以此為依據(jù)進(jìn)行種植設(shè)計(jì)，保障生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

水文調(diào)節(jié)的影響因素涉及多個(gè)尺度，流域尺度（約100ha）上，水文響應(yīng)主要受土地利用方式、氣候、土壤及植被分布格局等影響；坡面尺度（約1ha）上，水文調(diào)節(jié)主要通過(guò)控制徑流實(shí)現(xiàn)，其影響因素包括地形因素如坡度坡向、土壤類型、植被類型等；在植被斑塊尺度（＜0.1ha）上，水文響應(yīng)主要受土壤屬性、植物冠層結(jié)構(gòu)、土壤水分動(dòng)態(tài)等多種因素制約[28]。

研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)分區(qū)、分級(jí)調(diào)控山地雨水徑流，采用生物滯留設(shè)施、植草溝、透水路面等低影響開發(fā)措施，可有效削減徑流峰值和總量，延緩匯流時(shí)間[29]；對(duì)樹木類型的模擬表明，在葉面積指數(shù)（LAI）小于2.5時(shí)，徑流削減效果更好[30]；相較于單層植被，復(fù)層結(jié)構(gòu)植被（喬+灌+草）可以更低的維護(hù)成本（約為草坪維護(hù)成本的1/3）截留4～5 倍的雨水；與落葉樹種相比，常綠樹種（特別是針葉樹種）能在全年提供更大的雨水截留和蒸發(fā)能力，能夠增強(qiáng)的綠地徑流緩解能力[31]。

2 生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)與策略

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能定位與其服務(wù)尺度緊密關(guān)聯(lián)，各種調(diào)節(jié)服務(wù)能夠發(fā)揮顯著效果的綠地面積閾值存在差異，梳理既有尺度相關(guān)研究成果，根據(jù)景觀設(shè)計(jì)操作邏輯，將其分為場(chǎng)地整體尺度（10～100ha）、要素特征尺度（1～10ha）和節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景尺度（＜1ha）三個(gè)層級(jí)（表1）。其中：

表1 公園綠地調(diào)節(jié)服務(wù)及其尺度響應(yīng)

10～100ha 包含：1）綠地半徑≥200m（12.5ha）時(shí)綠化覆蓋率才與空氣污染濃度呈現(xiàn)顯著相關(guān)，綠地半徑約500m（78.5ha）時(shí)綠化覆蓋率與PM 濃度相關(guān)性最高[8，9]；2）流域尺度（約100ha）上，水文響應(yīng)主要受土地利用方式、氣候、土壤及植被分布格局影響[28]等。

1～10ha 包含：1）綠地降溫效應(yīng)具有面積閾值，根據(jù)環(huán)境不同此閾值從1ha 至5ha 左右不等[15，16]；2）坡面尺度（約1ha）上，水文響應(yīng)主要受地形、土壤類型及植被類型影響[28]等。

＜1ha 包含：1）不同植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域NAI 濃度：復(fù)層＞雙層＞單層，單層群落結(jié)構(gòu)中NAI 濃度：?jiǎn)棠荆竟嗄荆静荼?，NAI 濃度與葉面積指數(shù)（LAI）呈顯著正相關(guān)[12]；2）植被層次豐富、結(jié)構(gòu)緊密的綠地降噪效果更優(yōu)[23]，30～40m 寬度林帶具有較好降噪效果[24，26]等。

在此基礎(chǔ)上，基于生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的角度，嘗試逐步將技術(shù)性路徑凝練成具有體系的設(shè)計(jì)思路（圖1）。首先，從場(chǎng)地整體尺度入手，提出地形格局規(guī)劃方向，以緩解空氣污染，優(yōu)化水文結(jié)構(gòu)；其次，為改善內(nèi)部生態(tài)環(huán)境，結(jié)合人群活動(dòng)進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)地形適配與空間適配調(diào)整功能分區(qū)與種植規(guī)劃，構(gòu)建舒適的活動(dòng)基底；最后，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景中生態(tài)要素的調(diào)研與分析，總結(jié)相應(yīng)技術(shù)要點(diǎn)和應(yīng)對(duì)策略，提升設(shè)計(jì)深度。不同層級(jí)下的設(shè)計(jì)內(nèi)容需要在實(shí)踐中不斷細(xì)化。

圖1 基于生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的山地公園設(shè)計(jì)思路及技術(shù)框架

2.1 調(diào)整地形

結(jié)合宏觀風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)，運(yùn)用CFD 模擬軟件Fluent 對(duì)場(chǎng)地及周邊地區(qū)進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬，得到場(chǎng)地中冬、夏季風(fēng)向及風(fēng)速量化分布，結(jié)合周邊污染源分布，因地制宜進(jìn)行山地公園整體地形結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過(guò)構(gòu)建通風(fēng)廊道、擋風(fēng)屏障等手段，提升場(chǎng)地空氣質(zhì)量。

因就山地整體走勢(shì)，進(jìn)一步梳理水環(huán)境。運(yùn)用ArcGIS 水文分析得到場(chǎng)地匯水區(qū)分布、徑流等信息，計(jì)算得到地表徑流網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化水文結(jié)構(gòu)。確定地形調(diào)整方向，包括于匯水區(qū)上游產(chǎn)流區(qū)減少裸地、坡地，于中端徑流匯集區(qū)設(shè)置調(diào)蓄濕地、雨水截留區(qū)域，以及于徑流匯集區(qū)結(jié)合雨水設(shè)施營(yíng)造水景，以補(bǔ)充自然水源并保障公園與周邊雨洪安全等。

2.2 改善生態(tài)

對(duì)活動(dòng)場(chǎng)地的微氣候、聲環(huán)境、水環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合活動(dòng)規(guī)模與健康需求，依據(jù)場(chǎng)地的生態(tài)條件對(duì)環(huán)境坡度、坡向、面積等要素進(jìn)行分析，以確定用地范圍及項(xiàng)目選址。采用熱舒適評(píng)估工具（如Thermal Comfort Tool）根據(jù)活動(dòng)強(qiáng)度及季節(jié)氣候情況計(jì)算風(fēng)速舒適區(qū)間；采用聲環(huán)境模擬軟件Canda/A 計(jì)算得到場(chǎng)地噪聲分布，進(jìn)而劃分聲環(huán)境功能區(qū)；采用ArcGIS 建立場(chǎng)地DEM 模型，獲取并計(jì)算場(chǎng)地高程、坡度、坡向、徑流網(wǎng)絡(luò)分布等信息；最后疊加項(xiàng)目選址要求，計(jì)算確定活動(dòng)分布范圍。

當(dāng)項(xiàng)目選址無(wú)法滿足要求和參數(shù)閾值時(shí)，針對(duì)目標(biāo)需求運(yùn)用grasshopper 等工具編寫修改算法，進(jìn)行地形適配及迭代優(yōu)化。通過(guò)種植規(guī)劃與設(shè)計(jì)，進(jìn)一步強(qiáng)化環(huán)境生態(tài)條件，構(gòu)建科學(xué)的地形格局與場(chǎng)地規(guī)劃結(jié)構(gòu)，滿足提升空氣質(zhì)量、完善水文結(jié)構(gòu)、優(yōu)化微氣候舒適度、消減外部噪聲的目標(biāo)。

2.3 營(yíng)造場(chǎng)景

在節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景尺度下梳理環(huán)境生態(tài)服務(wù)功能，凝練生態(tài)技術(shù)框架。節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景尺度下，運(yùn)用微地形、種植、水景等設(shè)計(jì)手段，提升小尺度空間中NAI 濃度、改善熱舒適（輻射溫度、局部風(fēng)速）、調(diào)節(jié)聲環(huán)境（環(huán)境響度；塑造主、背景聲和諧的聲景觀）。通過(guò)典型景觀場(chǎng)景選擇與實(shí)測(cè)研究，凝練NAI 濃度提升、熱舒適與聲舒適提高的定量調(diào)控方法和技術(shù)。針對(duì)地形、水文、種植等設(shè)計(jì)板塊總結(jié)相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，針對(duì)風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境提出相應(yīng)預(yù)期指標(biāo)，形成典型生態(tài)場(chǎng)景設(shè)計(jì)策略。

3 基于生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的山地公園規(guī)劃設(shè)計(jì)

研究以南京江北新區(qū)山地公園為例，基于生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)角度進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐。江北新區(qū)七里橋山地公園位于南京老山國(guó)家森林公園南側(cè)，是老山側(cè)翼延伸段，總用地面積約18ha。北部有兩條從老山山體延伸過(guò)來(lái)的水渠，在中部及東北部形成小規(guī)模水體，經(jīng)過(guò)場(chǎng)地后由東側(cè)水道排出。場(chǎng)地中植物大部分已因早期建設(shè)被破壞，只在東北部分存有部分植被?；乇眰?cè)有城市快速道路，是場(chǎng)地外主要噪聲及顆粒物污染來(lái)源。

設(shè)計(jì)方法體系主要包括：1）在場(chǎng)地整體尺度（10～100ha）下，以地形空間格局的科學(xué)優(yōu)化為引領(lǐng)，提升空氣質(zhì)量、優(yōu)化水文結(jié)構(gòu)；2）要素特征尺度（1～10ha）下，將場(chǎng)地生態(tài)要素特征與特定活動(dòng)需求相適配，生成滿足活動(dòng)需求的風(fēng)、熱、聲環(huán)境的整體空間結(jié)構(gòu)；3）節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景尺度（＜1ha）下，通過(guò)對(duì)典型景觀場(chǎng)景的實(shí)測(cè)研究，提出基于生態(tài)要素的設(shè)計(jì)策略，形成設(shè)計(jì)模板。

3.1 地形格局規(guī)劃

3.1.1 構(gòu)建通風(fēng)廊道

場(chǎng)地所在區(qū)域夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)、東風(fēng)；冬季受北側(cè)老山山體影響，風(fēng)向沿山脈走向，為東北風(fēng)?；凇赌暇┙毙聟^(qū)綠色空間及綠地系統(tǒng)專項(xiàng)規(guī)劃》，結(jié)合冬夏季盛行風(fēng)及大氣污染物擴(kuò)散分布（圖2），構(gòu)建西北-東南向通風(fēng)廊道、東北-西南向擋風(fēng)地形的整體走勢(shì)。考慮到場(chǎng)地北側(cè)快速路形成的污染源，通風(fēng)廊道結(jié)合北側(cè)林帶規(guī)劃（圖3），場(chǎng)地內(nèi)部的空氣質(zhì)量將得到保障。

圖2 冬夏季盛行風(fēng)及大氣污染物擴(kuò)散分布

圖3 地形格局規(guī)劃

3.1.2 優(yōu)化水文結(jié)構(gòu)

由于場(chǎng)地北側(cè)快速道路的阻斷，場(chǎng)地中僅有兩條來(lái)自北側(cè)山體的水渠流經(jīng)場(chǎng)地，在場(chǎng)地中形成了小規(guī)模的匯水面積（圖4）。通過(guò)ArcGIS對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行地表徑流及匯水的分析及模擬（圖5），基于水量計(jì)算結(jié)果，因山就勢(shì)調(diào)整地形，在匯水盆域位置不變基礎(chǔ)上適當(dāng)拓展集水區(qū)面積。又結(jié)合通風(fēng)廊道的思路和地形調(diào)整，進(jìn)一步優(yōu)化場(chǎng)地水文結(jié)構(gòu)（圖6），為植被規(guī)劃打下基礎(chǔ)，以利于自然水景營(yíng)造與保持。

圖4 外部水系與場(chǎng)地匯水現(xiàn)狀

圖5 原地形集水區(qū)與徑流網(wǎng)絡(luò)

圖6 水文結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.2 地形適配調(diào)整

3.2.1 場(chǎng)地參數(shù)篩選與確定

項(xiàng)目策劃了四類常規(guī)活動(dòng)項(xiàng)目和兩類特色環(huán)境體驗(yàn)項(xiàng)目，不同的項(xiàng)目對(duì)應(yīng)著不同的活動(dòng)強(qiáng)度和場(chǎng)地規(guī)模、位置及其環(huán)境條件。將場(chǎng)地選址與活動(dòng)適配可以是一個(gè)基于經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，但從生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的角度看又是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要對(duì)活動(dòng)場(chǎng)地的熱、聲、水環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)估，形成參數(shù)化場(chǎng)地篩選標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

表2 活動(dòng)項(xiàng)目與場(chǎng)地要求

（1）空氣質(zhì)量要求：場(chǎng)地北側(cè)道路為主要污染源，活動(dòng)項(xiàng)目選址需遠(yuǎn)離北側(cè)快速路，并于場(chǎng)地北側(cè)規(guī)劃30～40m 防護(hù)林帶；特色環(huán)境體驗(yàn)中負(fù)離子保健相關(guān)活動(dòng)應(yīng)結(jié)合匯水情況設(shè)計(jì)，盡量布置于水體周邊50m 范圍內(nèi)。

（2）熱舒適要求：采用廣泛使用的預(yù)測(cè)平均投票（PMV）熱舒適評(píng)價(jià)指標(biāo)，參照《身體活動(dòng)匯編》[32]確定各類活動(dòng)強(qiáng)度及代謝量取值，確定南京冬夏季平均溫度、濕度數(shù)據(jù)及各季節(jié)典型服裝熱阻后，可計(jì)算得出不同活動(dòng)項(xiàng)目的場(chǎng)地風(fēng)速要求[33]。

（3）聲舒適要求：利用地形、空間距離消減噪聲，滿足聲舒適要求。參考國(guó)家聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[34]，將嬰幼兒活動(dòng)區(qū)和聽覺體驗(yàn)區(qū)歸入0 類聲環(huán)境功能區(qū)，噪聲晝間限值為50dB；將老人休閑區(qū)和負(fù)離子保健體驗(yàn)區(qū)歸入1 類聲環(huán)境功能區(qū)，噪聲晝間限值為55dB；其余活動(dòng)歸入2 類聲環(huán)境功能區(qū)，噪聲晝間限值為60dB。

（4）水景營(yíng)造：結(jié)合不同水景營(yíng)造需求，將公園水景觀設(shè)計(jì)與雨水調(diào)蓄結(jié)合，科學(xué)梳理地形和水文，營(yíng)造瀑布、溪流及湖泊景觀，形成不同氛圍水景體驗(yàn)。使用ArcGIS 對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行水文模擬，原地形所形成集水區(qū)數(shù)量較多、徑流網(wǎng)絡(luò)分散，兩大主要匯水盆域分別占總面積的37.6%、35.8%，基于對(duì)匯水量和設(shè)計(jì)水體用水量的簡(jiǎn)要估算，進(jìn)行傾瀉點(diǎn)分析與提取，最終確定筑壩位置，營(yíng)造可持續(xù)擬自然水景。

（5）綜合分析：設(shè)計(jì)中需要充分考慮環(huán)境因素的影響參數(shù)，通常包括地形地貌、土壤、水文、植物等。基于山地環(huán)境的特征，高程、坡度、坡向成為設(shè)計(jì)的前置條件，這些因素會(huì)影響到環(huán)境的生態(tài)敏感、水土保持等方面，其他如植被、水文等因素在后續(xù)的設(shè)計(jì)中將成為調(diào)節(jié)性因素。

3.2.2 活動(dòng)選址生成與反饋

活動(dòng)選址與地形適配包括兩個(gè)過(guò)程。一個(gè)是依據(jù)活動(dòng)選址參數(shù)進(jìn)行影響因子分析，采用ArcGIS 分析原地形高程、坡度、坡向、匯水情況，采用Fluent分析冬夏季風(fēng)速，采用Cadna/A 分析噪聲環(huán)境；將分析結(jié)果疊加篩選，得到滿足各項(xiàng)目所需場(chǎng)地的初步方案（圖7）。另一個(gè)是在地形參數(shù)化基礎(chǔ)上不斷計(jì)算、模擬迭代的調(diào)適過(guò)程，基于Rhino 平臺(tái)的Grasshopper 插件建立了可視的參數(shù)化地形改造算法，以實(shí)現(xiàn)高效形體生成和實(shí)時(shí)土方平衡估算，將視覺呈現(xiàn)與判斷、研究并優(yōu)化地形等技術(shù)同步結(jié)合，并通過(guò)參數(shù)及算法調(diào)整，保證方案修改中的多次迭代計(jì)算及判斷輸出。

圖7 項(xiàng)目初步選址（以運(yùn)動(dòng)區(qū)為例）

在相互適配的過(guò)程中，通過(guò)技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)10 項(xiàng)活動(dòng)選址存在問(wèn)題，其中5 項(xiàng)為冬季風(fēng)速過(guò)大，2 項(xiàng)為地形坡度過(guò)于平坦，3 項(xiàng)水景相關(guān)活動(dòng)需根據(jù)場(chǎng)地匯水進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合預(yù)選址結(jié)果及場(chǎng)地要求，提出修改目標(biāo)，包括局部堆積山體或增加坡度以減小冬季風(fēng)速、擴(kuò)大中部匯水面積等。通過(guò)梳理改造策略，確定具體地形調(diào)整范圍和走勢(shì)，控制風(fēng)向、風(fēng)速及匯水區(qū)域。

地形改造算法主要分為三類：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，為簡(jiǎn)化操作并控制土方平衡將地形曲面轉(zhuǎn)化為點(diǎn)陣數(shù)據(jù)；平整地形，將選定范圍內(nèi)的點(diǎn)陣移動(dòng)至特定高度的水平面上，并記錄點(diǎn)陣z 坐標(biāo)變化量；堆積山體，用于在選定范圍內(nèi)按照特定山脊走勢(shì)堆積山體，同時(shí)此算法可反向運(yùn)用于塑造洼地。

3.3 空間結(jié)構(gòu)生成

3.3.1 空間布局適配

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程略有不同，從地形適配開始的空間布局能夠同時(shí)滿足活動(dòng)需求與生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的目標(biāo)。在地形適配的基礎(chǔ)上，進(jìn)入空間布局適配階段。參數(shù)化計(jì)算提供了實(shí)時(shí)呈現(xiàn)及選擇調(diào)整的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化迭代得到的活動(dòng)選址后，還需要綜合的統(tǒng)調(diào)和優(yōu)化，原因有以下幾點(diǎn)：多目標(biāo)選擇，存在數(shù)個(gè)滿足選址要求的地塊；多項(xiàng)目?jī)?yōu)選，會(huì)出現(xiàn)2 個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目選址重疊或部分重疊的情況。

植物在生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)與景觀塑造中同時(shí)扮演著重要角色。因此，在選址優(yōu)化完成后，還需要滿足多個(gè)植物規(guī)劃布局的要求：

（1）植物篩選及生境營(yíng)造。運(yùn)用工作室研發(fā)的基于Excel的園林觀賞植物多源數(shù)據(jù)平臺(tái)[35]，在滿足地帶性氣候特征的前提下，從形態(tài)塑造和生態(tài)維護(hù)的角度進(jìn)行生境及植物的雙向選擇，包括局部微氣候特征，耐水濕、耐陰性、抗風(fēng)等生態(tài)適宜性特征，以及固碳放氧、降噪滯塵等生態(tài)效應(yīng)特征。

（2）調(diào)節(jié)風(fēng)、熱、聲環(huán)境。為提升空氣質(zhì)量，首選LAI 較大的植物種類，如水杉、池杉、臭椿、白玉蘭、銀杏、懸鈴木、刺槐等；以復(fù)層結(jié)構(gòu)的闊葉林可降低環(huán)境溫度、提升濕度；強(qiáng)化復(fù)層種植結(jié)構(gòu)隔聲降噪效應(yīng)，營(yíng)造相對(duì)寧?kù)o的氛圍。上層以闊葉樹種為主，如鵝掌揪、懸鈴木、銀杏、廣玉蘭、香樟等；中層植物是阻隔噪聲的主體，應(yīng)以常綠、分枝低、葉片大而厚、且枝葉生長(zhǎng)密集為標(biāo)準(zhǔn)，如杜鵑、八角金盤、珊瑚樹、石楠等；下層可植大吳風(fēng)草、虎耳草、沿階草、吉祥草、麥冬以及紫金牛等。

3.3.2 空間結(jié)構(gòu)生成

面向生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的場(chǎng)地空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)是一個(gè)多層級(jí)符合的生態(tài)空間結(jié)構(gòu)（圖8），包括隱性的風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境及聲環(huán)境，顯性的水環(huán)境、植物布局，以及滿足人活動(dòng)需求的功能性結(jié)構(gòu)，最終營(yíng)造一個(gè)健康舒適的生態(tài)環(huán)境。

圖8 公園生態(tài)空間結(jié)構(gòu)

綜合考量周邊污染防護(hù)、公園自然基底、周邊居住人群分布等相關(guān)設(shè)計(jì)需求，形成四個(gè)與生態(tài)服務(wù)相關(guān)的功能片區(qū)：為減少道路空氣污染、降低噪聲，將緊鄰城市快速路的西北側(cè)設(shè)置為生態(tài)防護(hù)區(qū)，隔離林帶厚度控制在30～40m，將場(chǎng)地中部作為主要活動(dòng)場(chǎng)地；基于自然山水環(huán)境生態(tài)的優(yōu)勢(shì)本底，中部的溪谷游樂(lè)區(qū)具有高質(zhì)量的空氣質(zhì)量，設(shè)置了五感體驗(yàn)、水景互動(dòng)等特色體驗(yàn)活動(dòng)；對(duì)周邊住區(qū)而言，緊鄰入口的南側(cè)平緩地區(qū)可達(dá)性較高，夏季風(fēng)速大，將其設(shè)置為活力交往區(qū)，作為主要社區(qū)活動(dòng)場(chǎng)所；基于水體與植被條件，場(chǎng)地東北部設(shè)置為靜養(yǎng)漫步區(qū)，營(yíng)造富含空氣負(fù)離子的濕地環(huán)境，提供靜謐的森林漫步體驗(yàn)。

3.4 生態(tài)要素研究

3.4.1 生態(tài)要素調(diào)研

節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景尺度下，具體要素及其空間布局對(duì)景觀和風(fēng)、熱、聲環(huán)境均有影響。為探索客觀真實(shí)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)，并未采用常用的ENVI-met 模擬方法，而是基于景觀設(shè)計(jì)的思路結(jié)合典型人群活動(dòng)特征，于公園環(huán)境中進(jìn)行研究。

（1）調(diào)研場(chǎng)地篩選：于同氣候帶的市內(nèi)公園中選擇相應(yīng)規(guī)模（＜1ha）的密林、疏林草地、活動(dòng)廣場(chǎng)、景觀建筑（構(gòu)筑物）、濱水棧道、瀑布、噴泉、水中棧道等8 種典型景觀空間類型，共15 個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研（圖9）。

圖9 典型景觀空間類型與實(shí)地調(diào)研場(chǎng)景

（2）調(diào)研時(shí)間篩選：南京市屬亞熱帶季風(fēng)氣候，活動(dòng)舒適天氣集中于春秋兩季[36]，選擇春季于2022 年3 月18～20 日進(jìn)行調(diào)研，含一個(gè)工作日及兩個(gè)周末。調(diào)研時(shí)間段為人群主要活動(dòng)時(shí)間早9:00～11:00，下午2:00～4:00，天氣晴朗。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，將時(shí)間控制在兩小時(shí)內(nèi)，對(duì)15 個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行順序、連續(xù)采集，保證各項(xiàng)環(huán)境數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定。

（3）數(shù)據(jù)獲取：實(shí)地測(cè)量時(shí)依次記錄各場(chǎng)所環(huán)境數(shù)據(jù)信息和相應(yīng)人群活動(dòng)情況。

分別使用TESTO-175H1 溫度濕度檢測(cè)儀測(cè)量環(huán)境溫度、濕度；上海軼品16025 手持式風(fēng)向風(fēng)速表測(cè)量環(huán)境風(fēng)速；TSI-8534 DUSTTRAK DRX 大氣顆粒降塵監(jiān)測(cè)儀測(cè)量環(huán)境顆粒物濃度；COM-3600F 空氣離子檢測(cè)儀測(cè)量環(huán)境空氣正負(fù)離子濃度；杭州愛華AWA6228 型多功能聲級(jí)計(jì)測(cè)量環(huán)境噪聲。按照不同儀器使用方法，在每個(gè)樣點(diǎn)于地面高度1.5m處同時(shí)使用不同儀器連續(xù)測(cè)量5min 取其讀數(shù)。

聲環(huán)境與熱環(huán)境舒適評(píng)價(jià)由樣點(diǎn)隨機(jī)訪問(wèn)的5 位游客的感知評(píng)價(jià)組成（游客均處于靜坐、散步等低強(qiáng)度活動(dòng)，為當(dāng)季正常著裝），采用李克特7 級(jí)量表請(qǐng)游客分別對(duì)聲環(huán)境、熱環(huán)境（-3 極不適～ 3 極舒適；-3很冷～ 3 很熱）進(jìn)行打分，并實(shí)時(shí)記錄其評(píng)價(jià)結(jié)果，取平均數(shù)作為該樣點(diǎn)聲、熱環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)。

此外，測(cè)量同時(shí)記錄綠地空間特征數(shù)據(jù)，包括地形、植被結(jié)構(gòu)、植被種類、構(gòu)筑物、下墊面材質(zhì)等信息。

3.4.2 空氣質(zhì)量

通過(guò)場(chǎng)地北側(cè)的防護(hù)林及通風(fēng)廊道基本解決了道路空氣污染源的影響。場(chǎng)地內(nèi)部景觀節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量專注于有益身心健康的空氣負(fù)離子濃度。

（1）數(shù)據(jù)分析：采用廣泛應(yīng)用的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)（CI）[37]，將空氣質(zhì)量從清潔到污染劃分為5 個(gè)等級(jí)，對(duì)實(shí)測(cè)場(chǎng)地展開分析（圖10）。

圖10 各樣點(diǎn)空氣負(fù)離子濃度與空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)

空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)（CI）計(jì)算公式為：

式中，n-為空氣負(fù)離子濃度（個(gè)/cm3）；q 為單極系數(shù)，是空氣中正、負(fù)離子數(shù)的比值。

（2）分析結(jié)果：研究表明，瀑布附近的NAI 濃度最高，達(dá)到保健濃度1000 個(gè)/cm3；噴泉類動(dòng)態(tài)水景與密林、植物廊架等高郁閉度場(chǎng)景類似，周邊NAI 濃度可達(dá)700～800 個(gè)/cm3；而疏林草地、草地和靜態(tài)水面周邊NAI 濃度略低，約為400～600 個(gè)/cm3。

（3）設(shè)計(jì)策略：為提升空氣質(zhì)量，將動(dòng)態(tài)水景和復(fù)層結(jié)構(gòu)植被作為優(yōu)良負(fù)離子源，為保持高濃度負(fù)離子，活動(dòng)場(chǎng)地應(yīng)位于動(dòng)態(tài)水景50m范圍內(nèi)，并處于負(fù)離子源下風(fēng)向處。

3.4.3 微氣候與熱舒適

（1）數(shù)據(jù)分析：采用主、客觀評(píng)價(jià)結(jié)合的形式評(píng)價(jià)各樣點(diǎn)熱舒適（圖11），主觀評(píng)價(jià)基于訪問(wèn)的熱環(huán)境舒適評(píng)價(jià)得到，客觀評(píng)價(jià)采用預(yù)測(cè)平均投票（PMV）指標(biāo)計(jì)算得出，PMV 指標(biāo)與ASHRAE 熱感覺7 級(jí)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)，從冷到熱取值為-3～3[38]，由在線版軟件（CBE Thermal Comfort Tool）1）[33]計(jì)算得到，計(jì)算時(shí)采用靜坐與散步強(qiáng)度平均數(shù)1.3METs，服裝熱阻采用1.0clo（外套，長(zhǎng)褲，長(zhǎng)袖）。

圖11 各樣點(diǎn)主/客觀舒適度評(píng)價(jià)

（2）分析結(jié)果：研究表明，PMV 熱舒適評(píng)估可有效預(yù)測(cè)人體熱環(huán)境感知，因此根據(jù)既定氣溫、濕度和選定活動(dòng)類型可確定合適的風(fēng)速范圍，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)植被屏障或通風(fēng)廊道。此外，在小尺度環(huán)境中，增加遮蔽物可降低輻射溫度，使用構(gòu)筑物或致密植被層可改變局部風(fēng)速。

（3）設(shè)計(jì)策略：設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮具體活動(dòng)類型與季節(jié)因素，運(yùn)用水體、植物、構(gòu)筑物等手段改善局部熱環(huán)境。通過(guò)增加構(gòu)筑物或植被郁閉度等方式降低輻射溫度、改變局部風(fēng)速；通過(guò)調(diào)整下墊面材質(zhì)、設(shè)置水體、植被和通風(fēng)狀況以改變局部濕度。

3.4.4 聲環(huán)境

（1）數(shù)據(jù)分析：聲環(huán)境研究包括基于訪問(wèn)的聲環(huán)境舒適評(píng)價(jià)、環(huán)境平均響度級(jí)、聲環(huán)境組成和聲景觀多樣性指數(shù)[39]等，以及相關(guān)性分析（圖12）。

圖12 聲環(huán)境相關(guān)性分析

聲景觀多樣性指數(shù)（SDI）計(jì)算公式為：

式中，N 為所有類型的聲音出現(xiàn)的次數(shù)總和，i 為指定選擇的一種聲音，n 為指定聲音出現(xiàn)的次數(shù)，s 為所有聲音類型的數(shù)量。

（2）分析結(jié)果：研究表明，聲環(huán)境舒適度與聲景觀多樣性指數(shù)呈正相關(guān)，與環(huán)境平均響度級(jí)呈負(fù)相關(guān)。其中舒適度較高的聲環(huán)境特征為：背景聲信息量低，組成要素不宜過(guò)多且各要素和諧；響度級(jí)在65dB以下；主景聲盡量清晰、保真度高，同樣不宜包含過(guò)多信息；背景聲與主景聲和諧融洽。

（3）設(shè)計(jì)策略：為提升聲環(huán)境舒適度，通過(guò)微地形處理、植被消減、增加與活動(dòng)場(chǎng)地距離等方式降噪，可將局部空間響度級(jí)控制在65dB 以下；根據(jù)不同活動(dòng)需求進(jìn)行動(dòng)靜分區(qū)和聲環(huán)境組成成分控制，使其有明顯主景聲（3 種及以下，不宜過(guò)多），并保持背景聲信息量低，且與主景聲和諧；局部通過(guò)植物配置和水景營(yíng)造等引入水流聲、鳥鳴、蟲鳴、風(fēng)吹樹葉等受人喜愛的自然聲，合理控制人工聲。

3.5 生態(tài)設(shè)計(jì)策略

節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景尺度下，生態(tài)要素以更加細(xì)微的方式影響著生態(tài)服務(wù)質(zhì)量，風(fēng)、熱、聲、水環(huán)境等在地形、土壤、植被的共同作用下交織成體系，形成了貼近活動(dòng)尺度的生態(tài)環(huán)境。基于人的健康需求，場(chǎng)景設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在形態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上融入更多的生態(tài)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的目標(biāo)。設(shè)計(jì)中通過(guò)多重疊加的技術(shù)路徑，針對(duì)8 個(gè)景觀場(chǎng)景提出相應(yīng)設(shè)計(jì)策略。技術(shù)框架包括針對(duì)地形、水文、種植等設(shè)計(jì)板塊的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，并針對(duì)空氣、聲環(huán)境和熱環(huán)境等調(diào)節(jié)服務(wù)提出預(yù)期指標(biāo)。限于篇幅，這里僅以最具代表性的濱水綠地和疏林草地2 類典型活動(dòng)場(chǎng)景為例，解析在活動(dòng)類型、設(shè)計(jì)策略和技術(shù)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)（表3）。

表3 生態(tài)設(shè)計(jì)策略

結(jié)語(yǔ)

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，響應(yīng)當(dāng)代健康人居生態(tài)環(huán)境建設(shè)的政策導(dǎo)向，既是對(duì)以往城市公園設(shè)計(jì)思路的再思考，更是面向生態(tài)環(huán)境、生活行為以及生境構(gòu)建的技術(shù)性思考。通過(guò)分析不同調(diào)節(jié)服務(wù)及其作用尺度，構(gòu)建了山地公園整體地形與規(guī)劃結(jié)構(gòu)的生成路徑，探討了地形適配、空間適配、要素適配等參數(shù)化數(shù)字技術(shù)，多方面融入生態(tài)系統(tǒng)、滿足調(diào)節(jié)服務(wù)的目標(biāo)，搭建生態(tài)服務(wù)功能與特定活動(dòng)策劃、場(chǎng)景營(yíng)造之間的橋梁，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性，優(yōu)化環(huán)境生態(tài)質(zhì)量。

在合理的整體框架下，研究仍然具有一定的局限性，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是基于場(chǎng)地特色，主要探討了地形限制基礎(chǔ)上的技術(shù)路徑，在地形平緩的綠地設(shè)計(jì)中有一定的局限性；二是在生態(tài)要素的研究中，由于場(chǎng)地在前期建設(shè)中大部分空間已經(jīng)被人為擾動(dòng)，因此研究聚焦于風(fēng)、熱、聲、水環(huán)境技術(shù)，對(duì)場(chǎng)地具體的土壤、植被等因素未深入研究。此外，研究偏向?qū)嵺`導(dǎo)向的方法探討，實(shí)地調(diào)研的樣本數(shù)量略少，樣本的景觀要素結(jié)構(gòu)還不夠精準(zhǔn)，且景觀空間綜合性較高，樣本特點(diǎn)的獨(dú)特性及綜合性研究有待進(jìn)一步深化。在愈發(fā)重視生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及公共健康的當(dāng)下，作為人工自然的城市各級(jí)綠地在人居環(huán)境的營(yíng)造中具有重要地位，與城市水資源共同成為城市環(huán)境的生態(tài)本底。本文在城市公園規(guī)劃設(shè)計(jì)方法上的探索，有助于更好地發(fā)揮出景觀環(huán)境的生態(tài)效益，提升居民健康水平，為提升城市山地公園環(huán)境質(zhì)量提供了新思路。

圖、表來(lái)源

圖2：作者基于《南京江北新區(qū)綠色空間及綠地系統(tǒng)專項(xiàng)規(guī)劃》的信息進(jìn)行整理繪制；

圖4：作者基于Google Earth 圖像改繪；

其余圖、表均由作者拍攝或繪制。

注釋

1）CBE Thermal Comfort Tool 網(wǎng)址：https://comfort.cbe.berkeley.edu