綠化和建筑布局對居住區(qū)小氣候的影響

方慧芳，張方方，張燕飛

(浙江農林大學環(huán)境與資源學院，浙江 臨安 311300)

近年來，隨著城市化進程推進、環(huán)境問題日益凸顯，人們對居住區(qū)小氣候的關注也越來越多［1-2］。美國學者 Bonan［3］通過對一個居民小區(qū)的實地測量，提出建筑密度和高度是使得微氣候產生差異的直接因素之一。在國內，姜秀清［4］提出通過種樹增加植被來營造和改善小區(qū)氣環(huán)境是最有效的措施。

建筑布局、綠化率等都成為人們衡量一個居住區(qū)好壞的標準。居住區(qū)綠化作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，除了具有美化環(huán)境、消除噪音和凈化空氣的功能外，還有調節(jié)小氣候的功能［5-6］。作者選取臨安市3個不同類型 (高檔、中檔和低檔)的居住區(qū)進行小氣候觀測，分析建筑布局和綠化覆蓋率對小氣候的影響，并對不同居住區(qū)小氣候進行了人體舒適度評價。現(xiàn)將有關結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

選取臨安市高檔、中檔和低檔3類居住區(qū)，每個居住區(qū)均大于10萬m2。高檔居住區(qū)以3層樓房為主，容積率1.09，綠化覆蓋率43%;中檔居住區(qū)以14層樓房為主，容積率1.3，綠化覆蓋率40%;低檔居住區(qū)以6層樓房為主，容積率1.8，綠化覆蓋率30%。每個居住區(qū)根據(jù)綠化、下墊面性質的不同選擇2個樣點。高檔居住區(qū)的樣點1為30 m×4 m的喬-灌-草結合的綠化，以喬草居多，地表為水泥;樣點2為20 m×12 m的磚草結合的綠化，以草居多，地表為磚草。中檔居住區(qū)的樣點3為40 m×10 m的喬-草，結合路邊灌木的綠化，喬木居多，地表為水泥;樣點4為50 m×12 m的喬-灌-草結合的綠化，灌草居多，地表為水泥。低檔居住區(qū)的樣點5為50 m×12 m的喬-灌-草結合的綠化，灌草居多，地表為水泥;樣點6無綠化，地表為水泥。

1.2 方法

氣象因素測量。冬季2012年12月2次，2013年1月1次，2月1次;夏季2013年6月1次，7月2次，8月 1次。每次在 7:00，12:00，17:00測量。3個住宅區(qū)每次同時進行測量，將每個季度4次測量的溫度、濕度、風速的平均值作為本季度的溫度、濕度和風速［7］。

人體舒適度評價。人類機體對外界氣象環(huán)境的主觀感覺有別于大氣探測儀器獲取的各種氣象要素。人體舒適度指數(shù) (ssd)是為了從氣象角度來評價在不同氣候條件下人的舒適感，根據(jù)人類機體與大氣環(huán)境之間的熱交換而制定的生物氣象指標［8-9］。

式中，t為干球溫度，f為相對濕度，v為風速［10］。

ssd與人體舒適度的劃分標準:ssd＞79，舒適度3級，炎熱，很不舒適，需防中暑;ssd=79，舒適度2級，較熱，不適應，應適當降溫;ssd=71，舒適度1級，偏暖，較為舒適;70≥ssd≥50，舒適度0級，最為舒適，最可接受;ssd=51，舒適度-1級，偏涼，較為舒適;ssd＜50，舒適度-2級，較冷，不舒適，需保暖。

2 結果與分析

2.1 與中央氣象臺的溫度差

比較各居住區(qū)各時刻溫度與中央氣象臺相應時刻溫度，發(fā)現(xiàn)兩者之間有一定差距:3個居住區(qū)在不同天氣狀況下的溫度與中央氣象臺溫度的差距變化趨勢大致相同 (圖1)，晴天對溫度的影響比陰天和雨天明顯。高檔居住區(qū)在3種天氣狀況下的溫度平均相差0.33℃，中檔居住區(qū)在3種天氣狀況下的溫度平均相差0.38℃，低檔居住區(qū)在3種天氣狀況下的溫度平均相差1.83℃。

圖1 各居住區(qū)不同天氣與中央氣象臺溫度的差值

高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)在不同天氣狀況下的溫度變化量比較小，而低檔居住區(qū)的溫度變化量比較大，這主要是由于在高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)選取的樣點植被群落結構配置豐富，植被內水分多，因為水的比熱容最大，所以溫度變化量小;而在低檔居住區(qū)內選取的6號樣點為水泥空地，比熱容比較低，吸收相同熱量溫度變化大。

2.2 居住區(qū)間的溫度差異

圖2顯示3個居住區(qū)的平均溫度變化趨勢大致相同。每一時刻低檔居住區(qū)的平均溫度均高于中檔居住區(qū)和高檔居住區(qū)，高檔居住區(qū)平均溫度最低。高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)的氣溫差異并不明顯，分別比中央氣象臺溫度高1.36，1.61℃。低檔居住區(qū)平均比中央氣象臺溫度高2.72℃。對平均溫度和綠化率之間進行相關性分析，結果表明，平均溫度與綠化率之間相關性明顯，相關系數(shù)為-0.998*，說明溫度會隨著綠化率的增加而降低。

高檔居住區(qū)綠化率達43%，因為綠化有降溫增濕的作用，所以是3個小區(qū)中溫度最低的;雖然中檔居住區(qū)的綠化率沒有高檔居住區(qū)的大，但是建筑平均高度達14層，高建筑物在一定程度上可以減少太陽的直射時間，起到降溫的作用，所以溫度接近高檔居住區(qū);而綠化率不大，建筑也不高的低檔小區(qū)，樣點植被種類少，導致該居住區(qū)所測溫度是3個小區(qū)中最高的。

圖2 各居住區(qū)平均溫度的比較

2.3 冬夏兩季的溫度

將各居住區(qū)的溫度與中央氣象臺的數(shù)據(jù)作差值處理，并分類成冬夏兩季的差值，如圖3，4所示。t檢驗結果表明，冬夏季的平均氣溫與溫度差值之間均具有較強的正相關 (P＜0.01)，但冬季和夏季的平均溫度間不具有相關性 (P＞0.01)。從圖中可以得出:冬夏兩季低檔居住區(qū)的溫差都比高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)高，也就是冬夏兩季低檔居住區(qū)的平均溫度比高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)高。尤其在夏季較明顯，低檔居住區(qū)平均溫度比中央氣象臺溫度高3.26℃，而高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)平均比中央氣象臺溫度高1.59℃，兩者相差1.67℃;冬季低檔居住區(qū)平均溫度比中央氣象臺溫度高2.50℃，高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)平均比中央氣象臺溫度高1.45℃，兩者相差1.05℃。所以，高檔居住區(qū)和中檔居住區(qū)兩季溫差較小，較低檔居住區(qū)更加適合人們居住。

2.4 風速

3個居住區(qū)6個樣點的平均風速與中央氣象臺的風速差值變化如圖5，可以看出3個居住區(qū)的平均風速變化大致相同，且差值都為負值。中檔居住區(qū)風速差較其他各區(qū)都大，平均瞬時風速差達-0.95 m·s-1，高檔居住區(qū)和低檔居住區(qū)的平均風速差相差不大，分別為 -1.17和-1.27 m·s-1，6個樣點的年平均風速分別比中央氣象臺的風速低 1.23，1.10，1.28，1.26，0.97和0.93 m·s-1，t檢驗結果表明，建筑與綠化和風都具有負相關性，相關系數(shù)分別為-0.424*，-0.794*。3號和4號樣點風速減小最大，6號樣點風速減小最少，主要是由于3和4樣點之間有一塊喬灌草組成的立體綠化帶，1和2樣點之間只有灌草組成的立體綠化帶，而5號附近只有灌木，6號是一片空地。

圖3 各居住區(qū)冬季溫差的比較

圖4 各居住區(qū)夏季溫差的比較

圖5 各居住區(qū)1-6樣點風速與中央氣象臺的差值

2.5 人體舒適度

表1表明，6個樣點的冬夏兩季的人體舒適度指數(shù)相差較大，冬夏兩季指數(shù)都相差8，跨越了1個級數(shù)。在冬季各樣點的人體舒適度感覺均很冷，很不舒適，應該注意保暖防寒措施。其中1號樣點感覺最不舒適，6號樣點感覺較為舒適，其他4個樣點感覺不明顯。在夏季1號和2號樣點的人體感覺偏暖，較為舒適;3號和4號人體感覺炎熱，很不舒適，需要適當?shù)亟禍?5號和6號人體感覺很炎熱，很不舒適，需要防中暑。

表1 各樣點冬夏兩季的人體舒適度指數(shù)

3 小結與討論

綠化率大且建筑物高度較高的居住區(qū)的平均溫度低，綠化率小且建筑物高度低的居住區(qū)的平均溫度高。晴天對溫度的影響比陰天和雨天明顯，同時這個差值也隨季節(jié)變化，夏季比冬季明顯。

風速在一天中的變化具有午后大、早晨小的單峰型特征。并且各種不同綠化配置方式對風速有一定的減弱作用，結構復雜、綠化量較大的綠地降低風速能力優(yōu)于結構單一、綠化量較小的綠地。

綠化率高，配置復雜的喬-灌-草型綠化帶能最大程度地降低空氣溫度、增加空氣濕度，在夏季能給人帶來舒適的感覺，而冬季會給人造成不適的感覺。綠化率小，結構單一的綠化帶在冬季會使人感到舒適，在夏季卻能使人感到不適。

建筑布局和綠化覆蓋率難以量化使其對小氣候影響的分析造成許多問題［11］。而且小氣候受多種因素的影響，暫不能確定建筑布局和綠化覆蓋率對小氣候的影響有多大。因此，綜合研究建筑布局和綠化覆蓋率對小氣候的影響更為實際。今后的研究應主要集中在如何合理利用居住區(qū)小氣候營造和改善居住區(qū)小氣候，以及居住區(qū)小氣候的影響因素分析及其作用大小方面。

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