一種河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法

王易倩 李渝媚 林雅如

摘要：河流對局部微環(huán)境具有很強的影響作用，目前沒有完整的鄉(xiāng)村地區(qū)河流微氣候調(diào)節(jié)評估方法。本研究主要從人體、建筑和植被三個方面展開研究，將涉及到建筑環(huán)境學、人工環(huán)境學、景觀水體、流體力學、傳熱學等相關(guān)學科的知識和理論。通過實地考察、理論分析、初步設(shè)計及模型構(gòu)建、軟件模擬和最終改良的方法來進行研究，最終研究出一套適用于鄉(xiāng)村河流微氣候調(diào)節(jié)的指標體系，為美麗鄉(xiāng)村生態(tài)宜居環(huán)境的規(guī)劃和建設(shè)提供理論支持。

關(guān)鍵詞：河流;微氣候調(diào)節(jié);評估方法

引言：

鄉(xiāng)村河流是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略總要求過程中不可忽視的自然生態(tài)要素，它不僅具有時空尺度效應(yīng)，還對諸多因素有著長期調(diào)節(jié)作用。鄉(xiāng)村河流是自然生態(tài)環(huán)境的重要組成要素，但在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的不斷沖擊下，大多數(shù)的鄉(xiāng)村河流受到人類活動的強烈干擾，出現(xiàn)了生態(tài)功能退化、自然性降低、生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境危機，鄉(xiāng)村河流景觀適宜性的降低、鄉(xiāng)村水文化喪失、景觀滿意度不高等社會問題，制約著人與河流關(guān)系的可持續(xù)發(fā)展。

一、項目的研究內(nèi)容、研究目標、意義

1.研究內(nèi)容

本項目主要以鄉(xiāng)村河流微氣候效應(yīng)為研究對象，借助于CFD、ENVI-met數(shù)值模擬軟件等，探討和分析河流對人居環(huán)境的微氣候效應(yīng)、不同河流布局對人居環(huán)境微氣候影響的差異，綜合總結(jié)、建立適用于河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法。

主要研究內(nèi)容如下：

（1）河流微氣候效應(yīng)的研究方法的現(xiàn)狀，影響河流氣候效應(yīng)的影響因子。影響因子的選擇主要集中為水體本身的指標要素、水體所在環(huán)境的空間要素。本研究將河流周邊環(huán)境的微氣候影響因素確定為：微環(huán)境因子、河流形態(tài)要素因子、河流周邊環(huán)境的空間要素因子、距離因子四大類。

（2）研究河流對建筑物外圍熱環(huán)境的影響。首先運用ENVI-met對河流展示基地建筑外圍的熱環(huán)境進行模擬并與實測結(jié)果對比，以驗證ENVI-met在模擬河流影響下的建筑外圍熱環(huán)境的可行性和準確性。此后調(diào)整對河流的各影響因子的參數(shù)值進行模擬分析。結(jié)合調(diào)研、實測和模擬結(jié)果，提出基于河流對建筑物外圍熱環(huán)境影響的指標。

（3）研究河流對植被的影響。首先，植物是變化的，它們隨季節(jié)和生長的變化不停地改變其色彩、質(zhì)地、葉叢疏密等全部的特征。植物的生長受到土壤肥力、土壤排水、光照、風力以及濕度等的影響同時也改變著這些微氣候因素的情況。而河流又影響著植被的生長環(huán)境，從而影響植被的生態(tài)效應(yīng)。通過實地考察河流周邊地區(qū)植被的種類、生長密度、土壤溫濕度，通過調(diào)整參數(shù)進行模擬分析。結(jié)合調(diào)研、實測和模擬結(jié)果，提出基于河流對周邊植被影響評估的指標。

（4）基于前期提出的評價指標，初步建立綜合評價公式，并通過調(diào)整影響因子等參數(shù)值，進行模擬分析公式的合理性、可行性。并根據(jù)模擬結(jié)果進行優(yōu)化、改進。

2.研究目標

通過對國內(nèi)在河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估理論和方法的研究，分析目前河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法的優(yōu)點和不足，將人體、建筑、植被三方面因素整合為一個整體，構(gòu)建適用于河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估指標較完整體系，開展河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法研究。

3.研究意義

在對自然、生物和社會等要素影響下，構(gòu)成了其獨特的人地關(guān)系與鄉(xiāng)村水文化。主張人地和諧、公眾參與、循環(huán)設(shè)計、尺度效應(yīng)的河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法與技術(shù)對鄉(xiāng)村河流規(guī)劃工作具有指導(dǎo)性意義。首先，在人地關(guān)系和諧思想下，鄉(xiāng)村河流是一個由地理要素、生物要素、社會要素、經(jīng)濟要素、行為要素與人文要素交錯構(gòu)成的動態(tài)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風文明、治理有效、生活富裕的前提是協(xié)調(diào)各要素的關(guān)系，以保障人類與河流關(guān)系的可持續(xù)發(fā)展，重構(gòu)鄉(xiāng)村水文化;其次，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興總要求的關(guān)鍵是有效治理、設(shè)計，將河流微環(huán)境調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法論運用于鄉(xiāng)村河流規(guī)劃全過程，強調(diào)規(guī)劃策略的制定應(yīng)基于鄉(xiāng)村河流景觀的演變機制與現(xiàn)狀的認知，該方法論有利于降低尺度效應(yīng)和規(guī)劃不確定性因素的影響，提高規(guī)劃方案的前瞻性，達到有效治理的目的;當前，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，河流微環(huán)境調(diào)節(jié)服務(wù)評估方法，可以為實現(xiàn)鄉(xiāng)村河流的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)，對創(chuàng)新鄉(xiāng)村河流規(guī)劃體系具有重要意義。

二、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下鄉(xiāng)村河流現(xiàn)狀分析

長期以來，城市、鄉(xiāng)村河流不僅具有水利、資源、景觀娛樂等經(jīng)濟功能，而且對于改善城市、鄉(xiāng)村環(huán)境等具有不可替代的生態(tài)作用。尤其是隨著“城市熱島”效應(yīng)的不斷加劇，給人類的日常生活帶來了極大的危害，使河流的“冷島效應(yīng)”也越來越受到學者們的關(guān)注，認為河流是緩解熱環(huán)境的重要手段。Yoon等人利用CFD數(shù)值模擬工具，比較探討了城市有無河流這兩種情況下的氣溫特征，發(fā)現(xiàn)河流的降溫幅度最高可達1.6℃。Mou等人認為水體降溫機理主要有兩種：冷水面和風道，前者是由于水體中的大量蓄熱所致，后者風路徑機制激活了垂直通風，并將涼風引入。大多數(shù)研究集中在蒸發(fā)冷卻，即水體通過蒸發(fā)在空氣和水之間傳遞熱量來改變周圍的熱環(huán)境。關(guān)于河流與風道的關(guān)系，韓國首爾市清溪川的改造項目完全能夠給予證明。將封蓋河流表面的水泥板拆掉后，由于河道表面更加平整，不僅周邊夏季的平均氣溫下降了0.4℃，而且平均風速提高了0.2m/s。河流與靜止水體相比較而言，由于河流還可以通過流動來傳輸熱量，因此其自身的溫度更加容易保持在較低的水平，對周邊的微氣候效應(yīng)所發(fā)揮的作用也會更大。

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下鄉(xiāng)村河流存在的問題：

（1）鄉(xiāng)村河流受人類干擾，河流生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。

（2）人類活動加速了鄉(xiāng)村河流空間中人地關(guān)系的解構(gòu)。

（3）忽視、無法系統(tǒng)地評估鄉(xiāng)村河流微氣候調(diào)節(jié)的尺度效應(yīng)，使規(guī)劃工作常面臨不確定性帶來的規(guī)劃失效問題。

結(jié)束語：

綜上所述，可見當前的學者主要研究了城市河流微氣候的影響，但是在自然環(huán)境和植被覆蓋率方面，鄉(xiāng)村和城市差距較大，關(guān)于鄉(xiāng)村河流微氣候方面的研究較少。此外，這些研究都是針對單個指數(shù)對河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)進行評估，還沒有完整的河流微氣候調(diào)節(jié)評估方法。因此，本項目旨在研究出一套考慮多方因素的河流微氣候調(diào)節(jié)指標體系，為鄉(xiāng)村生態(tài)宜居環(huán)境的規(guī)劃和建設(shè)提供理論支持。

參考文獻：

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