涼爽城市規劃
——在城市景觀中優先考慮城市綠色基礎設施

劉明凱

（山東建筑大學建筑城規學院，山東 濟南 250101）

0 引言

近年來，由于城市人口遠遠超出城市環境容載能力，極端高溫事件（extreme heat events, EHE）導致城市居民死亡率和疾病發生率增高；城市熱島效應又加劇這一現象。城市居民不得不適應超高氣壓、超高氣溫、氣候變化和它們之間的復合效應。

城市政府正在為極端高溫事件的城市預防進行戰略規劃；它們通常側重于短期準備和預防[1]。在城市中增加植被或綠色基礎設施是解決問題根源的一種方法；這種方式大大減少城市空氣和地表溫度的最大值和波動值[2]。為了實質性地削弱城市熱島效應，需要在城市中廣泛實施綠色基礎設施的建設。

城市綠色基礎設施（urban green infrastructure, UGI）是跨越公共和私人領域的、經過規劃的綠地網絡；并可作為一個綜合系統進行管理，來提供一系列的城市熱島緩解作用[3]。UGI 包括城市開發中剩余的植被、城市公園、行道樹及其他的市政工程。城市綠色基礎設施（UGI）的研究目前還沒有很好地與城市設計和城市規劃相結合，因此缺乏關于如何實施UGI 的最優化指導[4]。當前依舊缺乏經驗表明，在溫帶與暖溫帶氣候的城市中UGI 的確切環境效益，也沒有關于成功且具有成本效益的UGI 的戰略實施信息[5]。本文嘗試著提出一個城市規劃決策者和城市規劃師共同遵循的城市綠色基礎設施設計框架，以有效地將它整合到現有的城市建成區中，從而顯著緩解城市熱島效應現象。

1 利用UGI 緩解城市高溫的設計框架

本文提出一個五級步驟框架，優先考慮城市公共開放空間的小氣候冷卻，然后把它們應用到最適合的城市中去；同樣的原則也適用于私人外部空間。

該框架首先在“社區”規模下運作，再應用到“街道”規模和“單元”規模里。一個社區包括數百所房屋和城市公共區域，實際規劃中，具體面積將由規劃管理部門決定；街道規模是一個居住區內的某一個單元；單元尺度是街道內的一個區域，相當于多個建筑臨街面。該框架具有高度的靈活性，可由規劃管理者在應用時加以適當調整，以適應當地環境；而且城市規劃中的任何利益相關者可以參與這一框架的實施。

2 UGI 設計框架的內容

2.1 確定城市街區的優先級

通過確定城市熱暴露地區和受高溫影響的人數最多的地區，可以確定高優先級的城市街區。城市過熱的風險是基于“城市熱暴露的極熱易損性”和使用公共開放空間的居民發生的行為暴露；當公共開放空間的行為量難以預測時，城市熱暴露和城市高生態脆弱性相交叉的街區也成為優先選擇地區。當這三個風險驅動因素交叉時，高優先級的城市街區就被確定。

2.1.1 城市熱暴露

城市熱暴露多發生在城建項目密集、植被與淡水欠缺的地方。為了充分評估城市街區暴露在何種程度高溫下，確切的溫度信息非常重要。數據搜集上，衛星遙感數據分辨率較低，但可由城市政府免費提供；機載遙感數據提供更高的分辨率，但處理起來成本高且耗時長。

2.1.2 城市生態脆弱性

緩解城市高溫的城市街區優先級是個重要的社會公正問題，也是預防性的城市居民健康保障措施。社會階層較低的居民更易受到極端高溫的負面影響，老年人、嬰幼兒、患有疾病的人、社會地位較低的人尤其容易受到城市高溫傷害。因此評估人群在高溫下的脆弱性還需要人口統計學的信息。

2.1.3 城市居民活動暴露

城市中有大量居民在戶外活動的地區，應對這些區域的高溫緩解給予高度優先級。同時還應確定熱暴露頻率較高的公共活動區域中的城市急救設施的建設，包括老年護理設施、學校和社區中心、醫療保健中心、社會經濟支助地點和社會住房綜合設施。

城市超高溫會使居民產生各種消極的反應。這一選項納入整體框架的目標是優先考慮高溫地區的城市綠色基礎設施環節，減少生理脆弱個體在室外暴露于高溫的可能。此外，這一框架也幫助地方政府可以更有效地規劃城市公共活動空間。

圖1 UGI 確定地面溫度的高（C）、中（B）和中（A）優先級的因素

2.2 UGI 的界定

之后就應從三維上對建筑物進行評價，并統計現有的UGI。這樣有助于改善微氣候、描述可能應用于后述步驟的城市景觀。目的是確定現有健康植被的位置和急需設置UGI 之處，也包括當前建筑環境的哪些部分可以用UGI 進行改造。

2.3 為新的UGI 系統開發街道層次結構

進行針對性城市設計中，城市街道可以被視作一個建筑單元（道路、界面和前院）和兩面墻壁（建筑正面到屋頂頂部）；其方式是用植被替換、遮蔽非透水建筑表面。UGI 的選擇應重點關注街道特性，包括建筑高度（H）、街道寬度（W）、高寬比（H：W）和朝向，它們決定了太陽輻射水平。

光線充足的狹窄街道里，應優先考慮立面和地面植被，它們能更好地在夜間進行通風和降溫。當街道高寬比的增加，光照水平下降，風湍流可能增加，很少有植物能適應此情況；所以深而窄的街道中，適宜種植于立面的植物種類不多。適當的植物選擇在設計中非常重要。

2.4 根據街道特點和街區冷卻需求選擇UGI

UGI 通過增加城市中的植被冠層覆蓋率降低街道表面溫度，為空間遮擋太陽輻射；并以植被覆蓋空間表面，來降低建筑表面溫度、提供植物蒸騰冷卻，又不給城市公共空間留下大量植被冠層的陰影。

2.4.1 城市行道樹

行道樹是覆蓋街道空間的最佳手段，大規模行道樹還提供充足的蒸發蒸騰冷卻，幫助極端高溫的緩解。濃密的樹冠能提供大片樹蔭，所以闊葉樹比針葉樹更適宜被選擇。

2.4.2 城市綠色開敞空間

城市綠色開敞空間是有相對稀疏樹冠的植草區，也是城市中涼爽的“島嶼”；零星的樹木和灌木也會強化降溫效果。大幅增加城市綠地開敞空間可顯著降低城市氣溫，其空間布局和植被結構對整體降溫能力具有重要影響。

2.4.3 綠色立面

綠色立面是指攀援植物生長的墻壁、或指它們生長的棚架及類似結構，不僅防止建筑墻體的熱量吸收，還通過植物蒸騰散熱降低城市氣溫。因為安裝和維護成本的低廉，綠色立面尤其適用于地面空間和空中空間有限、樹木生長受限的高墻處。

2.4.4 綠色屋頂

白天，屋頂是城市中溫度最高的表面。屋頂綠化可以顯著降低城市氣溫，減少建筑內部空間冷卻的能源需求。當綠色屋頂被覆蓋在植被中時，能最大限度地降低表面溫度；越到炎熱的夏季，其冷卻能力就越高。

3 總結與展望

本文展現了UGI 緩解高溫的潛力、規定了UGI 的類型和其在城市街區的優先次序。具體工作如在測量UGI 降溫效應、模擬UGI 的環境效應，建立UGI 空間變化和氣溫降低之間的聯系等，可通過建模工具實現。此外，大量改進城市植被環境效應的應用模擬也不斷出現。這是一個復雜的問題，最終要結合實地測量和工具建模；當它獲得廣泛認同時，就能開發出與保護規劃類似的空間明確的規劃方式。

城市綠色基礎設施是城市高溫緩解策略的組成部分，需要與公共衛生服務同步運行，以更好地適應極度高溫。然而，很少有政府會用專門款項補助UGI 來緩解城市高溫，因此在選擇設施類型和植物種類時，必然存在對城市現狀的妥協。這些問題都需要在具體應用中充分考慮。