基于微氣候調節(jié)的盆地城市公園空間營造策略

李成艷，王 寬

(南華大學 建筑學院，湖南 衡陽 421000)

1 引言

風景園林小氣候環(huán)境是影響人居環(huán)境質量的重要因素之一。近年來，微氣候研究成為學科發(fā)展的重要議題 ，對改善人居環(huán)境，提高人們的生活品質，促進城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。多數(shù)學者認為，地形、水體、植物群落和建筑布局等風景園林設計要素對城市小氣候形成有著重要作用[2]。城市公園因其復雜的表面結構，會影響空間的熱舒適度和人體能量平衡。因此，結合盆地地形探究城市公園建成環(huán)境中各景觀要素對微氣候的影響顯得極為重要。

2 微氣候與城市公園

2.1 微氣候概念定義

氣候按尺度的大小可分為大氣候，中氣候，地區(qū)氣候以及微氣候。關于微氣候的概念定義，相關學者針對不同的研究角度提出了微氣候的定義，雖表述不同，但總的來說，都認為小氣候研究的是有限區(qū)域內的氣候狀況，具有明顯的小尺度特征。國內學者傅抱璞進一步指出，小氣候是因局部因素影響而形成的與大氣候特征不同的微氣候環(huán)境，包括氣溫、降水、風速、空氣溫度，相對濕度和太陽輻射等因子。

2.2 景觀單元的構成形式

公園景觀空間的構成是不同類型空間相互組織與串聯(lián)的統(tǒng)一體，在空間單元的形成過程中，不同地域的尺度大小，空間中的相對位置，景觀要素的構成密度等因素，對區(qū)域微氣候營造具有重要作用。地形、水體、植物群落、構筑物組成風景園林四大構成要素，彼此相互依托，相輔相成的構成城市公園景觀藝術空間。作為造園要素，各自都有獨特的個性以及鮮明的外部特征，可以作為單獨的園林欣賞對象而存在。研究表明，公園綠地通過降低溫度，增加濕度，減少風速能有效的改善空間微氣候，提高人體舒適度[3]。合理運用城市公園的小氣候調節(jié)功能及其組成結構與空間景觀格局之間的聯(lián)動性，可為城市綠地空間景觀空間設計提供參考依據(jù)。

2.3 微氣候調節(jié)因子

國內外研究表明，在所有的氣候因子中，溫濕度和風速的變化對微氣候產生的影響最大。不同氣候因子之間相互影響，任何因子的改變都會影響其他因子的特性。氣候的形成源于太陽輻射，以此將能量傳遞給下墊面地表和空氣，產生不同的地表溫度和空氣溫度。由于空氣從高氣壓向低氣壓運動時產生的流動效果而形成風，通過風的作用效果可以調節(jié)空氣中的溫度，濕度，促進空氣流通，改善區(qū)域空氣質量。下墊面、大氣氣流、太陽輻射是形成空氣溫度的主要因素。不同下墊面類型的風速和溫濕度有明顯的差異，從而影響局部的微氣候環(huán)境。濕度代表了空氣的干濕程度，就微氣候而言，主要探討的是空氣中的相對濕度。由于相對濕度與溫度之間呈負相關，所以夏季氣溫高而濕度低，冬季氣溫低而濕度大。通過調節(jié)微氣候影響因子，可以營造局部良好的小氣候環(huán)境，進一步改善城市熱島效應，從而提升人居環(huán)境，促進城市區(qū)域發(fā)展。

3 盆地地形影響下的氣候特征及影響因子分析

3.1 盆地城市氣候特征

地形地貌對城市的發(fā)展與建設產生影響與制約，是塑造城市空間結構的主要因素。我國幅員遼闊，不同的地形地貌形成多種氣候類型，相同的地形地貌因特點的差異也可以形成不同的氣候特點。盆地四周高，中間低，獨特的地理地貌決定了鮮明的氣候特征，地表起伏，高差變化明顯，夏季高溫少雨，冬季低溫潮濕。四周高大的山脈阻擋了寒潮的入侵，對盛行風產生影響，地形閉塞，夏季氣流不易擴散，易形成城市熱島效應。高聳的山脈成為低層空氣流動的障礙，可以阻擋寒潮的入侵，因此，高大山脈的兩側往往是氣候的分界線。

3.2 景觀構成要素對小氣候的影響

園林景觀中的山、水、植物和建筑等園林要素的組合以及搭配形成的不同景觀單元皆會影響微氣候的調節(jié)與營造[4]。室外熱環(huán)境的形成受多種因子相互影響，在公園景觀設計中應結合景觀要素采用復合策略的方式營造空間熱舒適環(huán)境。通過不同園林要素的組合，形成了不同類型的空間結構，在引導空間視線，制造視覺特色的同時，營造令人適宜的局域微氣候。

3.2.1 地形

地形代表了地表的綜合狀態(tài)，包括地貌和地質狀況。地形影響著介于不同地形朝向所獲得的光照和水分不同，因而地形對小氣候的影響主要表現(xiàn)在太陽輻射的不一致以及地形對氣流產生的作用。所以說，地形影響著太陽輻射、空氣溫濕狀態(tài)及區(qū)域風環(huán)境的形成[5]。地形影響著公園的整體布局和景觀效果，是聯(lián)系整個空間環(huán)境的紐帶。不同的地貌決定了城市公園的選址與空間布局，影響著空間的地表特征及其形態(tài)效果。

3.2.2 水體

作為影響小氣候效應的重要因素，水體面積對局部小氣候營造起著重要作用。水體比熱容大，吸熱后溫度上升較慢，有利于緩解城市熱島效應。研究發(fā)現(xiàn)，水體增濕和調節(jié)風速的作用明顯，且7.5%面積占有率的水體能改善周邊20 m范圍內的溫度場和濕度場，調節(jié)區(qū)域氣候[6]。同時，濕地在降溫，增濕，增加負氧離子濃度等方面發(fā)揮著重要的作用，小氣候效應強度與距離水體距離呈正相關[7]。

3.2.3 植物群落

作為園林景觀設計的重要組成部分，植物群落能有效通過植物葉片的阻擋以及自身的蒸騰作用，影響周邊環(huán)境的溫度和風速。大量研究表明，植物群落具有明顯的降溫效應，對于改善城市空間熱環(huán)境，提升人體舒適度有重要作用。在滿足空間需求的情況下，通過優(yōu)化植物群落，增加植物覆蓋率，兼顧不同植物的冠層結構、郁閉度以及空間種植密度等方式調節(jié)微氣候舒適度。

4 基于微氣候調節(jié)的盆地城市空間營造策略

城市小氣候的直接影響因子包括空氣溫度、相對濕度、太陽輻射和風速方向等，要營造一個宜人的公園小氣候環(huán)境，需要對地形、植物、水體、構筑物等造園要素結合氣候影響因子進行綜合處理。不同景觀要素的組合會形成差異化的局域小氣候，結合微氣候影響因子進行場地布局與城市公園景觀空間營造，增大與景觀建成空間的接觸面，從而改善局部微氣候環(huán)境(表1)。

表1 風景園林要素構成與微氣候調節(jié)空間營造要點

4.1 利用地形

盆地地形影響著城市的選址，總體布局和規(guī)劃設計，小地形作為園林設計的骨架，是人類活動的基礎，可以對利用地形，根據(jù)空間關系營造地形等來調節(jié)局地小氣候。《園冶》立基篇中“凡園圃立基，定廳堂為主。先乎取景，妙在朝南” 強調了地形、朝向等對空間的影響以及取景對整體空間營造的重要作用。起伏的地形對冷熱溫差產生局地作用，形成地域性大氣循環(huán)，可改善熱力環(huán)流，加強空氣的流通與分散。盆地地形下獨特的地質環(huán)境所形成的山谷風，水陸風，地形風等為改善城市生態(tài)氣候環(huán)境創(chuàng)造了重要的生物氣候條件。通過地形的疏導，在夏季主風向上設置景觀收集和引導風流，強化夏季風的影響，加強空氣的流通；同時，結合林地，山石等造園要素阻隔冬季冷風，減弱冬季風對城市公園活動空間的影響。

4.2 水體設計

水的比熱差異影響周圍環(huán)境，使其具有冬暖夏涼的特性。結合風的流動可降溫、增濕，順應盛行風向的水體景觀能更好地提高微氣候舒適度[8]。水體面積的大小和形態(tài)布局影響小氣候調節(jié)效應，水體面積增大而小氣候調節(jié)效應增強，集中布局水體能進一步提高小氣候調節(jié)效果[9]。合理組織水體的大小，分布形態(tài)，根據(jù)不同的水體形式，動靜結合，可在風口處設計水景景觀，加速風的流動。充分利用夏季風和局地風，結合盆地的地形地貌和水體環(huán)境，改變局部氣流，降低周邊環(huán)境溫度，調整改善公園小氣候。

4.3 合理的植物配置

盆地地區(qū)夏熱冬冷，遮陽、通風、隔熱和防雨是微氣候調節(jié)的重點。夏季利用植物設置形成風道，改善通風效果；冬季形成風障，控制風行、風力和風速[10]。綠化是調節(jié)微氣候環(huán)境的有效措施，通過減小氣溫波動，將落葉闊葉植物與常綠植物相結合進行空間布局設計，滿足夏季遮蔭，冬季納陽的環(huán)境要求，達到綠化布局的最優(yōu)化，營造較為舒適的園林景觀空間。同時，通過搭配結合喬-灌-草、喬-灌、喬木背景林、綠籬、立體植物等構建植物復層配置形式，增設垂直綠化，提高綠化覆蓋率，緩解夏季極端熱感受[11]。

4.4 營造城市通風廊道

由于盆地地形的局限性，地勢較低，空氣的流動性較弱，夏季高溫少雨，地域氣候特征顯著。對于盆地城市而言，充分利用城郊邊緣地段通風口，營造城市通風廊道，引入自然風；營建冷空氣生成區(qū)，形成城市公園內部微循環(huán)，是改善公園通風條件的重要調節(jié)方式[12]。通過對不同空間單元進行功能與區(qū)塊劃分能有效的形成城市通風廊道，減溫增濕，提升空氣的流動性，增強空間氣候舒適度。在設計時，調控空間結構的變化來改變風速風向，預留風口，形成風道，使得外部環(huán)境與城市公園擁有較好的微氣候循環(huán)條件。

4.5 優(yōu)化景觀空間

對于空間關系的表達，進行微氣候調節(jié)的意義在于營造一個舒適的空間環(huán)境。結合群植樹木與大面積水體的布局建設相結合，加強對城市公園草地的灌溉和養(yǎng)護，能有效調節(jié)局地小氣候[13]。由于微氣候的小尺度特征，是對有限區(qū)域內的氣候狀況進行調節(jié)，所以能有效提升人性化空間尺度的品質。由于盆地夏熱冬冷的氣候特征，設計應考慮向南界面不同空間的圍合程度，利用植物群落或構筑物針對不同的氣候特點提供夏季的遮蔭，冬季足夠的日照條件。地面鋪裝所選取的材料，肌理與形式應結合景觀空間的功能。綜合考慮材料的反光率，熱輻射率，以營造宜人的小氣候條件。

5 結語

地形、水體、植物群落以及建筑物等風景園林設計要素對城市公園局地小氣候營造有著重要作用。基于盆地的氣候環(huán)境特色，對于公園景觀中微氣候的營造策略主要有以下幾點：首先，夏季注重空間遮陽和促進自然通風；冬季增加日照，減輕寒潮氣流影響；其次，通過豐富綠化植被，水體等下墊面類型，提升優(yōu)化城市公園景觀空間的整體布局形式，植物群落配置等，調節(jié)和營造局域微氣候環(huán)境；最后，充分把握盆地地形影響下的微氣候要素之間的相互作用肌理，結合城市風景園林設計要素因地制宜地合理安排城市公園功能布局，組織空間流線與結構，調節(jié)場地微氣候環(huán)境，營造人性化的城市宜居環(huán)境。

由于城市微氣候的研究地域性差異顯著，不同氣候區(qū)對調節(jié)微氣候的需求和方向存在本質差別，本文就盆地地形影響下的盆地城市公園微氣候營造提出適宜性策略，具體的形態(tài)設計，空間布局以及量化指標需要因地制宜的結合場地地域氣候特征進行優(yōu)化分析。