校園空間環(huán)境對微氣候的調(diào)節(jié)效應(yīng)及對人體舒適度的影響研究

中圖分類號：TU119；TU984.14 文獻標識碼：A文章編號：1004-9436（2025）16-0051-03

0引言

城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境日益惡化和城市熱島效應(yīng)加劇，各種極端氣候頻繁出現(xiàn)，局部空間微氣候也隨之改變。空間微氣候環(huán)境直接影響場地使用率和人體舒適度[1]。微氣候主要受地形、植被種植、周圍環(huán)境等多種因素共同調(diào)節(jié)和控制，這些因素既有自然形成的，也有人為營造的[2]。大量研究表明，城市綠地可對微氣候進行調(diào)節(jié)，改善其局部溫度、濕度和風(fēng)速等氣候參數(shù)。微氣候的調(diào)節(jié)受季節(jié)[3]、下墊面類型[4]、植被種類、植物郁閉度[5]、植物結(jié)構(gòu)[等的直接影響。校園活動空間分布廣泛、類型豐富，是師生進行戶外活動的重要場所，也是校園文化精神的載體[7]。舒適的微氣候環(huán)境能提高人體舒適度，使廣大師生更多地使用空間[8]。在實際校園建設(shè)時，使用者的主觀感受和氣候背景往往被忽略。因此，探討校園微氣候的影響因素，對提高校園空間舒適度具有重要意義。

本文以運城市鹽湖區(qū)為研究區(qū)域，當(dāng)?shù)卮呵锒虝骸⒍湎臒幔募咎攸c鮮明，因此在春夏秋冬四個季節(jié)對測試點四種下墊面微氣候進行實測，評估疏林、密林、水域、廣場四種下墊面對微氣候的調(diào)節(jié)機制，以及人體舒適度指數(shù)與微氣候因子的關(guān)系。研究結(jié)果可為運城地區(qū)校園規(guī)劃建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，推動氣候適宜性校園的營造。

1研究區(qū)域與方法

1.1研究區(qū)域概況

位于運城市鹽湖區(qū)中心，西臨學(xué)苑街，南臨涑水街，東臨堯夢湖，總面積約95萬 m² 。筆者通過實地踏勘和植物群落調(diào)查，選擇校園內(nèi)疏林、密林、水域和廣場四種下墊面為實驗樣地。

1.2實測內(nèi)容與方法

實測內(nèi)容為校園空間不同下墊面的微氣候環(huán)境，具體測試日期為春季2025年4月6日、夏季2025年7月13日、秋季2024年10月6日、冬季2025年1月5日，日測試時間為8： ，每隔一小時人工記錄讀數(shù)。主要測試參數(shù)為空氣溫度、相對濕度、瞬時風(fēng)速。其中空氣溫度和相對濕度采用 Tsto625 溫濕度計，瞬時風(fēng)速采用 Tsto405-v1 風(fēng)速儀測試，所有參數(shù)均為同時測定和記錄。

1.3人體舒適度評價

人體舒適度指數(shù)是評價不同氣候條件下人體主觀舒適度的一項生物性氣象指標，可通過溫度、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因子影響人體熱平衡[9]。按照省統(tǒng)一標準，將人體舒適度指數(shù)（K）劃分為九個等級，對應(yīng)的K值計算公式如下：

K=1.8T-0.55（1.8T-26）（1-RH）

其中K為人體舒適度值，T為空氣溫度（ C ），RH為相對濕度（ % ），V為瞬時風(fēng)速（ m/s ）。

1.4數(shù)據(jù)處理

使用Excel2023軟件對實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，使用SigmaPlot14.0軟件對人體舒適度指數(shù)值與微氣候因子（空氣溫度、相對濕度、瞬時風(fēng)速）進行皮爾遜（Pearson）相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

選取校園內(nèi)疏林、密林、水域和廣場四種下墊面為研究對象，統(tǒng)計春夏秋冬各測試時段內(nèi)空氣溫度、相對濕度、瞬時風(fēng)速的平均值，分析季節(jié)變化和日變化趨勢（見表1）。

2.1不同下墊面各微氣候因子變化特征

一是空氣溫度。春季和秋季觀測時段，校園內(nèi)各測點平均溫度從高到低依次為廣場、密林、疏林、水域。春季平均溫度為 16.95°C ，秋季平均溫度為 21.73^°C 。冬季，廣場（ 7.62^°C ） gt; 密林（ 6.98^°C ） gt; 水域（ 6.50°C ） gt; 疏林（ 6.01^qC ）。夏季密林的空氣溫度最高，為 38.1^qC ，具有保溫性好、通風(fēng)性差且起伏較小的特點；其次為廣場（ 37.0% ）、水域（ 32.99^qC ）、疏林（ 32.01qc ）。綜合分析，廣場在春秋冬季增溫效果最明顯，疏林在夏季降溫效果最明顯。疏林與密林因植被冠層遮陰及蒸騰作用，溫度略低于廣場，其中密林因郁閉度高、冠層遮蔽更完整，通風(fēng)散熱效果較差，溫度高于疏林。由于水體具有蒸發(fā)吸熱作用，水域較其他下墊面表現(xiàn)出明顯的降溫效應(yīng)。夏季植物生長茂盛，冠層遮蔽更完整，保溫效果好，所以密林空氣溫度高于其他測點。

二是相對濕度。由于運城市春季干旱多大風(fēng)，所以春季所有測點的相對濕度與其他季節(jié)相比較均較低。春季各測點相對濕度差距不大，疏林（ 17.78% ） gt; 密林（ 17.38% ） gt; 廣場（16.94） gt; 水域（ 16.65% ），平均濕度為 17.19% 。夏季和秋季，密林相對濕度最高，為 52.47% 和 32.68% ；其次為疏林、水域、廣場。冬季各測點濕度為水域 gt; 密林 gt; 疏林 gt; 廣場，平均濕度為 9.13% 。由以上分析可知，與廣場相比，疏林和密林具有一定的增濕功能，且密林增濕效果最好。因為密林植被郁閉度較高，蒸騰作用強度大，冠層可有效阻隔水分的擴散，所以密林相對濕度高于疏林；廣場為硬質(zhì)鋪裝，地表滲透性較差，吸熱快，保濕性差，所以相對濕度低于其他下墊面。

三是瞬時風(fēng)速。春季觀測時段，校園內(nèi)各測點平均風(fēng)速從高到低依次為廣場、水域、疏林、密林，平均風(fēng)速為 0.66m/s_? 夏季各測點平均風(fēng)速起伏變化不大。秋季廣場平均風(fēng)速最高為1.35m/s ，其次為水域、疏林、密林，分別為 1.31m/s 、 0.80m/s 0.69m/s 。冬季各測點瞬時風(fēng)速為廣場 gt; 水域 gt; 疏林 gt; 密林，平均風(fēng)速為 0.78m/s 。因為廣場和水域四周空間開闊，無建筑和植被遮擋，風(fēng)速波動較大，所以各季節(jié)廣場的平均風(fēng)速均較高。春夏秋季植物不斷生長，冠層及枝葉會對氣流造成一定的阻隔，削弱廊道的通風(fēng)效果，導(dǎo)致風(fēng)速顯著降低，所以密林和疏林具有一定的降風(fēng)作用；但密林的植物密度更高，疏林因植物疏密有致形成了局部的通風(fēng)廊道，所以疏林的通風(fēng)效果好于密林。

2.2熱舒適度評價分析

使用公式1計算校園四種下墊面不同季節(jié)人體舒適度指數(shù)。春季各類下墊面的人體舒適度指數(shù)K值范圍為 55.15～63.82 處于“較涼爽～舒適”狀態(tài)，其中廣場 gt; 密林 疏林 ：gt; 水域。夏季各類下墊面的人體舒適度指數(shù)K值范圍為 78.85～87.85 處于“微熱～暑熱”狀態(tài)。疏林遮陰降溫效果顯著，同時林地內(nèi)空氣流通，瞬時風(fēng)速較高，能起到降濕效果，因此夏季疏林的舒適度最高。秋季四種下墊面的人體舒適度指數(shù)K值范圍為 60.42～67.42 ，處于“很舒適”狀態(tài)。冬季四種下墊面的人體舒適度指數(shù)K值范圍為 47.36～49.52 ，評價均為微冷（較舒適）。

表1不同季節(jié)各下墊面微氣候因子變化情況

綜合分析，不同下墊面對四個季節(jié)微氣候的調(diào)節(jié)作用不同，從下墊面類型來看，春季廣場最為舒適，夏季疏林較為舒適，秋季疏林、密林、水域、廣場均舒適，冬季四種下墊面舒適性差別不大。因此春季應(yīng)增溫通風(fēng)，優(yōu)先選擇無遮擋、光照充足的廣場區(qū)域；夏季以降溫降濕為主，優(yōu)先選擇有高大落葉喬木的疏林區(qū)，避免在密林和廣場區(qū)域活動；秋季廣場溫度較高，可選擇密林、疏林和水域；冬季應(yīng)優(yōu)先選擇廣場，避免在水域周邊活動。

2.3舒適度指數(shù)與微氣候因子相關(guān)性分析

運用皮爾遜（Pearson）相關(guān)性分析法計算人體舒適度指數(shù)與微氣候因子之間的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，人體舒適度指數(shù)與空氣溫度、相對濕度均呈顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.993、0.934。人體舒適度指數(shù)與瞬時風(fēng)速呈負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.478。

3結(jié)語

本文對校園內(nèi)疏林、密林、水域和廣場四種下墊面的溫度、濕度與風(fēng)速進行實地測試，計算春夏秋冬各下墊面的人體舒適度。研究發(fā)現(xiàn)，春季疏林和水域為較涼爽，廣場和密林為很舒適，最舒適的為廣場；夏季密林和廣場為暑熱，水域為微熱，疏林最舒適；秋季各下墊面均表現(xiàn)為很舒適；冬季各下墊面均表現(xiàn)為微冷，秋冬季節(jié)四種下墊面舒適性差別不大。因此，校園在進行規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)空間環(huán)境調(diào)節(jié)微氣候因子的特征，合理選擇下墊面的類型，以改變局部微氣候環(huán)境，提升師生人體舒適度。由于本研究僅選取了疏林、密林、水域和廣場四種下墊面，和空氣溫度、相對濕度和瞬時風(fēng)速三種微氣候因子，缺少對其他下墊面和光照強度、熱輻射等評價的實測。因此，在今后的相關(guān)研究中，應(yīng)考慮其他因素對校園空間環(huán)境的綜合影響。

參考文獻：

[1]Mahmoud AHA.Analysis of the microclimatic and humancomfort conditions in anurban park in hot and arid regions[J].Building and environment，2011，46（12）： 2641-2656.

[2］趙彩君.風(fēng)景園林與城市微氣候[J].風(fēng)景園林，2018（10）：4.

[3」范舒欣，李坤，張夢園，等.城市居住區(qū)綠地小微尺度下墊面構(gòu)成對環(huán)境微氣候的影響［J」.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，43（10）：100-109.

[4］彭，張晨，耿虹.景觀下墊面對夏季微氣候的影響及優(yōu)化策略研究：以河北省隆堯縣為例［J］.中國園林，2017，33（10）：79-84.

[5］黃雪揚，王藍青，李大鵬，等.高校校園道路小氣候及人體舒適度的影響研究［J].建筑，2023，49（4）：25-29.

[6」郭亞男，王愛霞.半干旱區(qū)城市廣場過渡季空間特征對微氣候的調(diào)控效應(yīng)研究［J].中國園林，2021，37（7）：107-112.

[7］蔡凌豪.大學(xué)校園記憶的開放空間建構(gòu)淺論［J］.風(fēng)景園林，2018，25（3）：15-24.

[8］趙凌君，李麗，周孝清，等.廣州地區(qū)校園夏季室外熱環(huán)境舒適性研究［J].建筑科學(xué)，2016，32（8）：93-98.

[9］姚玉敏，郭亞麗，關(guān)振，等.夏冬季城市公園微氣候?qū)θ梭w熱舒適度影響研究：以合肥市杏花公園為例［J］.安陽工學(xué)院學(xué)報，2024，23（6）：88-96.