福州冬季距市區(qū)不同距離竹類園舒適度對比研究

陳梓茹，傅偉聰，陳晶茹，朱志鵬，董建文

(福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院，福建 福州 350002)

福州冬季距市區(qū)不同距離竹類園舒適度對比研究

陳梓茹，傅偉聰，陳晶茹，朱志鵬，董建文

(福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院，福建 福州 350002)

摘要：采用“綜合舒適指數(shù)”這一生物氣象指標，評價了距市區(qū)不同距離梯度3個竹類園對人們戶外活動舒適程度的影響。結(jié)果表明：①在冬季，3個竹類園對周圍環(huán)境均有一定降溫增濕作用，烏山竹類園平均降溫率最大，達0.148%，福州森林公園竹類園平均增濕效應(yīng)最大(10.33%)；②在一日中對人體舒適度感覺最好和感覺舒適時間最長的是福州國家森林公園竹類專類園(7h)。

關(guān)鍵詞：福州;竹類園;小氣候;人體舒適度

收稿日期：2015-07-02

基金項目：森林公園綠色名錄與森林風景資源培育技術(shù)項目(編號：201404315)資助

作者簡介：陳梓茹(1992—)，女，福建長汀人，碩士，主要從事風景園林學(xué)研究。

通訊作者：董建文(1968—)，男，福建長汀人，教授，主要從事風景園林學(xué)研究。

中圖分類號：S795

文獻標識碼：A

文章編號：編號：1674-9944(2015)08-0071-04

Abstract:Based on a biology meteorological index called “synthesis comfort index”, the article evaluates the effect of three bamboo gardens at different distances from downtown on the degree of comfort in human outdoor activities. Results show that firstly, in winter, 3 bamboo gardens all have the function of certain cooling and humidification on ambient environment. The average rate of temperature drop of Wushan Mountain is the highest which reaches 0.148%, and average effect of increasing humidity of bamboo garden in forest park of Fuzhou is the best (10.33%); secondly, during a day, the best comfortable degree of human body and the longest time for human to feel comfortable are in bamboo specialized garden (7h) of Fuzhou National Forest Park.

1引言

竹類園作為一種常見的游憩林，因其具有獨特的美學(xué)觀賞價值、豐富的文化內(nèi)涵和良好的生態(tài)效益[1]備受人們喜愛。目前，對竹類園的研究主要集中于其碳釋氧、保持水土、防風減噪的生態(tài)功能[2~5]和栽培利用[6，7]、景觀價值[8~10]等方面，而對竹林各項人體保健功能指標包括溫度、濕度、風速、氣壓等人體舒適度等的研究還很少，對于福州地區(qū)對市區(qū)周邊竹林的舒適度研究鮮見報道。筆者選擇福州1~2月(冬季)市民春節(jié)出游高峰期對市區(qū)、近郊、遠郊典型的竹類園：烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國家森林公園竹類專類園進行舒適度研究，通過對三個竹類園溫度、濕度、風速的定量化研究，比較城市中不同地區(qū)竹類園調(diào)節(jié)小氣候及人體舒適度的差異，為城市園林規(guī)劃設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2研究地概況

福州，位于北緯25°15′~26°39′，東經(jīng)118°08′~120°31′，屬典型的亞熱帶季風氣候，氣溫適宜，溫暖濕潤，四季常青，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，夏長冬短，無霜期達326 d。年平均日照數(shù)為1 700~1 980 h；年平均降水量為900~2 100 mm；年平均氣溫為20~25℃，最冷月1~2月，平均氣溫為6~10℃；最熱月7~8月，平均氣溫為33~37℃。極端氣溫最高42.3℃，最低-2.5℃。年相對濕度約77%。常出現(xiàn)熱島效應(yīng)，福州為盆地地形，夏季中午氣溫高達36℃以上。主導(dǎo)風向為東北風，夏季以偏南風為主。7~9月天氣炎熱，是臺風活動集中期。

研究地分別位于福州市市區(qū)的城區(qū)竹類園：烏山竹類園(東經(jīng)119°25′，北緯26°07′)；距市區(qū)約10 km的近郊竹類園：福建農(nóng)林大學(xué)百竹林(東經(jīng)119°23′，北緯26°08′)；距市區(qū)約20 km的遠郊竹類園：福州國家森林公園竹類專類園(東經(jīng)119°28′，北緯26°08′)，見表1。

表1　調(diào)查地概況

3實驗研究方法

3.1　實驗地設(shè)置

樣地選擇：①烏山竹類園林內(nèi)，②烏山竹類園林緣，③福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林內(nèi)，④福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林緣，⑤福州國家森林公園竹類專類園林內(nèi)，⑥福州國家森林公園竹類專類園林緣。

3.2　測試內(nèi)容與方法

選擇2015年1~2月(福州冬季最冷月)晴朗天進行觀測，觀測時間為7:00~19:00，同一用地每隔2 h觀測1次。用3臺Kestrel NK4 500便攜式氣候測量儀分別在3個實驗點連續(xù)觀測10 d(冬季小氣候的日變化取10 d觀測平均值)。同步記錄溫度、濕度、風速等小氣候值。每個觀測點設(shè)3個重復(fù)。數(shù)據(jù)使用 Excel2007 和 SPSS19.0 分析軟件進行處理(表2)。

表2　郁閉度、植物種類、硬質(zhì)鋪裝面積比　%

3.3　測試儀器

采用美國NK5920 Kestrel 4500便攜式氣候測量儀進行監(jiān)測，儀器溫度測定范圍為-29~70℃，分辨率為0.1℃；濕度測定范圍為0~100%RH，分辨率為0.1%RH；風速測定范圍為0.40~40 m/s，分辨率為0.1 m/s。

3.4　研究方法

國內(nèi)外關(guān)于人體舒適度的研究方法很多[11~13]，綜合考慮溫度、濕度、風速對人體舒適度的影響，本實驗選用陸鼎煌提出的“綜合舒適指數(shù)”評價福州市現(xiàn)有竹類植物園的小氣候舒適度，計算公式如下[14]：

S=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)

式中：S為綜合氣候舒適度指數(shù)，T為氣溫(℃)，RH為相對濕度(%)，V為風速(m/s)。S與人體舒適度的劃分標準如表3所示。

表3　人體氣候舒適度指數(shù)評價標準

降溫率計算公式為[15]：

式中：TN為降溫率(%)；Tn為樣地樹木陰影中值心1.5 m處氣溫的測定值(℃)；To為樣地外空曠地氣溫對照值(℃)。若TN值>0，則說明樣地內(nèi)氣溫低于空曠地氣溫，有降溫的作用。值越大，說明降低氣溫的作用越強；反之，則越弱。

增濕率計算公式為[16]：

式中：FN為增濕率(%)；Fn為樣地樹木陰影中心1.5m處相對濕度值(%)；Fo為樣地外空曠地相對濕度對照值(%)。若FN值>0，說明地內(nèi)相對濕度高于空曠地相對濕度，則森林植物群落達到增加相對濕度的作用。FN值越大，證明該群落增加相對濕度的作用越強；反之，則越弱。

4結(jié)果與分析

4.1　3個竹類專類園的溫度比較

4.1.1氣溫的日變化規(guī)律

由圖1可以看出，3個竹類園氣溫日變化數(shù)據(jù)中，林內(nèi)日平均氣溫最低的是福州森林公園竹類專類園(13.04℃)，其次為福建農(nóng)林大學(xué)百竹林(13.28℃)，烏山竹類園日平均氣溫最高為14.77℃。林緣日平均氣溫最低是福建農(nóng)林大學(xué)百竹園(13.95℃)，其次為福建森林公園竹類專類園(14.15℃)，最高為烏山竹林14.9℃。在觀測時段內(nèi)，各觀測點均表現(xiàn)為早上7:00達到一天氣溫最低值，之后逐漸上升，氣溫變化的幅度較大，13:00~15:00之間達到一天氣溫最高值，隨后又開始下降，氣溫變化幅度變小。氣溫日變化動態(tài)呈單峰型分布。

注：1.烏山竹類園林內(nèi)；2.烏山竹類園林緣；3.福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林內(nèi)；4.福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林緣；5.福州國家森林公園竹類專類園林內(nèi)；6.福州國家森林公園竹類專類園林緣，下同圖1　氣溫日變化

4.1.2降溫率比較

在觀測時間內(nèi)，3個竹園氣溫日變化幅度平緩，但仍有明顯的峰值出現(xiàn)(圖1)。在7：00以前，位于市區(qū)的烏山竹類園林內(nèi)溫度高于林緣溫度，體現(xiàn)了其較強的保溫功能；而位于近郊的福建農(nóng)林大學(xué)百竹林以及福州森林公園竹類專類園林內(nèi)溫度均低于林緣溫度，且烏山竹類園的林內(nèi)、外溫度均高于福建農(nóng)林大學(xué)百竹林以及森林公園竹類專類園林內(nèi)、外溫度。主要原因是由于烏山竹類園位于市區(qū)，受到城市的熱島影響較為嚴重，竹林林冠層的覆被作用阻緩了熱量的散發(fā)，從而使林內(nèi)氣溫高于林外[17]。

由表2可知，在7:00~9:00時，3個竹林中烏山竹類園保溫效果強一些。11:00之后，3個竹林的降溫效應(yīng)開始增加，部分原因是竹林中植物的蒸騰作用，從環(huán)境中不斷吸收熱量來降低林內(nèi)環(huán)境空氣的氣溫；另一部分原因是由于竹林具有一定的郁閉度，阻擋了陽光直射從而降低了溫度。在表2中，烏山竹類園的平均降溫率達0.148%，降溫幅度最大，最大降溫幅度為1.8℃，降溫效應(yīng)極為明顯。其次為福州國家森林公園竹類園(0.075%)，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林降溫率最低，僅為0.049%。由此可見，3個地理位置不同的竹林降溫功能：烏山竹類園<福建農(nóng)林大學(xué)百竹林<福州森林公園竹類專類園。

4.2　3個竹類園的相對濕度比較

4.2.1相對濕度的日變化規(guī)律

由圖2可見，觀測時段內(nèi)距市區(qū)不同距離梯度的3個竹類專類園林內(nèi)、外相對濕度變化均呈明顯的“U”字型分布，變化范圍于37.7%~80.3%。其中，福州國家森林公園竹類專類林內(nèi)、外日平均相對濕度最高，為69.78%、63.66%，福建農(nóng)林大學(xué)百竹園林次之，為58.6%、55.72%，烏山竹類園日平均相對濕度最低，為47.97%、47.23%。3個竹類園林內(nèi)日平均相對濕度均大于林緣日平均相對濕度。

竹類園內(nèi)相對濕度較大的原因可能是森林這種特殊的下墊面對于增加相對濕度具有重要的作用，森林具有一定的蒸散能力，增大了園內(nèi)的水汽含量，再加上氣溫較林外低，風速又小，亂流交換，從而使相對濕度增加[18]。這說明距市區(qū)不同距離等級梯度下，竹類園的增濕效果有所差別，距市區(qū)越遠則竹類園的增濕效果更加明顯。

表4　3個竹類園降溫率與增濕率的日變化規(guī)律　%

圖2　相對濕度日變化

4.2.2增濕率比較

在表1中，福州森林公園竹類專類園平均增濕效應(yīng)最大，為10.33%，最大增濕幅度為20.18%，其次為福建農(nóng)林大學(xué)百竹林，為5.13%，最大增濕幅度達13.10%，而烏山竹類園的增濕效應(yīng)最差為1.72%，最大增濕幅度僅為12.00%。烏山竹類園增濕效應(yīng)最大時段為9:00；而福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州森林公園竹類專類園增濕效應(yīng)最大的時段分別為13：00和15：00。

4.3　3個竹類專類園風速日變化

從圖3可以看出，雖然平均風速變化波動較大且雜亂，但從總體看，3個竹類園均為林內(nèi)風速<林緣風速，且在11:00~13:00之間會出現(xiàn)一個最大值，這是由下墊面一天中受到太陽輻射熱不同所引起的[19]。可見竹類園有很好的降低風速作用，且降低風速的效果；福州國家森林公園竹類專類園>福建農(nóng)林大學(xué)百竹林>烏山竹類園，原因可能是園內(nèi)的植物對于降低風速的亂流作用起到很好的作用[20]。烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國家森林公園竹類專類園內(nèi)平均風速的日變化范圍分別為0.2~0.9 m/s、0~ 0.33 m/s、0~0.25 m/s。

4.4　3個竹園舒適度比較

根據(jù)人體舒適度的計算公式S=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)，計算出不同時刻的S均值。參考S與舒適度之間的關(guān)系(表2)可知，在冬季，S值越低，人體感覺越舒適。各時間段的S值反映了一天中不同時間的舒適度情況，對城市居民的影響也不同。

圖3　風速日變化

由表3可以看出，在與市區(qū)不同距離等級梯度下，不同的下墊面，在不同的氣溫、相對濕度和風速的綜合作用下表現(xiàn)出不同的舒適度。結(jié)果表明：冬季一天中，烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國家森林公園竹類專類園綜合舒適度指數(shù)(S)的大體趨勢為先減后增，三個不同區(qū)域竹類園的舒適度出現(xiàn)時間段各有不同，分別為11:00~13:00，19:00以及13:00~15:00，主要原因是烏山竹類園和福州國家森林公園竹類專類園林內(nèi)郁閉度較低，在11:00~15:00時間段林內(nèi)陽光輻射較大，導(dǎo)致林內(nèi)溫度升高，從而舒適度較高。而福建農(nóng)林大學(xué)百竹林郁閉度較高，使得在傍晚19:00時段竹林內(nèi)風速小，散溫慢，從而舒適度較高。

三個竹林舒適度均為林緣大于林內(nèi)，主要原因在于冬季氣溫較低，林外陽光直射強度大于林內(nèi)。綜合各下墊面人體感覺舒適的時間分別為：福州國家森林公園竹類專類園(7 h)>福建農(nóng)林大學(xué)百竹林(4 h)>烏山竹類園(3 h),見表5。

表5　不同時刻烏山竹林、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國家森林公園竹類專類園舒適度比較

5結(jié)論與討論

3種與市區(qū)不同距離的竹園，比較舒適的是福州國家森林公園竹類專類園，其次是福建農(nóng)林大學(xué)百竹林，最后是烏山竹類園。

在降溫率方面，3個竹園中，烏山竹類園降溫率最大，福州森林公園竹類專類園次之，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林最小。從冬季保溫的角度，適當疏林可以減少竹林郁閉度，增加陽光直射，從而提高林內(nèi)溫度以及人體舒適度感受。

在增濕率方面，3個竹園中，福州森林公園竹類專類園增濕率最大，烏山竹類園次之，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林最小。在降低風速方面，3個竹園中，福州國家森林公園竹類專類園最大，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林次之，烏山竹類園最小。

從降低風速的角度，增大竹林面積以及在林緣適當密植可以達到增加竹林降低風速的效果，從而提高竹林給人體帶來的舒適度感受。

本文以福州市較為典型的3個竹類園為研究對象，在1~2月中旬展開了研究。綜合烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國家森林公園竹類專類園林內(nèi)及林外道路的降溫、增濕和改善人體舒適度的作用，位于遠郊的福州國家森林公園竹類專類園調(diào)節(jié)小氣候的功能最佳，為冬末春初季節(jié)交替之際人們外出游玩提供一個良好的選擇，也為城市園林規(guī)劃設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，并為竹類園規(guī)劃提供指導(dǎo)。

本研究主要針對福州冬季距市區(qū)不同距離梯度的竹類園在人體舒適度方面進行對比。研究的林型范圍小，并且，從人體宜居性的角度看，城市森林在降溫增濕以及降低風速效應(yīng)在7、8月更為重要，因此在之后的研究中，可考慮對多種林型進行觀察與研究，以期探討城市森林對人體舒適度影響的差異性，為人們外出游玩提供參考。

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Comparison of Comfort Level in Special Bamboo Garden at

Different Distance From Downtown in Winter of Fuzhou

Chen Ziru, Fu Weicong, Chen Jingru, Zhu Zhipeng, Dong Jianwen

(CollegeofLandscapeArchitecture,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)

Key words: Fuzhou; bamboo garden; microclimate; the comfortable degree of human body