綠地對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境的影響綜述及其規(guī)劃策略研究

賀松

摘 要：從城市居住區(qū)熱環(huán)境的角度出發(fā)，歸納總結(jié)綠地對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境影響。并基于改善居住區(qū)熱環(huán)境目的，從綠化規(guī)模、綠地布局、植物配置等三方面提出具體的居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)控策略。

關(guān)鍵詞：居住區(qū)；綠化覆蓋率；綠地布局；熱環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：TU985.12+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）18-0129-02

Abstract： From the point of view of the thermal environment of urban residential areas， this paper summarizes the influence of green space on the thermal environment of residential areas. Based on the purpose of improving the thermal environment of residential areas， the paper puts forward specific strategies of planning， designing and controlling residential areas from three aspects： the scale of greening， the layout of green space and the allocation of plants.

Keywords： residential area； green coverage； green space layout； thermal environment

引言

綠地主要通過(guò)降溫、增濕、遮陽(yáng)、改變風(fēng)速風(fēng)向和產(chǎn)生林地風(fēng)等五個(gè)方面對(duì)居住區(qū)尺度的熱環(huán)境進(jìn)行影響、改善與調(diào)節(jié)，程度隨綠化規(guī)模、綠地布局方式、綠地形式及形態(tài)等不同而有所差異。

1 綠化規(guī)模對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)

1.1 綠化覆蓋率

一般情況，居住區(qū)內(nèi)的綠化覆蓋率與溫度為明顯的反比關(guān)系。在其他條件不變的情況下，居住區(qū)綠化覆蓋率每增加10%，溫度則會(huì)降低0.2-0.9℃。

李延明對(duì)北京市通過(guò)采用遙感影像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)城市的熱島問(wèn)題的嚴(yán)重程度與城市的綠化覆蓋率呈反比關(guān)系，也就是說(shuō)，城市綠化覆蓋率指標(biāo)值越大，城市熱島問(wèn)題明顯較輕。其他條件相同的情況下，城市綠化覆蓋率為30%，熱島效應(yīng)能一定程度得以改善，如期望城市熱島效應(yīng)很小，城市的綠化覆蓋率需大于50%。

劉夢(mèng)飛以北京大學(xué)地理系繪制的氣溫等溫圖與500×500m2的網(wǎng)格中城市綠化覆蓋率為基礎(chǔ)，研究分析得出：城市的綠化覆蓋率與城市氣溫存在顯著的負(fù)相關(guān)性。在其他條件不變的情況下，城市綠化覆蓋率每增加10%，理論上，城市溫度會(huì)降低2.6%左右。在全天中，晚上的城市綠化降溫的能力強(qiáng)于日間，綠化覆蓋率每增加10%，晚上的溫度一般可以降低3.0%左右。同時(shí)，當(dāng)一個(gè)城市或地區(qū)的綠化覆蓋率高達(dá)50%，城市氣溫最大降幅可達(dá)到15%。

胡永紅、秦俊為研究多層居住區(qū)綠化因子與溫度的關(guān)系，選擇用地面積在5萬(wàn)m2，共14個(gè)樣本居住區(qū)，進(jìn)行TM地表溫度反演，結(jié)果顯示，居住區(qū)氣溫與綠化覆蓋率存在極顯著線(xiàn)性負(fù)相關(guān)。當(dāng)居住區(qū)內(nèi)完全沒(méi)有種植綠色植被時(shí)，小區(qū)的氣溫高達(dá)36℃，此后，當(dāng)居住區(qū)綠化覆蓋率每增加10%，小區(qū)氣溫降幅可達(dá)0.2℃。根據(jù)《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50180-93）（2016年版）規(guī)定的居住區(qū)綠化覆蓋率最低值為30%計(jì)算，通過(guò)綠化可將使居住區(qū)溫度降低0.6℃。

1.2 平均綠地圖斑面積

一般情況，當(dāng)居住區(qū)內(nèi)平均的綠地圖斑面積小于100m2，基本對(duì)居住區(qū)的溫度、濕度等熱環(huán)境無(wú)明顯的改善；當(dāng)居住區(qū)內(nèi)平均的綠地圖斑面積大于1600m2，對(duì)居住區(qū)的溫度、濕度等熱環(huán)境改善才較為明顯。

高凱，秦俊等為研究居住區(qū)綠化形狀與溫度的關(guān)系，通過(guò)采用TM衛(wèi)星反演和航空影像結(jié)合技術(shù)，選擇綠化覆蓋率35%左右的居住區(qū)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示：居住區(qū)溫度與綠地斑塊面積（綠地面積/綠地圖斑數(shù)量）呈現(xiàn)較為明顯的線(xiàn)性負(fù)相關(guān)性，與綠地圖斑密度（綠地圖斑數(shù)量/綠地面積）呈現(xiàn)較為顯著的線(xiàn)性正相關(guān)性，但與綠地圖斑形狀無(wú)明顯相關(guān)性。通過(guò)軟件分析得到，在居住區(qū)綠化覆蓋率一定時(shí)，當(dāng)平均綠地圖斑面積規(guī)模少于100m2，綠化對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境無(wú)明顯改善作用。隨著規(guī)模增大，綠化對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境改善越來(lái)越明顯，當(dāng)規(guī)模為1600m2，可使居住區(qū)溫度降低1.5℃。

2 綠地布局模式對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)

研究表明，相同綠化面積條件下，集中式綠地布局優(yōu)于分散式綠地布局，主要體現(xiàn)在降溫和通風(fēng)方面。

2.1 集中式綠地布局與分散式綠地布局對(duì)溫度的影響

宋培豪通過(guò)對(duì)某大學(xué)宿舍區(qū)進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示：成片的綠地周邊溫度明顯低于分散設(shè)置的綠地周邊溫度，一方面由于成片的綠地周邊植物溫蒸騰效果強(qiáng)于分散的綠地，另一方面，成片的綠地更容易充分發(fā)揮綠色植被的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，形成“城市冷島”。

2.2 集中式綠地布局與分散式綠地布局對(duì)通風(fēng)的影響

同時(shí)宋培豪研究也表明，集中式綠地布局比分散式綠地布局更有利于居住區(qū)的通風(fēng)，由于集中式綠地與建筑形成的空間較明晰、有序，空氣流通阻礙少，同時(shí)也不容易產(chǎn)生漩渦風(fēng)；分散式綠地布局由于空間結(jié)構(gòu)較凌亂，空氣流通往往不順暢，風(fēng)速折減系數(shù)高，同時(shí)也容易產(chǎn)生不規(guī)則的漩渦風(fēng)。

3 綠化配置對(duì)居住區(qū)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)

相關(guān)研究表明，“喬木+灌木+草地”相結(jié)合的綠地模式對(duì)居住區(qū)的溫度降低，濕度增加的能力最強(qiáng)，其中降溫幅度和濕度增加強(qiáng)度與喬木所占比例、郁閉度呈正比。

3.1 不同類(lèi)型的綠化對(duì)居住區(qū)氣溫的影響

喬木、灌木、草坪等不同類(lèi)型的綠化，以及是否雙排、多排種植模式，均是影響居住區(qū)的氣溫降幅強(qiáng)度的因素之一。

高凱，秦俊對(duì)居住區(qū)內(nèi)的高密喬木、小喬木、灌木、純草坪和硬質(zhì)鋪地等5種不同類(lèi)型的綠化進(jìn)行實(shí)施動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示：從一天平均溫度來(lái)看，各綠地類(lèi)型降溫效果依次為高密大喬（1.9℃）>小喬（1.5℃）>灌木（1.1℃）>草坪（0.6℃），表明高密的喬木明顯對(duì)居住區(qū)的降溫效果最佳，小喬木其次，單一的草坪對(duì)居住區(qū)內(nèi)的降溫效果不佳。

此外，由于考慮到綠化覆蓋率沒(méi)有區(qū)分具有不同生態(tài)效益的喬灌草比例，以及喬木的降溫作用是灌木和草本的數(shù)倍。胡永紅，秦俊以TM衛(wèi)星反演和0.25m的航空影像為基礎(chǔ)，研究喬灌草面積與居住區(qū)氣溫的關(guān)系，結(jié)果顯示，喬木所占的比例與居住區(qū)氣溫存在明顯的反比關(guān)系。當(dāng)居住區(qū)溫度36℃，綠化覆蓋率35%時(shí)，假如綠化中完全沒(méi)有未種植喬木時(shí)，居住區(qū)內(nèi)的溫度降幅只有0.5℃；當(dāng)居住區(qū)綠化中喬木面積比例每提高10%，居住區(qū)內(nèi)溫度降幅為0.16℃；當(dāng)居住區(qū)內(nèi)的全部綠化均為高密大喬木時(shí)，居住區(qū)內(nèi)的溫度降幅可高達(dá)2℃。

張小松通過(guò)對(duì)長(zhǎng)沙某庭院的綠地周邊的溫度采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法，以此解釋了不同的綠地模式對(duì)氣溫的影響不同。數(shù)據(jù)顯示：鋪地、草地、“灌木+草地”、“喬木+灌木+草地”的一天的平均溫度分別為37.6℃、35.3℃、32.8℃、32.1℃，表明“喬木+灌木+草地”是居住區(qū)的降溫最為明顯的綠化種植模式。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，草地周邊的溫度在下午某些時(shí)段也有一定幅度的降低，主要是由于溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的草地位于喬木或住宅樓的陰影區(qū)，因此也在一定程度上說(shuō)明綠化對(duì)居住區(qū)降溫的效應(yīng)，主要通過(guò)遮陽(yáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

郭偉，申屠雅瑾，鄧巍等的相關(guān)研究表明，“喬木+灌木+草地”、且綠化郁閉度>0.6的綠化模式對(duì)地區(qū)溫度降低程度明顯高于“喬木+灌木+草地”、且綠化郁閉度為0.2-0.4的綠化模式。

3.2 不同類(lèi)型的綠化對(duì)居住區(qū)濕度的影響

李輝，趙衛(wèi)智，古潤(rùn)澤等相關(guān)研究表明，“喬木+灌木+草地”相對(duì)濕度最大，其次為“灌木+草地”，單純草坪的濕度最小。主要原因?yàn)椤皢棠?灌木+草地”綠化模式垂直空間層次多，通過(guò)大量的樹(shù)冠遮陽(yáng)降低周邊溫度，同時(shí)更大規(guī)模的綠量通過(guò)蒸騰作用產(chǎn)生更多的水蒸氣，在密集的空間內(nèi)部也不容易流失。

3.3 不同類(lèi)型的綠化對(duì)居住區(qū)通風(fēng)的影響

當(dāng)居住區(qū)內(nèi)的綠化形式不同時(shí)，其內(nèi)部的通風(fēng)狀態(tài)也會(huì)不一致。例如采用結(jié)構(gòu)單一的大草坪，由于草地的迎風(fēng)面可以忽略不計(jì)，因此對(duì)居住區(qū)的整體氣流活動(dòng)基本沒(méi)有影響。采用“喬木+灌木”綠化，由于兩者形成的迎風(fēng)面較大，對(duì)居住區(qū)的氣流活動(dòng)強(qiáng)度及頻率的影響十分明顯。一般情況，樹(shù)冠越高、樹(shù)冠密度越大、多排種植，對(duì)居住區(qū)的氣流的阻擋越大。相關(guān)研究表明，多排種植的“喬木+灌木”林帶可以降低風(fēng)速70%-90%。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，居住區(qū)內(nèi)的綠化主要通過(guò)規(guī)模、布局形式、綠化類(lèi)型及配置等三方面來(lái)調(diào)節(jié)微氣候。因此基于改善城市住區(qū)的熱環(huán)境問(wèn)題，建議在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，采用以下熱環(huán)境調(diào)控措施：（1）居住區(qū)綠地率不應(yīng)低于30%，綠化覆蓋率不宜低于70%。（2）居住區(qū)平均綠地面積不宜過(guò)小，宜大于1600m2。居住區(qū)內(nèi)綠化的聚集程度，可采用平均的綠地圖斑面積來(lái)表達(dá)。當(dāng)居住區(qū)的平均綠地圖斑的面積規(guī)模越大，表明居住區(qū)內(nèi)綠地越集中，即偏向集中式綠化布局；當(dāng)居住區(qū)的平均綠地圖斑面積規(guī)模越小，說(shuō)明居住區(qū)的綠化空間越為破碎。隨著平均綠地圖斑面積規(guī)模的增加，對(duì)居住區(qū)的降溫能力、增濕能力也越強(qiáng)。（3）居住區(qū)綠地宜采用集中式布局為主，分散式布局為輔的模式。集中式綠地布局主要可以通過(guò)對(duì)居住區(qū)的溫度的降低、濕度的增加和通風(fēng)順暢來(lái)調(diào)節(jié)和完善居住區(qū)微氣候。（4）居住區(qū)宜采用“喬木+灌木+草地”多層次的綠化種植模式?！皢棠?灌木+草地”的綠化種植模式對(duì)居住區(qū)溫度的降低最為明顯，同時(shí)也容易形成較高的空氣濕度。（5）居住區(qū)綠化配置宜提高喬木所占面積比例，增加三維綠量。即使一個(gè)住區(qū)擁有完全相同的綠化覆蓋率，由于綠化覆蓋率概念并沒(méi)有區(qū)別不同植物類(lèi)型，如喬木、灌木和草坪的比例，也會(huì)導(dǎo)致完全不一致的降溫增濕效果。如綠化覆蓋率一致，采用單純的草坪與采用“喬木+灌木+草地”多層次的綠化配置的熱環(huán)境改善效果顯然完全不一致。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡永紅，秦俊.城鎮(zhèn)居住區(qū)綠化改善熱島效應(yīng)技術(shù)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]林波榮.綠化對(duì)室外熱環(huán)境影響的研究[D].清華大學(xué)，2004.

[3]張小松.基于熱環(huán)境導(dǎo)向的城市住區(qū)綠地系統(tǒng)規(guī)劃研究[D].湖南大學(xué)，2004：48-49.

[4]宋培豪.兩種綠地布局方式的微氣候特征及其模擬[D].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013：19-40.

[5]劉夢(mèng)飛.城市綠化覆蓋率與氣溫的關(guān)系[J].城市規(guī)劃，1988（3）：59-60.

[6]李延明.北京城市綠化與熱島效應(yīng)的關(guān)系研究[J].中國(guó)園林，2004：72-75.

[7]李輝，趙衛(wèi)智，古潤(rùn)澤，等.居住區(qū)不同類(lèi)型綠地釋氧固碳及降溫增濕作用[J].環(huán)境科學(xué)，1999，20（6）：41-44.

[8]高凱，秦俊，宋坤，等.城市居住區(qū)綠地斑塊的降溫效應(yīng)及影響因素分析[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，18（3）.

[9]郭偉，申屠雅瑾，鄧巍，等.城市綠地對(duì)小氣候影響的研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境，2008（06）.