西安住區(qū)景觀下墊面對(duì)夏季小氣候的影響初探

宗姍

摘 要：本文以西安市某居住區(qū)為研究對(duì)象，采用Davis Vantage Pro2小型無(wú)線自動(dòng)氣象站觀測(cè)住區(qū)內(nèi)當(dāng)天的氣象數(shù)據(jù)。以觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)為前提，使用FLUKE66紅外測(cè)溫儀對(duì)測(cè)試區(qū)域內(nèi)磚、木、草等5種具有代表性的景觀下墊面材質(zhì)的地表溫度進(jìn)行實(shí)測(cè)，分析夏季景觀下墊面對(duì)住區(qū)公共綠地小氣候溫濕因子的影響效應(yīng)。研究結(jié)果對(duì)后續(xù)城市住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中下墊面類型選用有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林;景觀下墊面;地表溫度;小氣候

城市化進(jìn)程加快、建筑高密度建設(shè)、下墊面材質(zhì)硬化等原因致使居住區(qū)戶外舒適度下降，居住區(qū)公共綠地作為居民日常頻繁參與的場(chǎng)所，其小氣候環(huán)境與人們的生活質(zhì)量密不可分。因此，營(yíng)造舒適宜人的住區(qū)環(huán)境成為亟待解決的問(wèn)題。

根據(jù)前人研究表明，城市熱環(huán)境的變化與城市下墊面性質(zhì)有密切關(guān)系。城市下墊面是城市表層能量收支的界面，調(diào)節(jié)和控制著城市生態(tài)系統(tǒng)的水分收支和能量收支，并最終影響城市熱環(huán)境。[1]

本文選取5種景觀下墊面類型（草坪、瀝青混凝土、廣場(chǎng)磚、紅色透水磚、防腐木）為測(cè)試對(duì)象，具體分析5種景觀下墊面地表溫度的日變化規(guī)律，探討小氣候因子溫濕度對(duì)不同下墊面的影響，通過(guò)不同下墊面極值出現(xiàn)時(shí)間段提出居民出入戶外活動(dòng)最佳時(shí)間段。

以上研究為西安市居住區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供素材，基于夏季微氣候的調(diào)節(jié)選擇景觀下墊面的類型，對(duì)營(yíng)建科學(xué)有效的景觀具有一定的參考價(jià)值。

1 觀測(cè)地區(qū)及區(qū)位

由于研究對(duì)象需具有一定的普適性，因此具體選址基于建成年限、規(guī)模大小、普遍的多層與高層相結(jié)合的綜合性居住小區(qū)為參考原則。本文觀測(cè)地點(diǎn)具體選址位于西安市新城區(qū)西安華清學(xué)府城小區(qū)中心公共綠地，選擇草坪、瀝青混凝土、廣場(chǎng)磚、紅色透水磚、防腐木5種景觀下墊面材質(zhì)進(jìn)行地表溫度測(cè)試。依據(jù)對(duì)西安典型氣象日的參考，西安夏季七八月多為高溫天氣，故本文選擇2019年8月17日0點(diǎn)進(jìn)行全天觀測(cè)，天氣晴朗，偶爾少云。

2 觀測(cè)方法

本文通過(guò)在觀測(cè)區(qū)域中心某棟樓天臺(tái)安置Davis Vantage Pro2小型無(wú)線自動(dòng)氣象站，觀測(cè)全天小氣候數(shù)值變化，間隔1min記錄一次。將5種下墊面測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在1平方厘米范圍內(nèi)，使用FLUKE66紅外測(cè)溫儀以垂直向下的角度進(jìn)行測(cè)試，間隔1h觀測(cè)記錄一次，由于測(cè)點(diǎn)之間有一定距離，盡量控制在短時(shí)間完成所有觀測(cè)。從2019年8月17日0：00開(kāi)始至8月18日0：00，后期利用Excel和Origin軟件對(duì)所有下墊面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 具體實(shí)測(cè)結(jié)果分析

3.1 氣象數(shù)據(jù)全天觀測(cè)記錄

根據(jù)設(shè)備每小時(shí)平均數(shù)值的變化來(lái)看，觀測(cè)日當(dāng)天最高氣溫在34℃以上，與西安市夏季典型氣象日溫度接近，全天氣溫最低值出現(xiàn)在7：00～8：00，最高值出現(xiàn)在17：00～18：00。

0：00～7：00為緩慢降溫階段，8：00為溫度最低值，9：00～12：00為迅速升溫階段，12：00～18：00繼續(xù)升溫，18：00到達(dá)溫度最高值，19：00～24：00逐漸緩慢下降。由此分析可建議，居民晨練時(shí)間可在8：00之前，上午活動(dòng)時(shí)間可在9：00～10：00，晚間活動(dòng)時(shí)間可在19：00之后。

3.2 下墊面地表溫度日變化分析

在相同太陽(yáng)輻射的條件下，硬質(zhì)下墊面溫度最高，空氣換熱最強(qiáng)，影響著室外空間熱環(huán)境，對(duì)局部微氣候的影響十分明顯，同時(shí)通過(guò)熱輻射影響著人體的熱感覺(jué)。[2]從下墊面的溫度變化來(lái)看，草坪、瀝青混凝土、廣場(chǎng)磚、透水磚、防腐木5種景觀下墊面地表溫度日均值分別為29.3℃、34.7℃、35℃、38.4℃、36.2℃，從大到小為：透水磚>防腐木>廣場(chǎng)磚>瀝青混凝土>草坪。影響下墊面溫度出現(xiàn)差異的主要原因是下墊面的性質(zhì)。瀝青混凝土表面顏色深、比熱容小，吸收相同熱量升溫較快，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，透水磚與防腐木反射率較低，在相同日照條件下可以吸收更多的太陽(yáng)輻射量，廣場(chǎng)磚較為穩(wěn)定，草坪因?yàn)橥寥篮康纫蛩?，其溫度最低?/p>

草坪、瀝青混凝土、廣場(chǎng)磚、透水磚、防腐木5種景觀下墊面地表溫度的最高值與最低值日較差分別為：9.2℃、14.9℃、13.5℃、19.5℃、29.8℃，從大到小為：防腐木>透水磚>瀝青混凝土>廣場(chǎng)磚>草坪。氣溫日較差為7.5℃，所有下墊面材質(zhì)的地表溫度日較差均高于空氣溫度日較差，這表明景觀下墊面對(duì)住區(qū)內(nèi)空氣溫度有一定的加熱影響。此結(jié)果與楊雅君等人在6種城市下墊面熱環(huán)境效應(yīng)對(duì)比研究中的結(jié)果一致，景觀下墊面在夏季對(duì)熱環(huán)境的影響極其明顯，其對(duì)調(diào)節(jié)城市微氣候具有重要作用。

3.3 下墊面地表溫度與小氣候溫濕度之間的影響效應(yīng)分析

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，不同材質(zhì)的景觀下墊面溫度變化走向基本相同。透水磚的地表溫度在全天溫度明顯高于其他景觀下墊面，其在全日照的環(huán)境條件下溫度日均值為38.4℃。草坪、廣場(chǎng)磚、防腐木、瀝青混凝土在同等環(huán)境條件下，日均溫度分別為29.3℃、35℃、34.3℃、34.7℃。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，透水磚對(duì)熱環(huán)境影響最大，草坪對(duì)熱環(huán)境影響較小，其他下墊面日均溫度差別不大。下墊面的地表溫度在不同的時(shí)間段溫度差值也有所不同。7：00～8：00，下墊面相互之間差值較小，透水磚的地表溫度均值為34℃，草坪、廣場(chǎng)磚、防腐木、瀝青混凝土的地表溫度為30.8℃、31.4℃、27.9℃、30.8℃，與透水磚地表溫度相差最高為6.1℃，最低為2.6℃。12：00～13：00，下墊面之間差值最大，透水磚的地表溫度高達(dá)48.2℃，相比早上升溫14.2℃，草坪、廣場(chǎng)磚、防腐木、瀝青混凝土的地表溫度為33.7℃、41.7℃、55.4℃、41.1℃。防腐木在中午的地表溫度相比早上加速升溫27.5℃，高于透水磚7.2℃，草坪、廣場(chǎng)磚、瀝青混凝土分別與透水磚相差14.5℃、6.5℃、7.1℃。由此說(shuō)明，草坪的地表溫度最接近空氣溫度，說(shuō)明草坪對(duì)住區(qū)公共綠地小氣候影響較小，對(duì)小氣候溫濕度有比較好的調(diào)控作用。草地等軟質(zhì)地面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收性較好，夏天會(huì)降低局部溫度[3]另外，透水磚和防腐木的地表溫度變化表明吸熱能力強(qiáng)、儲(chǔ)熱與散熱速度相對(duì)較快，因此其材料特性會(huì)導(dǎo)致在夏天全日照下釋放大量熱輻射，產(chǎn)生局部升溫甚至高溫，而廣場(chǎng)磚和瀝青混凝土的變化與差值幾乎一致。

相對(duì)濕度是表示空氣中水蒸氣的飽和度有多高，空氣中的水蒸氣主要受植物的蒸騰作用、風(fēng)、溫度等因素影響，但地表溫度也是導(dǎo)致相對(duì)濕度變化的重要原因。測(cè)試區(qū)域內(nèi)局部小氣候的相對(duì)濕度與空氣溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。白天濕度最低點(diǎn)出現(xiàn)在18：00溫度最熱前后，草坪保蓄水能力相對(duì)較好，相對(duì)濕度較大;廣場(chǎng)磚、瀝青混凝土接近，透水磚，防腐木保蓄水能力相對(duì)較差。

3.4 結(jié)論

本研究選取城市居住區(qū)較為典型的5種景觀下墊面（草坪、瀝青混凝土、廣場(chǎng)磚、紅色透水磚、防腐木）進(jìn)行全天觀測(cè)，具體分析了不同景觀下墊面的溫度變化趨勢(shì)與特征，主要結(jié)論如下：

（1）通過(guò)設(shè)備觀測(cè)表明，全天氣溫最低值出現(xiàn)在7：00～8：00，最高值出現(xiàn)在17：00～18：00。（2）通過(guò)實(shí)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，不同景觀下墊面的保蓄水能力、儲(chǔ)熱量時(shí)長(zhǎng)等熱學(xué)性質(zhì)的不同，使5種景觀下墊面的地表溫度與當(dāng)時(shí)的溫濕度趨勢(shì)呈現(xiàn)差異變化。草坪由于保蓄水能力強(qiáng)、比熱容高，是調(diào)節(jié)城市居住區(qū)公共綠地夏季小氣候的最佳景觀下墊面。廣場(chǎng)磚與瀝青混凝土具有較穩(wěn)定儲(chǔ)熱量的特性以及較好的保蓄水能力。防腐木與透水磚放熱、散熱的速度較快，易受氣候因素影響，但可少量選用設(shè)計(jì)，以此提高初夏時(shí)期的空氣溫度，提高人體熱舒適度。（3）不同下墊面地表日均溫度均高于大氣溫度，表明城市下墊面對(duì)空氣溫度有一定的加熱影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊雅君，鄒振東.趙文利，邱國(guó)玉. 6種城市下墊面熱環(huán)境效應(yīng)對(duì)比研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，53（5）.

[2] 劉樂(lè).西安地區(qū)城市居住區(qū)室外熱環(huán)境研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2018.

[3] 彭歷，李彬，王予芊.北京城市街頭綠地景觀下墊面與小氣候溫濕度影響關(guān)系基礎(chǔ)研究[J].華中建筑，2017（04）.