不同空間結(jié)構(gòu)類型的城市公園的微氣候研究★

秦 彬 王燕飛 上官陽光

(河南科技大學，河南洛陽 471023)

1 研究背景

中國自改革開放以來，城市化迅速發(fā)展，城市人口急劇增加，引發(fā)了許多環(huán)境和生態(tài)問題，其中最為人熟知的就是城市熱島效應［1］，城市在白天迅速升溫，而在晚上降溫緩慢，夏季易產(chǎn)生持續(xù)高溫天氣，影響人體熱舒適性，也會加大空氣污染，增加建筑能耗等等。

有研究表明，城市綠地可以有效緩解城市熱島效應，它具有產(chǎn)生特定小氣候環(huán)境的復雜表面結(jié)構(gòu)，這種特性將影響人體能量平衡與熱舒適度［2］。熱舒適感受在游人戶外空間的選擇中起著重要作用，下墊面的不同性質(zhì)都會對環(huán)境溫度、濕度、風速、輻射熱等熱環(huán)境指標產(chǎn)生較大影響，并決定環(huán)境的熱舒適程度［3］。因此，公園的微氣候環(huán)境對人體舒適度影響的重要性不言而喻。本文通過選擇恰當?shù)难芯繉ο?，系統(tǒng)地定量分析不同類型公園的微氣候特點，這將為今后城市公園的規(guī)劃和建設提供有益參考。

2 洛陽市城市公園類型

影響城市微氣候的因子有很多，包括溫度、濕度、降雨、光照、風等［4］。本文主要研究不同地理環(huán)境和空間結(jié)構(gòu)的城市公園的微氣候特點。洛陽市位于中國河南省華北地臺與秦嶺褶皺系的交界處，橫跨兩個大尺度的、地殼上的一級構(gòu)造單元，地貌特征復雜多樣，有山地，丘陵，平原，因此城市內(nèi)公園的空間形態(tài)也多種多樣。在對洛陽市綜合性公園進行實地調(diào)查后，其空間結(jié)構(gòu)類型主要有以下三大類:山地公園，濱河公園，城市公園(四周開闊型，四周建筑圍合型)，本研究選擇了洛陽市四個不同類型的公園內(nèi)的4個景觀點為樣地(見圖1)。

圖1 樣地圖

2.1 山地公園

本文選擇人流量較大的龍門山森林公園也就是聞名中外的龍門石窟景區(qū)內(nèi)綠地作為樣地1，龍門山海拔263 m，觀測點位于N34°33'46″，E112°28'19″，測量時間選取2015 年8 月5 日 ～2015 年8月7日(夏季)，該區(qū)域地勢較高，四周開闊，測量儀器周圍以灌木為主，草地次之，喬木再次之。

2.2 濱河公園

本次樣地2景觀點選在洛河沿岸的陽光水上樂園內(nèi)，位于N34°36'9″，E112°28'10″，測量時間選取2015 年8 月5 日 ～2015 年8月7日(夏季)，公園東臨凌波大橋，西依西南環(huán)城高速，南臨洛水，北面高新產(chǎn)業(yè)區(qū)拱衛(wèi)，測量儀器放置在鋪有植草磚的廣場內(nèi)，周邊主要是草地和喬木。

2.3 城市公園

2.3.1 四周開闊型

本文選擇隋唐遺址植物園作為樣地3，該公園位于市郊，植物資源豐富，有20個專類園，綠地面積達130 ha，種植喬木、灌木1 000多個品種共130余萬株，水生植物200多種，種植地被植物50 萬 m2。觀測點位于 N34°38'8″，E112°26'9″，測量時間選取2015 年7月13日～2015年7月15日(夏季)，測量儀器放置在一片草坪上，周邊環(huán)繞有較多的灌木和喬木。

2.3.2 四周建筑圍合型

市區(qū)內(nèi)的公園基本上四周都是建筑，本次樣地4景觀點選在王城公園內(nèi)，位于 N34°40'1″，E112°20'56″，測量時間選取 2015 年7月13日～2015年7月15日(夏季)，公園東側(cè)和北側(cè)為高層辦公樓和升龍城高層居住小區(qū)，西側(cè)和南側(cè)主要是廠房，商業(yè)和居住區(qū)的多層建筑，南側(cè)局部有高層建筑。測量儀器放置在牡丹園花圃中，四周以灌木和高大喬木為主。

3 結(jié)果與分析

3.1 溫度分析

圖2顯示了四個公園的溫度變化情況，整體上公園內(nèi)溫度比周圍環(huán)境溫度低1℃以上，龍門石窟和隋唐遺址植物園溫度變化明顯，而陽光水上樂園和王城公園溫度變化不明顯。這是因為龍門石窟在山上，海拔每升高100 m，氣溫下降約0.6℃，結(jié)合周圍地形，山上空氣流動性好。而隋唐遺址植物園四周開闊，沒有遮擋，空氣流動性好，周圍溫度上升，熱空氣很快就進入公園內(nèi)，周圍溫度下降，公園內(nèi)的熱空氣也會很快的流向周圍環(huán)境，所以山地公園和四周開闊的公園具有升溫快，降溫快的特點。陽光水上樂園比較特殊，雖然它四周也比較開闊，但因為公園緊鄰較大水系，所以水系溫度對公園溫度的影響占主導作用，河流本身就具有溫度變化不明顯的特點，所以影響公園內(nèi)部溫度也是這種變化趨勢。王城公園內(nèi)部建筑和高大喬木較多，四周被建筑包圍，建筑密度高，位于城市中心地帶，熱島效應強，對公園內(nèi)部環(huán)境影響較大，溫度變化不明顯。所以濱河公園和四周建筑圍合的公園內(nèi)溫度具有升溫慢，降溫慢的特點。

圖2 公園溫度變化表

3.2 濕度分析

圖3 顯示了四個公園的濕度變化?？諝鉂穸鹊母叩蜁绊懭梭w皮膚表面水分的擴散和汗液體液的蒸發(fā)，即影響人體熱平衡，進而影響人的體溫和熱感覺等。在適宜范圍內(nèi)，濕度降低，就會增加人體皮膚表面汗液的蒸發(fā)，新陳代謝的熱量散失到周圍環(huán)境中，使得人們在相同溫度環(huán)境下，體表皮膚溫度會降低，人們會覺得涼爽舒適。

圖3 公園濕度變化表

公園內(nèi)空氣中的水分主要來自于水體水面的蒸發(fā)和植物的蒸騰作用。從圖3中可以看到龍門石窟和陽光水上樂園的濕度變化較大，下降快，上升快，這是因為樣地1處在兩山之間，峽谷風較大，溫度相對較低且變化幅度較小，植物蒸騰作用較小，而在河邊，雖然水體面積很大，蒸發(fā)的水蒸氣的量很大，但是因為公園臨近河流，處在城市主要風廊道內(nèi)，空氣流動性好，所以空氣中的水分隨著空氣的流動被帶走。在隋唐遺址植物園內(nèi)，早上濕度急劇下降，而后變化幅度減緩，這是因為公園內(nèi)植被覆蓋率高，植物資源豐富，空氣中水蒸氣含量大，早晨公園內(nèi)溫度低，水蒸氣含量保持在較高的水平，隨著時間的推移，溫度慢慢升高，太陽輻射增多，由于四周開闊，空氣流動性好，所以濕度下降的很快，但仍保持在較高的水平。植物的蒸騰作用會隨著溫度和植物葉片氣孔的開閉的變化而變化，在午后溫度升高，植物的蒸騰作用增強，而當溫度過高時，植物葉片自我保護會關(guān)閉氣孔，所以植物蒸騰作用從早晨開始，逐漸增強，午后又會減弱，之后又會增強一下，最后又逐漸減弱。這種波動的蒸騰作用特點就是植物園內(nèi)在午后濕度變化出現(xiàn)波動這種特殊現(xiàn)象的原因。在王城公園內(nèi)，濕度變化不明顯，下降慢，上升慢，這是因為公園綠化也比較好，濕度處在較高的水平，但是由于熱島效應和夏季空氣流動減緩，熱輸入急劇增加，水蒸氣蒸發(fā)系統(tǒng)適應性降低，大氣的穩(wěn)定性提高。

3.3 風速分析

圖4顯示了四個公園的風速變化，在炎熱的夏季，風速對人體熱感覺影響有限，而且本次研究的四個樣地內(nèi)風速均較小，對人的影響僅僅是微風拂面的感覺。影響空氣流動的因素除了氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力之外，在近地面大氣層內(nèi)，還與地面粗糙程度有關(guān)。在本次的研究對象里，河流湖泊的粗糙等級最低，然后是開闊的幾乎沒有建筑物的綠地和起伏的丘陵，地面粗糙等級最高的是有密集建筑群和喬灌木的城市市區(qū)。龍門石窟內(nèi)由于地形復雜，存在峽谷，山脈起伏，風環(huán)境復雜，風速變化整體趨勢平穩(wěn)但波動較多。陽光水上樂園內(nèi)高大喬木和灌木較少，又緊鄰河流城市風廊道，風環(huán)境隨著周圍環(huán)境的變化而變化，變化幅度較大。隋唐遺址植物園內(nèi)雖然喬灌木較多，但四周開闊，周圍環(huán)境對公園內(nèi)影響較大，風速變化也較為明顯。王城公園由于公園內(nèi)建筑和高大喬木較多，外界風環(huán)境不易影響公園內(nèi)部，公園內(nèi)風環(huán)境較為穩(wěn)定，但是又因為周圍高層建筑較多，公園又緊鄰開闊城市主干道，處在城市“峽谷風廊”影響范圍和狹窄區(qū)域內(nèi)，氣流由開闊區(qū)域流向狹窄區(qū)域時，會產(chǎn)生狹管效應，流速會加快，這也是王城公園內(nèi)風速相對于其他公園較高的原因。

圖4 公園風速變化表

4 結(jié)語

本文通過對洛陽市內(nèi)四個綜合性公園進行測量與調(diào)查，收集了各測點的熱環(huán)境參數(shù)，初步探究了不同空間結(jié)構(gòu)類型的公園的微氣候特征，并對這些現(xiàn)象做了初步解釋，主要微氣候特征如下:

1)山地公園，濱河公園和城市內(nèi)四周建筑圍合的公園內(nèi)溫度具有升溫慢，降溫慢的特點;城市內(nèi)四周開闊型的公園溫度具有升溫快，降溫快的特點。

2)山地公園和濱河公園濕度在白天逐漸降低，而后逐漸升高;城市內(nèi)四周開闊型的公園濕度上午迅速下降，而后緩慢上升;城市內(nèi)四周建筑圍合的公園濕度緩慢降低后，緩慢升高。

3)山地公園風環(huán)境隨周圍環(huán)境的變化整體趨勢平穩(wěn)但波動較多;濱河公園風環(huán)境隨著周圍環(huán)境的變化而變化，變化幅度較大;城市內(nèi)四周開闊型公園風環(huán)境受周圍環(huán)境影響較大，風速變化明顯;城市內(nèi)四周建筑圍合的公園風環(huán)境較為穩(wěn)定，但易受到狹管效應的影響。

以上不同公園的微氣候特征為今后的城市公園建設提供了一些參考，其存在的對人體熱舒適性負面的影響也是今后城市公園的建設要避免的問題。公園內(nèi)喬木，灌木和草地的空間配置要合理，公園內(nèi)的建筑和小品等不能擋住主要的通風廊道。適當增加公園內(nèi)水體的面積，對于溫濕度的調(diào)節(jié)會起到很大的作用。整體上公園的微氣候環(huán)境都是比較好的，但是在城市中心地帶，要考慮到熱島效應也就是周邊環(huán)境對公園內(nèi)部的影響，還要注意在設計時避免狹管效應的產(chǎn)生?？傊诔鞘袃?nèi)寸土寸金的地帶，要珍惜規(guī)劃建設公園的土地，不僅要在視覺景觀層面上設計公園，也要充分發(fā)揮城市公園的生態(tài)效益。