廣州市老城區(qū)夏季室外園林空間人體舒適度評(píng)價(jià)①

易慧琳 王 剛 楊文麗 陳 笙 譚廣文

(廣州普邦園林股份有限公司 廣東廣州 510600)

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市建筑群密度增加，城市“熱島效應(yīng)”已愈發(fā)影響日常生活。廣州地處南亞熱帶，夏長(zhǎng)冬短，“濕、熱、風(fēng)、雨”的氣候特點(diǎn)嚴(yán)重影響人們?nèi)粘Ｉ畹氖孢m感受。城市園林綠地是城市的重要組成元素，也是最貼近人類(lèi)生活的室外空間場(chǎng)所，改善室外園林空間的人體舒適度有利于提升居民的生活質(zhì)量。廣州老城區(qū)城市建筑密集，園林綠地用地受限，擴(kuò)容提質(zhì)困難，城市更新重點(diǎn)更應(yīng)放在怎樣改善室外空間的人體舒適度上，以起到提升園林空間的利用率，改善老城區(qū)人居環(huán)境的作用。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)人體舒適度的研究多集中在城市公園［1］、森林公園［2］、廣場(chǎng)［3］、住宅區(qū)［4］等空間中，以及園林空間不同下墊面［5］、群落結(jié)構(gòu)［6-7］、綠地布局［4］等方面對(duì)人體舒適度的影響方面，未見(jiàn)對(duì)于濕熱地區(qū)老城區(qū)室外園林空間人體舒適度的評(píng)價(jià)研究。廣州地區(qū)夏季濕熱氣候特點(diǎn)顯著，“濕、熱”成為影響人們對(duì)室外舒適度感受的主要因素。本文對(duì)廣州夏季老城區(qū)室外園林空間人體舒適度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并提出合理建議，為進(jìn)行廣州老城區(qū)室外空間改造提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

研 究 區(qū) 域 位 于 廣 州 市（112°57′～114°3′，22°26′～23°56′）。廣州市別稱(chēng)“花城”，地處南亞熱帶沿海，北回歸線從中南部穿過(guò)，屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖多雨、夏季長(zhǎng)、霜期短，全年水熱同期，雨量充沛，年平均氣溫20～22℃，是中國(guó)年平均溫差最小的城市之一。平均相對(duì)濕度77%，市區(qū)年降雨量約1 720 mm。一年中最冷月為1月份，高溫月為7～9月，極端高溫介于38～39℃。夏季臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，“濕、熱、風(fēng)、雨”氣候特點(diǎn)非常顯著。

測(cè)試區(qū)域?yàn)閺V州市越秀區(qū)廣興華花園辦公區(qū)，建成于1996年，面積約1.6 km2，場(chǎng)地內(nèi)最高建筑約15 m，場(chǎng)地內(nèi)有水體、建筑、園林綠地、停車(chē)場(chǎng)等不同戶(hù)外空間。在測(cè)試區(qū)域內(nèi)選5個(gè)不同位置及特征的空間作為測(cè)點(diǎn)（圖1、2），各測(cè)點(diǎn)間距離大于10 m，各測(cè)點(diǎn)環(huán)境空間基本情況詳見(jiàn)表1。

1.2 方法

1.2.1 測(cè)試日期

測(cè)試日期為2018年7月10日，當(dāng)天晴朗無(wú)云，廣州市氣象局發(fā)布日平均氣溫31～38℃，日平均相對(duì)濕度36%～67%，東北風(fēng)，風(fēng)速5～6級(jí)。

1.2.2 測(cè)試方法

利用熱指數(shù)儀（HD32.3意大利）連續(xù)測(cè)量距離地面高度1.5 m處的空氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、PPD等基本室外環(huán)境指標(biāo)。測(cè)試時(shí)段為6：00～20：00，高溫時(shí)段為10：00～16：00。

圖1 廣興華花園測(cè)點(diǎn)分布

圖2 各觀測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)照片

表1 各測(cè)點(diǎn)特征

選擇室外熱環(huán)境評(píng)價(jià)適用性較高的溫濕指標(biāo)反映人體舒適情況的濕熱指數(shù)（Thermal Humidity Index，THI）作人體舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算公式為：

其中，T為空氣溫度（℃），RH為相對(duì)濕度（%）。

舒適度劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 濕熱指數(shù)與人體舒適度對(duì)照

比較不同測(cè)點(diǎn)室外環(huán)境指標(biāo)及人體舒適度，分析不同室外空間熱環(huán)境差異及其主要影響因素，為老城區(qū)室外園林空間改造提供參考。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Microsoft Excel 2010及IBM SPSS Statistics 21進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 各測(cè)點(diǎn)調(diào)研全時(shí)段熱環(huán)境現(xiàn)狀

總體來(lái)說(shuō)，5個(gè)測(cè)點(diǎn)的空氣溫度和相對(duì)濕度變化趨勢(shì)基本一致（圖3），整體表現(xiàn)為溫度上升的同時(shí)相對(duì)濕度下降的趨勢(shì)。從6：00開(kāi)始，5個(gè)測(cè)點(diǎn)的空氣溫度均開(kāi)始逐漸上升，到12：00和測(cè)點(diǎn)2、4、5上升趨勢(shì)加劇，測(cè)點(diǎn)1、3相對(duì)平緩，測(cè)點(diǎn)5從15：00起溫度開(kāi)始下降，測(cè)點(diǎn)1、2、3、4從16：00起溫度開(kāi)始下降。

圖3 各測(cè)點(diǎn)空氣溫度與相對(duì)濕度逐時(shí)平均值

5個(gè)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速均呈波動(dòng)狀態(tài)（圖4），其中位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2風(fēng)速波動(dòng)最明顯，最大值達(dá)1.18 m/s，最小值為0.08 m/s，平均風(fēng)速為0.58 m/s；位于中心花園3及位于圍合小花園的測(cè)點(diǎn)5風(fēng)速波動(dòng)都相對(duì)較小，平均風(fēng)速分別為0.36和0.33 m/s。

圖4 各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速逐時(shí)平均值

PPD是指預(yù)期不滿(mǎn)意百分率，用以預(yù)測(cè)人們對(duì)該環(huán)境冷熱不滿(mǎn)意的比率。從圖5可以看出，人們對(duì)各測(cè)點(diǎn)的預(yù)期不滿(mǎn)意百分率非常高，甚至達(dá)到了100%不滿(mǎn)意，且各測(cè)點(diǎn)呈先上升，上升到100%后基本保持穩(wěn)定，直到17：00后出現(xiàn)輕微下降的趨勢(shì)。其中位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2上升速度最快，8：00時(shí)迅速到達(dá)100%不滿(mǎn)意。位于中心花園的測(cè)點(diǎn)3，上升速度最慢，其次是位于水池邊的測(cè)點(diǎn)1，預(yù)期不滿(mǎn)意百分率上升相對(duì)較慢。

5個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)試時(shí)段平均空氣溫度由高到低為測(cè)點(diǎn)2＞測(cè)點(diǎn)5＞測(cè)點(diǎn)4＞測(cè)點(diǎn)1＞測(cè)點(diǎn)3；平均相對(duì)濕度由高到低為測(cè)點(diǎn)3＞測(cè)點(diǎn)1＞測(cè)點(diǎn)4＞測(cè)點(diǎn)5＞測(cè)點(diǎn)2；位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2平均風(fēng)速最大，其次為位于道路邊緣的測(cè)點(diǎn)4，位于圍合封閉小花園的測(cè)點(diǎn)5風(fēng)速最??；從平均PPD來(lái)說(shuō)，位于中心花園的測(cè)點(diǎn)3相對(duì)最低，為87.57%，而位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2最高，達(dá)92.89%（表3）。

圖5 各測(cè)點(diǎn)PPD逐時(shí)平均值

表3 各測(cè)點(diǎn)測(cè)試時(shí)段熱環(huán)境指標(biāo)

2.2 高溫時(shí)段各測(cè)點(diǎn)熱環(huán)境現(xiàn)狀差異性分析

從圖6、7可以看出，高溫時(shí)段位于圍合小花園的測(cè)點(diǎn)5平均空氣溫度最高，達(dá)36.03℃，顯著高于位于中心花園的測(cè)點(diǎn)3（33.04℃）（p＜0.05）。而測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)3高溫時(shí)段平均相對(duì)濕度稍高，分別為57.28%、58.61%，測(cè)點(diǎn)2最低（49.29%），但各測(cè)點(diǎn)高溫時(shí)段平均相對(duì)濕度不存在顯著差異（p＜0.05）。

圖6 高溫時(shí)段各測(cè)點(diǎn)平均空氣溫度

如圖8，各測(cè)點(diǎn)高溫時(shí)段平均風(fēng)速存在差異，位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2高溫時(shí)段平均風(fēng)速顯著大于測(cè)點(diǎn)1、3、5（p＜0.05），位于水池邊的測(cè)點(diǎn)1和位于中心花園的測(cè)點(diǎn)3高溫時(shí)段平均風(fēng)速最低，均為0.44 m/s，位于圍合小花園的測(cè)點(diǎn)5高位高溫時(shí)段平均風(fēng)速為0.47 m/s。

如圖9，位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2高溫時(shí)段平均預(yù)期不滿(mǎn)意百分率（PPD）顯著大于位于中心花園的測(cè)點(diǎn)3（p＜0.05），位于圍合小花園的測(cè)點(diǎn)5高溫時(shí)段平均PPD為99.4%，大于測(cè)點(diǎn)1、3、4，但差異不顯著（p＜0.05）。

圖7 高溫時(shí)段各測(cè)點(diǎn)平均相對(duì)濕度

2.3 各測(cè)點(diǎn)人體舒適度狀況

如圖10，6：00時(shí)各測(cè)點(diǎn)濕熱指數(shù)差別不大，但隨著日出，位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2濕熱指數(shù)快速上升，到9：00時(shí)達(dá)29.58，呈酷熱狀態(tài)，并持續(xù)到17：00。測(cè)試時(shí)段內(nèi)濕熱指數(shù)最高點(diǎn)出現(xiàn)在15：00位于圍合小花園的測(cè)點(diǎn)5，達(dá)32.01，維持狀態(tài)達(dá)4個(gè)小時(shí)，其次是16：00，位于道路邊緣的測(cè)點(diǎn)4，達(dá)31.53，并從下午14：00后，維持酷熱狀態(tài)達(dá)4個(gè)小時(shí)。測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)3，測(cè)試時(shí)段內(nèi)變化相對(duì)較平緩，從8：00后一直維持在很熱階段，未出現(xiàn)酷熱狀態(tài)，與測(cè)點(diǎn)2、4、5相比較舒適。

高溫時(shí)段測(cè)點(diǎn)2、4、5平均濕熱指數(shù)分別為29.71、29.55、29.94，均高于29.5，處于酷熱階段，無(wú)降溫措施難以工作，且顯著高于測(cè)點(diǎn)1、3（p＜0.05），測(cè)點(diǎn)1、3高溫時(shí)段舒適度處于很不舒適階段（圖11）。

圖8 高溫時(shí)段各測(cè)點(diǎn)平均風(fēng)速

圖9 高溫時(shí)段各測(cè)點(diǎn)平均PPD

圖10 各測(cè)點(diǎn)濕熱指數(shù)逐時(shí)平均值

圖11 高溫時(shí)段各測(cè)點(diǎn)平均濕熱指數(shù)

3 討論

植物進(jìn)行蒸騰作用，對(duì)其周?chē)沫h(huán)境具有明顯的降溫增濕作用，且植物群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)于改善氣候與人體舒適度的優(yōu)勢(shì)越明顯［7-8］。從上面的數(shù)據(jù)分析可以看出位于停車(chē)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)2，沒(méi)有植物及建筑的遮擋，隨著太陽(yáng)上升，受到太陽(yáng)輻射強(qiáng)度增大，空氣溫度逐漸上升，空氣濕度逐漸下降，預(yù)期不滿(mǎn)意百分率迅速到達(dá)100%，快速達(dá)到酷熱狀態(tài)。測(cè)點(diǎn)4位于中心花園靠近道路邊緣的位置，主要喬木種類(lèi)為大王椰，覆蓋率僅24%，群落底層為草坪，有1.3 m左右高的小葉榕綠籬將空間和道路隔開(kāi)，空間內(nèi)部通透疏朗，平均風(fēng)速僅次于測(cè)點(diǎn)2所在的空曠停車(chē)場(chǎng)空間，為0.47 m/s。由于其喬木層遮陰效果不佳，空間內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射相對(duì)較大，測(cè)點(diǎn)4在下午14：00后舒適度狀態(tài)呈酷熱狀態(tài)。位于中心花園的測(cè)點(diǎn)3，屬于喬灌草結(jié)構(gòu)，上層喬木覆蓋率達(dá)87.17%，其平均空氣溫度最低，平均相對(duì)濕度最高，測(cè)試時(shí)段內(nèi)濕熱指數(shù)變化平緩，高溫時(shí)段平均濕熱指數(shù)最低，即人的舒適度感受最佳。對(duì)位于道路邊緣的測(cè)點(diǎn)4空間，建議拆除和道路隔斷的綠籬。

而測(cè)點(diǎn)5同樣屬于喬灌草結(jié)構(gòu)，上層喬木覆蓋率達(dá)68.17%，但其高溫時(shí)段平均濕熱指數(shù)顯著高于其他測(cè)點(diǎn)，空氣溫度最高時(shí)達(dá)到了41.71℃。從圖1和表1可以看出，測(cè)點(diǎn)5所在的小花園植物郁閉，豐富度高，植物通過(guò)蒸騰作用散失到空氣中的水分增加，空氣相對(duì)濕度大，但因?yàn)闇y(cè)點(diǎn)所在小花園被建筑和圍墻四面圍合，空間內(nèi)空氣流通不暢，平均風(fēng)速僅0.33 m/s，導(dǎo)致空間內(nèi)的濕熱空氣無(wú)法散失。同時(shí)我們觀察小花園四周環(huán)境發(fā)現(xiàn)，面向小花園的空調(diào)外機(jī)達(dá)22個(gè)，空調(diào)外機(jī)吹出的熱風(fēng)聚集在圍合的小花園空間里，導(dǎo)致空氣溫度上升。所以雖然測(cè)點(diǎn)5所處的小花園植物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，植物遮陰面積大，種類(lèi)多，但因?yàn)榭諝饬魍ú粫常瑳](méi)有形成風(fēng)道導(dǎo)致小花園反而是5個(gè)測(cè)點(diǎn)中人體舒適度感受最差的空間。在進(jìn)行改造時(shí)建議對(duì)測(cè)點(diǎn)5所在的圍合小花園空間后方的圍墻采用鏤空磚墻，或者鋼柵欄，改善整個(gè)環(huán)境的通風(fēng)情況，并盡量減少面向小花園的空調(diào)外機(jī)，進(jìn)而提升空間舒適度。

測(cè)點(diǎn)1高溫時(shí)段濕熱指數(shù)為27.78較舒適度感受最佳的測(cè)點(diǎn)3僅高0.02，其舒適程度和測(cè)點(diǎn)3類(lèi)似，分析其空間特征，發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)1為喬灌草植物結(jié)構(gòu)，上層喬木覆蓋率為49.33%，并且位于水體旁邊。喬木遮蔭及植物蒸騰作用一定程度地起到了降溫增濕作用，同時(shí)水體中水分蒸發(fā)吸收熱量，增強(qiáng)了降溫增濕效果。從朱曉燕［9］的研究結(jié)果可知，水域面積相對(duì)較小，植物遮陽(yáng)的降溫增濕效果更加明顯，測(cè)點(diǎn)1旁邊的水體面積約200m2，且近一半有植物遮陽(yáng)，降溫增濕效果加強(qiáng)，大大提升了測(cè)點(diǎn)1的舒適程度。

4 結(jié)論與展望

研究結(jié)果表明，除了直接影響園林空間熱舒適度植物、建筑物遮陰以外，空間通風(fēng)情況、是否有水體、特殊人為因素等都是影響室外園林環(huán)境空間的人體舒適度重要因素。對(duì)增綠困難的老城區(qū)進(jìn)行改造時(shí)建議通過(guò)合理通風(fēng)規(guī)劃和水體布局來(lái)改善整體園林空間的人體舒適度，改善老城區(qū)人居環(huán)境。一般存在3種情況：（1）空間狹小，以硬質(zhì)鋪裝為主，增綠提質(zhì)困難，空調(diào)外機(jī)未經(jīng)規(guī)劃，熱空氣匯集在狹小的室外空間，建議分散空調(diào)外機(jī)，利用張拉膜、遮陰廊架等進(jìn)行空間遮陰，使用鏤空圍墻改善空間通風(fēng)情況；（2）空間內(nèi)原有植物景觀經(jīng)過(guò)了多年的生長(zhǎng)演替，群落相對(duì)郁閉，蚊蟲(chóng)滋生，濕度過(guò)大，舒適度較差，建議保留喬木上層遮陰，對(duì)群落中下層進(jìn)行疏剪，調(diào)節(jié)空間通風(fēng)情況；（3）空間較大，原有水體水質(zhì)差、滋生蚊蟲(chóng)，或者水體干涸露出硬質(zhì)池底，嚴(yán)重影響空間舒適度，在此情況下除定期維護(hù)景觀水體外，還可以改靜態(tài)水體為動(dòng)態(tài)水體，擴(kuò)大水分蒸發(fā)面，起到空間降溫的作用。

對(duì)于人們經(jīng)?；顒?dòng)的室外園林空間來(lái)說(shuō)，影響人們舒適度感受的因素除了植物群落、空間通風(fēng)、水體等因素外，還包括太陽(yáng)輻射、蚊蟲(chóng)、揚(yáng)塵等。具體各種環(huán)境因素是如何影響空間的環(huán)境舒適度的還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。