高密度街區(qū)城市廣場(chǎng)微氣候評(píng)價(jià)及優(yōu)化策略*
——以南京萊迪廣場(chǎng)為例

徐 振 徐秋霞

1 前言

自第一次工業(yè)革命以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展推動(dòng)城市化進(jìn)程不斷加快以及大量農(nóng)村人口涌入城市。中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，人口基數(shù)龐大，自進(jìn)入城市化階段的關(guān)鍵時(shí)期后，快速城市化的進(jìn)程突出了城市人口膨脹與有限的土地資源之間的矛盾日益突出。截至2019年，我國(guó)城市建成區(qū)面積占國(guó)土總面積的1%，但我國(guó)超過(guò)一半的人口居住于城市建成區(qū)。基于我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)背景下，大規(guī)模建設(shè)、高密度街區(qū)成為我國(guó)大多城市建設(shè)方向的必然選擇。在城市高密的開(kāi)發(fā)模式下，高密度城市形態(tài)節(jié)約了城市居民出行的交通成本，為居民日常生活帶來(lái)了便利，但也伴隨著城市氣候變暖、熱島效應(yīng)加劇、城市居住環(huán)境惡化，影響居民戶外活動(dòng)的意愿、生存環(huán)境和健康[1]，對(duì)青少年、老年人和社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位低的弱勢(shì)群體的影響更甚。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，過(guò)去30年人為引起的氣候變化導(dǎo)致每年15萬(wàn)人死亡。此外，由于降溫的能源消耗不斷增加，城市的空氣污染會(huì)愈加嚴(yán)重，臭氧層也會(huì)受到影響。城市綠地面積減少導(dǎo)致城市戶外空間夏季時(shí)溫度過(guò)高，高層建筑聚集使城市冠層氣流復(fù)雜化，在建筑背風(fēng)區(qū)風(fēng)速過(guò)低、角流區(qū)風(fēng)速過(guò)大。在全球變暖、熱島效應(yīng)、城市風(fēng)環(huán)境復(fù)雜化等多重城市氣候問(wèn)題下，高密度城市戶外空間的氣候狀況正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

城市微氣候是建筑屋頂和地面之間的城市冠層氣候特征，是由于下墊面的不均一性以及人類和生物活動(dòng)所產(chǎn)生的近地氣層的氣候特點(diǎn)[2]。由于城市近地面是城市居民活動(dòng)的主要空間，受人類活動(dòng)影響最大，同時(shí)對(duì)城市居民的日常生活、工作影響最大，使微氣候成為人居環(huán)境研究的熱點(diǎn)之一。微氣候主要包括空氣溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度和太陽(yáng)輻射等氣象因素，其中空氣溫度、風(fēng)速是影響人體舒適度和戶外活動(dòng)的兩個(gè)重要?dú)庀笠?，如德?guó)和日本的都市氣候圖主要分析評(píng)估熱環(huán)境和空氣流通這兩個(gè)氣候要素[3]。氣象要素間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，熱環(huán)境是風(fēng)環(huán)境影響下的結(jié)果，而空氣間溫度差也能促進(jìn)空氣的流動(dòng)，人體的舒適度通常受它們的綜合影響。局部地區(qū)的微氣候氣主要取決于區(qū)域氣候環(huán)境和局部建成環(huán)境。影響微氣候的局部建成環(huán)境因素包括建筑朝向、建造材料的導(dǎo)熱系數(shù)、表面反射率、城市峽谷的幾何形狀等。在高密度街區(qū)戶外空間進(jìn)行實(shí)證研究微氣候的狀況，并提出緩解和調(diào)節(jié)微氣候的措施與途徑是提高城市戶外空間舒適性與宜居性、促進(jìn)居民健康的有效手段。

城市廣場(chǎng)是城市居民生活質(zhì)量的重要保障，為居民提供休閑、游憩、交往等活動(dòng)場(chǎng)所，又在城市綠地系統(tǒng)中發(fā)揮生態(tài)調(diào)節(jié)的作用。建筑學(xué)家揚(yáng)蓋爾在《交往與空間》中提出，只有在外部條件、天氣和場(chǎng)所適宜的情況下，居民才有參加自發(fā)性活動(dòng)（如散步、駐足觀望、曬太陽(yáng)等）的意愿。同時(shí)，很多研究也表明城市戶外空間的微氣候狀況對(duì)其使用狀況有很大的影響[4-6]。改善城市廣場(chǎng)的微氣候，提高城市廣場(chǎng)的舒適度，對(duì)增加居民廣場(chǎng)使用頻率和提高城市宜居性都具有重要意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的建筑環(huán)境領(lǐng)域的研究者對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的通風(fēng)及節(jié)能方面進(jìn)行了較多的探討，對(duì)于室外的熱環(huán)境與風(fēng)環(huán)境的營(yíng)造方面的研究大都止步于與日常生活聯(lián)系較為密切的住宅小區(qū)戶外環(huán)境，但對(duì)于廣場(chǎng)空間微氣候狀況的研究仍處于起步階段。于付濤對(duì)西安市鐘鼓樓廣場(chǎng)和大雁塔北廣場(chǎng)的微氣候進(jìn)行實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)夏季時(shí)樹(shù)蔭空間的微氣候較好，同時(shí)，居民使用頻率也更高[6]。魏冬雪等通過(guò)實(shí)測(cè)和問(wèn)卷調(diào)查結(jié)合的方式對(duì)上海創(chuàng)智天地廣場(chǎng)夏秋冬三季的微氣候進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)人們的熱感覺(jué)和熱認(rèn)知一致認(rèn)為廣場(chǎng)夏季熱環(huán)境是嚴(yán)峻的[7]。一些學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了深入研究，徐振等對(duì)南京對(duì)不同城市建筑密度發(fā)展階段的開(kāi)放空間及周邊的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于20世紀(jì)30年代和20世紀(jì)60年代，隨著城市建筑密度變化，現(xiàn)代的城市戶外空間的舒適度下降[8]。然而，城市規(guī)劃師、景觀設(shè)計(jì)師、建筑師雖然對(duì)植被、水體等設(shè)計(jì)要素對(duì)于調(diào)節(jié)室外微氣候的效果有概念上的認(rèn)識(shí)，但主要還是以美觀作為規(guī)劃設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。高密度街區(qū)的建筑密度高、綠化面積少，其微氣候狀況及人體舒適度更應(yīng)引起足夠的重視。目前，高密度街區(qū)城市廣場(chǎng)的微氣候評(píng)價(jià)及基于微氣候的城市廣場(chǎng)設(shè)計(jì)策略與建議是缺乏的，因此，有必要對(duì)高密度街區(qū)城市廣場(chǎng)的微氣候狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出優(yōu)化策略，為建設(shè)更舒適的城市廣場(chǎng)空間提供基礎(chǔ)性的參考。

2 研究方法

2.1 研究場(chǎng)地

南京是我國(guó)東部沿海地區(qū)的典型特大城市，也是人口密度最高的城市之一，遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平。受季風(fēng)影響，南京屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，主要?dú)夂蛱卣鳛橄臒岫?。夏季?月-9月）炎熱潮濕，各種級(jí)別高溫和熱浪頻發(fā)，每年平均高溫日數(shù)14.5d。高溫高濕加劇導(dǎo)致極高的熱指數(shù)，使熱環(huán)境處于極度不舒適的狀態(tài)，這對(duì)戶外公共空間的使用會(huì)產(chǎn)生較大的制約。所以本文選擇一年中戶外感知微氣候最極端的季節(jié)——夏季進(jìn)行模擬與評(píng)估，以盡可能充分體現(xiàn)微氣候的不適狀況。其中，熱環(huán)境、風(fēng)環(huán)境是微氣候?qū)κ褂脩敉饪臻g的頻率影響以及人們的熱感知影響最大的兩個(gè)因素，所以本文選擇模擬廣場(chǎng)夏季的風(fēng)熱環(huán)境。

本次研究的場(chǎng)地為南京萊迪廣場(chǎng)，位于南京典型高密度街區(qū)——新街口核心商業(yè)區(qū)，屬于城市商業(yè)廣場(chǎng)，周邊環(huán)境狀況如圖1所示。廣場(chǎng)的平面為十字形，被周圍高層建筑包圍，總占地面積為16700m2。場(chǎng)地中硬質(zhì)鋪裝占較大面積，樹(shù)池、花池?cái)?shù)量有限，共有喬木 23 棵，以桂花為主，是典型的高密度城市市中心廣場(chǎng)的代表。南京新街口地區(qū)平均人流量為3082人/小時(shí)，萊迪廣場(chǎng)作為新街口地區(qū)重要的商業(yè)廣場(chǎng)，人流量大，是居民購(gòu)物、交談、散步、交通等的主要場(chǎng)所，對(duì)南京地區(qū)居民生活具有重要意義。

圖1 南京萊迪廣場(chǎng)區(qū)位圖

2.2 研究方法

近年來(lái)， 一些用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件(Computational Fluid Dynamics)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)了，相對(duì)于風(fēng)洞模擬和實(shí)地測(cè)量具有成本低、可控性強(qiáng)、干擾小等優(yōu)點(diǎn)。已有研究表明計(jì)算數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)微氣候模擬的準(zhǔn)確性，已大量用于城市尺度的流體模擬[9]。本次選用由英國(guó)CHAM公司開(kāi)發(fā)的商業(yè)計(jì)算流體軟件PHOENICS來(lái)預(yù)測(cè)微氣候狀況，可以準(zhǔn)確模擬研究對(duì)象的空氣流動(dòng)和傳熱等物理現(xiàn)象，從而為城市規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)的理論支撐。

根據(jù)從政府部門(mén)獲取的地形數(shù)據(jù)使用3D建模軟件SketchUp 2019建立萊迪廣場(chǎng)地區(qū)的三維模型。建筑物的幾何形狀會(huì)影響局部的網(wǎng)格的質(zhì)量，為避免建筑細(xì)節(jié)引起局部網(wǎng)格質(zhì)量下降并確保微氣候模擬的準(zhǔn)確性，在建模過(guò)程中對(duì)建筑細(xì)節(jié)如窗體、挑檐等的簡(jiǎn)化是十分必要的。不同形狀的植物樹(shù)冠對(duì)流場(chǎng)具有不同的影響，但現(xiàn)實(shí)生活中的樹(shù)冠形狀多樣、復(fù)雜，若完全按照實(shí)際樹(shù)冠形狀進(jìn)行建模，將會(huì)加大建模工作量及計(jì)算量。植物樹(shù)冠的形狀可以進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化為立體幾何形狀，球體、橢球體、長(zhǎng)方體等形式。李亮等將植物樹(shù)冠模型簡(jiǎn)化為長(zhǎng)方體，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整參數(shù)即可得很好的計(jì)算結(jié)果和模擬精度，且具有建模簡(jiǎn)便、計(jì)算快捷、收斂好的優(yōu)點(diǎn)[10]。所以本文將植物樹(shù)冠的建模簡(jiǎn)化為長(zhǎng)方體，以便于計(jì)算收斂并減少計(jì)算、建模的工作量。

植物對(duì)微氣候有很大的影響，但這也是微氣候模擬的難點(diǎn)。植物對(duì)場(chǎng)地微氣候的影響主要體現(xiàn)在兩方面：空氣流動(dòng)和熱傳遞。在空氣流動(dòng)方面，植被對(duì)流場(chǎng)的主要影響是冠層阻力和樹(shù)冠所產(chǎn)生的額外湍流[11]。本次研究中通常使用多孔介質(zhì)（porous-media）代表樹(shù)冠，以局部阻力和湍流源項(xiàng)的方式體現(xiàn)植物對(duì)流場(chǎng)影響。在熱傳遞角度，植物通過(guò)樹(shù)冠阻擋太陽(yáng)輻射和蒸騰作用降低其周圍的空氣溫度。雖然PHOENICS的Foliage模塊可以用來(lái)模擬植物冠層對(duì)空氣流速的影響，但是不能模擬植物蒸騰作用對(duì)熱環(huán)境的影響。相比于研究植物單個(gè)葉片的蒸騰效應(yīng)對(duì)熱環(huán)境的影響，本研究通過(guò)整個(gè)植物單體冷卻效應(yīng)和植物冠層體積以確定的單位體積植物的冷卻效果。根據(jù)以往研究對(duì)單棵植物蒸騰速率的測(cè)量得到單株桂花的日吸熱量為18280kJ（10小時(shí)），得到單位體積桂花樹(shù)冠的吸熱量為63.47J/s*m3[12]，將此作為本研究中植物的單位體積吸熱量。

2.3 邊界條件設(shè)置及網(wǎng)格劃分

氣象數(shù)據(jù)使用《城市居住區(qū)熱環(huán)境設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ286-2013)中的南京地區(qū)夏季典型氣象日14：00的氣象參數(shù)，干球溫度為29.4℃，水平總輻射照度483.33W/m2和水平散射輻射照度236.11 W/m2。南京地區(qū)戶外空間的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南偏南，風(fēng)速為3m/s。依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)，結(jié)合本次研究地塊的情況，本文中下墊面粗糙度取值α為0.22。以夏季典型日的中午14：00的東南偏南3m/s的風(fēng)作為萊迪廣場(chǎng)夏季微氣候模擬的10m高度處的參考風(fēng)速。

網(wǎng)格的質(zhì)量對(duì)微氣候模擬的準(zhǔn)確性具有一定的影響。過(guò)于粗糙的計(jì)算網(wǎng)格將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，而網(wǎng)格設(shè)置過(guò)密將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格通過(guò)在研究區(qū)域進(jìn)行局部網(wǎng)格加密處理以控制網(wǎng)格數(shù)量，可以節(jié)約運(yùn)算時(shí)間，同時(shí)也能保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，但是相鄰網(wǎng)格的形狀不宜變化過(guò)大。基于CFD軟件模擬、風(fēng)洞試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的交叉比較，日本建筑師協(xié)會(huì)（AIJ）提出，在研究區(qū)域內(nèi)，水平網(wǎng)格最小分辨率應(yīng)設(shè)置為建筑尺寸的1/10左右（約0.5-5m）。為確保行人高度的微氣候模擬的準(zhǔn)確性，垂直的網(wǎng)格應(yīng)該使行人高度的網(wǎng)格位于距地面3個(gè)或者更高的網(wǎng)格上[13-14]。本次采用直角坐標(biāo)，根據(jù)物體邊界位置劃分網(wǎng)格，可控性強(qiáng)且操作方便。研究區(qū)域內(nèi)水平軸2m的精度，z軸網(wǎng)格0.5m的精度，為研究區(qū)域的關(guān)鍵區(qū)域提供了足夠的分辨率，并在連續(xù)網(wǎng)格區(qū)域提供了平滑的過(guò)度大小。

3 研究結(jié)果

3.1 風(fēng)速狀況

在3m/s的東南偏南風(fēng)場(chǎng)下，模擬獲得萊迪廣場(chǎng)14:00行人高度的風(fēng)速分布圖，如圖2。萊迪廣場(chǎng)夏季行人高度的風(fēng)速為0～2.4m/s，較高風(fēng)速位于高層建筑角流區(qū)域，較低風(fēng)速區(qū)位于東西向空間。根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）, 建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速應(yīng)低于5m/s，滿足不影響室外活動(dòng)舒適性的需求。本次場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)速總體滿足《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，未出現(xiàn)大于5m/s的影響人體舒適度的風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)速小于1m/s可能會(huì)導(dǎo)致悶熱及污染物堆積，本次場(chǎng)地內(nèi)東西向空間較多處于風(fēng)速過(guò)低的狀況。由于主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南偏南，廣場(chǎng)內(nèi)東西向空間位于建筑背風(fēng)面，所以較多靜風(fēng)區(qū)域出現(xiàn)于建筑北部的背風(fēng)區(qū)。廣場(chǎng)內(nèi)的植物多為喬木，樹(shù)冠與行人高度具有一定的距離且種植于花壇距離行人高度增加，對(duì)行人高度的風(fēng)速衰減作用并不明顯。

圖2 萊迪廣場(chǎng)夏季風(fēng)環(huán)境圖

圖3 萊迪廣場(chǎng)夏季熱環(huán)境圖

3.2 熱環(huán)境狀況

在夏季典型氣象條件下，模擬獲得萊迪廣場(chǎng)14：00行人高度的溫度分布圖，如圖3所示。萊迪廣場(chǎng)行人高度的空氣溫度在29.7℃-36℃，較大面積區(qū)域的空氣溫度為30℃左右。廣場(chǎng)東側(cè)區(qū)域空氣溫度高于西側(cè)，存在接近2℃的空氣溫度差。對(duì)比廣場(chǎng)整體空氣溫度，大部分植物冠下及其周邊空間的空氣溫度較低。雖然熱環(huán)境是由多種環(huán)境因素共同決定的，但植物對(duì)局部的空氣溫度具有一定的調(diào)節(jié)能力。植物樹(shù)冠能直接阻擋樹(shù)蔭空間的太陽(yáng)輻射且植物葉片的蒸騰作用能吸收空氣中大量的熱量，受到空氣流動(dòng)的影響植物的降溫效應(yīng)會(huì)隨之?dāng)U散，導(dǎo)致植物所在空間及其周邊空間溫度較低。萊迪廣場(chǎng)植物為單排的種植方式，對(duì)局部行人高度的熱環(huán)境影響相對(duì)不明顯。而且廣場(chǎng)空間內(nèi)綠地面積過(guò)小，無(wú)法充分發(fā)揮廣場(chǎng)的生態(tài)效益，綠地對(duì)萊迪廣場(chǎng)行人高度空氣溫度的調(diào)節(jié)作用相對(duì)較弱。

結(jié)合圖2和圖3，可以發(fā)現(xiàn)廣場(chǎng)行人高度的熱環(huán)境與風(fēng)環(huán)境的聯(lián)系密切，廣場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速較低的區(qū)域熱量容易堆積導(dǎo)致局部溫度較高，而空氣流通狀況較好的區(qū)域更易于熱量的清除以保持空氣溫度相對(duì)較低，人體感知熱環(huán)境較為舒適。

總體來(lái)看，與主導(dǎo)風(fēng)向夾角較小的道路風(fēng)速較高形成氣流通道。氣流通道對(duì)整個(gè)廣場(chǎng)的風(fēng)熱環(huán)境都有一定的影響。萊迪廣場(chǎng)中部溫度高、風(fēng)速低是人體熱舒適度較差的空間，相對(duì)而言，廣場(chǎng)西部是溫度較低、風(fēng)速較高的相對(duì)舒適區(qū)。

4 微氣候下的城市廣場(chǎng)設(shè)計(jì)策略

根據(jù)《建筑氣候區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)》，南京地區(qū)屬于冬冷夏熱氣候區(qū)，營(yíng)造戶外活動(dòng)區(qū)域微氣候需著重考慮夏季的降溫通風(fēng)需求。通過(guò)對(duì)萊迪廣場(chǎng)的風(fēng)熱環(huán)境分析，結(jié)合城市廣場(chǎng)的設(shè)計(jì)要素，提出以下改善城市廣場(chǎng)風(fēng)熱緩解和應(yīng)對(duì)氣候變化的思路和策略：

4.1 廣場(chǎng)與周邊建筑

廣場(chǎng)與周邊建筑的比例是影響使用心理的重要設(shè)計(jì)元素，也是廣場(chǎng)微氣候的重要影響因素。周邊建筑高，高寬比過(guò)大，可能會(huì)造成廣場(chǎng)處于大面積處于建筑風(fēng)影區(qū)和陰影區(qū)，風(fēng)速過(guò)低且長(zhǎng)時(shí)間缺乏陽(yáng)光。而廣場(chǎng)周圍建筑高度低，廣場(chǎng)寬度過(guò)寬時(shí)，也會(huì)因缺少建筑遮擋太陽(yáng)輻射導(dǎo)致熱舒適度下降狀況。荷蘭學(xué)者建議在進(jìn)行廣場(chǎng)設(shè)計(jì)的時(shí)，使H/W=0.25（H為建筑物高度，W為廣場(chǎng)空間的寬度）作為一個(gè)指導(dǎo)廣場(chǎng)高寬比例確定原則[15]。合理控制廣場(chǎng)與周邊建筑的比例，減少?gòu)V場(chǎng)的風(fēng)影區(qū)靜風(fēng)面積，并充分利用建筑間日影區(qū)的遮陰作用。

周邊建筑的位置決定了進(jìn)入廣場(chǎng)氣流的方向以及流速，影響廣場(chǎng)整體的通風(fēng)狀況。周圍建筑的位置布局時(shí)，應(yīng)避免建筑布局位于進(jìn)入廣場(chǎng)的氣流位置使廣場(chǎng)空間于建筑背風(fēng)區(qū)，宜位于主導(dǎo)風(fēng)向的兩側(cè)，保證廣場(chǎng)內(nèi)部空氣流通的同時(shí)，也能促進(jìn)城市空氣流通，擴(kuò)大廣場(chǎng)生態(tài)效益的影響范圍。廣場(chǎng)周邊的高層建筑不僅對(duì)風(fēng)具有遮擋作用，兩側(cè)的角流區(qū)和下層氣流風(fēng)速較高，合理布局高層建筑的位置充分利用其角流區(qū)和下層氣流對(duì)廣場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)速狀況將具有很大改善作用。

4.2 活動(dòng)場(chǎng)地的位置

活動(dòng)場(chǎng)地的位置決定了居民在廣場(chǎng)活動(dòng)行為的空間分布，對(duì)于居民的安全性和舒適性十分重要。在城市廣場(chǎng)設(shè)計(jì)與改造時(shí)，通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件模擬場(chǎng)地的熱環(huán)境、風(fēng)環(huán)境，并綜合考慮風(fēng)熱環(huán)境，選擇兩者較為舒適的區(qū)域進(jìn)行活動(dòng)安排和設(shè)施的布置，而避免在熱舒適較差的區(qū)域進(jìn)行活動(dòng)安排。一般而言，低層建筑周圍的角流區(qū)通常風(fēng)環(huán)境較為舒適的區(qū)域，但是這也取決于建筑的朝向，大多可以為人們?cè)谙募緯r(shí)提供相對(duì)舒適的活動(dòng)空間。高層建筑的角流區(qū)或者街道峽谷的入口往往會(huì)形成較高風(fēng)速，甚至?xí)接绊懭梭w舒適度，合理利用植物景觀墻、草坡等可以達(dá)到降低風(fēng)速的需求。在高密度城市中，戶外空間的靜風(fēng)區(qū)污染物難以擴(kuò)散，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利的影響，通過(guò)安排雕塑、景墻等設(shè)計(jì)的手法占據(jù)公眾的活動(dòng)空間減少其停留時(shí)間。

從空間類型角度看，半開(kāi)放空間往往是風(fēng)環(huán)境比較舒適，通過(guò)植物、景觀墻、草坡等可以創(chuàng)造半開(kāi)放的風(fēng)環(huán)境舒適空間。在利用植物圍合空間上，選擇葉面積指數(shù)大、樹(shù)冠直徑大的高大落葉喬木種植于活動(dòng)空間周邊形成頂覆蓋空間，為城市居民提高蔭涼、熱舒適度較佳的活動(dòng)空間。

4.3 植物種植

植物是提升環(huán)境美觀度的重要途徑，合理種植植物還可以緩解風(fēng)速過(guò)高、降低空氣溫度[9]，提高人體舒適性。植物在對(duì)熱環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，需要一定量的植物才能對(duì)熱環(huán)境的發(fā)揮明顯作用。雖然城市廣場(chǎng)一般以大面積的鋪裝為主體，但是考慮到植物對(duì)微氣候的調(diào)節(jié)作用，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)適當(dāng)提高植物比例。目前，大多數(shù)城市商業(yè)廣場(chǎng)考慮到商業(yè)活動(dòng)，其綠化比例遠(yuǎn)低于《城市綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，因此，植物對(duì)這些商業(yè)廣場(chǎng)的微氣候調(diào)節(jié)作用是十分微弱。

有研究表明，當(dāng)綠化覆蓋率低于40%時(shí)，綠地內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與布局對(duì)周圍環(huán)境溫度的影響尤為重要。廣場(chǎng)作為綠化覆蓋率較低的區(qū)域，應(yīng)更為重視植物結(jié)構(gòu)與布局。植物對(duì)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)作用與種類、高度、枝葉的濃密程度等有關(guān)。一般而言，喬木比灌木降溫效果好，灌木比草地降溫效果好，三者復(fù)合的綠地降溫效果最好，因?yàn)閺?fù)雜的植被結(jié)構(gòu)可以使冠下空間在不同的太陽(yáng)高度角下都具有較好的遮陰。而廣場(chǎng)植物較多種植單層喬木的樹(shù)陣，卻忽視了喬、灌、草組合的多種植被結(jié)構(gòu)帶來(lái)的微氣候效益。在對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)方面，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地具體的風(fēng)速狀況合理安排植被的空間位置以及植被類型。常綠灌木作為綠籬不僅可以分割空間，對(duì)人行高度的風(fēng)環(huán)境具有一定的阻擋作用，可在風(fēng)速過(guò)高的高層建筑角流區(qū)和街道峽谷的入口區(qū)域使用。因此，根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際的微氣候狀況，在溫度和適宜的風(fēng)速的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同植被結(jié)構(gòu)特點(diǎn)科學(xué)合理地配置植物。

4.4 廣場(chǎng)鋪裝

鋪裝是城市廣場(chǎng)的主要園林要素之一，也是影響廣場(chǎng)戶外熱環(huán)境的因素，但常常被忽視。而且廣場(chǎng)中的鋪裝面積遠(yuǎn)大于綠地面積，應(yīng)提高鋪裝材料選擇的重視程度。廣場(chǎng)地面溫度受鋪裝材料的蓄熱性和反射性所影響，通過(guò)空氣流動(dòng)影響行人高度的熱環(huán)境。高反射率的鋪裝材料可以通過(guò)反射太陽(yáng)輻射，降低地面溫度，從而降低近地面空氣溫度，增加戶外熱舒適度。同時(shí)，也應(yīng)注意反射率過(guò)高的鋪裝材料會(huì)產(chǎn)生炫光和光污染。在色彩方面，冷色系的鋪裝往往能給人心理上帶來(lái)一種更涼快的感覺(jué)。大多廣場(chǎng)常采用灰色作為鋪裝色彩基調(diào)，對(duì)于溫帶和熱帶地區(qū)具有良好的心理降溫作用，但是我國(guó)幅員遼闊各地氣候狀況不同，寒地區(qū)域的廣場(chǎng)選擇灰色調(diào)會(huì)增強(qiáng)冬季時(shí)人的寒冷感。在鋪裝材料的選擇時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐某鞘袣夂蛱攸c(diǎn)，創(chuàng)造氣候宜人的戶外活動(dòng)空間。

4.5 水景設(shè)計(jì)

水體一般作為裝點(diǎn)景觀的作用，有多種表現(xiàn)形式，如噴泉、水池、湖泊等。在城市廣場(chǎng)中，多運(yùn)用小面積的水池、噴泉增加城市居民休閑的趣味，保持人與自然的親密接觸。在夏季，景觀水體能夠?qū)Νh(huán)境起到降溫增濕的作用，其降溫作用甚至可以達(dá)到3℃。由于水體的比熱大于城市下墊面，在相同的太陽(yáng)輻射照射下形成不同的表面溫度，而且水體蒸發(fā)帶走一部分熱量，對(duì)水體周邊的空氣溫度具有一定的降低作用。其中，噴泉增加空氣濕度和降低空氣溫度的效果最為明顯，但是噴泉會(huì)消耗大量的能源，所以在使用時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)使用，以避免能源的過(guò)度浪費(fèi)。

然而城市水體的降溫效應(yīng)對(duì)水體面積具有一定的要求，直徑需在200米甚至更大的范圍才能顯著降低周邊環(huán)境空氣溫度。小型城市水體對(duì)空氣溫度的降低與調(diào)節(jié)作用并不顯著，甚至在夜間出現(xiàn)些許升溫的現(xiàn)象。但是通過(guò)小型水體與周邊植物、建筑、道路等合理搭配可以形成通風(fēng)良好的城市廣場(chǎng)，對(duì)城市空間的熱舒適具有一定的提升。Cor Jacobs等使用ENVI-met軟件模擬發(fā)現(xiàn)在植物遮陰、水體蒸發(fā)和自然通風(fēng)的綜合作用下，小型水體空間表現(xiàn)出周邊空氣溫度顯著降低[16]。因此，廣場(chǎng)水體布置時(shí)考慮使用者停留空間的同時(shí)，也應(yīng)結(jié)合植物、建筑、道路以達(dá)到廣場(chǎng)整體通風(fēng)狀況良好，提升城市廣場(chǎng)整體的熱舒適度。

5 結(jié)語(yǔ)

在全球氣候變化、熱島效應(yīng)、顆粒物污染多重威脅下，合理運(yùn)用廣場(chǎng)內(nèi)部及周圍的建筑和景觀要素提升廣場(chǎng)的熱舒適度日益重要，將成為未來(lái)城市空間提升重要方向之一。因而對(duì)于城市戶外空間改造或重建項(xiàng)目，微氣候評(píng)估不僅需要評(píng)估規(guī)劃設(shè)計(jì)產(chǎn)生的微氣候負(fù)面空間，也需要分析合理結(jié)合微氣候而布置的活動(dòng)空間、景觀要素對(duì)人的活動(dòng)帶來(lái)的正面效應(yīng)。由于廣場(chǎng)空間的微氣候及舒適性不是通過(guò)單一設(shè)計(jì)要素控制及優(yōu)化，本研究從植物、廣場(chǎng)鋪裝、建筑等方面探討城市廣場(chǎng)的夏季微氣候提升方式，可以對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)者在城市廣場(chǎng)設(shè)計(jì)提供一定的參考，提升城市建成區(qū)的居民戶外舒適度。

以上策略針對(duì)城市廣場(chǎng)的設(shè)計(jì)與改造，但也可以將其拓展到城市其他公共開(kāi)放空間，進(jìn)一步改善城市其他公共空間的微氣候與熱舒適度。由于我國(guó)緯度跨越和垂直海拔高度變化大，不同地區(qū)間氣候差異較大，還需要根據(jù)不同廣場(chǎng)周圍地空間環(huán)境狀況、場(chǎng)地特征、地理氣候因地制宜地搭配植物、選擇鋪裝材料等合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高城市居民戶外空間的舒適性。