中國亞熱帶高原季風氣候區(qū)小環(huán)境人體舒適感研究
——以云南大學(xué)為例

盛衛(wèi)國李 暉邱惠懌周怡露

小環(huán)境中的植被、水體可以使“熱島”變“涼島”，這不僅可以使人們心情愉悅，而且還影響著公共空間的使用率和使用頻率[1]。研究室外小環(huán)境中人體舒適感的目的是發(fā)掘影響舒適感的因素，并根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進行舒適度計算與舒適感評價[2-4]。室外環(huán)境中，影響人體舒適感的因素有很多，人體周圍環(huán)境中的景觀“小氣候”會產(chǎn)生不同的溫濕度、風速、風向，在這些因素影響下可計算出“舒適指數(shù)”或“不舒適指數(shù)”[5-9]，通過人為、有機地改善小氣候環(huán)境，能夠提升室外人體舒適感[1]。小環(huán)境中的人體舒適感不但受地形、地貌、人流等因素影響，還受到噪音大小和情緒氛圍等因素影響[5，12-14]。

人體舒適感的影響與氣溫的關(guān)聯(lián)最大，而在中國亞熱帶高原季風氣候的影響下，氣溫變化因素較多，不能完全照搬既有的普適的標準來衡量舒適感。舒適感關(guān)鍵在于人的感受，因此還需結(jié)合使用者的體驗及感受進行綜合評價[15-18]。研究通過分析特定景觀造成舒適感不同的原因，為在小環(huán)境內(nèi)提高人體舒適感提供參考建議，并總結(jié)出基于氣候特征條件下的人體舒適感的一般規(guī)律。

1 研究對象概述

云南大學(xué)呈貢校區(qū)坐落于昆明市呈貢新區(qū)，氣候類型為亞熱帶高原季風氣候。本研究選取了校區(qū)內(nèi)的澤湖、圖書館、鐘樓、體育場、文典廣場、食堂、玫瑰園、明遠樓、校醫(yī)院、格物樓共十個典型景觀區(qū)域為研究對象，空間位置及周邊景觀布局參看圖1。其中，圖書館區(qū)域植被繁多，樹木茂盛，主入口前是一座噴泉廣場，點綴有若干植被，周邊公共設(shè)施、景觀小品齊備；鐘樓區(qū)域位于云山山頂，周圍植被主要為連片的薰衣草植株，四周開闊，喬木較少，另座椅等休憩設(shè)施較少，可達性不強；澤湖區(qū)域以水體為主，植被豐富，另專門設(shè)有一些游憩場地；體育場區(qū)域硬質(zhì)地比例大，休憩設(shè)施較多，但植被覆蓋率較低；文典廣場主要用于集會，周邊開闊，地形平坦，休憩設(shè)施較少，綠化覆蓋率低；食堂區(qū)域硬質(zhì)比例大，植被較少；玫瑰園種植了大片玫瑰，四周開闊，硬質(zhì)地比例小，休憩設(shè)施較少；明遠樓、校醫(yī)院、格物樓區(qū)域以建筑群樓為主，硬質(zhì)地較多，外部設(shè)置的休憩設(shè)施較少。在呈貢校區(qū)中，所選取的十處研究區(qū)域都具有空間聚合度較好、使用率和使用頻率較高、景觀布局差異較大等特點，可作為研究校內(nèi)景觀區(qū)域舒適感的典型代表。

圖1 十處研究區(qū)空間位置及周邊景觀布局

2 研究方法及內(nèi)容

2.1 研究方法

人體的舒適感受諸多因素影響，主要來自物理、心理、生理三個方面，為了研究的準確性和數(shù)據(jù)采集、分析的便利性，本研究主要從物理和心理兩個方面進行研究。根據(jù)中國亞熱帶高原季風氣候的特點，并依據(jù)國家標準（GB/T 27963—2011）《人居環(huán)境氣候舒適度評價》[19]（以下簡稱《標準》），將昆明的夏半年劃定為當年5月至10月，冬半年劃定為當年11月至次年4月[12]。依據(jù)《標準》中冬半年推薦使用“風效指數(shù)”，加之三處景觀區(qū)域的水域類型、植被覆蓋率、立體垂直空間等差異較大的特點，本研究使用《標準》中的“風效指數(shù)”進行舒適度計算與評價，并將“溫濕指數(shù)”作為參考。其中，“風效指數(shù)”計算公式為：

式中：K—風效指數(shù)，取整；T—℃，某一評價時段溫度；V—m/s，某一評價時段風速；S—h/d，某一評價時段日照時數(shù)。

根據(jù)《標準》，對舒適度進行五個尺度的等級劃分（表 1），舒適感程度對應(yīng)采用寒冷、冷、舒適、熱、悶熱等五個尺度表示。將所測的氣象數(shù)據(jù)進行計算，計算結(jié)果與表1中“風效指數(shù)”對照，并得出對應(yīng)的舒適感覺程度。

表1 人居環(huán)境舒適度等級劃分

研究需要測量數(shù)據(jù)為溫度、濕度、風速、日照時數(shù)，使用便攜式風速計測定溫度（℃）、相對濕度（%）及風速（m/s），使用日照計測量太陽日照時數(shù)。并通過問卷調(diào)查，調(diào)查受訪者的年齡分布（15歲以下；15～35歲；35～50歲；50歲以上）、性別比例（男、女）、十處景觀區(qū)域的前往意愿偏好、前往時間（6：00—10：00；10：00—14：00；14：00—18：00；18：00—22：00）、停留時間（20min以下；20～40min；40～60min；60min以上）、整體舒適感（很舒適、一般舒適、不太舒適、不舒適）、第一印象下的舒適感（更加愉悅、比較愉悅、沒影響、比較糟糕、更加糟糕）、臨時休憩場所選擇（水體旁、樹蔭下、路邊長凳上、草坪上）、能否感知海拔高差影響舒適感（經(jīng)常能、有時能、幾乎不能、不能）、景觀類型選擇（自然景觀、人文景觀、自然和人文景觀）等，分析研究校園區(qū)中影響人體舒適感的因素。將實地測量得到的氣象數(shù)據(jù)進行計算，并結(jié)合問卷調(diào)查交叉分析結(jié)果，綜合分析十處景觀區(qū)域的舒適感。

2.2 研究結(jié)果及分析

本研究于2020年1月1日—7日進行了連續(xù)7日的28次實地調(diào)查和氣象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集。為了保證研究整體性與準確性，數(shù)據(jù)采集時間點與問卷調(diào)查的時間保持一致，選擇每天的9：00、13：00、17：00、21：00進行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)計算結(jié)果（表 2）顯示：十處景觀區(qū)域的舒適度為：圖書館、澤湖、格物樓、校醫(yī)院、食堂、玫瑰園和體育場七處區(qū)域等級為3級，健康人群感覺舒適；鐘樓、明遠樓和文典廣場三處區(qū)域等級為2級，健康人群感覺偏冷，較不舒適。

根據(jù)表2繪制出舒適度對比參考圖（圖2），從圖中可以分析得出：舒適感最佳位置應(yīng)位于正中間，即表示不冷也不熱；K值越靠近中間位置，人體舒適感越好；K值越遠離中間位置，人體舒適感越差。因此，據(jù)圖可初步判斷十處景觀環(huán)境中舒適感為：格物樓＞校醫(yī)院＞食堂＞圖書館＞體育場＞玫瑰園＞澤湖＞明遠樓＞文典廣場＞鐘樓。

圖2 十處景觀區(qū)域人體舒適感對比參考

表2 十處景觀區(qū)域舒適度計算評價

冬半年影響人體舒適感最主要因素是氣溫，昆明的全年最冷月為一月，因此選取一月作為調(diào)查月最為典型，更能夠真實代表冬季校園區(qū)的舒適感狀況[17，20]。將十處區(qū)域連續(xù)7日所測得28組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖3所示：十處區(qū)域平均氣溫呈現(xiàn)出早晚低、午后高的特征，且圖書館、澤湖、鐘樓三處區(qū)域白天同一時間段內(nèi)的氣溫表現(xiàn)出總體不穩(wěn)定且平均氣溫略低于其他區(qū)域的特點；十處區(qū)域平均風速表現(xiàn)出白間大、夜晚小的特征，格物樓、校醫(yī)院、明遠樓、食堂等區(qū)域白間風速和風向呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)；十處區(qū)域相對濕度整體呈現(xiàn)出早晚高、午后低的特征。從計算結(jié)果來看，十處區(qū)域的舒適度整體符合中國亞熱帶高原季風氣候特征，受低緯高原山地地形作用，正常人群整體感覺比較舒適。但由于小環(huán)境的不同，各區(qū)域會存在一定差異，因此還需要結(jié)合問卷調(diào)查，從人的感受出發(fā)綜合得出各區(qū)域的人體舒適感。

圖3 十處景觀區(qū)域環(huán)境因子統(tǒng)計

調(diào)查問卷有效回收362份，數(shù)據(jù)顯示：男性受訪者比例為46.5%，女性比例為53.5%；51.8%受訪者表示更愿意前往澤湖區(qū)域、21.9%愿意前往圖書館區(qū)域、11.4%愿意前往鐘樓區(qū)域。在將性別與前往意愿數(shù)據(jù)進行交叉分析時發(fā)現(xiàn)（圖4a）：無論男性還是女性，均超過半數(shù)以上的人更愿意前往澤湖區(qū)域，第二是圖書館區(qū)域，第三是鐘樓區(qū)域。在選擇休憩場所時（圖4b），選擇草坪上的男性比女性多4%；選擇水體旁的男性比女性多21.4%；選擇樹蔭下的女性比男性多18.8%，選擇長凳上的女性比男性多36%。

圖4 性別與前往意愿交叉分析

問卷調(diào)查中，超過85%的受訪者愿意前往澤湖、圖書館、鐘樓三處區(qū)域，因此將對三處區(qū)域進行典型性分析，將三處區(qū)域問卷數(shù)據(jù)進行交叉分析并分類（圖 5 ，“游覽時間×停留時長”表示為“游覽時間”與“停留時長”交叉分析，下同），數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：澤湖區(qū)域停留時間多在20～40min，且在18：00—22：00前往愿意更高；鐘樓區(qū)域停留時間多在20min以下，且在18：00—22：00前往愿意更高；圖書館區(qū)域在14：00—18：00與18：00—22：00前往愿意更高，在這兩個時間段內(nèi)停留時間多在1h以上。綜合上述分析，三處景觀區(qū)域18：00—22：00“人氣”最足，雖然停留時間不等，但與校園區(qū)內(nèi)師生學(xué)習、工作、休息時間相契合：18：00—22：00是師生結(jié)束一天學(xué)習、工作后的休息與鍛煉時段，且18：00—22：00平均溫度為15℃，空氣濕度逐漸增大，風速逐漸減少，是一天中相對溫潤、安靜的時間段。同樣，“游覽時間”與“舒適感受”交叉分析結(jié)果也顯示大部分受訪者認為18：00—22：00是一天中比較舒適的時間段。“停留時長”與“性別”交叉分析結(jié)果顯示：澤湖區(qū)域和鐘樓區(qū)域無論男性、女性，大部分會停留40min以下，圖書館區(qū)域不論男性、女性都會停留1h以上，而在前往意愿調(diào)查中，超過半數(shù)的受訪者意愿前往澤湖區(qū)域，其次是圖書館區(qū)域，最后是鐘樓區(qū)域，可以發(fā)現(xiàn)澤湖區(qū)域和鐘樓區(qū)域在校園區(qū)的主要功能定位是游憩，而圖書館區(qū)域主要功能定位是學(xué)習和科研。

圖5 問卷數(shù)據(jù)交叉分析分類統(tǒng)計

十處景觀區(qū)域的數(shù)據(jù)測析結(jié)果顯示：圖書館、澤湖、格物樓、校醫(yī)院、食堂、玫瑰園、體育場七處區(qū)域人體舒適感為“舒適”；鐘樓、明遠樓、文典廣場三處區(qū)域人體舒適感覺為“冷”。結(jié)合問卷統(tǒng)計結(jié)果，51.8%受訪者表示更愿意前往澤湖區(qū)域、21.9%愿意前往圖書館區(qū)域、11.4%愿意前往鐘樓區(qū)域，14.9%愿意前往其他七處區(qū)域。因此，十處景觀區(qū)域中，澤湖和圖書館區(qū)域整體舒適感較佳；鐘樓、格物樓、校醫(yī)院、食堂、玫瑰園、體育場區(qū)域舒適感一般；明遠樓、文典廣場區(qū)域舒適感較差。圖書館區(qū)域植被茂密，休憩設(shè)施齊全，小氣候環(huán)境溫暖舒適，較適宜長時間停留，聲環(huán)境條件優(yōu)越；澤湖區(qū)域景觀要素為水域和植被，綠化覆蓋率高，水域面積在十處區(qū)域中最大，晨、晚間會形成溫潤的“水陸風”小氣候，交通便捷；文典廣場和明遠樓區(qū)域主要以建筑群為主，空間布局開闊，缺少遮蔭擋風的植被和休憩設(shè)施，且風速較大，人體散熱快，小氣候環(huán)境中人體舒適感不明顯，不適宜長時間停留，受訪者停留時間一般為20分鐘以下。因此，綠地率高、景觀構(gòu)成要素多、空間景觀圍合度高的景觀區(qū)域更能給人們帶來舒適感。

此外，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，半數(shù)的受訪者認為海拔影響著溫度和舒適感，測量數(shù)據(jù)也表明：鐘樓、明遠樓、文典廣場是十處區(qū)域中海拔相對較高區(qū)域，平均氣溫低于圖書館、澤湖區(qū)域1～2℃。由于鐘樓、明遠樓、文典廣場三處溫度低、風速大，導(dǎo)致人體散熱增大，更容易感到寒冷，引發(fā)不舒適感。此外，海拔的高低影響著景觀區(qū)域的可達性，海拔越高，可達性隨之降低，疲勞感同時增強，從而間接地影響著舒適感。除了海拔之外，在提供了公共服務(wù)設(shè)施（如休憩設(shè)施和遮蔭擋雨設(shè)施）的圖書館、澤湖等區(qū)域，人們通過使用休憩、遮蔭擋雨等公共設(shè)施可降低疲勞感和煩躁感，從而減少了心理和生理上出現(xiàn)的不舒適感。

結(jié)語

通過對亞熱帶高原季風氣候區(qū)的校園特定景觀區(qū)域的舒適度測析和調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)在大氣候環(huán)境影響背景下，各區(qū)域人體舒適感大體上趨于一致；但在特定的景觀小環(huán)境中，人體舒適感會呈現(xiàn)出一定的差異性。通過對十處景觀區(qū)域舒適度測析，對比發(fā)現(xiàn)造成特定景觀下的舒適感不同，主要由綠地覆蓋率、景觀空間圍合度、聲環(huán)境、景觀要素類型、服務(wù)設(shè)施配置、交通可達性六個因素綜合驅(qū)動影響。此外，研究發(fā)現(xiàn)通過環(huán)境因子算得的舒適感與受訪者前往意愿基本保持一致，這意味著人們處于景觀區(qū)域時，外在物理和內(nèi)在心理上的舒適感基本趨于一致，人體主觀舒適感能和人居環(huán)境客觀舒適度形成統(tǒng)一。通過實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，綠地覆蓋率和植物郁閉度的增加可以更好地達到保濕增溫效果；同時，景觀空間圍合度的增加也可以更好地達到保溫增濕的效果。通過改善這兩者，可一定程度提升小環(huán)境內(nèi)的舒適感，這在相關(guān)研究已得到驗證[21]。通過問卷分析得出：降低人們在景觀空間行走時的疲勞感和環(huán)境嘈雜感有利于提升人體舒適感；適當增加景觀要素類型也可增加舒適感?；趤啛釒Ц咴撅L氣候，校園特定景觀下的人體舒適感的一般規(guī)律為：人們處于綠地覆蓋率高、景觀空間圍合度強、景觀要素類型豐富、聲環(huán)境安靜、服務(wù)設(shè)施配置完善、交通可達性便利的景觀空間中的舒適感最好。

資料來源：

表1：《人居環(huán)境氣候舒適度評價》（GB/T27963—2011）；

文中其余圖表均為作者自繪。