西安城市街道活動水平與夏季微氣候要素關聯(lián)研究

呂書奇 李佳慧

摘要：微氣候環(huán)境的舒適度對城市街道使用者的活動水平有重要影響。文章通過對西安城市街道進行夏季氣候?qū)崪y、問卷調(diào)查，結合溫段探討活動水平與微氣候要素的關聯(lián)強度和主觀投票對應的微氣候適域。研究結果表明：夏季微氣候要素對街道使用者活動水平的影響強度依次為空氣溫度＞太陽輻射＞風速＞相對濕度；活動代謝量、強度與主觀熱舒適呈階段性關聯(lián)，活動時長、人次與主觀熱舒適呈時段性、滯后性關聯(lián)；活動者通過自身調(diào)節(jié)，可以有效提高自身熱舒適水平，增溫和高溫時段熱舒適區(qū)間為25～28℃，降溫時段為27～33℃；降低氣溫和改善通風可以有效提高街道使用者活動強度，降低日照強度可以有效改善街道靜態(tài)和提高中長時間活動者熱舒適水平。希望文章能為評估夏季街道微氣候提供數(shù)據(jù)支持和設計參考。

關鍵詞：城市街道；活動水平；微氣候要素；主觀舒適度投票；關聯(lián)性

中圖分類號：TU119 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）16-00-03

隨著我國城市化進程的不斷加快，日益加劇的出行機動化和休閑生活靜態(tài)化等趨勢［1］帶來一系列公共健康問題。城市街道作為城市公共空間體系的重要組成部分，不僅是居民開展步行活動的重要路徑［2］，而且是居民參與身體活動的重要場所。因此，營造氣候舒適的街道環(huán)境以促進居民戶外活動，逐漸成為城市規(guī)劃等學科共同關注的課題。

當前研究主要集中在微氣候要素、空間形態(tài)與活動水平等相關問題上。劉濱誼［3］、趙曉龍［4］等分別以城市廣場、住區(qū)、公園等空間為背景，探討微氣候要素與活動人次、持續(xù)時間的關聯(lián)性；魏宇迪［5］、彭旭路［6］等通過問卷調(diào)查和氣候參數(shù)探討城市戶外空間使用者主觀評價、出席率和實際微氣候的關聯(lián)關系。目前對西安地區(qū)身體活動水平與微氣候要素的關聯(lián)研究相對較少，現(xiàn)有微氣候評價多采用客觀熱舒適指標，對活動主體主觀評價與微氣候要素的關聯(lián)關系有待探討。

針對西安夏季不利氣候條件導致的城市街道時空利用率下降、局部熱環(huán)境危害等問題，本文以延長戶外活動舒適時段、提高活動水平為目標，探討以下問題。

問題1：身體活動水平與不同微氣候要素的關聯(lián)強度是否不同？是否存在適域？

問題2：微氣候要素與活動者主觀評價是否存在關聯(lián)性？關聯(lián)特征如何？

1 研究內(nèi)容及方法

研究時間選取2019年8月11日前后的無云晴好天氣進行，以獲得盡量廣泛的身體活動情況。研究區(qū)域選取西安市建設路東段及其周邊街道，區(qū)域內(nèi)街道類型多、可達性高，使用者多為周邊居民、學生及上班族，身體活動多樣。

氣候測試時段為0：00～24：00，測試儀器見表1，提前在研究區(qū)內(nèi)布置測試桿，在1.5 m處布點代表活動者高度；身體活動水平采集與氣候?qū)崪y同步進行，記錄測點附近的人流量并對街道使用者隨機進行問卷調(diào)查。其中，身體活動代謝當量的判定①基于上海體育學院《身體活動匯編（漢英對照版）》的取值。

2 身體活動水平與微氣候要素關聯(lián)性分析

2.1 活動人次與微氣候全要素關聯(lián)性分析

根據(jù)實測結果，將全天分為四個時段（見表2）。對采集數(shù)據(jù)進行可靠性分析和相關性分析②，結果具有較高的內(nèi)在一致性（0.7＜α＜0.98）。從全天來看，活動人次與多數(shù)微氣候要素不存在關聯(lián)性，其人流量變化主要受居民潮汐通勤影響?？諝鉁囟群吞栞椛鋵θ舜蔚挠绊懭缦拢焊邷貢r段與活動人次顯著負相關（r＜-0.4），降溫時段與活動人次顯著正相關（r＞0.6）。結合實測數(shù)據(jù)，當下午空氣溫度低于35℃、太陽輻射量低于160 W/m2時，活動人次明顯增加。

2.2 活動時長與微氣候全要素關聯(lián)性分析

從整體來看，活動時長僅與空氣溫度存在弱相關（r＜0.4），但不同活動時長與微氣候要素均存在關聯(lián)且具有差異性。少于10 min的短時間活動與空氣溫度呈正相關（r＞0.4），與相對濕度、太陽輻射呈負相關（r＜-0.4）；10～60 min的中短時間活動與空氣溫度呈正相關（r＜0.4），與其他要素呈負相關（r＞-0.4）；超過60 min的長時間活動與相對濕度呈負相關（r＞0.4），與其他要素呈正相關（r＜0.4）。街道長時間活動主體由街邊商販和休閑的老人組成，他們大多在白天活動且會主動選擇有遮陰的場地。當街道空氣溫度低于34℃，太陽輻射量低于600 W/m2且能提供太陽輻射量低于170 W/m2的遮蔭空間時，活動時長明顯延長。

2.3 活動代謝與微氣候全要素關聯(lián)性分析

活動總體代謝量與太陽輻射、空氣溫度、風速呈極顯著負相關（r＜-0.4），與相對濕度呈極顯著正相關（r＞0.6）。活動代謝量與微氣候要素的關聯(lián)性存在階段性差異：增溫和高溫時段，空氣溫度與活動代謝量呈顯著負相關（r＞0.4）；降溫時段，隨著太陽高度降低，太陽輻射量下降，活動代謝量明顯增加（y=-0.0233x+3.7291，R2=0.0097）。由于活動代謝量受主體自身因素影響較大，因此在降溫階段呈現(xiàn)出不同于增溫和高溫時段的適應力。

2.4 活動強度與微氣候全要素關聯(lián)性分析

整體來看，空氣溫度、太陽輻射對活動強度的影響依舊最大（|r|＞0.4）。隨著活動強度的提高，活動者對日照環(huán)境和熱環(huán)境的要求逐漸降低。中及以下強度活動呈現(xiàn)一定的曬、熱不耐特征（rmrt＜-0.8，ra＜-0.4），體現(xiàn)出該強度區(qū)間的活動者對活動場地的遮陰需求較強。極高強度活動呈現(xiàn)出顯著的耐熱和不耐濕特征（ra＞0.4，rRH＜-0.4），與中高強度活動的耐熱和不耐風不同。當溫度低于33℃時，活動強度明顯提高。極高強度活動以學生放學后的跳繩和球類活動為主，因此該群體活動時段多為降溫時段，日照強度處于全天較低的水平。受地域氣候和活動時段影響，強日照和高溫對中及以上強度活動的影響遠大于高濕和風速。

3 身體活動水平與主觀舒適度關聯(lián)性分析

3.1 微氣候要素與舒適度投票相關性分析

在調(diào)查問卷中設計微氣候舒適度投票，為防止被訪者對選項產(chǎn)生誤讀，四類微氣候因素投票均選用5級標度③進行。受訪者為西安市本地人或在西安市生活超過12個月的人，年齡段構成總體以中老年為主；八成受訪者選擇短袖長褲或長袖短褲，長袖長褲以學生校服和工作制服為主；體型多為正常體型。

所有受訪者的微氣候要素感覺投票的平均數(shù)和中位數(shù)分別如下：總體熱舒適投票（TCV）-0.14和0，日照感覺投票（RSV）0.51和0，熱感覺投票（TSV）0.69和1，濕感覺投票（HSV）-0.09和0，風感覺投票（WSV）-0.34和0，說明總體舒適度、濕感覺和風感覺適中，熱感覺偏高，日照感覺在日落前偏高。

在關聯(lián)性分析方面，除熱感覺外，其余三項投票與其對應的微氣候因子關聯(lián)性佳（|r|＜0.8）。TCV與微氣候因子均具有極顯著相關性，關聯(lián)強度依次為空氣溫度＞太陽輻射＞風速＞相對濕度。增溫時段，TSV、RSV、WSV與對應微氣候要素呈極顯著正相關（r＜0.6）。高溫時段，僅WSV與風速具有顯著正相關（r＜0.4）。降溫時段，RSV、WSV與對應微氣候要素呈極顯著正相關（r＞0.4）。以上表明，街道活動者在面對高溫、強日照等不利環(huán)境時，能通過調(diào)整活動時段、選擇遮陰或通風空間、提高熱預期等方式來提高自身微氣候舒適度。

3.2 活動水平與微氣候舒適度關聯(lián)特征

對TCV與身體活動水平測度進行相關性分析，明確二者具有相關性并呈階段性差異：高溫和降溫時段，活動代謝量、強度、時長與TCV呈顯著負相關（r＞-0.6）；增溫時段，活動時長與TCV呈顯著正相關（r＞0.6）。

通過活動水平與主觀舒適度評價結果的時變化折線圖，進一步對二者進行雙變量擬合分析，發(fā)現(xiàn)活動代謝量、強度與主觀熱舒適呈階段性關聯(lián)，活動時長、人次與主觀熱舒適呈時段性、滯后性關聯(lián)。增溫時段，各測點熱舒適區(qū)間對應時段在6：00～9：00，空氣溫度為25～27.5℃，太陽輻射量低于167 W/m2。

10：00～18：00，大多數(shù)測點處于非舒適水平，空氣溫度高于30℃，通常伴隨3小時及以上的日照時長，太陽輻射量最高可達978 W/m2，除工作者外，活動者平均活動時長減少約30 min，平均活動代謝量降低約0.9 METs，平均活動強度由中降至低；處于陰影區(qū)的測點熱舒適均高于日照區(qū)測點，雖空氣溫度最高接近40℃，但太陽輻射量最高不超過60 W/m2，且伴有微風（V＜2.68 m/s），街道活動類型以坐憩等靜態(tài)活動為主。降溫時段，各測點舒適度均開始上升，19：00處于適中水平，空氣溫度低于33℃，但活動代謝量均值在3.09～4.36 METs，平均活動強度達到中等水平，平均活動時長增加至20～45 min。

4 結語

研究證實，活動水平與微氣候要素存在關聯(lián)，且存在不同強度和階段差異性特征。研究結果可為城市小氣候研究提供樣本和數(shù)據(jù)參考。本文在實驗流程設計和基礎理論研究方面仍存在一定局限性，如采樣空間較為單一，街道空間形態(tài)、構成要素、主體熱偏好等影響因素對研究結果的影響程度有待進一步探究，對西安地區(qū)冬季相關微氣候的舒適度研究也有待開展。

參考文獻：

［1］ 馬向明.健康城市與城市規(guī)劃［J］.城市規(guī)劃，2014，38（3）：53-55，59.

［2］ 魯斐棟，譚少華.建成環(huán)境對體力活動的影響研究：進展與思考［J］.國際城市規(guī)劃，2015，30（2）：62-70.

［3］ 劉濱誼，魏冬雪，李凌舒.上海國歌廣場熱舒適研究［J］.中國園林，2017，33（4）：5-11.

［4］ 趙曉龍，卞晴，趙冬琪，等.基于微氣候效應的寒地城市公園規(guī)劃設計研究［M］.北京：科學出版社，2019：38-48.

［5］ 魏宇迪，李鹍.武漢市夏季室外環(huán)境熱舒適度主觀評價研究［J］.城市建筑，2020，17（10）：71-76.

［6］ 彭旭路.城市街道夏季動態(tài)熱舒適：以上海黃金城道步行街為例［J］.科學技術與工程，2022，22（25）：11170-11178.

作者簡介：呂書奇（1998—），女，山東青島人，碩士在讀，研究方向：風景園林小氣候、風景園林規(guī)劃與設計。

李佳慧（1997—），女，河南安陽人，博士在讀，研究方向：風景園林歷史與理論、風景園林規(guī)劃與設計。