北京街区绿地空间小气候环境实测与热舒适度调查研究(一)
随着城市化进程的飞速发展，在人口稠密的户外空间中，人们对于热舒适性的敏感度越发提高，进而对环境设计提出新的要求。小气候适应性研究融合多学科知识，更加科学的指导和优化景观规划设计，为风景园林学科发展提供了新的思路。本文选取北京城区典型临街空间作为实测对象，在夏季6、7月份，利用HOBO便携式气象站对临街空间的温度、相对湿度、风速、大气压力和太阳辐射等小气候指标进行测量记录，分析对比不同临街空间模式（建筑高度、绿地形态与面积、断面构成等要素不同）下，小气候的影响和调节作用，深入分析小气候环境各项指标之间的关联性，为未来城市街道空间小气候环境改善提出建议。北京地区；临街空间；夏季小气候；指标实测；热舒适度 城市化进程促进了特大城市的飞速发展，也直接改变了城市小气候环境。绿地减少，交通尾气排放等造成了城市热岛效应的加剧。1950年代以来，城市温度持续增长，较半个世纪前增长了大约0.5-5.5℃[1]。数据表明，北京36年来热岛效应呈现强度逐渐增强，面积逐渐增大趋势。2000-2005年热岛强度最大达2.11℃。不断增高、密度加大的建筑物对气流的阻滞作用使得城区平均风速呈减少趋势，人口密度的对数与气温呈线性相关[2]。近年绿地与小气候的研究逐渐被学者关注，目前国内外基于观测站、遥感及3S 技术对城市气候、城市植被及相互关系已有较多的研究，在城市热场与植被的宏观尺度、格局分布、成因机理、数值模拟等方面取得了显著成果。热舒适度研究与小气候研究密不可分，它是衡量小气候环境的一个重要指标，为小气候评价提供了更具人性化的途径。但同时，由于人体感知的影响因素较多，并具有环境适应性，也增加了小气候环境研究的复杂性[3]。 本文将对北京地区四种典型临街空间小气候进行数据实测研究，并针对临街空间不同绿地格局进行差异性比较，结合热舒适度调查研究结果，提出临街空间绿地的小气候适应性设计策略，为城市绿地环境建设提供科学的建议。 本次实测研究选择北京市石景山区作为主要研究区域范围。北京地处华北平原的西北部，地势整体为西北高耸，东南平缓，夏季气候炎热多雨，平均气温为31℃，降雨量在528mm左右。石景山区位于北京城区西部近郊，整体地势、气候均与北京地区整体气候特征基本相同。 街道空间是指由街道一侧或两侧围合的空间，它既是城市中分布最广的公共空间，也是城市公共空间中的重要组成部分。本文研究的临街空间主要是指公共建筑前对市民开放的公共领域，能够承载一定的公共活动。临道空间受到城市交通的影响较大，环境敏感度强，夏季小气候环境的改善能够直接改变人们对户外空间的使用率以及舒适程度。因此研究夏季临街空间小气候环境具有重要意义。 以空间典型性和人群使用率为原则，选择石景山区内四处临街空间（图1），分别为八角北路、万达广场、盛景广场、华联BHG广场作为本次的研究对象，四处测量地点周边均有公交车站分布，内侧为建筑，建筑前有开放性空间供公共活动使用，并有停车位，外侧为绿化和人行道、车行道。 本次测量采用的仪器为HOBO便携式气象站，测量并记录温度（℃，±0.7℃在+25℃）、相对湿度（%，±3%—4%）、太阳辐射（w/m2，0~2500μmol/㎡/秒或者±5%）、风速（m/s，±1m/s）、风向（°，±5°）、瞬时风速（m/s，±0.5 m/s小于17 m/s，±3%在17～30 m/s）、大气压力（mbar，±1.5mbar在25℃时）。测量时，仪器距地面2m，每个测量地点测量时间为9:00~17:00，每10min记录一次。测量主要集中在6月~7月北京夏季，每隔3天测量一次，由于该时间段内北京地区天气多变，测量时气象状况为晴、阴转雷阵雨。为保证测量数据的科学合理性，此次测量的采点均设立在临街空间靠近绿化，无建筑、植物遮挡，无夹角风，具有一定人流量的地方。 在实测环境的同时，热舒适度问卷调查主要针对人们对小气候环境的主观感觉投票，采用五点标度分别为湿度感觉投票（HSV），即：非常潮湿(-2)，潮湿(-1)，适中(0)，干燥(-1)，非常干燥(-2)；风度感觉投票（WSV），无风(1)，微风(2)，稍大风(3)，大风(4)，很大风(5)；综合热舒适投票（OSV），不可忍受(1)，很不舒适(2)，不舒适(3)，稍不舒适(4)，舒适(5)。问卷调查从行为者真实感知的角度得到小气候评价，与实时测量数据能够形成主观与客观的对比分析，将是深入研究，检验结果的重要依据。 通过数据统计比较，分析四个临街空间的温度湿度、风速风向、大气压力和太阳辐射指标数值，与临街空间绿地格局特征进行差异性比对研究，并结合热舒适度调查，提出影响小气候环境的主要因素。 八角北路测量点位于石景山区东侧与海淀区的边界处，临近石景山游乐园，周边主要是写字楼与居住小区，临街空间由新建写字楼底商（单独层高3层）前公共空间，停车场，街边道路绿化，人行道和八角北路构成。该空间主要承载周边居民穿行和写字楼即底商工作人员活动使用，有公交车站，人流量一般。由于空间面积较小，绿化并不复杂，只是单层绿化隔离和行道树。八角北路绿化格局呈现单层绿化模式，建筑主体四周有单层的绿化隔离和行道树。测量范围面积约为740㎡，绿化面积占39%，具体测量平面及植物搭配如下图表所示（图2，表1）。 八角北路临街空间温度湿度指标与同时间北京石景山区监测数据变化基本同步，总体温度略高，湿度略低于北京市数据（图3）。其中，以10min为监测记录间隔的温度最高值出现在下午13:50，为34.81℃，湿度最高值出现在14:30左右，为71.2%。下午14:00开始出现降雨， 17:00开始放晴，平均降雨量4.3毫米。故温度呈下降趋势，湿度增加。表2所列温度与相对湿度数据为半小时时间段内的平均值，二者具有反向相关性，即湿度明显增加时，温度降低。 八角北路临街空间全天风速在0~2.77m/s之间变动，均值约为0.828m/s。以10min为监测记录间隔的瞬时峰值为2.77，出现在13:40左右，为当天天气发生变化的时间段前夕。总体来讲，监测当天风速变化较稳定，半小时时间段内的均值变化如表3所示，风力等级属于二级轻风。 八角北路临街空间大气压力以10min为监测记录间隔的均值为982.22 mbar，在11:00~12:00之间出现明显上升约40mbar后，持续稳定。太阳辐射峰值出现在11:30左右，最低值在15:00~16:00时段内，与监测当天天气变化有关，因出现降雨，太阳辐射值下降。表3 八角北路临街空间风速、大气压力、太阳辐射全天监测指标 万达广场位于石景山区政府东侧银河东街，周边主要为商务写字楼与商业娱乐建筑为主。测量街道空间由万达广场南侧建筑，南侧广场，沿街绿化，人行道及政达路构成。该空间主要承载万达广场购物休憩娱乐使用，人流量较大。万达广场绿地格局属于双层绿化模式，南侧有两层阶梯绿化组成。测量范围面积约为1092㎡，绿化面积占19%，具体测量平面及植物搭配如下图表所示（图4，表4）。 万达广场临街空间温度湿度指标与同时间北京石景山区监测数据变化基本同步，整体监测温度略高北京市数据，湿度低于北京市数据约10%（图5）。其中，以10min为监测记录间隔的温度最高值出现在下午15:50左右，为34.176℃，此时湿度为最低值26.4%。湿度最高值出现在9:00左右，为40.1%。当天天气全天放晴，表5所列温度与相对湿度数据为半小时时间段内的平均值，温度与相对湿度数据的反向相关性非常明显。 万达广场临街空间监测当天风速变化较稳定，数据在0~1.26m/s之间，风力等级属于一级轻风，与监测当天晴朗无风的天气情况吻合。大气压力从9:00~17:00，在1002.75~1006.25mbar之间呈现逐渐下降，趋势非常稳定。太阳辐射从早上9:00开始逐渐升高，中午12:00达到峰值1203.1 w/m2，并开始逐渐降低，在下午17:00降至最低值313.4 w/m2，总体趋势为先升高后降低，转折点为正晌午时。表6 万达广场临街空间风速、大气压力、太阳辐射全天监测指标 盛景广场位于石景山路，一号线沿线，地铁古城站与八角游乐园站之间，周边毗邻京燕饭店，正对石景山体育场，周边均为商业建筑。测量范围包含盛景国际大厦前广场、停车场、两层阶梯绿化带、人行道及石景山路。该空间主要承载大厦停车和购物、周边居民活动使用，白天人流量较少，夜间略微增多。场地内有停车绿化及沿街绿化，绿化格局属于散布式绿化模式。测量范围面积约为2594㎡，绿化面积仅占5%，具体测量平面和植物搭配如下图表所示（图6，表7）。 盛景广场临街空间温度湿度指标与同时间北京石景山区监测数据变化基本同步，整体监测温度略高北京市数据，湿度低于北京市数据约10%（图7）。由于监测当天下午约17:00开始突降阵雨约半小时，所以湿度值明显升高。以10min为监测记录间隔的温度最高值出现在下午13:30左右，为34.334℃。湿度最高值出现在17:00左右，为39.6%，因出现降雨有明显突增。表8所列温度与相对湿度数据为半小时时间段内的平均值，温度与湿度变化较温度。 盛景广场临街空间全天风速在0~3.53m/s之间变动，均值约为1.536m/s。以10min为监测记录间隔的瞬时峰值出现在16:00左右，为当天阵雨出现前夕。总体来讲，监测当天风速从中午12:00左右开始增大，半小时时间段内的均值变化如表9所示，风力等级属于三级微风。 盛景广场大气压力从9:00~17:00，在987.45~989.95mbar之间呈现逐渐下降，趋势较稳定。太阳辐射从早上9:00开始逐渐升高，峰值1189.4 w/m2出现在13:30，并开始逐渐降低。由于下午17:00的降雨，太阳辐射降至最低值4.4 w/m2，变化幅度较大。表9 盛景广场临街空间风速、大气压力、太阳辐射全天监测指标4、华联BHG广场临街空间结构特征与小气候环境指数 华联BHG广场位于石景山路南侧，广场北面及西面均为居住区，东侧及南侧为写字楼，使用人群主要为购物及写字楼工作人员，有大量市民穿行，是四个测量点中人流量较大的地方。华联BHG由于其道路的特殊性，属于平行式绿化模式。测量空间由华联BHG建筑、广场、停车场、街旁绿化、行车道、人行道及石景山路构成，绿化为三个层次。测量范围面积约为3912㎡，绿化面积占32%，具体测量平面及植物搭配如下图表所示（图8，表10）。 华联BHG广场临街空间温度湿度指标与同时间北京石景山区监测数据变化基本同步，总体温度略高，湿度略低于北京市数据（图9）。由于监测当天下午13:30左右开始突降大雨，所以温度湿度数值与北京市数据相比的同步关系略有变化。以10min为监测记录间隔的温度最低值出现在下午14:10开始降雨之后，为19.746℃。湿度最高值出现在14:00左右，为92%，因出现降雨有明显增加。表11所列温度与相对湿度数据为半小时时间段内的平均值，温度与湿度的明显变化趋势都是出现在下午降雨之后。表11 华联BHG广场临街空间温度与相对湿度全天监测指标 华联BHG广场临街空间全天风速在0~1.76m/s之间，风速虽然较小，但波动变化次数较多，主要是受到下午降雨的影响。大气压力在下午13:30左右有明显上升趋势，以10min为监测记录间隔的均值为997.23mbar。太阳辐射均值很低，仅为69.757 w/m2，并在下午出现降雨后进一步降低至1 w/m2左右。表12 华联BHG广场临街空间风速、大气压力、太阳辐射全天监测指标注：实测小组研究成员——段佳佳、耿超、吴思琦、李雪飞[1].苏泳娴，黄光庆，陈修治，陈水森，李智山，城市绿地的生态环境效应研究进展[J]. 生态学报，2011(23):7287-7300.[2].李书严，陈洪滨，李伟，城市化对北京地区气候的影响[J]. 高原气象，2008(5):1103-1110.[3].Givoni B.，Noguchi M.，Issues and Problems in Outdoor Comfort Research[C]. Proceedings of the plea 2000 conference. Cambridge，UK，2000:6-12.注：以上内容发表于《城市问题》2016年第六期，如需转载，请联系原作者（or私信本站）。北京街区绿地空间小气候环境实测与热舒适度调查研究（二）段佳佳 郦晓桐 黄玥怡 吴思琦 耿超 贺爽 卢薪升以区域、城市、文化、社会、气候、环境、交通、资源等综合视角，关注多领域风景园林的延伸与整合。
