基于ENVI-met模型的绿化布局模式对洛阳城市生活性街道热环境的影响研究.pdf

第 卷第 期 河 南 城 建 学 院 学 报 年 月 收稿日期：作者简介：史雅君（），女，山西大同人，硕士研究生。通信作者：王燕飞（），女，河南安阳人，博士，教授。文章编号：（）：基于 模型的绿化布局模式对洛阳城市生活性街道热环境的影响研究史雅君，王燕飞，葛霄汉，顾子?（河南科技大学 土木建筑学院，河南 洛阳 ；河南科技大学 土木建筑学院河南生态与智慧人居环境营造工程技术中心，河南 洛阳 ）摘要：生活性街道是城市居民日常生活中使用频率最高的公共空间之一，提升生活性街道环境热舒适具有重要意义。以城市生活性街道为研究对象，调研归纳了城市生活性街道典型空间特征及绿化景观要素，运用 计算软件构建 种模型，研究分析不同绿化布局模式下种植密度及绿化带布局形式对热环境的影响。结果表明：乔木、灌木对环境气候影响大于地被植物，增加绿化带的数量并采用路侧绿化式布局对环境气候有较大影响。结合 热舒适性评价方法对街道热环境进行客观评价，分析得出高种植密度及路侧绿化布局形式对人体舒适度的提升优于其他布局模式。关键词：生活性街道；热环境；绿化布局中图分类号：；开放科学（资源服务）标识码（）：文献标识码：，（，；，）：，：；随着我国城市化建设的高速发展，大量不透水地面替代自然下垫面，对地表能量交换产生影响，使得城市气候发生了巨大变化 。街道作为城市景观空间类型的重要组成部分且覆盖城市建设用地面积的 ，其微气候能够对行人及周围居民产生重要影响。城市绿地是城市结构中自然生产的动力，通过影响大气、水热循环等过程达到有效调节城市微气候的作用 。近几年，国内外针对街道环境与热舒适性之间的关系展开了大量研究，表明街道绿化与街道热舒适具有较强的相关性。刘滨谊 运用垂直实验的研究方法，测量空气温度及相对湿度等微气候影响因素，研究表明树冠表面与任性活动空间的温差值最大为 。研究发现有无绿化温差值可达 ，空旷处风速明显大于 ，且太阳辐射总量超过 。以上针对街道热环境的研究多在特定气候条件下开展，不同的城市区域地理纬度不同、气候不同，研究所得策略的普适性不可一概而论。目前，关于洛阳地区街道微气候的相关研究较少，因此，本文对洛阳地区生活性街道内的绿化布局模式进行单因子变量研究，采用 热舒适评价指标对区域热舒适环境进行分析，提出具有可操作性的气候适宜性规划设计策略。研究方法 是一款城市微气候模拟软件，主要对城市中小尺度空间表面 植物 地面之间相互作用进行动态模拟 。本文利用 软件模拟不同绿化要素（温度、湿度、风速、太阳辐射热量等）对街道微气候的影响，运用建模、参数、计算、后处理等步骤对模拟数据进行可视化分析 。模拟参数设置研究模拟日期为 年 月 日，气象参数来自河南科技大学开元校区土木建筑学院楼顶气象站，数据频率为 次，记录时长为 。模拟前对软件进行 预热，其模型空间高度应设置为最高建筑的 倍，该高度下模拟数据更加准确及稳定。模拟参数如表 所示。表 模拟参数设置类型项目参数模型地理坐标 ，模拟时间月 日 ：大气环境参数最高温度、最低温度 时 、时 最高湿度、最低湿度时 、时 风速 粗糙度默认 模型验证为验证模型的准确性，需对实测地块安徽路进行 建模校验，各监测点位置见图 。模型验证方法采用 （均方根误差）和 （平均绝对百分比误差）两类指标对模型的准确性、精确度进行评价。通过对各监测点气象数据实测值与模拟值的误差分析结果可知，实测空气温度及相对湿度与 模拟值误差较小，可以较好地反映街道环境真实情况，且两者均在 的误差范围内（见图、图 及表 ）。由此可推断 模拟结果能够对室外微气候环境做出客观分析评价，具有科学性、有效性。河南城建学院学报 年 月实测温度实测湿度图 实测温度、湿度模拟温度模拟湿度图 模拟温度、湿度表 研究区 个测点气象要素实测值与模拟值均方根与平均百分比误差评价量测点 测点 测点 测点 空气温度 相对湿度 空气温度 相对湿度 城市生活性街道调研及模型建立 研究区域洛阳城市生活性街道以一板两带式断面形式为主，街道两旁建筑类型以多层居住区为主，其中树池式绿化形式占比最多。本文以生活性街道概念为基础，选取涧西区安徽路为主的 的地块作为研究对象（见图 、图 ），该区域具备生活性街道的典型特征。研究区域内建筑界面规整，街道两侧住宅均为 层，靠近牡丹广场及涧西区人民医院。街道内种植的植物均为本地常见的乔木树种二球悬铃木，冠幅主要集中在 ，乔木种植间距约为 。第 卷第 期史雅君，等：基于 模型的绿化布局模式对洛阳城市生活性街道热环境的影响研究图 安徽路区位图图 安徽路各测点平面图 理论模型建立表 已对模型参数设置进行介绍，理论模型研究范围为 ，街道网格数目设置为 ，网格精度为 。按照 洛阳市城市建筑规划管理技术规定，建筑单体参数设置为 （长 宽 高）。机动车道为灰色水泥路，人行道地面铺装为玄武岩砖。绿化布局方式可以通过垂直结构和水平结构两个层面进行抽象化描述 。绿化布局模型共设立 种（见表 、表 ），为表述方便，后文均以模型编号进行表述。表 垂直结构层面（不同绿化带布局）模型构建模型编号绿化带布局形式种植结构 树池式乔草 树带式乔灌 路侧绿化式乔灌 路侧绿化（灌木）表 水平结构层面（不同种植密度）模型构建模型编号种植密度 街道乔木率 热舒适性指标热舒适性指的是受访者在某地某时对热环境的一种意识状态或主观感受。人体对热舒适性的满意度受微气候环境影响的因素包括空气温度（）、平均辐射温度（）、相对湿度（）和风速（）等 。人体自身的热平衡对热舒适性也会产生影响，如人体活动量、衣着等。综合国内外有关室外热舒适性评价指标的研究文献，不同因素及适用环境的热舒适评价指标体系对比如表 所示，本文采用 热舒适性评价指标体系。河南城建学院学报 年 月表 不同评价指标体系对比指标体系考虑因素空气温度相对湿度风速辐射热换表皮温度皮肤湿润度服装热阻适用环境人体代谢率核心温度室内室外冷环境 热环境 注：“”表示无；“”表示包含在内 城市生活性街道热环境研究分析 温湿度分析模拟测试点设置 处，在街道西侧、东侧各设 处，街道中心区域截面设置 处。通过对 种理论模型的逐时空气温度变化看，空气温度数据统一提取当日 ：，高度为 的数据（见图 ）。由图 可知，按照空气温度从低到高的顺序，整体区域变化幅度较为明显，其中垂直结构层面为 ，水平结构层面为 。当乔木种植密度为 时，降温效果明显优于其他 类种植密度，其中各点温度最大差值为 。由于生活性街道路幅较小，街道内灌木对风速遮挡作用影响较大，绿化带数量的增多致使风速减小，部分测点空气温度小幅度上升，最大差值为 。通过对各点相对湿度模拟结果分析，按照相对湿度从低到高的顺序，垂直结构层面为 ，水平结构层面为 。其中，路侧绿化式绿化带布局模式（）增湿效果最为显著，树池式绿化带布局模式（）的相对湿度较低，两者最值相差 。乔木种植密度为时对街道内部的增湿效果较好。由此可见，路侧绿化式绿化带及增加乔木种植密度可以有效提高空气的相对湿度，改善街道湿度环境。空气温度相对湿度图 种绿化布局下 个测试点 ：的空气温度、相对湿度变化折线图 通用热气象指数热舒适性评价将空气温度、空气湿度作为街道热环境比较参数，对街道热环境进行客观评价。：、高 处的 水平分布如图 所示。个模型的空气温度的加权平均值主要集中于 左右，种植密度的加权平均值分别为 、，为 、。与 、热舒适度差异较大，最大差值为 ，的最大差值为 。整体而言，高种植密度及路侧绿化式布局形式对室外空间舒适度有很大的改善。第 卷第 期史雅君，等：基于 模型的绿化布局模式对洛阳城市生活性街道热环境的影响研究图 ：、高 处的 水平分布图 结论与展望本文研究了街道绿化布局模式对热舒适性的影响，构建了种植密度及绿化带布局两类绿化影响要素。得出以下结论：（）在水平结构层面，当乔木种植密度较高时，对空气温度及人体热舒适改善较为显著，但应注意乔木种植密度要适度，避免乔木遮阴面积重叠。（）在垂直结构层面，灌木、乔木对于空气温度、湿度影响较大，草地对微气候影响最小。路侧绿化式布局模式（即增加灌木绿化带数量）下空气湿度明显高于其他模式。在乔木遮阴率不变的情况下，灌木覆盖率与湿度提升成正比，路侧绿化式布局模式对人体热舒适度改善明显。（）灌木绿化带数量的增加使得街道内风速降低，阻碍街道通风，部分测试点温度出现小幅度上升，因此灌木高度、叶面积及合理的种植设计也较为重要，合理的灌木配置可提升区域人体热舒适度。综上，高种植密度、合理的绿化带布局形式及街道内良好的通风是提高街道居民人体热舒适度的重要途径。目前本文只考虑了多层建筑下的绿化布局模式对微气候的的影响，街道两侧建筑类型选取较为单一，后续工作应对不同建筑高度及街道绿化要素对热舒适性的影响进行探讨与补充。参考文献 万广华，朱翠萍 中国城市化面临的问题与思考：文献综述 世界经济文汇，（）：刘滨谊，彭旭路 城市街道小气候舒适性研究进展与启示 中国园林，（）：（下转第 页）河南城建学院学报 年 月参考文献 王迁 农村人居环境整治标准化工作探索与实践 以陕西省农村人居环境整治标准化为例 中国标准化协会 第十八届中国标准化论坛论文集 北京：中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有限公司，：明彦林 生态振兴视域下吉林省农村人居环境建设研究 长春：长春工业大学，谷慧茹 美好生活视阈下农村人居环境治理研究 长春：吉林大学，冯一 农村人居环境治理研究 基于乡村振兴战略的思考 山西农经，（）：石家骏，陈东杰，郭燕茹 乡村振兴战略下山东省农村人居环境治理研究 四川环境，（）：刘妤娟 乡村振兴背景下农村环境治理的思考 以河南省为例 中国农村科技，（）：冷波 行政引领自治：农村人居环境治理的实践与机制 华南农业大学学报（社会科学版），（）：吴良镛 人居环境科学发展趋势论 城市与区域规划研究，（）：郑悦 人居环境科学发展趋势论 科技资讯，（）：樊德勇 生态文明建设视角下农村环境治理问题研究 乡村科技，（）：（上接第 页）张宇轩，翟晓强 缓解城市热岛效应的策略及其研究进展 建筑科学，（）：刘滨谊，彭旭路 悬铃木行道树夏季垂直降温效应测析 中国城市林业，（）：，：，（）：王若晨，潘剑彬，赵博石，等 不同布局形式城市街道热环境特征研究 北京建筑大学学报，（）：，（）：帅林茹，冯莉，阳少奇 植被种植方式对城市微环境热舒适度影响的数值模拟研究 生态学杂志，（）：郭思彤，杨峰 夏热冬冷地区开放街区气候适应性设计研究 建筑节能，（）：河南城建学院学报 年 月