福州冬季距市區(qū)不同距離竹類園舒適度對(duì)比研究

陳梓茹，傅偉聰，陳晶茹，朱志鵬，董建文

(福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院，福建 福州 350002)

福州冬季距市區(qū)不同距離竹類園舒適度對(duì)比研究

陳梓茹，傅偉聰，陳晶茹，朱志鵬，董建文

(福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院，福建 福州 350002)

摘要：采用“綜合舒適指數(shù)”這一生物氣象指標(biāo)，評(píng)價(jià)了距市區(qū)不同距離梯度3個(gè)竹類園對(duì)人們戶外活動(dòng)舒適程度的影響。結(jié)果表明：①在冬季，3個(gè)竹類園對(duì)周圍環(huán)境均有一定降溫增濕作用，烏山竹類園平均降溫率最大，達(dá)0.148%，福州森林公園竹類園平均增濕效應(yīng)最大(10.33%)；②在一日中對(duì)人體舒適度感覺(jué)最好和感覺(jué)舒適時(shí)間最長(zhǎng)的是福州國(guó)家森林公園竹類專類園(7h)。

關(guān)鍵詞：福州;竹類園;小氣候;人體舒適度

收稿日期：2015-07-02

基金項(xiàng)目：森林公園綠色名錄與森林風(fēng)景資源培育技術(shù)項(xiàng)目(編號(hào)：201404315)資助

作者簡(jiǎn)介：陳梓茹(1992—)，女，福建長(zhǎng)汀人，碩士，主要從事風(fēng)景園林學(xué)研究。

通訊作者：董建文(1968—)，男，福建長(zhǎng)汀人，教授，主要從事風(fēng)景園林學(xué)研究。

中圖分類號(hào)：S795

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：編號(hào)：1674-9944(2015)08-0071-04

Abstract:Based on a biology meteorological index called “synthesis comfort index”, the article evaluates the effect of three bamboo gardens at different distances from downtown on the degree of comfort in human outdoor activities. Results show that firstly, in winter, 3 bamboo gardens all have the function of certain cooling and humidification on ambient environment. The average rate of temperature drop of Wushan Mountain is the highest which reaches 0.148%, and average effect of increasing humidity of bamboo garden in forest park of Fuzhou is the best (10.33%); secondly, during a day, the best comfortable degree of human body and the longest time for human to feel comfortable are in bamboo specialized garden (7h) of Fuzhou National Forest Park.

1引言

竹類園作為一種常見(jiàn)的游憩林，因其具有獨(dú)特的美學(xué)觀賞價(jià)值、豐富的文化內(nèi)涵和良好的生態(tài)效益[1]備受人們喜愛(ài)。目前，對(duì)竹類園的研究主要集中于其碳釋氧、保持水土、防風(fēng)減噪的生態(tài)功能[2~5]和栽培利用[6，7]、景觀價(jià)值[8~10]等方面，而對(duì)竹林各項(xiàng)人體保健功能指標(biāo)包括溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓等人體舒適度等的研究還很少，對(duì)于福州地區(qū)對(duì)市區(qū)周邊竹林的舒適度研究鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者選擇福州1~2月(冬季)市民春節(jié)出游高峰期對(duì)市區(qū)、近郊、遠(yuǎn)郊典型的竹類園：烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國(guó)家森林公園竹類專類園進(jìn)行舒適度研究，通過(guò)對(duì)三個(gè)竹類園溫度、濕度、風(fēng)速的定量化研究，比較城市中不同地區(qū)竹類園調(diào)節(jié)小氣候及人體舒適度的差異，為城市園林規(guī)劃設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2研究地概況

福州，位于北緯25°15′~26°39′，東經(jīng)118°08′~120°31′，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫適宜，溫暖濕潤(rùn)，四季常青，陽(yáng)光充足，雨量充沛，霜少無(wú)雪，夏長(zhǎng)冬短，無(wú)霜期達(dá)326 d。年平均日照數(shù)為1 700~1 980 h；年平均降水量為900~2 100 mm；年平均氣溫為20~25℃，最冷月1~2月，平均氣溫為6~10℃；最熱月7~8月，平均氣溫為33~37℃。極端氣溫最高42.3℃，最低-2.5℃。年相對(duì)濕度約77%。常出現(xiàn)熱島效應(yīng)，福州為盆地地形，夏季中午氣溫高達(dá)36℃以上。主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，夏季以偏南風(fēng)為主。7~9月天氣炎熱，是臺(tái)風(fēng)活動(dòng)集中期。

研究地分別位于福州市市區(qū)的城區(qū)竹類園：烏山竹類園(東經(jīng)119°25′，北緯26°07′)；距市區(qū)約10 km的近郊竹類園：福建農(nóng)林大學(xué)百竹林(東經(jīng)119°23′，北緯26°08′)；距市區(qū)約20 km的遠(yuǎn)郊竹類園：福州國(guó)家森林公園竹類專類園(東經(jīng)119°28′，北緯26°08′)，見(jiàn)表1。

表1　調(diào)查地概況

3實(shí)驗(yàn)研究方法

3.1　實(shí)驗(yàn)地設(shè)置

樣地選擇：①烏山竹類園林內(nèi)，②烏山竹類園林緣，③福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林內(nèi)，④福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林緣，⑤福州國(guó)家森林公園竹類專類園林內(nèi)，⑥福州國(guó)家森林公園竹類專類園林緣。

3.2　測(cè)試內(nèi)容與方法

選擇2015年1~2月(福州冬季最冷月)晴朗天進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為7:00~19:00，同一用地每隔2 h觀測(cè)1次。用3臺(tái)Kestrel NK4 500便攜式氣候測(cè)量?jī)x分別在3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)10 d(冬季小氣候的日變化取10 d觀測(cè)平均值)。同步記錄溫度、濕度、風(fēng)速等小氣候值。每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)3個(gè)重復(fù)。數(shù)據(jù)使用 Excel2007 和 SPSS19.0 分析軟件進(jìn)行處理(表2)。

表2　郁閉度、植物種類、硬質(zhì)鋪裝面積比　%

3.3　測(cè)試儀器

采用美國(guó)NK5920 Kestrel 4500便攜式氣候測(cè)量?jī)x進(jìn)行監(jiān)測(cè)，儀器溫度測(cè)定范圍為-29~70℃，分辨率為0.1℃；濕度測(cè)定范圍為0~100%RH，分辨率為0.1%RH；風(fēng)速測(cè)定范圍為0.40~40 m/s，分辨率為0.1 m/s。

3.4　研究方法

國(guó)內(nèi)外關(guān)于人體舒適度的研究方法很多[11~13]，綜合考慮溫度、濕度、風(fēng)速對(duì)人體舒適度的影響，本實(shí)驗(yàn)選用陸鼎煌提出的“綜合舒適指數(shù)”評(píng)價(jià)福州市現(xiàn)有竹類植物園的小氣候舒適度，計(jì)算公式如下[14]：

S=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)

式中：S為綜合氣候舒適度指數(shù)，T為氣溫(℃)，RH為相對(duì)濕度(%)，V為風(fēng)速(m/s)。S與人體舒適度的劃分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3　人體氣候舒適度指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

降溫率計(jì)算公式為[15]：

式中：TN為降溫率(%)；Tn為樣地樹(shù)木陰影中值心1.5 m處氣溫的測(cè)定值(℃)；To為樣地外空曠地氣溫對(duì)照值(℃)。若TN值>0，則說(shuō)明樣地內(nèi)氣溫低于空曠地氣溫，有降溫的作用。值越大，說(shuō)明降低氣溫的作用越強(qiáng)；反之，則越弱。

增濕率計(jì)算公式為[16]：

式中：FN為增濕率(%)；Fn為樣地樹(shù)木陰影中心1.5m處相對(duì)濕度值(%)；Fo為樣地外空曠地相對(duì)濕度對(duì)照值(%)。若FN值>0，說(shuō)明地內(nèi)相對(duì)濕度高于空曠地相對(duì)濕度，則森林植物群落達(dá)到增加相對(duì)濕度的作用。FN值越大，證明該群落增加相對(duì)濕度的作用越強(qiáng)；反之，則越弱。

4結(jié)果與分析

4.1　3個(gè)竹類專類園的溫度比較

4.1.1氣溫的日變化規(guī)律

由圖1可以看出，3個(gè)竹類園氣溫日變化數(shù)據(jù)中，林內(nèi)日平均氣溫最低的是福州森林公園竹類專類園(13.04℃)，其次為福建農(nóng)林大學(xué)百竹林(13.28℃)，烏山竹類園日平均氣溫最高為14.77℃。林緣日平均氣溫最低是福建農(nóng)林大學(xué)百竹園(13.95℃)，其次為福建森林公園竹類專類園(14.15℃)，最高為烏山竹林14.9℃。在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，各觀測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為早上7:00達(dá)到一天氣溫最低值，之后逐漸上升，氣溫變化的幅度較大，13:00~15:00之間達(dá)到一天氣溫最高值，隨后又開(kāi)始下降，氣溫變化幅度變小。氣溫日變化動(dòng)態(tài)呈單峰型分布。

注：1.烏山竹類園林內(nèi)；2.烏山竹類園林緣；3.福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林內(nèi)；4.福建農(nóng)林大學(xué)百竹林林緣；5.福州國(guó)家森林公園竹類專類園林內(nèi)；6.福州國(guó)家森林公園竹類專類園林緣，下同圖1　氣溫日變化

4.1.2降溫率比較

在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，3個(gè)竹園氣溫日變化幅度平緩，但仍有明顯的峰值出現(xiàn)(圖1)。在7：00以前，位于市區(qū)的烏山竹類園林內(nèi)溫度高于林緣溫度，體現(xiàn)了其較強(qiáng)的保溫功能；而位于近郊的福建農(nóng)林大學(xué)百竹林以及福州森林公園竹類專類園林內(nèi)溫度均低于林緣溫度，且烏山竹類園的林內(nèi)、外溫度均高于福建農(nóng)林大學(xué)百竹林以及森林公園竹類專類園林內(nèi)、外溫度。主要原因是由于烏山竹類園位于市區(qū)，受到城市的熱島影響較為嚴(yán)重，竹林林冠層的覆被作用阻緩了熱量的散發(fā)，從而使林內(nèi)氣溫高于林外[17]。

由表2可知，在7:00~9:00時(shí)，3個(gè)竹林中烏山竹類園保溫效果強(qiáng)一些。11:00之后，3個(gè)竹林的降溫效應(yīng)開(kāi)始增加，部分原因是竹林中植物的蒸騰作用，從環(huán)境中不斷吸收熱量來(lái)降低林內(nèi)環(huán)境空氣的氣溫；另一部分原因是由于竹林具有一定的郁閉度，阻擋了陽(yáng)光直射從而降低了溫度。在表2中，烏山竹類園的平均降溫率達(dá)0.148%，降溫幅度最大，最大降溫幅度為1.8℃，降溫效應(yīng)極為明顯。其次為福州國(guó)家森林公園竹類園(0.075%)，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林降溫率最低，僅為0.049%。由此可見(jiàn)，3個(gè)地理位置不同的竹林降溫功能：烏山竹類園<福建農(nóng)林大學(xué)百竹林<福州森林公園竹類專類園。

4.2　3個(gè)竹類園的相對(duì)濕度比較

4.2.1相對(duì)濕度的日變化規(guī)律

由圖2可見(jiàn)，觀測(cè)時(shí)段內(nèi)距市區(qū)不同距離梯度的3個(gè)竹類專類園林內(nèi)、外相對(duì)濕度變化均呈明顯的“U”字型分布，變化范圍于37.7%~80.3%。其中，福州國(guó)家森林公園竹類專類林內(nèi)、外日平均相對(duì)濕度最高，為69.78%、63.66%，福建農(nóng)林大學(xué)百竹園林次之，為58.6%、55.72%，烏山竹類園日平均相對(duì)濕度最低，為47.97%、47.23%。3個(gè)竹類園林內(nèi)日平均相對(duì)濕度均大于林緣日平均相對(duì)濕度。

竹類園內(nèi)相對(duì)濕度較大的原因可能是森林這種特殊的下墊面對(duì)于增加相對(duì)濕度具有重要的作用，森林具有一定的蒸散能力，增大了園內(nèi)的水汽含量，再加上氣溫較林外低，風(fēng)速又小，亂流交換，從而使相對(duì)濕度增加[18]。這說(shuō)明距市區(qū)不同距離等級(jí)梯度下，竹類園的增濕效果有所差別，距市區(qū)越遠(yuǎn)則竹類園的增濕效果更加明顯。

表4　3個(gè)竹類園降溫率與增濕率的日變化規(guī)律　%

圖2　相對(duì)濕度日變化

4.2.2增濕率比較

在表1中，福州森林公園竹類專類園平均增濕效應(yīng)最大，為10.33%，最大增濕幅度為20.18%，其次為福建農(nóng)林大學(xué)百竹林，為5.13%，最大增濕幅度達(dá)13.10%，而烏山竹類園的增濕效應(yīng)最差為1.72%，最大增濕幅度僅為12.00%。烏山竹類園增濕效應(yīng)最大時(shí)段為9:00；而福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州森林公園竹類專類園增濕效應(yīng)最大的時(shí)段分別為13：00和15：00。

4.3　3個(gè)竹類專類園風(fēng)速日變化

從圖3可以看出，雖然平均風(fēng)速變化波動(dòng)較大且雜亂，但從總體看，3個(gè)竹類園均為林內(nèi)風(fēng)速<林緣風(fēng)速，且在11:00~13:00之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最大值，這是由下墊面一天中受到太陽(yáng)輻射熱不同所引起的[19]。可見(jiàn)竹類園有很好的降低風(fēng)速作用，且降低風(fēng)速的效果；福州國(guó)家森林公園竹類專類園>福建農(nóng)林大學(xué)百竹林>烏山竹類園，原因可能是園內(nèi)的植物對(duì)于降低風(fēng)速的亂流作用起到很好的作用[20]。烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國(guó)家森林公園竹類專類園內(nèi)平均風(fēng)速的日變化范圍分別為0.2~0.9 m/s、0~ 0.33 m/s、0~0.25 m/s。

4.4　3個(gè)竹園舒適度比較

根據(jù)人體舒適度的計(jì)算公式S=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)，計(jì)算出不同時(shí)刻的S均值。參考S與舒適度之間的關(guān)系(表2)可知，在冬季，S值越低，人體感覺(jué)越舒適。各時(shí)間段的S值反映了一天中不同時(shí)間的舒適度情況，對(duì)城市居民的影響也不同。

圖3　風(fēng)速日變化

由表3可以看出，在與市區(qū)不同距離等級(jí)梯度下，不同的下墊面，在不同的氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的綜合作用下表現(xiàn)出不同的舒適度。結(jié)果表明：冬季一天中，烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國(guó)家森林公園竹類專類園綜合舒適度指數(shù)(S)的大體趨勢(shì)為先減后增，三個(gè)不同區(qū)域竹類園的舒適度出現(xiàn)時(shí)間段各有不同，分別為11:00~13:00，19:00以及13:00~15:00，主要原因是烏山竹類園和福州國(guó)家森林公園竹類專類園林內(nèi)郁閉度較低，在11:00~15:00時(shí)間段林內(nèi)陽(yáng)光輻射較大，導(dǎo)致林內(nèi)溫度升高，從而舒適度較高。而福建農(nóng)林大學(xué)百竹林郁閉度較高，使得在傍晚19:00時(shí)段竹林內(nèi)風(fēng)速小，散溫慢，從而舒適度較高。

三個(gè)竹林舒適度均為林緣大于林內(nèi)，主要原因在于冬季氣溫較低，林外陽(yáng)光直射強(qiáng)度大于林內(nèi)。綜合各下墊面人體感覺(jué)舒適的時(shí)間分別為：福州國(guó)家森林公園竹類專類園(7 h)>福建農(nóng)林大學(xué)百竹林(4 h)>烏山竹類園(3 h),見(jiàn)表5。

表5　不同時(shí)刻烏山竹林、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國(guó)家森林公園竹類專類園舒適度比較

5結(jié)論與討論

3種與市區(qū)不同距離的竹園，比較舒適的是福州國(guó)家森林公園竹類專類園，其次是福建農(nóng)林大學(xué)百竹林，最后是烏山竹類園。

在降溫率方面，3個(gè)竹園中，烏山竹類園降溫率最大，福州森林公園竹類專類園次之，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林最小。從冬季保溫的角度，適當(dāng)疏林可以減少竹林郁閉度，增加陽(yáng)光直射，從而提高林內(nèi)溫度以及人體舒適度感受。

在增濕率方面，3個(gè)竹園中，福州森林公園竹類專類園增濕率最大，烏山竹類園次之，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林最小。在降低風(fēng)速方面，3個(gè)竹園中，福州國(guó)家森林公園竹類專類園最大，福建農(nóng)林大學(xué)百竹林次之，烏山竹類園最小。

從降低風(fēng)速的角度，增大竹林面積以及在林緣適當(dāng)密植可以達(dá)到增加竹林降低風(fēng)速的效果，從而提高竹林給人體帶來(lái)的舒適度感受。

本文以福州市較為典型的3個(gè)竹類園為研究對(duì)象，在1~2月中旬展開(kāi)了研究。綜合烏山竹類園、福建農(nóng)林大學(xué)百竹林、福州國(guó)家森林公園竹類專類園林內(nèi)及林外道路的降溫、增濕和改善人體舒適度的作用，位于遠(yuǎn)郊的福州國(guó)家森林公園竹類專類園調(diào)節(jié)小氣候的功能最佳，為冬末春初季節(jié)交替之際人們外出游玩提供一個(gè)良好的選擇，也為城市園林規(guī)劃設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，并為竹類園規(guī)劃提供指導(dǎo)。

本研究主要針對(duì)福州冬季距市區(qū)不同距離梯度的竹類園在人體舒適度方面進(jìn)行對(duì)比。研究的林型范圍小，并且，從人體宜居性的角度看，城市森林在降溫增濕以及降低風(fēng)速效應(yīng)在7、8月更為重要，因此在之后的研究中，可考慮對(duì)多種林型進(jìn)行觀察與研究，以期探討城市森林對(duì)人體舒適度影響的差異性，為人們外出游玩提供參考。

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Comparison of Comfort Level in Special Bamboo Garden at

Different Distance From Downtown in Winter of Fuzhou

Chen Ziru, Fu Weicong, Chen Jingru, Zhu Zhipeng, Dong Jianwen

(CollegeofLandscapeArchitecture,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)

Key words: Fuzhou; bamboo garden; microclimate; the comfortable degree of human body