西安住區景觀下墊面對夏季小氣候的影響初探

宗姍

摘 要：本文以西安市某居住區為研究對象，采用Davis Vantage Pro2小型無線自動氣象站觀測住區內當天的氣象數據。以觀測氣象數據為前提，使用FLUKE66紅外測溫儀對測試區域內磚、木、草等5種具有代表性的景觀下墊面材質的地表溫度進行實測，分析夏季景觀下墊面對住區公共綠地小氣候溫濕因子的影響效應。研究結果對后續城市住區規劃設計中下墊面類型選用有一定的借鑒意義。

關鍵詞：風景園林;景觀下墊面;地表溫度;小氣候

城市化進程加快、建筑高密度建設、下墊面材質硬化等原因致使居住區戶外舒適度下降，居住區公共綠地作為居民日常頻繁參與的場所，其小氣候環境與人們的生活質量密不可分。因此，營造舒適宜人的住區環境成為亟待解決的問題。

根據前人研究表明，城市熱環境的變化與城市下墊面性質有密切關系。城市下墊面是城市表層能量收支的界面，調節和控制著城市生態系統的水分收支和能量收支，并最終影響城市熱環境。[1]

本文選取5種景觀下墊面類型（草坪、瀝青混凝土、廣場磚、紅色透水磚、防腐木）為測試對象，具體分析5種景觀下墊面地表溫度的日變化規律，探討小氣候因子溫濕度對不同下墊面的影響，通過不同下墊面極值出現時間段提出居民出入戶外活動最佳時間段。

以上研究為西安市居住區的規劃設計提供素材，基于夏季微氣候的調節選擇景觀下墊面的類型，對營建科學有效的景觀具有一定的參考價值。

1 觀測地區及區位

由于研究對象需具有一定的普適性，因此具體選址基于建成年限、規模大小、普遍的多層與高層相結合的綜合性居住小區為參考原則。本文觀測地點具體選址位于西安市新城區西安華清學府城小區中心公共綠地，選擇草坪、瀝青混凝土、廣場磚、紅色透水磚、防腐木5種景觀下墊面材質進行地表溫度測試。依據對西安典型氣象日的參考，西安夏季七八月多為高溫天氣，故本文選擇2019年8月17日0點進行全天觀測，天氣晴朗，偶爾少云。

2 觀測方法

本文通過在觀測區域中心某棟樓天臺安置Davis Vantage Pro2小型無線自動氣象站，觀測全天小氣候數值變化，間隔1min記錄一次。將5種下墊面測點分別設置在1平方厘米范圍內，使用FLUKE66紅外測溫儀以垂直向下的角度進行測試，間隔1h觀測記錄一次，由于測點之間有一定距離，盡量控制在短時間完成所有觀測。從2019年8月17日0：00開始至8月18日0：00，后期利用Excel和Origin軟件對所有下墊面的實測數據進行統計分析。

3 具體實測結果分析

3.1 氣象數據全天觀測記錄

根據設備每小時平均數值的變化來看，觀測日當天最高氣溫在34℃以上，與西安市夏季典型氣象日溫度接近，全天氣溫最低值出現在7：00～8：00，最高值出現在17：00～18：00。

0：00～7：00為緩慢降溫階段，8：00為溫度最低值，9：00～12：00為迅速升溫階段，12：00～18：00繼續升溫，18：00到達溫度最高值，19：00～24：00逐漸緩慢下降。由此分析可建議，居民晨練時間可在8：00之前，上午活動時間可在9：00～10：00，晚間活動時間可在19：00之后。

3.2 下墊面地表溫度日變化分析

在相同太陽輻射的條件下，硬質下墊面溫度最高，空氣換熱最強，影響著室外空間熱環境，對局部微氣候的影響十分明顯，同時通過熱輻射影響著人體的熱感覺。[2]從下墊面的溫度變化來看，草坪、瀝青混凝土、廣場磚、透水磚、防腐木5種景觀下墊面地表溫度日均值分別為29.3℃、34.7℃、35℃、38.4℃、36.2℃，從大到小為：透水磚>防腐木>廣場磚>瀝青混凝土>草坪。影響下墊面溫度出現差異的主要原因是下墊面的性質。瀝青混凝土表面顏色深、比熱容小，吸收相同熱量升溫較快，但相對來說，透水磚與防腐木反射率較低，在相同日照條件下可以吸收更多的太陽輻射量，廣場磚較為穩定，草坪因為土壤含水量等因素，其溫度最低。

草坪、瀝青混凝土、廣場磚、透水磚、防腐木5種景觀下墊面地表溫度的最高值與最低值日較差分別為：9.2℃、14.9℃、13.5℃、19.5℃、29.8℃，從大到小為：防腐木>透水磚>瀝青混凝土>廣場磚>草坪。氣溫日較差為7.5℃，所有下墊面材質的地表溫度日較差均高于空氣溫度日較差，這表明景觀下墊面對住區內空氣溫度有一定的加熱影響。此結果與楊雅君等人在6種城市下墊面熱環境效應對比研究中的結果一致，景觀下墊面在夏季對熱環境的影響極其明顯，其對調節城市微氣候具有重要作用。

3.3 下墊面地表溫度與小氣候溫濕度之間的影響效應分析

根據實測數據來看，不同材質的景觀下墊面溫度變化走向基本相同。透水磚的地表溫度在全天溫度明顯高于其他景觀下墊面，其在全日照的環境條件下溫度日均值為38.4℃。草坪、廣場磚、防腐木、瀝青混凝土在同等環境條件下，日均溫度分別為29.3℃、35℃、34.3℃、34.7℃。通過實測數據表明，透水磚對熱環境影響最大，草坪對熱環境影響較小，其他下墊面日均溫度差別不大。下墊面的地表溫度在不同的時間段溫度差值也有所不同。7：00～8：00，下墊面相互之間差值較小，透水磚的地表溫度均值為34℃，草坪、廣場磚、防腐木、瀝青混凝土的地表溫度為30.8℃、31.4℃、27.9℃、30.8℃，與透水磚地表溫度相差最高為6.1℃，最低為2.6℃。12：00～13：00，下墊面之間差值最大，透水磚的地表溫度高達48.2℃，相比早上升溫14.2℃，草坪、廣場磚、防腐木、瀝青混凝土的地表溫度為33.7℃、41.7℃、55.4℃、41.1℃。防腐木在中午的地表溫度相比早上加速升溫27.5℃，高于透水磚7.2℃，草坪、廣場磚、瀝青混凝土分別與透水磚相差14.5℃、6.5℃、7.1℃。由此說明，草坪的地表溫度最接近空氣溫度，說明草坪對住區公共綠地小氣候影響較小，對小氣候溫濕度有比較好的調控作用。草地等軟質地面對太陽輻射的吸收性較好，夏天會降低局部溫度[3]另外，透水磚和防腐木的地表溫度變化表明吸熱能力強、儲熱與散熱速度相對較快，因此其材料特性會導致在夏天全日照下釋放大量熱輻射，產生局部升溫甚至高溫，而廣場磚和瀝青混凝土的變化與差值幾乎一致。

相對濕度是表示空氣中水蒸氣的飽和度有多高，空氣中的水蒸氣主要受植物的蒸騰作用、風、溫度等因素影響，但地表溫度也是導致相對濕度變化的重要原因。測試區域內局部小氣候的相對濕度與空氣溫度呈負相關關系。白天濕度最低點出現在18：00溫度最熱前后，草坪保蓄水能力相對較好，相對濕度較大;廣場磚、瀝青混凝土接近，透水磚，防腐木保蓄水能力相對較差。

3.4 結論

本研究選取城市居住區較為典型的5種景觀下墊面（草坪、瀝青混凝土、廣場磚、紅色透水磚、防腐木）進行全天觀測，具體分析了不同景觀下墊面的溫度變化趨勢與特征，主要結論如下：

（1）通過設備觀測表明，全天氣溫最低值出現在7：00～8：00，最高值出現在17：00～18：00。（2）通過實測分析發現，不同景觀下墊面的保蓄水能力、儲熱量時長等熱學性質的不同，使5種景觀下墊面的地表溫度與當時的溫濕度趨勢呈現差異變化。草坪由于保蓄水能力強、比熱容高，是調節城市居住區公共綠地夏季小氣候的最佳景觀下墊面。廣場磚與瀝青混凝土具有較穩定儲熱量的特性以及較好的保蓄水能力。防腐木與透水磚放熱、散熱的速度較快，易受氣候因素影響，但可少量選用設計，以此提高初夏時期的空氣溫度，提高人體熱舒適度。（3）不同下墊面地表日均溫度均高于大氣溫度，表明城市下墊面對空氣溫度有一定的加熱影響。

參考文獻：

[1] 楊雅君，鄒振東.趙文利，邱國玉. 6種城市下墊面熱環境效應對比研究[J].北京大學學報（自然科學版），2017，53（5）.

[2] 劉樂.西安地區城市居住區室外熱環境研究[D].西安建筑科技大學，2018.

[3] 彭歷，李彬，王予芊.北京城市街頭綠地景觀下墊面與小氣候溫濕度影響關系基礎研究[J].華中建筑，2017（04）.