成都三環高架橋下弱光環境特征及植物配置策略

唐瑞敏 朱可卉 盧佳瑩 雷霆

摘要：以分析成都市高架橋橋陰環境光合有效輻射特征為基礎，利用Ecotect analysis軟件，分析成都市8座樣本高架橋自然光環境變化規律，發現橋體走向、橋下凈空高寬比是影響橋陰自然光環境的2個主要因子。分析橋陰自然光環境中PAR的變化規律，發現東西南北走向的橋梁橋陰下PAR多呈對稱性分布，而東北西南走向以及西北東南走向的橋梁橋陰下PAR分布偏向特定一側，需差別化分析。根據橋陰自然光環境分布基本規律，將 PAR分布與植物的需光特性進行匹配，為橋陰綠化配置提供參考。

關鍵詞：高架橋;橋陰;光合有效輻射;植物配置

高架橋的出現方便了人們的出行，也帶來了諸多不利影響，由于橋面覆蓋導致橋下造成一定的橋下“灰色”空間，橋下空間的有效利用亟需解決。橋陰綠化是我國高架橋下主要利用方式之一，但受橋下特殊環境限制，現有橋下綠化難以發揮良好作用。

過去僅有少量關于橋下綠化景觀建設[1，2]的研究，近年來，國內學者開始對橋陰環境影響因子進行研究，發現光照是橋陰下植物生長的主要因素之一。王雪瑩[3]利用光量子儀對橋陰光照特性測試研究，探討適合植物光補償點的生長區域。殷麗華間研究了武漢高架橋下光環境變化規律，發現不同走向、高寬比以及橋體分離縫寬度對橋陰綠地的采光影響。受地理位置以及氣候的影響，為進一步精確成都市高架橋下光照變化與植物需光最相關PAR（光合有效輻射PhotosyntheticallyActive Radiation）之間的匹配程度，分析橋陰自然光環境中與綠化植物需光最密切的PAR分布規律。探尋橋陰環境下合理的植物配置模式。合理配置已建和將建的高架橋的橋陰綠化模式，對消除“灰色”空間、提高城市土地使用效率以及改善城市景觀等有重要意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

為模擬測試成都市高架橋橋陰環境的光合有效輻射變化規律提供準確數據來源，及為日后綠化配置模式提供原型來參考改善，本次主要選取成都市三環走向具有代表性的8座樣本橋：①東西走向的琉璃立交、川陜立交;②南北走向的天府立交、成南立交;③東北西南走向的成綿立交、成彭立交;④西北東南走向的武侯立交、川藏立交。

1.2 調查方法

1.2.1 現場調查勘測。①高架橋的長度測量：根據橋梁的變化趨勢將橋梁分為3段依次為：上升段、緩平段以及下降段。然后每段測量橋墩數量，利用紅外線測距儀測量各橋墩之間距離以及橋墩直徑大小，最后數據匯總，便是整座橋梁總體長度。②高架橋的上升坡度的測量：每隔10m進行1次橋梁高度測量，統計記錄其變化范圍，上升至最高處，從此處每隔5m向兩邊延展再次進行高度測試并記錄數據，橋梁高度處于最高且周圍高度變化不大的區域便是橋梁的平緩區。③高架橋的寬度測量：利用定點的方法，將同一線上橋兩側外邊垂直投影至地面，測量的兩點間距離便是橋梁寬度。④具體樣本橋橋陰下綠化現狀及樣本橋周邊環境的大致情況調查。⑤匯總8座樣本橋基本信息（如表1）。

1.2.2 計算機模型建立以及模擬數據的測定。①根據實際測定的橋梁數據，如橋梁的高寬、走向以及周圍環境，通過軟件Autodesk Ecotect Analysis 2011建立8座橋以及周邊環境大致模型。②利用Ecotect軟件中的weather tool插件中，“CHN_Chengdu_CSWD.wea”的成都氣候數據，根據不同樣本橋的實際規模進行分析網格設置，利用工具欄中的CALCULATE（計算）中的So-lar Access Analysis，使用“Sky Factory&Photosynthetical-ly Active Radiation”對橋梁進行模擬分析。③樣本高架橋的走向、不同的高寬比B值、在日分析段下不同走向下橋梁PAR的變化規律、具體橋梁橋下PAR變化區間以及植物光合參數與橋陰PAR單位換算。

①樣本高架橋的走向：本實驗主要包括南北、東西、東北西南和西北東南4個方位的走向。

②B值：高架橋下凈空高寬比值。

③光參數的單位換算[5]：

1MJ/m²·d=11×06J/m²×10×60×60s=27.78J/m²·s=27.78W/m²……a

根據自然光換算關系1W/m²=4.6μmol·m^-2·s^-1，即

1MJ/m²·d=127.79μmol·m^-2·s^-1…………b

1.2.3 分析PAR變化規律探尋植物配置方案。根據橋陰環境模擬實驗分析結果，分析不同走向、不同B值的橋體對綠色植物生長之間的關系，并進一步探討植物配置模式。

2 調查結論與分析

2.1 成都市樣本高架橋下PAR變化

2.1.1 高架橋走向對橋下PAR的影響。分析橋寬約在18m左右橋下凈空5m的4個走向的橋梁，得到以下結果。

由表可知：（1）南北走向橋下平均PAR，高PAR面積比、橋陰最小PAR3個指標較突出，但其最高值在冬至日不及東西走向。（2）東西走向下PAR線呈對稱性帶狀分布、南北走向下等PAR線呈對稱波狀分布，東北西南、西北東南走向呈不對稱性分布。（3）東西走向橋下PAR分布不均，北側受光較少，在有效生長期內，高PAR主要集中在其南邊，僅占23.1%，不及南北走向的一半，東北西南走向的橋梁受光偏向西北側，西北東南走向受光偏向于其東北側，3個時段內的高PAR所占面積比較低。

2.1.2 不同B值對橋陰PAR的影響。選B值最高的南北走向天府立交作為樣本橋進行對比，在同時段、同環境、不同B值的條件下分析其橋陰的PAR變化規律，利用不同高度的分析網格，將B值按照等差變化來比較起變化規律，根據weather tool的數據分析可以得出的成都市較好走向（南北走向偏東15°）和較差走向（東西朝向偏北15°）進行模擬實驗，得到表5。

根據表5得到不同走向橋下B值與橋下PAR變化的關系：

YA=3.6615X-0.1723，（R²=0.9518）（1）

YB=0.7868x+0.1391，（R²=0.9519）（2）

YA=-294.86x+124.01，（R²=0.9445）（3）

Y”A=204.79x-23.569，（R²=0.9317）（4）

其中Y代表平均PAR，x代表橋梁B值，A代表走向較好的橋梁，B代表走向較差的橋梁，Y'代表較低PAR（PAR<1MJ/m²·d）所占面積比，Y”代表較高PAR（PAR≥1.35MJ/m²·d）所占面積比。

結果：①當B值增加到0.273時，YA減少明顯，而YB無明顯變化，當B值增加到0.338時，YA依舊減少明顯，而YB出現轉折點，開始緩慢下降，說明走向對橋陰PAR有明顯影響。

②根據公式（3），植物生長期間YA近似為0時，分別對應的B值為0.425，即18m寬的高架橋橋下凈空高度為7.65m時，基本無低PAR區域。

③根據公式（4），隨著B值的增大，較好走向下的橋下Y”A也在逐漸增加。

2.1.3 樣本高架橋下4～10月橋下PAR變化。①東西走向橋梁（琉璃立交、川陜立交）4～10月橋下PAR變化。東西走向的2座橋梁橋陰PAR成對稱性分布，由橋頭向中間逐漸增大，琉璃立交最高PAR為2.40MJ/m²·d，川陜立交為1.80MJ/m²·d，兩橋最低PAR均為0.50MJ/m²·d（圖4）。②南北走向橋梁（天府立交、成南立交）4～10月橋下PAR變化。南北走向橋陰PAR呈對稱性分布，由橋頭向橋中間逐步增大，天府立交最高PAR達2.40MJ/m²·d，橋下陰性非適生區較小，中部受光照強度較大，成南立交大部分屬弱光照區，最高PAR為1.69MJ/m²·d（圖5）。

綜上所述：光照環境由強及弱順序為天府立交>琉璃立交>川陜立交>成南立交。

③西北東南走向橋梁（武侯立交、川藏立交）4～10月橋下PAR變化。西北東南走向的兩座橋梁均出現單側受光較強情況，川藏立交最高PAR為2.80MJ/m²·d，武侯立交最高為2.40MJ/m²·d（圖6）。

④東北西南走向橋梁（成綿立交、成彭立交）4～10月橋下PAR變化。成綿立交橋下PAR分布均勻變化不大，主要由中心向兩側遞增，其東南側受光強稍強，最高PAR為2.40MJ/m²·d，成彭立交橋頭出現非適生區，其中部受光均勻，橋梁東南側受光更強，最高PAR為2.40MJ/m²·d（圖7）。

綜上所述：光照環境由強及弱順序為川藏立交>武侯立交>成彭立交>成綿立交。

2.2 高架橋下現有植物

實地調查中，發現橋下常見植物22種。按其對太陽輻射強度的適應程度分為陽性植物、陰性植物、中性植物3類[6]。陽性植物需光多，一般最低照度在1000Lx（18.5μmol/m²·s以上[4]），陰性植物光補償點一般300Lx（6.2μmol/m²·s），中性界于兩者間。本研究將橋陰植物分為3大類，9小類（見表11、表12）。

3 意見與建議

3.1 橋陰下植物配置建議

上文中的橋陰PAR匹配所查的植物的光合參數得出以下植物配置圖。

上圖黑色部分代表非適生區，即橋下低矮且光照未能滿足植物基本生長所需的區域，適合栽植1-A、2-A類植物的一般位于橋中心黃色區域（平均PAR在0.60～1.20MJ/m²·d即76.67～153.35μmol/m²·s），適合栽植2-A、3-A、1-B類植物一般位于橋中心靠外的綠色區域（平均PAR在1.20～2.06MJ/m²·d，即153.35～263.24μmol/m²·s），適合栽植2-B、3-B類植物（平均PAR在2.06-2.60MJ/m，·d，即263.24～332.254μmol/m²·s），1-C、2-C、3-C類植物一般位于橋外側邊緣淺綠區域（平均PAR在2.60MJ/m²·d以上即在339.92μmol/m²·s以上）。

3.2 新型植物配置建議

在景觀層次上，可以種植一些景觀效果更高的且適應性較強的植物進行橋下空間綠化，參照有關書籍17-n1%選出合適的植物（如表12）。

在植物的種植搭配上一般采用喬灌草的搭配方式，并且根據不同走向、不同B值橋梁的特點，對其進行適性配置，在橋陰下盡量選種低矮耐性強的草本或是灌木植物，在外側選擇景觀效果較好，且能起到一定遮擋效果的植物。

對于南北走向的橋梁，由于兩側受光良好以對稱，因此在可選擇的植物上范圍更加廣泛。對于東西走向的橋梁，由于受光的抑制性，選擇一些更加耐陰濕的植物，并且適當的增加其植物種類、色彩上的多樣性。

對于東北西南走向以及西北東南走向的橋梁，前者光照偏向于橋梁西北方，后者光照偏向于橋梁西南方，因此在植物的布局上按其光照變化規律進行布置，在植物選擇上一般耐陰性植物即可，布局分別由橋梁中心低光照區向兩側受光區分布。

參考文獻：

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