涼爽城市規(guī)劃
——在城市景觀中優(yōu)先考慮城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施

劉明凱

（山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101）

0 引言

近年來，由于城市人口遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出城市環(huán)境容載能力，極端高溫事件（extreme heat events, EHE）導(dǎo)致城市居民死亡率和疾病發(fā)生率增高；城市熱島效應(yīng)又加劇這一現(xiàn)象。城市居民不得不適應(yīng)超高氣壓、超高氣溫、氣候變化和它們之間的復(fù)合效應(yīng)。

城市政府正在為極端高溫事件的城市預(yù)防進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃；它們通常側(cè)重于短期準(zhǔn)備和預(yù)防[1]。在城市中增加植被或綠色基礎(chǔ)設(shè)施是解決問題根源的一種方法；這種方式大大減少城市空氣和地表溫度的最大值和波動(dòng)值[2]。為了實(shí)質(zhì)性地削弱城市熱島效應(yīng)，需要在城市中廣泛實(shí)施綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施（urban green infrastructure, UGI）是跨越公共和私人領(lǐng)域的、經(jīng)過規(guī)劃的綠地網(wǎng)絡(luò)；并可作為一個(gè)綜合系統(tǒng)進(jìn)行管理，來提供一系列的城市熱島緩解作用[3]。UGI 包括城市開發(fā)中剩余的植被、城市公園、行道樹及其他的市政工程。城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施（UGI）的研究目前還沒有很好地與城市設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃相結(jié)合，因此缺乏關(guān)于如何實(shí)施UGI 的最優(yōu)化指導(dǎo)[4]。當(dāng)前依舊缺乏經(jīng)驗(yàn)表明，在溫帶與暖溫帶氣候的城市中UGI 的確切環(huán)境效益，也沒有關(guān)于成功且具有成本效益的UGI 的戰(zhàn)略實(shí)施信息[5]。本文嘗試著提出一個(gè)城市規(guī)劃決策者和城市規(guī)劃師共同遵循的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)框架，以有效地將它整合到現(xiàn)有的城市建成區(qū)中，從而顯著緩解城市熱島效應(yīng)現(xiàn)象。

1 利用UGI 緩解城市高溫的設(shè)計(jì)框架

本文提出一個(gè)五級(jí)步驟框架，優(yōu)先考慮城市公共開放空間的小氣候冷卻，然后把它們應(yīng)用到最適合的城市中去；同樣的原則也適用于私人外部空間。

該框架首先在“社區(qū)”規(guī)模下運(yùn)作，再應(yīng)用到“街道”規(guī)模和“單元”規(guī)模里。一個(gè)社區(qū)包括數(shù)百所房屋和城市公共區(qū)域，實(shí)際規(guī)劃中，具體面積將由規(guī)劃管理部門決定；街道規(guī)模是一個(gè)居住區(qū)內(nèi)的某一個(gè)單元；單元尺度是街道內(nèi)的一個(gè)區(qū)域，相當(dāng)于多個(gè)建筑臨街面。該框架具有高度的靈活性，可由規(guī)劃管理者在應(yīng)用時(shí)加以適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境；而且城市規(guī)劃中的任何利益相關(guān)者可以參與這一框架的實(shí)施。

2 UGI 設(shè)計(jì)框架的內(nèi)容

2.1 確定城市街區(qū)的優(yōu)先級(jí)

通過確定城市熱暴露地區(qū)和受高溫影響的人數(shù)最多的地區(qū)，可以確定高優(yōu)先級(jí)的城市街區(qū)。城市過熱的風(fēng)險(xiǎn)是基于“城市熱暴露的極熱易損性”和使用公共開放空間的居民發(fā)生的行為暴露；當(dāng)公共開放空間的行為量難以預(yù)測(cè)時(shí)，城市熱暴露和城市高生態(tài)脆弱性相交叉的街區(qū)也成為優(yōu)先選擇地區(qū)。當(dāng)這三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)因素交叉時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的城市街區(qū)就被確定。

2.1.1 城市熱暴露

城市熱暴露多發(fā)生在城建項(xiàng)目密集、植被與淡水欠缺的地方。為了充分評(píng)估城市街區(qū)暴露在何種程度高溫下，確切的溫度信息非常重要。數(shù)據(jù)搜集上，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分辨率較低，但可由城市政府免費(fèi)提供；機(jī)載遙感數(shù)據(jù)提供更高的分辨率，但處理起來成本高且耗時(shí)長。

2.1.2 城市生態(tài)脆弱性

緩解城市高溫的城市街區(qū)優(yōu)先級(jí)是個(gè)重要的社會(huì)公正問題，也是預(yù)防性的城市居民健康保障措施。社會(huì)階層較低的居民更易受到極端高溫的負(fù)面影響，老年人、嬰幼兒、患有疾病的人、社會(huì)地位較低的人尤其容易受到城市高溫傷害。因此評(píng)估人群在高溫下的脆弱性還需要人口統(tǒng)計(jì)學(xué)的信息。

2.1.3 城市居民活動(dòng)暴露

城市中有大量居民在戶外活動(dòng)的地區(qū)，應(yīng)對(duì)這些區(qū)域的高溫緩解給予高度優(yōu)先級(jí)。同時(shí)還應(yīng)確定熱暴露頻率較高的公共活動(dòng)區(qū)域中的城市急救設(shè)施的建設(shè)，包括老年護(hù)理設(shè)施、學(xué)校和社區(qū)中心、醫(yī)療保健中心、社會(huì)經(jīng)濟(jì)支助地點(diǎn)和社會(huì)住房綜合設(shè)施。

城市超高溫會(huì)使居民產(chǎn)生各種消極的反應(yīng)。這一選項(xiàng)納入整體框架的目標(biāo)是優(yōu)先考慮高溫地區(qū)的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)節(jié)，減少生理脆弱個(gè)體在室外暴露于高溫的可能。此外，這一框架也幫助地方政府可以更有效地規(guī)劃城市公共活動(dòng)空間。

圖1 UGI 確定地面溫度的高（C）、中（B）和中（A）優(yōu)先級(jí)的因素

2.2 UGI 的界定

之后就應(yīng)從三維上對(duì)建筑物進(jìn)行評(píng)價(jià)，并統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有的UGI。這樣有助于改善微氣候、描述可能應(yīng)用于后述步驟的城市景觀。目的是確定現(xiàn)有健康植被的位置和急需設(shè)置UGI 之處，也包括當(dāng)前建筑環(huán)境的哪些部分可以用UGI 進(jìn)行改造。

2.3 為新的UGI 系統(tǒng)開發(fā)街道層次結(jié)構(gòu)

進(jìn)行針對(duì)性城市設(shè)計(jì)中，城市街道可以被視作一個(gè)建筑單元（道路、界面和前院）和兩面墻壁（建筑正面到屋頂頂部）；其方式是用植被替換、遮蔽非透水建筑表面。UGI 的選擇應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注街道特性，包括建筑高度（H）、街道寬度（W）、高寬比（H：W）和朝向，它們決定了太陽輻射水平。

光線充足的狹窄街道里，應(yīng)優(yōu)先考慮立面和地面植被，它們能更好地在夜間進(jìn)行通風(fēng)和降溫。當(dāng)街道高寬比的增加，光照水平下降，風(fēng)湍流可能增加，很少有植物能適應(yīng)此情況；所以深而窄的街道中，適宜種植于立面的植物種類不多。適當(dāng)?shù)闹参镞x擇在設(shè)計(jì)中非常重要。

2.4 根據(jù)街道特點(diǎn)和街區(qū)冷卻需求選擇UGI

UGI 通過增加城市中的植被冠層覆蓋率降低街道表面溫度，為空間遮擋太陽輻射；并以植被覆蓋空間表面，來降低建筑表面溫度、提供植物蒸騰冷卻，又不給城市公共空間留下大量植被冠層的陰影。

2.4.1 城市行道樹

行道樹是覆蓋街道空間的最佳手段，大規(guī)模行道樹還提供充足的蒸發(fā)蒸騰冷卻，幫助極端高溫的緩解。濃密的樹冠能提供大片樹蔭，所以闊葉樹比針葉樹更適宜被選擇。

2.4.2 城市綠色開敞空間

城市綠色開敞空間是有相對(duì)稀疏樹冠的植草區(qū)，也是城市中涼爽的“島嶼”；零星的樹木和灌木也會(huì)強(qiáng)化降溫效果。大幅增加城市綠地開敞空間可顯著降低城市氣溫，其空間布局和植被結(jié)構(gòu)對(duì)整體降溫能力具有重要影響。

2.4.3 綠色立面

綠色立面是指攀援植物生長的墻壁、或指它們生長的棚架及類似結(jié)構(gòu)，不僅防止建筑墻體的熱量吸收，還通過植物蒸騰散熱降低城市氣溫。因?yàn)榘惭b和維護(hù)成本的低廉，綠色立面尤其適用于地面空間和空中空間有限、樹木生長受限的高墻處。

2.4.4 綠色屋頂

白天，屋頂是城市中溫度最高的表面。屋頂綠化可以顯著降低城市氣溫，減少建筑內(nèi)部空間冷卻的能源需求。當(dāng)綠色屋頂被覆蓋在植被中時(shí)，能最大限度地降低表面溫度；越到炎熱的夏季，其冷卻能力就越高。

3 總結(jié)與展望

本文展現(xiàn)了UGI 緩解高溫的潛力、規(guī)定了UGI 的類型和其在城市街區(qū)的優(yōu)先次序。具體工作如在測(cè)量UGI 降溫效應(yīng)、模擬UGI 的環(huán)境效應(yīng)，建立UGI 空間變化和氣溫降低之間的聯(lián)系等，可通過建模工具實(shí)現(xiàn)。此外，大量改進(jìn)城市植被環(huán)境效應(yīng)的應(yīng)用模擬也不斷出現(xiàn)。這是一個(gè)復(fù)雜的問題，最終要結(jié)合實(shí)地測(cè)量和工具建模；當(dāng)它獲得廣泛認(rèn)同時(shí)，就能開發(fā)出與保護(hù)規(guī)劃類似的空間明確的規(guī)劃方式。

城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施是城市高溫緩解策略的組成部分，需要與公共衛(wèi)生服務(wù)同步運(yùn)行，以更好地適應(yīng)極度高溫。然而，很少有政府會(huì)用專門款項(xiàng)補(bǔ)助UGI 來緩解城市高溫，因此在選擇設(shè)施類型和植物種類時(shí)，必然存在對(duì)城市現(xiàn)狀的妥協(xié)。這些問題都需要在具體應(yīng)用中充分考慮。