西安城市街道活動水平與夏季微氣候要素關聯研究

呂書奇 李佳慧

摘要：微氣候環境的舒適度對城市街道使用者的活動水平有重要影響。文章通過對西安城市街道進行夏季氣候實測、問卷調查，結合溫段探討活動水平與微氣候要素的關聯強度和主觀投票對應的微氣候適域。研究結果表明：夏季微氣候要素對街道使用者活動水平的影響強度依次為空氣溫度＞太陽輻射＞風速＞相對濕度；活動代謝量、強度與主觀熱舒適呈階段性關聯，活動時長、人次與主觀熱舒適呈時段性、滯后性關聯；活動者通過自身調節，可以有效提高自身熱舒適水平，增溫和高溫時段熱舒適區間為25～28℃，降溫時段為27～33℃；降低氣溫和改善通風可以有效提高街道使用者活動強度，降低日照強度可以有效改善街道靜態和提高中長時間活動者熱舒適水平。希望文章能為評估夏季街道微氣候提供數據支持和設計參考。

關鍵詞：城市街道；活動水平；微氣候要素；主觀舒適度投票；關聯性

中圖分類號：TU119 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）16-00-03

隨著我國城市化進程的不斷加快，日益加劇的出行機動化和休閑生活靜態化等趨勢［1］帶來一系列公共健康問題。城市街道作為城市公共空間體系的重要組成部分，不僅是居民開展步行活動的重要路徑［2］，而且是居民參與身體活動的重要場所。因此，營造氣候舒適的街道環境以促進居民戶外活動，逐漸成為城市規劃等學科共同關注的課題。

當前研究主要集中在微氣候要素、空間形態與活動水平等相關問題上。劉濱誼［3］、趙曉龍［4］等分別以城市廣場、住區、公園等空間為背景，探討微氣候要素與活動人次、持續時間的關聯性；魏宇迪［5］、彭旭路［6］等通過問卷調查和氣候參數探討城市戶外空間使用者主觀評價、出席率和實際微氣候的關聯關系。目前對西安地區身體活動水平與微氣候要素的關聯研究相對較少，現有微氣候評價多采用客觀熱舒適指標，對活動主體主觀評價與微氣候要素的關聯關系有待探討。

針對西安夏季不利氣候條件導致的城市街道時空利用率下降、局部熱環境危害等問題，本文以延長戶外活動舒適時段、提高活動水平為目標，探討以下問題。

問題1：身體活動水平與不同微氣候要素的關聯強度是否不同？是否存在適域？

問題2：微氣候要素與活動者主觀評價是否存在關聯性？關聯特征如何？

1 研究內容及方法

研究時間選取2019年8月11日前后的無云晴好天氣進行，以獲得盡量廣泛的身體活動情況。研究區域選取西安市建設路東段及其周邊街道，區域內街道類型多、可達性高，使用者多為周邊居民、學生及上班族，身體活動多樣。

氣候測試時段為0：00～24：00，測試儀器見表1，提前在研究區內布置測試桿，在1.5 m處布點代表活動者高度；身體活動水平采集與氣候實測同步進行，記錄測點附近的人流量并對街道使用者隨機進行問卷調查。其中，身體活動代謝當量的判定①基于上海體育學院《身體活動匯編（漢英對照版）》的取值。

2 身體活動水平與微氣候要素關聯性分析

2.1 活動人次與微氣候全要素關聯性分析

根據實測結果，將全天分為四個時段（見表2）。對采集數據進行可靠性分析和相關性分析②，結果具有較高的內在一致性（0.7＜α＜0.98）。從全天來看，活動人次與多數微氣候要素不存在關聯性，其人流量變化主要受居民潮汐通勤影響。空氣溫度和太陽輻射對人次的影響如下：高溫時段與活動人次顯著負相關（r＜-0.4），降溫時段與活動人次顯著正相關（r＞0.6）。結合實測數據，當下午空氣溫度低于35℃、太陽輻射量低于160 W/m2時，活動人次明顯增加。

2.2 活動時長與微氣候全要素關聯性分析

從整體來看，活動時長僅與空氣溫度存在弱相關（r＜0.4），但不同活動時長與微氣候要素均存在關聯且具有差異性。少于10 min的短時間活動與空氣溫度呈正相關（r＞0.4），與相對濕度、太陽輻射呈負相關（r＜-0.4）；10～60 min的中短時間活動與空氣溫度呈正相關（r＜0.4），與其他要素呈負相關（r＞-0.4）；超過60 min的長時間活動與相對濕度呈負相關（r＞0.4），與其他要素呈正相關（r＜0.4）。街道長時間活動主體由街邊商販和休閑的老人組成，他們大多在白天活動且會主動選擇有遮陰的場地。當街道空氣溫度低于34℃，太陽輻射量低于600 W/m2且能提供太陽輻射量低于170 W/m2的遮蔭空間時，活動時長明顯延長。

2.3 活動代謝與微氣候全要素關聯性分析

活動總體代謝量與太陽輻射、空氣溫度、風速呈極顯著負相關（r＜-0.4），與相對濕度呈極顯著正相關（r＞0.6）。活動代謝量與微氣候要素的關聯性存在階段性差異：增溫和高溫時段，空氣溫度與活動代謝量呈顯著負相關（r＞0.4）；降溫時段，隨著太陽高度降低，太陽輻射量下降，活動代謝量明顯增加（y=-0.0233x+3.7291，R2=0.0097）。由于活動代謝量受主體自身因素影響較大，因此在降溫階段呈現出不同于增溫和高溫時段的適應力。

2.4 活動強度與微氣候全要素關聯性分析

整體來看，空氣溫度、太陽輻射對活動強度的影響依舊最大（|r|＞0.4）。隨著活動強度的提高，活動者對日照環境和熱環境的要求逐漸降低。中及以下強度活動呈現一定的曬、熱不耐特征（rmrt＜-0.8，ra＜-0.4），體現出該強度區間的活動者對活動場地的遮陰需求較強。極高強度活動呈現出顯著的耐熱和不耐濕特征（ra＞0.4，rRH＜-0.4），與中高強度活動的耐熱和不耐風不同。當溫度低于33℃時，活動強度明顯提高。極高強度活動以學生放學后的跳繩和球類活動為主，因此該群體活動時段多為降溫時段，日照強度處于全天較低的水平。受地域氣候和活動時段影響，強日照和高溫對中及以上強度活動的影響遠大于高濕和風速。

3 身體活動水平與主觀舒適度關聯性分析

3.1 微氣候要素與舒適度投票相關性分析

在調查問卷中設計微氣候舒適度投票，為防止被訪者對選項產生誤讀，四類微氣候因素投票均選用5級標度③進行。受訪者為西安市本地人或在西安市生活超過12個月的人，年齡段構成總體以中老年為主；八成受訪者選擇短袖長褲或長袖短褲，長袖長褲以學生校服和工作制服為主；體型多為正常體型。

所有受訪者的微氣候要素感覺投票的平均數和中位數分別如下：總體熱舒適投票（TCV）-0.14和0，日照感覺投票（RSV）0.51和0，熱感覺投票（TSV）0.69和1，濕感覺投票（HSV）-0.09和0，風感覺投票（WSV）-0.34和0，說明總體舒適度、濕感覺和風感覺適中，熱感覺偏高，日照感覺在日落前偏高。

在關聯性分析方面，除熱感覺外，其余三項投票與其對應的微氣候因子關聯性佳（|r|＜0.8）。TCV與微氣候因子均具有極顯著相關性，關聯強度依次為空氣溫度＞太陽輻射＞風速＞相對濕度。增溫時段，TSV、RSV、WSV與對應微氣候要素呈極顯著正相關（r＜0.6）。高溫時段，僅WSV與風速具有顯著正相關（r＜0.4）。降溫時段，RSV、WSV與對應微氣候要素呈極顯著正相關（r＞0.4）。以上表明，街道活動者在面對高溫、強日照等不利環境時，能通過調整活動時段、選擇遮陰或通風空間、提高熱預期等方式來提高自身微氣候舒適度。

3.2 活動水平與微氣候舒適度關聯特征

對TCV與身體活動水平測度進行相關性分析，明確二者具有相關性并呈階段性差異：高溫和降溫時段，活動代謝量、強度、時長與TCV呈顯著負相關（r＞-0.6）；增溫時段，活動時長與TCV呈顯著正相關（r＞0.6）。

通過活動水平與主觀舒適度評價結果的時變化折線圖，進一步對二者進行雙變量擬合分析，發現活動代謝量、強度與主觀熱舒適呈階段性關聯，活動時長、人次與主觀熱舒適呈時段性、滯后性關聯。增溫時段，各測點熱舒適區間對應時段在6：00～9：00，空氣溫度為25～27.5℃，太陽輻射量低于167 W/m2。

10：00～18：00，大多數測點處于非舒適水平，空氣溫度高于30℃，通常伴隨3小時及以上的日照時長，太陽輻射量最高可達978 W/m2，除工作者外，活動者平均活動時長減少約30 min，平均活動代謝量降低約0.9 METs，平均活動強度由中降至低；處于陰影區的測點熱舒適均高于日照區測點，雖空氣溫度最高接近40℃，但太陽輻射量最高不超過60 W/m2，且伴有微風（V＜2.68 m/s），街道活動類型以坐憩等靜態活動為主。降溫時段，各測點舒適度均開始上升，19：00處于適中水平，空氣溫度低于33℃，但活動代謝量均值在3.09～4.36 METs，平均活動強度達到中等水平，平均活動時長增加至20～45 min。

4 結語

研究證實，活動水平與微氣候要素存在關聯，且存在不同強度和階段差異性特征。研究結果可為城市小氣候研究提供樣本和數據參考。本文在實驗流程設計和基礎理論研究方面仍存在一定局限性，如采樣空間較為單一，街道空間形態、構成要素、主體熱偏好等影響因素對研究結果的影響程度有待進一步探究，對西安地區冬季相關微氣候的舒適度研究也有待開展。

參考文獻：

［1］ 馬向明.健康城市與城市規劃［J］.城市規劃，2014，38（3）：53-55，59.

［2］ 魯斐棟，譚少華.建成環境對體力活動的影響研究：進展與思考［J］.國際城市規劃，2015，30（2）：62-70.

［3］ 劉濱誼，魏冬雪，李凌舒.上海國歌廣場熱舒適研究［J］.中國園林，2017，33（4）：5-11.

［4］ 趙曉龍，卞晴，趙冬琪，等.基于微氣候效應的寒地城市公園規劃設計研究［M］.北京：科學出版社，2019：38-48.

［5］ 魏宇迪，李鹍.武漢市夏季室外環境熱舒適度主觀評價研究［J］.城市建筑，2020，17（10）：71-76.

［6］ 彭旭路.城市街道夏季動態熱舒適：以上海黃金城道步行街為例［J］.科學技術與工程，2022，22（25）：11170-11178.

作者簡介：呂書奇（1998—），女，山東青島人，碩士在讀，研究方向：風景園林小氣候、風景園林規劃與設計。

李佳慧（1997—），女，河南安陽人，博士在讀，研究方向：風景園林歷史與理論、風景園林規劃與設計。