您好,欢迎来到爱go旅游网。
搜索
您的当前位置:首页上海城市居住区绿化缓解热岛效应研究进展

上海城市居住区绿化缓解热岛效应研究进展

来源:爱go旅游网
上海城市居住区绿化缓解热岛效应研究进展 Study on Mitigation of Urban Heat Island by Greening at Residential Areas in Shangha 高凯秦俊胡永红 GAO Kai,QIN Jun,HU Yong—hong 摘 要:“热岛效应”作为城市建设大规模扩张而产生的热环境现象,已直接威胁城市居住区人们的正常生活与工作,合理 绿化是解决这一问题经济有效及符合可持续发展的方法。居住区植物种类、斑块乔木配置、绿地通风状况和绿量的差异都将 导致截然不同的降温效果。研究发现单株植物中蒸腾降温能力较强的基本都属于纸质叶片结构,绿地斑块乔木盖度大小决 定了绿化降温效果,大乔木降温效果比草坪高2.2oC,立体绿化可降低室温达0 5℃~5cC,居住区平均温度与乔木面积比例、 绿化覆盖率、绿化最大斑块面积呈正相关,与绿化斑块的破碎度呈负相关。并首次讨论了三维绿量及人均绿量与居住区热岛 效应的相关性。 关键词:风景园林,热岛效应;城市居住区:绿地;降温 文章编号:1000—6664(2010)12一OO12-04 中图分类号:TU 986 文献标志码:A 收稿日期:2010—11—09;修回日期:2010—11—28 基金项目:国家自然科学基金(编号41071275),上海市科委重大攻关项目{编号10DZ1200403)和上海市科委重点科技攻关 专项(编号1 0dz2253700)联合资助 Abslract:People living and working in urban residential area have been greatly threatened by urban heat island,a thermal environment effect accompanying largf—scale u rban construction The most efficient,economical and sustainable developmental solution is to develop greening construction reasonably The results show that diferent cooling effect is led by diferent species and types of plants,plant arrangement,green land ventilation condition and vegetation quantiyt The research indicates that the single plant with paper—like leaf contributes the high efficiency of reducing heat,the a rbor coverage ratio of green patch decides the efficiency to reduce heat,and tal arbores rleduce more temperature than the lawn by 2 2oC.and climbing greening will reduce the room temperatu re from O.5℃to 5℃.The average air temperature within the residential area positively relates to the proportion of arbores.the coverage ratio of greening plants,the area of the biggest patch,and negatively relates to the fragmentation degree for the greening patch.The relationship between tridimensional greening quantity,per greening quantiyt and u rban heaf island iS discussed in fhe research for fhe first fime Key words:landscape architecture;heat island effect;urban residential area;green space;temperature reduction 全球气候变暖和城市急剧扩张,导致城市 热岛的面积和强度增大,对城市人ID生活和生 产影响也逐渐加强” 。上海自20世纪8O年 代至今,热岛范围和强度迅速递增,由中心城 区扩散至市郊,热力点逐渐趋于分散和多元 化,且城区昼夜温差在逐渐缩小。2006年上 海城区35℃以上的高温天气达到27天,而绿 居住区的热岛受建筑、景观绿化及人为排 株的降温增湿效应;在小尺度上,基于绿量估 热等因素的影响。植物在改善人居环境和建 筑节能方面起着不可或缺的积极作用,绿化不 仅可以直接带来良好的生态效益,而且可促进 节能减排,产生巨大的经济效益,从而产生良 好的社会效益。城市居住区绿化让生活更美 好,这也充分体现了生态文明的内涵。 国内外对城市居住区绿地生态效应的研 究主要体现在大尺度或小尺度上 。 。。近年来 测不同群落结构的环境效应;在中尺度上,基 于3S技术尤其是利用0.25m高分辨率的航 片,开展绿地与居住区热环境的相关分析。以 上研究旨在通过合理的绿化配置与布局,最大 限度地改善城市居住区的人居环境。 化覆盖率高的崇明县温度比上海中心城区低 1.4 ̄C~3.2 ̄C 。TM遥感影像的研究表明,热 1 不同植物种类的降温效果 居住区内不同植物种类之间的降温效果 差异极大。对上海市居住区120个绿地降温 测试发现。8m以上的大乔木降温可达2 8℃, 中心之一就是居住密集区。因此,缓解居住区 热环境已成为一个亟须解决的问题 】。 上海植物园在多尺度水平上开展相关研究,在 微观尺度上,基于植物蒸腾理论,研究植物单 米通讯作者(Author for corresp0ndence)E-mail:huyongh0ng68@h0fma| lcom 12 中国园林Chinese Landscape Architecture 图1 群落类型对降温的影响 图2各群落绿地的平均降温效果 5~8m的小乔木降温可达2.O℃,灌草类型降 >3 5mmol・m・s。。的植物。基本都属于纸质叶 住区平均温度与乔木面积比例、小区绿化最大 片结构。 温可达1-2℃,而草坪的降温效果就只有0.6 ̄C (图1)。常用树种像香樟、雪松、广玉兰和水杉 等的降温效果要明显优于一些外来的观赏性 树种如银海枣、棕榈和银杏等(图2)。 蒸腾作用是植物国有的生理作用,是指植 物体内的水分以气态方式从植物表面向外界 斑块面积呈正相关,与小区绿化斑块数无关; 单位叶面积蒸腾降温及释水分级㈣结果见 表1。被测植物共45种。其中乔木17种:白玉 兰、垂柳、广玉兰、桂花、鸡爪械、盘槐、枇杷、青 桐、日本晚樱、石榴、石楠、蚊母、香樟、悬铃木、银 绿化覆盖率高、绿化斑块的破碎度指数小和平 均绿化斑块面积大的小区气温要相对较低,这 3个因子与居住区气温有显著的相关性。在进 行居住区景观设计时,在保证较高绿化覆盖率 的前提下,要提高绿化斑块之间的连接度,减 少绿地破碎度,使居住区绿地更加完整,这样 不仅可以有效地降低居住区内气温,还可以增 杏、元宝械、棕榈。灌木22种:八角金盘、八仙 花、垂丝海棠、杜鹃、凤尾兰、枸骨、瓜子黄杨、胡 颓子、夹竹桃、金丝桃、蜡梅、牡丹、木芙蓉、木槿、 散失的过程,同时从环境中吸收热量,从而对 环境起到很好的降温增湿作用。高大乔木蒸 腾作用强,它可以消耗太阳直接辐射能量的 60%一75%。甚至90%。影响蒸腾作用最重要 的因素是植物自身的叶片结构和环境的温度、 洒金东瀛珊瑚、山茶、十大功劳、贴梗海棠、云南 加居住区绿化景观的连续性。提高绿视率。另 罄、栀子、紫荆、紫薇。草本/±也被6种:慈孝竹、 大吴风草、络石、蔓长春花、美人蕉、中华常春藤。 单株植物的蒸腾降温及释水量结果见表 2。垂柳和夹竹桃的增湿降温作用最强,白玉 外,与小的绿地斑块相比,大的绿地斑块降温 作用较强,所以在居住区绿化建设时还应多建 一湿度、光照等。从单位叶面积的日蒸腾释水 量、日蒸腾吸热量来看,虽然有些乔木树种比 灌木和藤本植物要低,但由于单株乔木的总叶 量较多,所以降温作用要比灌木和藤本大;大 些大型的绿地斑块。然而上海城市土地资 源紧缺。所以将绿化深入到居住区的各个部位 中去,实现点面结合、化整为零的绿化格局,显 得尤为重要。 绿地斑块之间的降温差异主要来自斑块 内部乔木层盖度的大小,这同大乔木三维绿量 兰、鸡爪槭、十大功劳、洒金东瀛珊瑚、栀子、山 茶和八角金盘这7种植物则较弱。可见优选树 型叶蒸腾较强,小型叶蒸腾较少;草质叶蒸腾 种并增加居住区大乔木的绿化建设可有效降 较大,革质叶蒸腾较少。 低环境“热岛效应”。 胡永红等 研究发现:植物的蒸腾速率在 上午最低,中午最高,下午一直维持在较高的 水平,但低于中午.大多数植物的单位叶面积 蒸腾强度白天为0.15~2 5g/dm h,蒸腾速率 较高、对下垫面遮荫效果明显有较大联系。 2绿地斑块的热缓解效应 分辨率航片(分辨率0.25m)进行解译发现,居 2007年,对上海市卢湾、徐汇和奉贤三地共21 利用TM远红外波段(分辨率120m)和高 个小区和130个绿地类型的植被结构调查及 温度的测试,方差分析结果表明:影响绿地降 温效果的群落因素分别是大乔盖度(F=16.1, P=O.000)>小乔盖度(F:9.9。P=O.002)>灌木 盖度(F=6.13,P=O.015),而草本盖度(F= 表1 单位叶面积植物的蒸腾降温及释水分级 0.640,P=O.426)与各类型高度、绿地面积和宽 度(2~8m)无关,因此影响绿地斑块降温的主 要影响因子为乔灌盖度,尤其是大乔盖度。经 桂花、广玉兰、泡桐、金丝桃、云南黄馨、美人蕉、蔓 木槿、棕榈、日本晚夹竹桃、枸骨、石长春花、大 樱、银杏、蚊母、枇楠、洒金东瀛珊瑚、吴风草、中 杷、胡颓子、青桐、悬木芙蓉、蜡梅、八仙华常春藤 铃木、石榴 花、牡丹、瓜子黄杨 统计得出:绿地平均降温=2.32 X大乔盖 度+2.04 X小乔盖度+1.43 X灌木盖度+0.071 2 5~3 5 162—226 O 32~0 44 4 2~5 8 中 (R Squared=0.416,F=26.4,P=0.000)。大 乔盖度、小乔盖度和灌木盖度对绿地降温的影 响系数分别是40%、35%和25%。 通过分析还发现,随着大乔、小乔或灌木 f胡永红.秦俊.张明丽,等绿色建筑绿化配套技术研究国家建设部“十五 科技支撑计划项目.结题报告2006 中国园林Chinese Landscape Architecture 13 盖度的增加,绿地的降温效果越来越明显。如 果要使绿地边缘的水泥地上温度降低1.5℃,大 乔的盖度只要30%、小乔的盖度要达到60%、 灌木就至少需要达到95%以上才可实现。可 见同样是乔木覆盖.大乔木的降温效果至少要 来的负面效应。而且可减少3亿~4.5亿元的电 费开支。节约标准煤2万~3万t,缓解能源紧 张,减少有害物质的排放。 羹 09:00 10:00 11:00 12:30 13:30 l{:30 4绿化在通风降温中的作用 居住区内良好的通风条件也是降低热环 境的主要手段之一。在居住区内设立绿色通 风廊道。可以切割热场。降低热场辐射,缓解热 时问 图3紫藤棚架绿化降低地表温度效果图 优于小乔木0 2℃以上。乔木和灌木相比较,乔 木的降温效果就至少要高出0.6℃以上。 3立体绿化对热环境的改善 立体绿化是一种立面上的绿化形式,几乎 场环流,促进近地面冷暖空气交流 ,解决城市 居住区建筑密度较高,而使风在里面流通受阻 的现象,这对夏季高温持续时间长、极端温度 高的居住区环境将有很大帮助。 清华大学林波荣I 等人采用CFD模拟居 住区建筑周围空气流动情况结果表明,建筑周 边的流场和压力场很大程度上受到周边建筑和 不占地面.仅贴附于建筑物外表面,因而在人 多地少、建筑密度大的上海大有用武之地。目 前,在建筑墙面、阳台、窗台、檐口、高架桥等处 的空间绿化已相当普遍。 在夏季,立体绿化通过吸收与反射.减少 群落相比,其航测绿化覆盖率相等,但降温能 力相差很大。据测试,一片以乔木为主的绿地 类型在高温天气下平均可降低2.5℃,而草坪 仅能降低0.6℃,这主要是由于种植结构的不 同和植被叶面积指数的差异所致。 太阳有效辐射,植物自身的蒸腾作用也能局部 植物的影响.植物的存在会对周围空气流动产 生影响,导致风速减小、紊流度增加。以世博安 降温,可节省城市降温能源消耗。在炎热的夏 季,有绿化墙面比没有绿化的墙面温度可低 1O ̄C~14 ̄C,相应的室温可降O.5℃~5℃,尤 其是西晒。实验表明(图3)。紫藤棚架下地表 三维绿量是指所有生长中植物茎叶所占 居工程15街坊为例(图4、5),在东北风向下,灌 据的空间体积。它突破了覆盖率等二维指标的 木对流场的衰减大于乔木对流场的影响。因此 为了保证小区内的通风状况,不宜在上风向布 局限性,可以更加准确地反映植物空间构成的 合理性和生态效益水平 。绿地的生态环境效 益不仅取决于树种和覆盖面积,还取决于空间 结构以及植被的生长状况。其中三维绿量与其 初级生产力和生态环境效益密切相关” ” 。作 温度日变化曲线比较平缓,变幅在29.9℃~ 31.85℃。在中午12:3O_-13:30时,紫藤架下 置较多的灌木。种植乔木虽然也会降低小区内 的流速分布。但由于乔木的遮阳作用与蒸腾作 在夏季可以有效地提高行人的舒适度。 路面的平均地温与冰裂纹路面最大温差为 ’用,18.2℃。 为准确评价城市绿地结构、反映城市绿地效应 绿化屋顶降温带来的经济价值也不可忽 视。大气温度为33℃时,上海植物园在应用屋 顶绿化的莘庄生态示范楼中,各时段的室内空 5 绿量在城市热岛效应中的应用 评价 沿用至今的绿化指标——绿地率和绿化 覆盖率,对于在宏观上表示一个城市或一个地 的指标,三维绿量已逐步被业界认可 ” 。三 维绿量的测算不仅对城市整体规划和决 策具有理论意义,而且对具体绿化地段三维绿 气温度平均降低1℃。据专家测算,一台1.5匹 的分体空调温度降1℃,按每天运行1Oh计,可 节能0.5度电。上海夏季开空调时间按照 量的规划设计具有实践指导意义” 。因此, 高效准确地测量城市森林的三维绿量对城市 绿地生态环境效益评价、城市绿地的构建以及 城市绿地学科的发展具有重要意义” ” 。笔者 所在的课题组目前正在对中尺度航片估算和 地面调查进行分析比较,以期发现便捷合理计 算三维绿量的方法。 区的绿化基本状况及水平有积极意义,其作用 是肯定的。因此,至今仍作为城市绿化规划的 1OOd计算,每户屋顶绿化的受益者将节省50 度电的费用支出(约为3O元),这相当于节省了 有效指标。但是“热岛”时代的城市绿化,不是 个简单的数量增加,用绿地面积或绿化覆盖 20kg标准煤、200L净水,同时减少了煤燃烧时 率来推算城市绿化的生态效益包括对热环境 放出的13.6kg碳粉尘、49.8kgCOz、1.5kgSO。、 0.75kg氮氧化合物等污染物质。如果上海将 可用于绿化的屋顶全部利用,全市可增加1~2 亿m。的绿化面积,不仅大大缓和了城市热岛带 的改善,往往会出现很大的误差。一个居住区 绿化怎么样,不仅要看绿地率。更要看三维绿 量。单纯追求绿地率,容易急功近利。覆盖完 全的一片草地与相同面积的乔灌草复层结构 居住区人口密度不一,以目前的绿化指标 来评判,每个人实际拥有的绿量不一定能达到 维持生态平衡的要求。为科学地评估住宅小区 绿地的生态效益,有必要引入新的概念——人 均绿量。即每人平均占有的绿色植物叶面积数 表2 单株植物的蒸腾降温及释水分级 量。但目前有关人均绿量对居住区生态效益的 贡献并不明确,其在减轻居住区热岛效应方面 的研究将是本课题组的研究方向之一。 6结语 上述研究可能是缓解热岛效应的部分措 施,尽管居住区热岛效应的改善需要建筑、市 14 中国园林Chinese Landscape Architecture 图4无植被一人行高度速度场分布 图5有植被一人行高度速度场分布 政、居民等多方面的共同努力,如通过选用节 能建材来减低建筑能耗、改变居民生活方式来 减少人为排热量等。可以在一定程度上起到居 住区节能减排的作用。而绿化不仅是缓解热岛 [3】丁金才,周红妹.从上海市热岛演变看城市绿化 的重要意义[J]气象,2006,28(2):22—24 【4]胡永红,秦俊.王丽勉,等.景观绿化与城镇居住 区热岛效应的改善[C]//第三届绿色建筑节能大会优 秀论文2007. canopy structure and gap light[J].Agric.For. Meteorol,2001.109:249—263. [16】Lin B R,Zhu Y X,Li X F。et a1 .Numerical Study on the Effective Landscape Pattern in Chinese Residential District for 效应行之有效的措施,同时还能发挥改善生态 环境的多种综合功能。绿色植物作为唯一有 生命的基础设施,不仅能将太阳能转化为有机 能储存起来;还能吸收二氧化碳等温室气体, 改善城市气候;此外,绿色植物还能释放氧气、 芳香保健物质,滞尘、杀菌、降低噪声、吸收与 固定有害气体等,使环境质量达到洁净,符合 居民舒适、宜居的要求。 【5】莫健彬。王丽勉。秦俊,等.上海地区常见园林植 物蒸腾降温增湿能力的研究[J】.安徽农业科学, 2007,35(30):9506—9507. 【6】陶康华,陈云浩,周巧兰。等.热力景观在城市生 Better Outdoor Mieroclimate[C]lfThe 2 WERc International Symposium on Architectural Wind Engineering.Japan.2002. Tokyo Polytechnic University. 夺颦划中的应用【J].城市研究・1999(1):20—63. [7】林波荣.绿化对室外热环境影响的研究[D】北京: 清华大学。2004. [17】刘常富,何兴元,陈玮,等.沈阳城市森林绿量测 算[J].应用生态学报,2007,18(6):1208—1212 (8】Ma J.Li X F,Lin B R.Research on prediction of wind environment around (编辑/王媛媛) 城镇居住区景观绿化与热岛效应改善技 术研究是城市化快速发展的需求。在城镇居 outdoor group objects[C]//Proceedings: 住区绿化设计中采用合适的植物种类不仅符 合生态学观点.而且可减少日常的管理费用; Building Simulation 2o07. Beijing. China. 2007:1 157—1 161 对绿地进行合理规划及合理的绿化配置、空间 布局,可最大限度地缓解热岛效应,满足节能 【9】安勇,卓丽环哈尔滨市紫丁香绿量[J]东北林业 大学学报。2004,32(6):81—84. 【1O]周坚华.孙天纵.三维绿色生物量的遥感模式研 究与绿化环境效益估算【J】l环境遥感,1995,10(3): 162-174. 的要求。是对人居环境作出的一个重大贡献, 也是为改善民生和城镇的可持续发展提供有 力保障。因此。顺应社会和经济发展的需要, 【11]朱文泉。何兴元,陈玮.等城市森林结构的量化 作者简介: 高 凯门981年生,男/浙江杭州人/ 硕士/上海植物园工程师,研究方向为 园林植物环境生态(上海200231) 秦俊门968年生,女/广西桂林人/ 深入开展缓解热岛效应的技术研究。能够为城 研究:以沈阳树木园森林群落为例[J].应用生态学 市居住区规划提供有力的理论支撑,是科学发 报,2003,14(12):2090—2094. 展观、生态文明的真实践行.也是“城市让生活 更美好”目标实现的有效途径。 [12】张铁民.建设园林城市须引起重视的两个问题 [J].中国园林,1999。15(5):20. [13】陈芳,周志翔,王鹏程,等.武汉钢铁公司厂区绿 参考文献: 地绿量的定量研究[J]应用生态学报.2006,17(4): 592-596. 硕士/上海植物园高级工程师/研究方 向为园林植物环境生态(上海 200231) [1】宫玖兵.城市热岛与下垫面结构的关系研究[D] 天津:天津大学。2003. 【2】Jun L,Chen J H,Ying T,et a1.High—rise Buildings Versus Outdoor Thermal [14】周一凡,周坚华基于绿化三维量的城市生态环 境评价系统[J].中国园林,2001(5):77—79. [1 5】Frazer G W.Fournier R A.Trofymow J A,et a1.A comparison of digital and film fisheye photography for analysis of forest 胡永红/1968年生/男/河南洛阳人/ 博士/上海植物园教授级高级工程师, 研究方向为园林植物环境生态与园 艺工程技术(上海200231) EnVlr0nmenl in Chongqing[J] Senso ̄.2007 (7):2182—2200. 中国园林Chinese Landscape Architecture 15 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- igat.cn 版权所有 赣ICP备2024042791号-1

违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务