陸筱慧

(華南理工大學，廣東廣州 510640)

1 概述

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快、人口爆炸，全球的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展正經(jīng)歷了巨大的風險和損失(《氣候變化綠皮書:應對氣候變化報告(2015)》)。急劇加速的城鎮(zhèn)化帶來了熱島效應等城市病，熱島效應是一種由于城市化發(fā)展，下墊面性質(zhì)改變，地面硬質(zhì)鋪裝增多，城市中人為排放熱無法有效釋放，使得城市溫度顯著高于郊區(qū)的現(xiàn)象［1］。熱島效應在增加城市能源消耗的同時還會導致海平面上升［2］，對城市居民的生活帶來各種不利的影響，廣州地處亞熱帶濕熱地區(qū)，熱島效應帶來的危害更為顯著，2017年5月7日，3 h的降雨量打破了全省歷史極值［3］。暴雨的突發(fā)性變強，高強度降水的時間延長，對人們的生命和財產(chǎn)安全都帶來了不可估量的損失。對此，人們積極尋求方式應對熱環(huán)境惡化帶來的危害。綠化作為城市居住區(qū)環(huán)境重要的設(shè)計手段，引發(fā)了學者們的研究和探討。

2 國內(nèi)外研究

2.1 國外研究現(xiàn)狀

國外于20世紀40年代～90年代末，便開始進行綠化對環(huán)境的影響研究。Goodridge，Aya Hagishim等人通過現(xiàn)場實測的方式表明，植物的表面太陽輻射溫度低于其他物體表面，綠樹地區(qū)有明顯的冷卻作用［4-6］。2001年，日本、英國、澳大利亞等通過調(diào)查問卷的方式，進行有無綠化對人體熱舒適的影響研究，研究結(jié)果表明，綠化可對2 m高度下居民活動場所內(nèi)的溫濕度、太陽輻射、地面輻射等都有較明顯的改善作用。日本的河田佑二、下條正貴等人，對不同樹種的太陽輻射削減效果進行了現(xiàn)場實測;研究發(fā)現(xiàn)，樹種的光學深度、葉面積指數(shù)、太陽入射角等都對太陽輻射量有所影響;此外，作者還對樹冠的光學深度、葉面積指數(shù)和消散系數(shù)進行了推導研究［7］。

近年來，國外對于綠化對熱環(huán)境的研究，主要集中在利用現(xiàn)場實測、數(shù)值模擬、模型構(gòu)建等方式對人體熱舒適、植物葉面積指數(shù)、綠色屋頂?shù)葞讉€方面進行研究。Silvia Coccolo等人［8］通過三維城市能源建模，提出一種動態(tài)量化城市不同植物對戶外人體舒適度影響的新方法。R.U.Galagoda等人［9］通過現(xiàn)場實測，針對垂直綠化與墻體之間間隔的大小，對溫度、濕度、CO2等參數(shù)進行了測試，研究表明垂直綠化系統(tǒng)在1 100 h～1 500 h時區(qū)的外墻表面溫度降低方面非常有效。S.Collins［10］通過測試寒冷地區(qū)綠色屋頂對建筑能耗性能的影響，結(jié)果表明當被霜滲透時，每層屋頂?shù)臒釋式档?在積雪期間，雪作為絕緣體并降低了綠色屋頂實現(xiàn)的相對節(jié)能效益。Iryna Dronova，Sahar Sodoudi等都從植物的空間結(jié)構(gòu)著手，分析其熱力特征以及對熱舒適的影響［11，12］。

綜上研究，國外關(guān)于都主要集中在技術(shù)層面，更為重視植物與建筑之間的關(guān)系，針對植物對熱環(huán)境效益進行綠化設(shè)計指導的研究還相對較少。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)學者開始重視綠化對熱環(huán)境的影響作用，并把綠化效能與建筑能耗相結(jié)合。2004年，林波榮［13］為研究綠化對室外熱環(huán)境、提高人體熱舒適的作用，于深圳某小區(qū)進行現(xiàn)場實測，實測結(jié)果表明，草坪和樹木對熱環(huán)境有不同的影響機理，且草坪對周圍溫濕度影響較小;并通過模擬研究，發(fā)現(xiàn)在有無建筑情況下，樹木對熱環(huán)境的改善效果都最佳，且不同的樹木配置形式，對熱環(huán)境改善效果皆不同。2010年，陳卓倫［14］為研究綠化、熱環(huán)境與建筑能耗三者之間的關(guān)系，對廣州地區(qū)典型住宅組團進行實測加模擬的分析研究，研究結(jié)果表明綠化率、綠化種類等都會對熱環(huán)境造成影響，并耦合得到綠化與熱環(huán)境評價指標的回歸方程。

此外，還有學者從綠化規(guī)模、綠化布局、綠化配置等方面進行研究。胡永紅、秦俊等人［15］通過TM地表溫度反演，得到居住區(qū)氣溫與綠化覆蓋率存在極顯著現(xiàn)行關(guān)系。宋培豪［16］通過對某大學宿舍現(xiàn)場實測，表明成片的綠地降溫作用高于分散綠地，成片綠地更容易形成“城市冷島”。李輝、郭偉等［17，18］均對綠化配置模式進行研究，研究結(jié)果表明，“喬木+灌木+草地”的綠化模式降溫效果最佳。晏海、王雪等人［19］通過實測對植物群落進行定向研究，表明樹木的冠層特性(葉面積指數(shù)和冠層蓋度)對群落的微氣候因子和不舒適指數(shù)具有重要的調(diào)節(jié)作用。

綜上所述，國內(nèi)學者通過對綠地的整體性的研究，得到集中式綠地有利于改善夏季的熱環(huán)境，夏季降溫效果最好的群落類型為“喬木+灌木+草地”復層結(jié)構(gòu)的群落，且學者們皆發(fā)現(xiàn)喬木的降溫效果好于灌木和草本，植物的葉面積指數(shù)和覆蓋度是影響氣候因子和人體熱舒適的重要影響因素。研究大多停留在綠化對熱環(huán)境的緩解研究，對設(shè)計應用等方面論述還相對較少。

3 結(jié)論與展望

生活水平的提高，居民對生活質(zhì)量的更高追求，導致住區(qū)的環(huán)境也得到前所未有的重視，國家更是為了規(guī)范和指導生態(tài)小區(qū)建設(shè)，頒布了《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設(shè)要點與技術(shù)導則》。目前，國內(nèi)外的綠化研究主要植物配置結(jié)構(gòu)、綠化三維量、植物冠層格局與降溫效應的關(guān)系、綠化與建筑能耗之間的關(guān)系等方面。在研究中發(fā)現(xiàn)，居住區(qū)綠化偏向集中式為主，“喬木+灌木+草地”多層次的綠化配置模式有利于改善空氣溫度和濕度。構(gòu)建垂直綠化和屋頂綠化有利于降低建筑能耗，實現(xiàn)建筑的節(jié)能效益。

但綠化對熱環(huán)境的影響，仍存在需要研究的方向:

1)缺乏客觀的評價指標來衡量綠化配置形式對室外熱環(huán)境的影響。

2)“喬灌草”復合綠化體系中各植物定量還有待研究。

3)綠化設(shè)計中，技術(shù)與設(shè)計之前的關(guān)系仍比較脫離，缺乏系統(tǒng)性研究，需要構(gòu)建起基于熱環(huán)境前提，切實可行的綠化設(shè)計模塊供設(shè)計人員直接使用。

綠化是住區(qū)環(huán)境中不可或缺的設(shè)計要素，如何通過合理配置，能對日益惡化住區(qū)熱環(huán)境有效改善是我們目前在景觀學科上、乃至生態(tài)學科上應重點關(guān)注的問題。對此，作者研究生期間將進行更深入研究，對上述問題進行分析闡述。