不同空间结构类型的城市公园的微气候研究★

秦 彬 王燕飞 上官阳光

(河南科技大学，河南洛阳 471023)

1 研究背景

中国自改革开放以来，城市化迅速发展，城市人口急剧增加，引发了许多环境和生态问题，其中最为人熟知的就是城市热岛效应［1］，城市在白天迅速升温，而在晚上降温缓慢，夏季易产生持续高温天气，影响人体热舒适性，也会加大空气污染，增加建筑能耗等等。

有研究表明，城市绿地可以有效缓解城市热岛效应，它具有产生特定小气候环境的复杂表面结构，这种特性将影响人体能量平衡与热舒适度［2］。热舒适感受在游人户外空间的选择中起着重要作用，下垫面的不同性质都会对环境温度、湿度、风速、辐射热等热环境指标产生较大影响，并决定环境的热舒适程度［3］。因此，公园的微气候环境对人体舒适度影响的重要性不言而喻。本文通过选择恰当的研究对象，系统地定量分析不同类型公园的微气候特点，这将为今后城市公园的规划和建设提供有益参考。

2 洛阳市城市公园类型

影响城市微气候的因子有很多，包括温度、湿度、降雨、光照、风等［4］。本文主要研究不同地理环境和空间结构的城市公园的微气候特点。洛阳市位于中国河南省华北地台与秦岭褶皱系的交界处，横跨两个大尺度的、地壳上的一级构造单元，地貌特征复杂多样，有山地，丘陵，平原，因此城市内公园的空间形态也多种多样。在对洛阳市综合性公园进行实地调查后，其空间结构类型主要有以下三大类:山地公园，滨河公园，城市公园(四周开阔型，四周建筑围合型)，本研究选择了洛阳市四个不同类型的公园内的4个景观点为样地(见图1)。

图1 样地图

2.1 山地公园

本文选择人流量较大的龙门山森林公园也就是闻名中外的龙门石窟景区内绿地作为样地1，龙门山海拔263 m，观测点位于N34°33'46″，E112°28'19″，测量时间选取2015 年8 月5 日 ～2015 年8月7日(夏季)，该区域地势较高，四周开阔，测量仪器周围以灌木为主，草地次之，乔木再次之。

2.2 滨河公园

本次样地2景观点选在洛河沿岸的阳光水上乐园内，位于N34°36'9″，E112°28'10″，测量时间选取2015 年8 月5 日 ～2015 年8月7日(夏季)，公园东临凌波大桥，西依西南环城高速，南临洛水，北面高新产业区拱卫，测量仪器放置在铺有植草砖的广场内，周边主要是草地和乔木。

2.3 城市公园

2.3.1 四周开阔型

本文选择隋唐遗址植物园作为样地3，该公园位于市郊，植物资源丰富，有20个专类园，绿地面积达130 ha，种植乔木、灌木1 000多个品种共130余万株，水生植物200多种，种植地被植物50 万 m2。观测点位于 N34°38'8″，E112°26'9″，测量时间选取2015 年7月13日～2015年7月15日(夏季)，测量仪器放置在一片草坪上，周边环绕有较多的灌木和乔木。

2.3.2 四周建筑围合型

市区内的公园基本上四周都是建筑，本次样地4景观点选在王城公园内，位于 N34°40'1″，E112°20'56″，测量时间选取 2015 年7月13日～2015年7月15日(夏季)，公园东侧和北侧为高层办公楼和升龙城高层居住小区，西侧和南侧主要是厂房，商业和居住区的多层建筑，南侧局部有高层建筑。测量仪器放置在牡丹园花圃中，四周以灌木和高大乔木为主。

3 结果与分析

3.1 温度分析

图2显示了四个公园的温度变化情况，整体上公园内温度比周围环境温度低1℃以上，龙门石窟和隋唐遗址植物园温度变化明显，而阳光水上乐园和王城公园温度变化不明显。这是因为龙门石窟在山上，海拔每升高100 m，气温下降约0.6℃，结合周围地形，山上空气流动性好。而隋唐遗址植物园四周开阔，没有遮挡，空气流动性好，周围温度上升，热空气很快就进入公园内，周围温度下降，公园内的热空气也会很快的流向周围环境，所以山地公园和四周开阔的公园具有升温快，降温快的特点。阳光水上乐园比较特殊，虽然它四周也比较开阔，但因为公园紧邻较大水系，所以水系温度对公园温度的影响占主导作用，河流本身就具有温度变化不明显的特点，所以影响公园内部温度也是这种变化趋势。王城公园内部建筑和高大乔木较多，四周被建筑包围，建筑密度高，位于城市中心地带，热岛效应强，对公园内部环境影响较大，温度变化不明显。所以滨河公园和四周建筑围合的公园内温度具有升温慢，降温慢的特点。

图2 公园温度变化表

3.2 湿度分析

图3 显示了四个公园的湿度变化。空气湿度的高低会影响人体皮肤表面水分的扩散和汗液体液的蒸发，即影响人体热平衡，进而影响人的体温和热感觉等。在适宜范围内，湿度降低，就会增加人体皮肤表面汗液的蒸发，新陈代谢的热量散失到周围环境中，使得人们在相同温度环境下，体表皮肤温度会降低，人们会觉得凉爽舒适。

图3 公园湿度变化表

公园内空气中的水分主要来自于水体水面的蒸发和植物的蒸腾作用。从图3中可以看到龙门石窟和阳光水上乐园的湿度变化较大，下降快，上升快，这是因为样地1处在两山之间，峡谷风较大，温度相对较低且变化幅度较小，植物蒸腾作用较小，而在河边，虽然水体面积很大，蒸发的水蒸气的量很大，但是因为公园临近河流，处在城市主要风廊道内，空气流动性好，所以空气中的水分随着空气的流动被带走。在隋唐遗址植物园内，早上湿度急剧下降，而后变化幅度减缓，这是因为公园内植被覆盖率高，植物资源丰富，空气中水蒸气含量大，早晨公园内温度低，水蒸气含量保持在较高的水平，随着时间的推移，温度慢慢升高，太阳辐射增多，由于四周开阔，空气流动性好，所以湿度下降的很快，但仍保持在较高的水平。植物的蒸腾作用会随着温度和植物叶片气孔的开闭的变化而变化，在午后温度升高，植物的蒸腾作用增强，而当温度过高时，植物叶片自我保护会关闭气孔，所以植物蒸腾作用从早晨开始，逐渐增强，午后又会减弱，之后又会增强一下，最后又逐渐减弱。这种波动的蒸腾作用特点就是植物园内在午后湿度变化出现波动这种特殊现象的原因。在王城公园内，湿度变化不明显，下降慢，上升慢，这是因为公园绿化也比较好，湿度处在较高的水平，但是由于热岛效应和夏季空气流动减缓，热输入急剧增加，水蒸气蒸发系统适应性降低，大气的稳定性提高。

3.3 风速分析

图4显示了四个公园的风速变化，在炎热的夏季，风速对人体热感觉影响有限，而且本次研究的四个样地内风速均较小，对人的影响仅仅是微风拂面的感觉。影响空气流动的因素除了气压梯度力和地转偏向力之外，在近地面大气层内，还与地面粗糙程度有关。在本次的研究对象里，河流湖泊的粗糙等级最低，然后是开阔的几乎没有建筑物的绿地和起伏的丘陵，地面粗糙等级最高的是有密集建筑群和乔灌木的城市市区。龙门石窟内由于地形复杂，存在峡谷，山脉起伏，风环境复杂，风速变化整体趋势平稳但波动较多。阳光水上乐园内高大乔木和灌木较少，又紧邻河流城市风廊道，风环境随着周围环境的变化而变化，变化幅度较大。隋唐遗址植物园内虽然乔灌木较多，但四周开阔，周围环境对公园内影响较大，风速变化也较为明显。王城公园由于公园内建筑和高大乔木较多，外界风环境不易影响公园内部，公园内风环境较为稳定，但是又因为周围高层建筑较多，公园又紧邻开阔城市主干道，处在城市“峡谷风廊”影响范围和狭窄区域内，气流由开阔区域流向狭窄区域时，会产生狭管效应，流速会加快，这也是王城公园内风速相对于其他公园较高的原因。

图4 公园风速变化表

4 结语

本文通过对洛阳市内四个综合性公园进行测量与调查，收集了各测点的热环境参数，初步探究了不同空间结构类型的公园的微气候特征，并对这些现象做了初步解释，主要微气候特征如下:

1)山地公园，滨河公园和城市内四周建筑围合的公园内温度具有升温慢，降温慢的特点;城市内四周开阔型的公园温度具有升温快，降温快的特点。

2)山地公园和滨河公园湿度在白天逐渐降低，而后逐渐升高;城市内四周开阔型的公园湿度上午迅速下降，而后缓慢上升;城市内四周建筑围合的公园湿度缓慢降低后，缓慢升高。

3)山地公园风环境随周围环境的变化整体趋势平稳但波动较多;滨河公园风环境随着周围环境的变化而变化，变化幅度较大;城市内四周开阔型公园风环境受周围环境影响较大，风速变化明显;城市内四周建筑围合的公园风环境较为稳定，但易受到狭管效应的影响。

以上不同公园的微气候特征为今后的城市公园建设提供了一些参考，其存在的对人体热舒适性负面的影响也是今后城市公园的建设要避免的问题。公园内乔木，灌木和草地的空间配置要合理，公园内的建筑和小品等不能挡住主要的通风廊道。适当增加公园内水体的面积，对于温湿度的调节会起到很大的作用。整体上公园的微气候环境都是比较好的，但是在城市中心地带，要考虑到热岛效应也就是周边环境对公园内部的影响，还要注意在设计时避免狭管效应的产生。总之在城市内寸土寸金的地带，要珍惜规划建设公园的土地，不仅要在视觉景观层面上设计公园，也要充分发挥城市公园的生态效益。