成都三环高架桥下弱光环境特征及植物配置策略

唐瑞敏，朱可卉，卢佳莹，雷 霆*

（四川农业大学风景园林学院，四川成都 611130）

高架桥的出现方便了人们的出行，也带来了诸多不利影响，由于桥面覆盖导致桥下造成一定的桥下“灰色”空间，桥下空间的有效利用亟需解决。桥阴绿化是我国高架桥下主要利用方式之一，但受桥下特殊环境限制，现有桥下绿化难以发挥良好作用。

过去仅有少量关于桥下绿化景观建设[1,2]的研究，近年来，国内学者开始对桥阴环境影响因子进行研究，发现光照是桥阴下植物生长的主要因素之一。王雪莹[3]利用光量子仪对桥阴光照特性测试研究，探讨适合植物光补偿点的生长区域。殷丽华[4]研究了武汉高架桥下光环境变化规律，发现不同走向、高宽比以及桥体分离缝宽度对桥阴绿地的采光影响。受地理位置以及气候的影响，为进一步精确成都市高架桥下光照变化与植物需光最相关PAR（光合有效辐射Photosynthetically Active Radiation）之间的匹配程度，分析桥阴自然光环境中与绿化植物需光最密切的PAR分布规律。探寻桥阴环境下合理的植物配置模式。合理配置已建和将建的高架桥的桥阴绿化模式，对消除“灰色”空间、提高城市土地使用效率以及改善城市景观等有重要意义。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

为模拟测试成都市高架桥桥阴环境的光合有效辐射变化规律提供准确数据来源，及为日后绿化配置模式提供原型来参考改善，本次主要选取成都市三环走向具有代表性的8座样本桥：①东西走向的琉璃立交、川陕立交；②南北走向的天府立交、成南立交；③东北西南走向的成绵立交、成彭立交；④西北东南走向的武侯立交、川藏立交。

1.2 调查方法

1.2.1 现场调查勘测。①高架桥的长度测量：根据桥梁的变化趋势将桥梁分为3段依次为：上升段、缓平段以及下降段。然后每段测量桥墩数量，利用红外线测距仪测量各桥墩之间距离以及桥墩直径大小，最后数据汇总，便是整座桥梁总体长度。②高架桥的上升坡度的测量：每隔10m进行1次桥梁高度测量，统计记录其变化范围，上升至最高处，从此处每隔5m向两边延展再次进行高度测试并记录数据，桥梁高度处于最高且周围高度变化不大的区域便是桥梁的平缓区。③高架桥的宽度测量：利用定点的方法，将同一线上桥两侧外边垂直投影至地面，测量的两点间距离便是桥梁宽度。④具体样本桥桥阴下绿化现状及样本桥周边环境的大致情况调查。⑤汇总8座样本桥基本信息（如表1）。

表1 8座高架桥具体信息

1.2.2 计算机模型建立以及模拟数据的测定。①根据实际测定的桥梁数据，如桥梁的高宽、走向以及周围环境，通过软件Autodesk Ecotect Analysis 2011建立8座桥以及周边环境大致模型。②利用Ecotect软件中的weather tool插件中，“CHN_Chengdu_CSWD.wea”的成都气候数据，根据不同样本桥的实际规模进行分析网格设置，利用工具栏中的CALCULATE（计算）中的Solar Access Analysis，使用“Sky Factory＆Photosynthetically Active Radiation”对桥梁进行模拟分析。③样本高架桥的走向、不同的高宽比B值、在日分析段下不同走向下桥梁PAR的变化规律、具体桥梁桥下PAR变化区间以及植物光合参数与桥阴PAR单位换算。

①样本高架桥的走向：本实验主要包括南北、东西、东北西南和西北东南4个方位的走向。

②B值：高架桥下净空高宽比值。

③光参数的单位换算[5]：

1MJ/m2·d=11×06J/m2×10×60×60s=27.78J/m2·s=27.78W/m2…………a

根据自然光换算关系 1 W/m2=4.6μmol·m-2·s-1，即

1MJ/m2·d=127.79μmol·m-2·s-1…………b

1.2.3 分析PAR变化规律探寻植物配置方案。根据桥阴环境模拟实验分析结果，分析不同走向、不同B值的桥体对绿色植物生长之间的关系，并进一步探讨植物配置模式。

2 调查结论与分析

2.1 成都市样本高架桥下PAR变化

2.1.1 高架桥走向对桥下PAR的影响。分析桥宽约在18m左右桥下净空5m的4个走向的桥梁，得到以下结果。

图1 夏至日（8：00～18：00）平均 PAR

图2 冬至日（8：00～18：00）平均 PAR

图3 4～10 月期间（8：00～18：00）每日平均 PAR

表2 夏至日各走向桥梁桥阴PAR对比

表3 冬至日各走向桥梁桥阴PAR对比

表4 4～10月各走向桥梁桥阴PAR对比

由表可知：（1）南北走向桥下平均PAR、高PAR面积比、桥阴最小PAR3个指标较突出，但其最高值在冬至日不及东西走向。（2）东西走向下PAR线呈对称性带状分布、南北走向下等PAR线呈对称波状分布，东北西南、西北东南走向呈不对称性分布。（3）东西走向桥下PAR分布不均，北侧受光较少，在有效生长期内，高PAR主要集中在其南边，仅占23.1%，不及南北走向的一半，东北西南走向的桥梁受光偏向西北侧，西北东南走向受光偏向于其东北侧，3个时段内的高PAR所占面积比较低。

2.1.2 不同B值对桥阴PAR的影响。选B值最高的南北走向天府立交作为样本桥进行对比，在同时段、同环境、不同B值的条件下分析其桥阴的PAR变化规律，利用不同高度的分析网格，将B值按照等差变化来比较起变化规律，根据weather tool的数据分析可以得出的成都市较好走向（南北走向偏东15°）和较差走向（东西朝向偏北15°）进行模拟实验，得到表5。

表5 不同B值桥梁桥阴PAR对比

根据表5得到不同走向桥下B值与桥下PAR变化的关系：

其中Y代表平均PAR，x代表桥梁B值，A代表走向较好的桥梁，B代表走向较差的桥梁，Y’代表较低PAR（PAR＜1 MJ/m2·d）所占面积比，Y”代表较高 PAR（PAR≥1.35 MJ/m2·d）所占面积比。

结果：①当B值增加到0.273时，Y’A减少明显，而Y’B无明显变化，当B值增加到0.338时，Y’A依旧减少明显，而Y’B出现转折点，开始缓慢下降，说明走向对桥阴PAR有明显影响。

②根据公式（3），植物生长期间Y’A近似为0时，分别对应的B值为0.425，即18 m宽的高架桥桥下净空高度为7.65 m时，基本无低PAR区域。

③根据公式（4），随着B值的增大，较好走向下的桥下Y”A也在逐渐增加。

图4 东西走向桥梁（琉璃立交、川陕立交）4～10月桥下PAR变化

图5 南北走向桥梁（天府立交、成南立交）4～10月桥下PAR变化

2.1.3 样本高架桥下4～10月桥下PAR变化。①东西走向桥梁（琉璃立交、川陕立交）4～10月桥下PAR变化。东西走向的2座桥梁桥阴PAR成对称性分布，由桥头向中间逐渐增大，琉璃立交最高PAR为2.40 MJ/m2·d，川陕立交为1.80 MJ/m2·d，两桥最低PAR均为0.50 MJ/m2·d（图 4）。②南北走向桥梁（天府立交、成南立交）4～10月桥下PAR变化。南北走向桥阴PAR呈对称性分布，由桥头向桥中间逐步增大，天府立交最高PAR达2.40 MJ/m2·d，桥下阴性非适生区较小，中部受光照强度较大，成南立交大部分属弱光照区，最高PAR为1.69 MJ/m2·d（图5）。

综上所述：光照环境由强及弱顺序为天府立交＞琉璃立交＞川陕立交＞成南立交。

③西北东南走向桥梁（武侯立交、川藏立交）4～10月桥下PAR变化。西北东南走向的两座桥梁均出现单侧受光较强情况，川藏立交最高PAR为2.80 MJ/m2·d，武侯立交最高为2.40 MJ/m2·d（图6）。

图6 西北东南走向桥梁（武侯立交、川藏立交）4～10月桥下PAR变化

图7 东北西南走向桥梁（成绵立交、成彭立交）4～10月桥下PAR变化

表6 4座样本桥4～10月平均PAR

表7 4座样本桥PAR变化情况

④东北西南走向桥梁（成绵立交、成彭立交）4～10月桥下PAR变化。成绵立交桥下PAR分布均匀变化不大，主要由中心向两侧递增，其东南侧受光强稍强，最高PAR为2.40 MJ/m2·d，成彭立交桥头出现非适生区，其中部受光均匀，桥梁东南侧受光更强，最高PAR为2.40 MJ/m2·d（图7）。

表8 4座样本桥4～10月平均PAR

表9 4座样本桥PAR变化情况

综上所述：光照环境由强及弱顺序为川藏立交＞武侯立交＞成彭立交＞成绵立交。

2.2 高架桥下现有植物

实地调查中，发现桥下常见植物22种。按其对太阳辐射强度的适应程度分为阳性植物、阴性植物、中性植物3类[6]。阳性植物需光多，一般最低照度在1000Lx（18.5μmol/m2·s以上[4]），阴性植物光补偿点一般300Lx（6.2μmol/m2·s），中性界于两者间。本研究将桥阴植物分为3大类，9小类（见表11、表12）。

表10 植物分类依据

表11 植物分类

3 意见与建议

3.1 桥阴下植物配置建议

上文中的桥阴PAR匹配所查的植物的光合参数得出以下植物配置图。

图8 琉璃立交桥下植物配置模式

图9 川陕立交桥下植物配置模式

图10 天府立交桥下植物配置模式

图11 成南立交桥下植物配置模式

图12 武侯立交桥下植物配置模式

图13 川藏立交桥下植物配置模式

图14 成绵立交桥下植物配置模式

图15 成彭立交桥下植物配置模式

上图黑色部分代表非适生区，即桥下低矮且光照未能满足植物基本生长所需的区域，适合栽植1-A、2-A类植物的一般位于桥中心黄色区域（平均PAR在0.60～1.20 MJ/m2·d 即 76.67～153.35 μmol/m2·s），适合栽植2-A、3-A、1-B类植物一般位于桥中心靠外的绿色区域（平均PAR在1.20～2.06 MJ/m2·d，即 153.35～263.24 μmol/m2·s），适合栽植 2-B、3-B 类植物（平均 PAR 在 2.06～2.60 MJ/m2·d，即 263.24～332.254μmol/m2·s），1-C、2-C、3-C类植物一般位于桥外侧边缘浅绿区域（平均PAR在2.60 MJ/m2·d以上即在339.92 μmol/m2·s以上）。

3.2 新型植物配置建议

在景观层次上，可以种植一些景观效果更高的且适应性较强的植物进行桥下空间绿化，参照有关书籍[7-11]筛选出合适的植物（如表12）。

在植物的种植搭配上一般采用乔灌草的搭配方式，并且根据不同走向、不同B值桥梁的特点，对其进行适性配置，在桥阴下尽量选种低矮耐性强的草本或是灌木植物，在外侧选择景观效果较好，且能起到一定遮挡效果的植物。

表12 可选桥下景观植物

对于南北走向的桥梁，由于两侧受光良好以对称，因此在可选择的植物上范围更加广泛。对于东西走向的桥梁，由于受光的抑制性，选择一些更加耐阴湿的植物，并且适当的增加其植物种类、色彩上的多样性。

对于东北西南走向以及西北东南走向的桥梁，前者光照偏向于桥梁西北方，后者光照偏向于桥梁西南方，因此在植物的布局上按其光照变化规律进行布置，在植物选择上一般耐阴性植物即可，布局分别由桥梁中心低光照区向两侧受光区分布。