西安财经大学行知学院校园不同景观空间小气候舒适度研究

徐作梅

(西安财经大学 行知学院，陕西 西安 710038)

小气候，指一种因小范围内水热收支差异导致的与周围大气候不同的气候，可通过技术手段改善小气候中的条件，从而改变小气候中植物作物的生长，并影响工作和生活环境。研究小气候的影响机制能有效提升居住环境的质量，设计营造更为宜居的环境空间[1]。在近地面范围内，景观类要素对小气候的影响较大，主要表现在水体、植物、建筑和铺装的影响方面，能通过改变这些景观类要素使小气候环境符合人类需要。另外，小气候还受到地形、光照、风向等因素的影响，需要采用专门的设备进行研究。小气候呈现范围小、差异大、变化快、近地表变化大、规律较为稳定等特征，对一定范围进行短期考察，能较好地研究该区域的小气候特点[2]。目前有关校园内不同景观空间小气候舒适度的研究较少，以西安财经大学行知学院为研究对象，采用NK 5500 LINK风速气象仪对校园不同景观空间的小气候进行实地测量，对比分析景观设计对校园环境小气候产生的影响，为同类型院校在进行校园设计和建设时能更好地满足校园内人群的活动需求提供参考。

1 研究区域概况

陕西省西安市西安财经大学行知学院位于西安市灞桥区，为灞河、浐河、渭河交汇处，水文资源丰富。地理坐标为北纬34.227 868°，东经109.097 275°。研究区域地处关中平原中部，属于暖温带半湿润大陆性季风区，年均相对湿度约70%，年均温12.0～13.3 ℃，区域内最高温为41.7 ℃，最低温为-20.6 ℃。主导风向为东北风，静风频率约30%，平均风速2 m/s。研究区域地势平坦，周围多是道路和空地，仅一侧与村庄相连。研究区域设计图、航拍图、电子地图分别见图1～图3。

2 研究方法

2.1 样点选择

样点应选择典型、有代表性的空间位置，本研究针对不同景观空间展开，在不同类型空间中测量相应的小气候数据，并总结不同小气候效应的概况，分

图1 西安财经大学行知学院设计图Fig.1 Design drawing of Xingzhi College of Xi′an University of Finance and Economics

图2 西安财经大学行知学院航拍图Fig.2 Aerial photo of Xingzhi College of Xi′an University of Finance and Economics

析可能的形成原因。时间选择2020年7月19日上午6∶00至2020年7月19日晚上20∶00，持续监测14 h，根据校园环境和本次实验目的，选择的不同空间类型样点见表1。

2.2 测量方法

采用NK 5500 LINK风速气象仪进行定点测量，分别对样点A、B、C进行连续测量，主要测量指标包括温度、湿度和风速等，测量工作符合相关规范要求。研究共使用3台仪器，经校准3台仪器测量稳定性一致，3个样点的测量高度选在离地面1.5 m处(接近人体面部的高度)，以方便模拟人体感受。

图3 西安财经大学行知学院高德电子地图Fig.3 Amap of Xingzhi College of Xi′an University of Finance and Economics

表1 校园不同景观空间小气候舒适度研究样点Tab.1 Research sampling points of microclimate comfort in different landscape spaces on campus

每一小时读取1次测量数据，在使用过程中应注意阳光直射的影响，避免因直射温度过高导致数据准确性出现误差[3]。

2.3 人体舒适度评价

人体舒适度易受周围环境的影响，机体和大气间存在热交换，环境的温度、湿度、风速等气候因素均将对人体产生影响，可通过数据来评价人体舒适度[4]。人体对气候环境的感知是主观的，无法完全通过探测仪器获取结果。人体舒适度指数是较为通用的衡量不同气候条件下人体舒适度的数据，本研究选取天气预报中较为常用的人体舒适度计算公式[5]，公式为：

ssd=(1.818t+18.18)(0.88+0.002f)+

式中：t表示平均气温(℃)；f表示相对湿度(%)；v表示风速(m/s)。

以86～88分为4级，该指数下人体感觉极热；以80～85分为3级，该指数下人体感觉炎热；以76～79分为2级，该指数下人体感觉偏热；以71～75分为1级，该指数下人体感觉较为温暖、舒适；以59～70分为0级，该指数下人体感觉最为舒适[6]。

3 结果与分析

3.1 各样点温度变化比较

回溯天气记录数据，2020年7月19日，灞桥区为晴天，南风2级，最低温19 ℃，最高温31 ℃。根据本研究测量的A、B、C三个样点的温度变化趋势，可知其变化区间较为合理(表2)。

表2 不同类型样点空间温度整点记录Tab.2 Hourly records of temperature in different types of sample points

经过连续14 h的数据监测，通过对比分析发现，林荫型、建筑围合型和空旷广场型3类空间中呈现不同的温度变化趋势，其中空旷广场型(C点)和建筑围合型(B点)样点温度变化趋势相似，而林荫型(A点)样点具有明显的降温功能。不同空间样点在不同时间，其温度变化趋势相近，6∶00～12∶00温度呈现上升趋势，12∶00～15∶00温度较为稳定，15∶00～20∶00温度呈现下降趋势，预测太阳落山后到次日太阳升起前温度将继续降低。

林荫型(A点)样点的全天温度均明显低于其他点，在最高温方面体现最为明显。A点位于树冠下，两侧高大树木可遮挡阳光，阳光不会直射到A点，同时A点周围存在低矮的灌木丛，其土地类型也为水流吸收较好的土壤结构，在这一区域内形成了能有效减少地表位置热辐射吸收的植物立体结构，降温效果较好，在夏日带来更好的环境体验[7]。

建筑围合型(B点)样点位于几栋教学楼间，活动范围较小，混凝土吸热及放热速度快，风经过建筑物之间时速度也会加快，总体对温度上升有一定的控制作用[8]。且该样点因建筑物遮挡，阳光升起时温度不会增长过快，建筑物能吸收一定量的热，但该区域植物数量较少，植物对环境的控温效果一般。

空旷广场型(C点)样点位于校门口陶行知塑像前，该位置有少量低矮的园艺花木，但周围整体上没有大型植物和其他遮挡阳光的物体，温度较其他2个样点更高，温度变化也更为敏感。因为无阻挡物，该区域的风速也较快，高速的空气流动和云层的遮蔽均能有效影响该样点空间的温度。

3.2 各样点相对湿度变化比较

各样点相对湿度的变化趋势与温度变化规律一致，随着温度升高，区域内相对湿度降低。西安市夏季相对湿度均值为77%，本研究测得样点最高相对湿度85%，最低相对湿度62%，各样点相对湿度变化情况见表3。

表3 不同类型样点空间相对湿度整点记录Tab.3 Hourly records of relative humidity in different types of sample points

林荫型(A点)样点周围被高大乔木和低矮灌木环绕，相对湿度较其他样点更高，尤其在温度最高的中午时段。其他2个样点因温度升高其相对湿度明显下降，而A点在中午日照强度最高的时段，因植物叶片的蒸腾作用造成区域内环境相对湿度的上升，且植物吸收太阳辐射，一定程度上缓解了温度的上升趋势。A点上方有高大乔木遮挡，周围有低矮灌木，形成较为封闭的区间，植物蒸腾作用产生的水分较难蒸发扩散[9]。

建筑围合型(B点)样点下垫面为混凝土，环境中植物数量较少，且未见其他明显影响相对湿度变化的因素，但B点被建筑物环绕，导致阳光不会全天直射，在遮挡的情况下能在一定范围内保持空气的相对湿度，使得B点的相对湿度稍高于C点[10]。

空旷广场型(C点)样点周围同样缺少植物调控，且周围无建筑物遮挡，经阳光直射后随着温度升高，相对湿度呈现明显下降趋势，总体上C点的相对湿度低于B点。

3.3 各样点小气候舒适度对比分析

3个样点在平均风速方面差别较小，温度和湿度成为影响人体舒适度的主要因素。在实验当日，经计算得出A点人体舒适度指数明显优于B、C两点。由此推断林荫型空间在高校校园不同景观空间小气候中表现最为舒适，能有效改善环境功能和提升环境舒适度[11]。植物的覆盖能更好地调节空间小气候，需综合应用高大乔木和低矮灌木以形成综合立体的空间结构。在高校校园中，乔灌草群落最符合人体舒适度的要求，应注重校园内植树和草木维护工作。

4 结论

本研究监测结果表明，在高校校园的夏季环境中，不同活动空间呈现不同的小气候，周围环境和空间类型均会影响到人体舒适度的体验，其中温度和湿度是最为重要的影响因素。本研究在同一时间节点测量了西安财经大学行知学院内3个不同的空间样点，林荫型(A点)样点的小气候环境较为稳定，而建筑围合型(B点)、空旷广场型(C点)两样点受阳光影响较大，小气候环境不稳定。在不同景观中，高大的行道树具有遮阴作用并能在高温下发挥蒸腾作用增加环境湿度，建筑物能遮阴并使风速加快，土壤能与空气进行水分交换增加环境湿度，低矮灌木能降低地表热量的吸收，在进行校园景观设计时要充分考虑不同要素对环境的影响。