胡 楊,馬克明,*

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

綠化對(duì)城市道路交通顆粒物污染的影響近年廣受關(guān)注,針對(duì)的道路對(duì)象包括開(kāi)放道路和街道峽谷兩大類(lèi)[1]。一些針對(duì)城市主次干道的實(shí)測(cè)研究[2- 5]由于不考慮建筑效應(yīng)可納入開(kāi)放道路的研究范疇,它們多關(guān)注單一位置綠帶的垂直群落結(jié)構(gòu)。街道峽谷研究主要以數(shù)值模擬方法,關(guān)注H/W≥0.5[1]下的理想或簡(jiǎn)化的街谷對(duì)象,探討中央或兩側(cè)綠帶的植物高度、樹(shù)冠寬度、LAD[6- 9]等個(gè)體參數(shù)以及樹(shù)木間距、位置[8- 11]等布局參數(shù)對(duì)污染物濃度的影響,缺少對(duì)參差不齊的真實(shí)街道結(jié)構(gòu)、H/W≤0.5的寬闊街道峽谷下復(fù)雜綠化情形(多物種、多層綠帶)的關(guān)注。尤其是綠化參數(shù)上,一般由研究者設(shè)定其梯度或類(lèi)型,以簡(jiǎn)化的控制變量方式將其對(duì)濃度的影響定量化,這種方式難以反映現(xiàn)實(shí)更為復(fù)雜的綠化情形并用于效應(yīng)評(píng)估。針對(duì)這類(lèi)情形,可嘗試?yán)镁G化結(jié)構(gòu)類(lèi)型、總量因子來(lái)對(duì)綠地進(jìn)行描述、度量[12- 14],采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究,該方法因在前提條件控制、人力物力節(jié)約上具有優(yōu)勢(shì),且有一定的研究基礎(chǔ),而有較大應(yīng)用前景。

植被對(duì)城市微氣候的影響也得到了廣泛研究,空氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速是常用的評(píng)估指標(biāo)[15],尤其是氣溫,鑒于城市熱島引起的對(duì)室外熱舒適性的研究需求,在熱環(huán)境效應(yīng)研究中得到了較多關(guān)注。許多研究通過(guò)實(shí)測(cè)或數(shù)值模擬探討了植被對(duì)街道微氣候及熱舒適的影響[16- 18],主要強(qiáng)調(diào)了街道綠化的好處。

從整體來(lái)看,多數(shù)微尺度研究?jī)H關(guān)注綠化對(duì)微氣候或空氣質(zhì)量其中一方面的效果,兩者相結(jié)合的較少。盡管也有一些數(shù)值模擬研究[19- 20]同時(shí)關(guān)注這兩方面,但它們關(guān)注的是居住區(qū)或開(kāi)放道路的城市形態(tài),而非街道。行人水平街道作為受交通污染源影響較重及室外熱舒適性重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域,有必要進(jìn)行空氣質(zhì)量及微氣候的耦合效應(yīng)評(píng)估以理解綠化的作用,從而明確具有綜合生態(tài)效益的綠化特征。

基于以上綠化對(duì)空氣質(zhì)量影響的研究空缺分析及綜合生態(tài)效益的研究需要,開(kāi)展基于數(shù)值模擬的城市街道綠化對(duì)微環(huán)境的綜合影響研究。綜合不同街道幾何特征、道路污染分級(jí)、綠地設(shè)置情形,在北京市選擇代表性街道樣區(qū),利用數(shù)值模擬工具 ENVI-met,分析街道綠化對(duì)行人水平微環(huán)境的影響,著重探討對(duì)污染物濃度的效應(yīng),以期促進(jìn)對(duì)寬闊街道多層綠化生態(tài)功能權(quán)衡的深入認(rèn)識(shí),為街道綠地配置方法及生態(tài)效益評(píng)估提供依據(jù)。主要科學(xué)問(wèn)題為：在具有真實(shí)街道幾何的寬街谷及相應(yīng)復(fù)雜的綠化狀況下,何種因子能較好地表征綠化對(duì)慢行道空氣質(zhì)量的影響？綠化因子與微環(huán)境指標(biāo)相關(guān)性如何,街道綠化對(duì)慢行道污染物濃度及氣溫的改變量是多少？具有慢行道最佳綜合生態(tài)效益的場(chǎng)景有怎樣的綠化特征？

1 研究區(qū)特征及樣區(qū)選擇

研究區(qū)域?yàn)橹袊?guó)首都北京四環(huán)內(nèi)城區(qū),道路網(wǎng)絡(luò)是典型棋盤(pán)式格局,多正南北、正東西走向道路,在樣區(qū)選擇上均為此類(lèi)道路。城市內(nèi)部道路主要分為快速路、主干路、次干路、支路[21],選擇后3個(gè)等級(jí)道路。在道路寬度上,北京城市建設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)一直趨向于“寬?cǎi)R路”的方針策略,希望以此來(lái)解決交通問(wèn)題[22]。在建筑高度上,五層是研究區(qū)域內(nèi)臨街建筑的平均層數(shù)(Open Street Map數(shù)據(jù)及ArcGIS計(jì)算獲得),且五層左右的板式住宅建筑與不同等級(jí)道路的組合所構(gòu)成的街道結(jié)構(gòu)是通勤人員廣泛使用的,因此本研究關(guān)注的特征街道對(duì)象由寬街道、中層建筑(五層左右)組合而成。所有樣區(qū)在建筑高度及形式(五層,板式建筑長(zhǎng)邊沿街)上趨向一致,相同等級(jí)的道路樣區(qū)在道路寬度上趨向一致,以盡量固定街道幾何背景,便于綠化影響的討論?！氨M量”而不是“完全”固定幾何背景,是由復(fù)雜多樣的真實(shí)城市街道幾何所帶來(lái)的,尤其是結(jié)合了后續(xù)中央綠帶的存在所選取的樣區(qū)(S1,B3),其街道結(jié)構(gòu)與其他樣區(qū)有較大區(qū)別,需結(jié)合多種幾何構(gòu)造參數(shù)來(lái)表征(詳見(jiàn)后文情景設(shè)置)。

街道空間內(nèi)綠化帶按功能和位置可分為中央分車(chē)綠帶、機(jī)非分隔帶、行道樹(shù)綠帶、路側(cè)綠帶[21],將它們均納入研究范圍。在綠化上的樣區(qū)選擇原則為代表性和多樣性,板帶形式既包含了在研究區(qū)內(nèi)占比較多的一板兩帶、三板四帶式,也包含了較少的有中央綠帶的板帶形式(經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)獲得)。以往的街谷綠化研究受街道寬度限制,通常僅關(guān)注一條中央綠帶或兩條行道樹(shù)綠帶,本研究中的支路樣區(qū)符合這一特征,板帶形式為一板兩帶、兩板一帶；對(duì)于主次干道的多種綠帶組合的情況,樣區(qū)中包括了兩板三帶式(S1)、三板四帶式(其他),且多含路側(cè)綠帶。各樣區(qū)綠帶的物種組成及隨之形成的綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型、總量因子、指示因子不同,以期形成綠化設(shè)置上的對(duì)比及指示作用的判別前提(詳見(jiàn)后文情景設(shè)置)。依據(jù)街道結(jié)構(gòu)和綠化特征兩方面所選樣區(qū)及其位置如圖1。

圖1 樣區(qū)位置及衛(wèi)星圖Fig.1 Location and satellite image of sample areaM：主干路,main road；S：次干路,secondary road；B：支路,branch way

2 ENVI-met模擬

ENVI-met是德國(guó)學(xué)者Bruse等[23]開(kāi)發(fā)的基于CFD計(jì)算流體力學(xué)和熱力學(xué)原理的三維城市微氣候模型,能夠模擬建筑表面、植物和大氣之間的相互作用,并輸出溫濕度、風(fēng)速、污染物濃度等環(huán)境因子的預(yù)測(cè)數(shù)值及空間分布。ENVI-met的三維植物建模工具Albero是一個(gè)需要輸入多個(gè)植物建模參數(shù)的3D樹(shù)木建模平臺(tái)[24],符合研究需要。

2.1 模擬驗(yàn)證

選擇位于海淀區(qū)的次干路志新路開(kāi)展模擬與實(shí)測(cè)驗(yàn)證,驗(yàn)證目標(biāo)為街道內(nèi)部污染物濃度及風(fēng)速的空間分布,模型對(duì)溫濕度的模擬精度已在大量研究中進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證[25]。在2018年8月—9月對(duì)選定街道志新路的各個(gè)街道峽谷中央剖面1.5 m高度的不同位置(圖2)進(jìn)行污染物監(jiān)測(cè)(Lighthouse 便攜式顆粒物檢測(cè)儀)、氣象因子(Kestrel 5300氣象儀、手持風(fēng)速計(jì))、車(chē)流量監(jiān)測(cè)(攝像機(jī))及植物因子調(diào)查,將這些因子輸入模型進(jìn)行基本能還原現(xiàn)場(chǎng)狀況的模擬。8月24日10：40—10：48的風(fēng)速實(shí)測(cè)值與模擬值相關(guān)系數(shù)r=0.803**,10：40—11：05的PM2.5濃度實(shí)測(cè)值與模擬值相關(guān)系數(shù)r=0.810**(圖3),為可接受的預(yù)測(cè)[26]。

圖2 實(shí)測(cè)街道衛(wèi)星影像及街道剖面測(cè)點(diǎn)位置示意圖Fig.2 Sketch map of satellite image of testing street and sampling point layout on the street section

圖3 實(shí)測(cè)與模擬數(shù)據(jù)的相關(guān)性Fig.3 The correlation between measurement data and simulation data

2.2 情景設(shè)置

根據(jù)Openstreet map獲取的建筑輪廓及層數(shù)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星地圖量測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查道路組分寬度對(duì)九個(gè)樣區(qū)的街道幾何進(jìn)行建模,建模區(qū)域以道路為中心,大小為150 m×150 m或200 m×200 m,并根據(jù)域內(nèi)最大建筑高度設(shè)置邊緣建筑與模擬邊界的距離,以符合模擬的基本要求,網(wǎng)格分辨率為2 m×2 m×2 m。幾何構(gòu)造參數(shù)如表1所示,H1/W(高寬比)普遍應(yīng)用于街道峽谷研究,因一些樣區(qū)中建筑高度有變化,統(tǒng)一使用上風(fēng)向位置的建筑高度H1進(jìn)行計(jì)算；SVF(天空可視因子)廣泛用于城市幾何空間分類(lèi)以表征空間的開(kāi)敞度[27- 28],也有研究用其表征綠化水平[29- 30],本研究中SVF1代表無(wú)綠化時(shí)街道結(jié)構(gòu)引起的開(kāi)敞度(街道內(nèi)1.4 m高度上均值,簡(jiǎn)稱(chēng)建筑開(kāi)闊度),SVF2代表有綠化時(shí)慢行道的綠化水平(街道內(nèi)1.4 m高度慢行道區(qū)域均值),是SVF因子在寬闊街道城市對(duì)象的拓展應(yīng)用；通透率表明沿街城市界面開(kāi)敞面比例,是適用于北京市街道界面的控制性規(guī)劃指標(biāo)[31],也適用于本研究所選的街道段尺度。

每個(gè)樣區(qū)設(shè)置無(wú)綠化和現(xiàn)狀綠化兩種情景,共18種?，F(xiàn)狀綠化建模采用基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的各綠帶的物種組成,利用前期建立的北京市主要道路綠化樹(shù)種的模型庫(kù),對(duì)所調(diào)查樣區(qū)的植物組成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了還原。鑒于實(shí)際情況下綠化狀況的復(fù)雜性(同一樹(shù)種的不同特征、路側(cè)植物物種的不均勻性等),從便于模擬的角度,進(jìn)行了適度簡(jiǎn)化(表2)。綠化場(chǎng)景共包括13個(gè)樹(shù)種及一種綠籬,綠籬為將系統(tǒng)內(nèi)綠籬設(shè)為1 m高,主要LAD為2.5 m2/m3,闊葉大喬木有白蠟、國(guó)槐等,針葉樹(shù)為圓柏、刺柏,另外還有一些闊葉小喬木及灌木。表3列出了主要樹(shù)種的建模參數(shù),樹(shù)木形態(tài)特征和網(wǎng)格設(shè)置參考了實(shí)地調(diào)查資料及軟件原有模型庫(kù),實(shí)測(cè)LAI和模擬LAD的轉(zhuǎn)化參考任思佳[9]的方法。

表1 各樣區(qū)模型的街道結(jié)構(gòu)和綠化因子

表2 樣區(qū)綠化信息

表3 植物物種及建模參數(shù)

各樣區(qū)綠帶的物種組成及隨之形成的綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型(垂直和水平結(jié)構(gòu))、綠化總量因子(二維覆蓋率、三維綠量)、指示因子(SVF2)不同。首先,結(jié)構(gòu)類(lèi)型上,以往研究通常指的是綠帶的垂直結(jié)構(gòu)或群落類(lèi)型,包括喬灌草、喬灌、灌草等[3- 4,32],在表2中依此對(duì)樣區(qū)綠化垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。然而,不同于以往關(guān)注單一位置綠帶的研究,本研究的主次干道樣區(qū)在機(jī)非綠帶和路側(cè)綠帶有各自不同的垂直結(jié)構(gòu),難以用一個(gè)統(tǒng)一的垂直結(jié)構(gòu)來(lái)表述。為了描述這種多層綠帶的結(jié)構(gòu)特征,借鑒Deng[33]的研究,對(duì)主次干道綠帶沿水平截面方向變化的結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱(chēng)水平結(jié)構(gòu))進(jìn)行定性類(lèi)型描述(表2)：以車(chē)道中央位置向建筑側(cè)的各綠帶冠層高度變化為依據(jù),冠層高度基本不變的為均勻型(M3,S2,S3),逐漸升高的為上升型(M1),反之為下降型(M2),中間低兩側(cè)高的為凹型(S1)。各場(chǎng)景綠化狀況的實(shí)景圖和截面示意圖如圖4所示,示意圖中各位置寬度未完全按建模比例繪制,主要示意各位置綠帶所設(shè)物種及冠層形態(tài)特征,紅條示污染源位置。

定性描述的兩類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)型難以準(zhǔn)確包含綠化的各維度特征,例如綠帶沿縱剖面的寬度信息、沿街道走向的綠化單元布局(M3、S3的機(jī)非隔離帶以?xún)煽冕樔~樹(shù)與之間的小闊葉樹(shù)及綠籬形成的綠化單元為特征,如圖4實(shí)景圖所示,且此單元兩兩之間有較大間隔,不同于基本連續(xù)排列的闊葉樹(shù)帶),因此使用總量因子進(jìn)一步定量化樣區(qū)綠化特征(表1)。GCR(覆蓋率)作為二維綠化總量因子,常用于控制性規(guī)劃以指導(dǎo)綠化建設(shè),在不同尺度的綠化影響研究[19,34]中均有涉及,計(jì)算方式為綠化面積與街道空腔面積之比。CV(冠層體積或綠量)類(lèi)似于Sheng[13]研究中的3DGV,是三維綠化總量因子,在本研究中基于綠帶位置特點(diǎn)將其區(qū)分為NCV(近源綠量)和TCV(總綠量),NCV是靠近污染源的綠帶的冠層體積,對(duì)于主次干路為中央和機(jī)非綠帶,對(duì)于支路則為中央及行道樹(shù)綠帶,TCV是街道內(nèi)所有綠帶的冠層體積(支路的NCV和TCV相同)。CVF(冠層體積分?jǐn)?shù))在以往的街谷綠化模擬研究中有所運(yùn)用[35- 36],在本研究中同樣區(qū)分為NCVF(近源冠層體積分?jǐn)?shù))和TCVF(總冠層體積分?jǐn)?shù)),計(jì)算方式為相應(yīng)冠層體積與街道空腔體積(街道長(zhǎng)度×寬度×上風(fēng)向建筑高度H1)之比。盡管同為三維綠化總量因子,CV與CVF的區(qū)別在于后者還考慮了街道幾何背景的影響,這種綜合了綠化和建筑幾何的三維定量因子無(wú)論在空氣質(zhì)量還是熱環(huán)境[36]研究中,都有良好的應(yīng)用前景。SVF2(綠化場(chǎng)景的慢行道天空可視因子)作為綠化指示因子,在本節(jié)首段已有闡述,該因子實(shí)質(zhì)上也綜合了綠化和建筑的共同影響(它們同為視野內(nèi)遮擋物)。需注意,本研究所討論的綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型、綠化總量因子、指示因子并不是完全相互獨(dú)立的,它們之間有一定的聯(lián)系,這在后續(xù)討論中也可體現(xiàn)。

2.3 其他輸入輸出量

模擬的氣象輸入條件為2018年8月24日的用于驗(yàn)證的志新路街道的實(shí)測(cè)溫濕度,風(fēng)速為北京市夏季平均風(fēng)速2 m/s,風(fēng)向?yàn)槭⑿酗L(fēng)向225 °,與道路呈45 °夾角。污染源參數(shù)通過(guò)車(chē)流量樣本調(diào)查、ENVI-met軟件內(nèi)置城市道路全天車(chē)流分布圖、文獻(xiàn)[37]確定,得出主干道、次干道、支路全天的單車(chē)道PM2.5排放率,并按車(chē)道數(shù)分配至不同等級(jí)道路,即它們的源狀況不同。氣象及污染源輸入?yún)?shù)見(jiàn)表4,模擬起止時(shí)間為6：00至12：00,取第6小時(shí)的模擬結(jié)果進(jìn)行分析。

圖4 樣區(qū)綠化狀況的實(shí)景圖及截面示意圖Fig.4 The real picture and the section diagram of the green condition of the sample area

表4 氣象及污染源輸入?yún)?shù)

輸出結(jié)果的形式包括各微環(huán)境變量的空間分布圖及模型域內(nèi)各點(diǎn)的數(shù)值,可進(jìn)行導(dǎo)出及計(jì)算。數(shù)值比較的結(jié)果區(qū)分車(chē)道及慢行道(非機(jī)動(dòng)車(chē)道及行人道),并在后續(xù)討論及生態(tài)效益評(píng)價(jià)中重點(diǎn)關(guān)注慢行道。各指標(biāo)的數(shù)值結(jié)果均為1.4 m行人高度上車(chē)道或慢行道的區(qū)域平均值,其中濃度的比較區(qū)分迎風(fēng)背風(fēng)側(cè),并關(guān)注高值側(cè)(濃度較高的一側(cè)),溫濕度和風(fēng)速的數(shù)值為兩側(cè)均值。各指標(biāo)的絕對(duì)數(shù)值(濃度)、相對(duì)數(shù)值(降溫強(qiáng)度、增濕強(qiáng)度、風(fēng)速變化值)的比較按不同道路等級(jí)區(qū)分,而相對(duì)變化率的比較針對(duì)所有場(chǎng)景。

3 結(jié)果

3.1 綠化對(duì)空氣質(zhì)量的影響

3.1.1空間分布

綠化使得行人水平整體濃度增加(與無(wú)綠化相比),以1.4 m高度水平剖面及代表性側(cè)剖面的濃度差值圖來(lái)展示其空間分布。根據(jù)圖5,M1、M2、B2的濃度增加區(qū)域在車(chē)道及迎風(fēng)慢行道分布較為均勻；S2、S3濃度增加值較大的區(qū)域集中分布在整個(gè)車(chē)道上；S1、B3(有中央樹(shù)帶)濃度增加值較大的區(qū)域以迎風(fēng)車(chē)道為中心；M3、B1濃度增加區(qū)域在背風(fēng)側(cè),其中M3增加值較大的為背風(fēng)車(chē)道處。

圖6示代表性側(cè)剖面有樹(shù)與無(wú)樹(shù)場(chǎng)景污染物濃度的差值(需注意,場(chǎng)景間濃度差異使得圖例在數(shù)值上難以統(tǒng)一,現(xiàn)有圖例僅表示場(chǎng)景內(nèi)部的濃度高低),濃度增加區(qū)域的特征為：除M3、B1偏向背風(fēng)側(cè)外,其他場(chǎng)景均偏向迎風(fēng)側(cè)。除了S1、B3的主要增加區(qū)域以中央樹(shù)為分界外,其他偏向迎風(fēng)側(cè)場(chǎng)景的濃度增加區(qū)域都延伸至背風(fēng)樹(shù),即包括了兩側(cè)車(chē)道。

圖5 1.4 m高度(x-y截面)有樹(shù)與無(wú)樹(shù)場(chǎng)景濃度差的空間分布Fig.5 Spatial distribution of concentration differences between scenarios with and without trees (x-y profile)

圖6 典型側(cè)剖面有樹(shù)與無(wú)樹(shù)場(chǎng)景濃度差的空間分布Fig.6 Spatial distribution of concentration differences between scenarios with and without trees(lateral profile)

圖7 街道場(chǎng)景間各位置有無(wú)綠化的濃度數(shù)值比較Fig.7 Comparison of the concentration in different street scenes at different grade數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差

3.1.2數(shù)值比較

圖8 有綠化相比于無(wú)綠化場(chǎng)景的濃度增長(zhǎng)率 Fig.8 The concentration increasing rate of the scene with greening compared to the corresponding scene without greening

圖7示不同等級(jí)場(chǎng)景間各位置有無(wú)綠化的絕對(duì)數(shù)值比較,圖8示高值側(cè)車(chē)道和慢行道相比于無(wú)綠化的濃度增長(zhǎng)率。無(wú)樹(shù)場(chǎng)景濃度的兩側(cè)分布,除B1為背風(fēng)側(cè)高于迎風(fēng)側(cè)外,其余場(chǎng)景均為迎風(fēng)側(cè)高。主干道無(wú)樹(shù)場(chǎng)景的濃度排序?yàn)橛L(fēng)車(chē)道M1>M2>M3,迎風(fēng)慢行道M1>M3>M2,即M1的街道結(jié)構(gòu)使其在迎風(fēng)側(cè)兩位置均為濃度最高場(chǎng)景。有樹(shù)場(chǎng)景濃度排序有所變化,M2取代M1成為在迎風(fēng)兩位置濃度最高的場(chǎng)景(圖7),M2受現(xiàn)狀綠化引起的濃度增長(zhǎng)率最高,尤其是慢行道,達(dá)到58.0%(圖8),另外,與M1、M3相反,M2慢行道的增長(zhǎng)率高于車(chē)道,說(shuō)明M2的綠化配置在較大增加了高值側(cè)濃度的同時(shí),對(duì)慢行道濃度更為不利。

次干道場(chǎng)景的濃度排序?yàn)橛L(fēng)車(chē)道S3>S2>S1,迎風(fēng)慢行道S1>S2>S3,綠化引起的濃度增加未改變其排序(圖7)。支路無(wú)樹(shù)場(chǎng)景的濃度排序?yàn)楦咧祩?cè)車(chē)道B2>B1>B3,慢行道B3>B2>B1。綠化場(chǎng)景的高值側(cè)濃度排序?yàn)檐?chē)道B1>B2>B3,慢行道濃度排序?yàn)锽1>B3>B2,與無(wú)綠化場(chǎng)景不同(圖7)。B1的濃度和濃度增長(zhǎng)率最高,高值側(cè)慢行道增長(zhǎng)率達(dá)到99.7%(圖8)。

3.1.3道路等級(jí)間的比較

不同道路等級(jí)的場(chǎng)景源強(qiáng)和街道寬度范圍不同,比較它們的慢行道濃度和濃度增長(zhǎng)率(圖9)。結(jié)果顯示,在慢行道濃度上,無(wú)樹(shù)、有樹(shù)場(chǎng)景的均值及中位數(shù)均為S(次干路)>M(主干路)>B(支路)；在慢行道增長(zhǎng)率上B(支路)>M(主干路)>S(次干路)。

圖9 道路等級(jí)間的比較Fig.9 Comparison between different road grades

3.1.4綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型的比較

由于不同綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型的場(chǎng)景樣本數(shù)不均且有限,僅對(duì)主次干路不同綠化類(lèi)型場(chǎng)景的慢行道濃度增長(zhǎng)率進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比(圖10)。結(jié)果顯示,從水平結(jié)構(gòu)上,各類(lèi)型場(chǎng)景增長(zhǎng)率為下降型>凹型>均勻型>上升型；從機(jī)非綠帶垂直結(jié)構(gòu)上,喬草型>灌木型>喬灌型>喬灌草型,從路側(cè)綠帶垂直結(jié)構(gòu)上,喬木型>喬灌型>喬草型>喬灌草型。

圖10 不同綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型的濃度增長(zhǎng)率Fig.10 The concentration increasing rate of different type of green structure

3.2 綠化對(duì)微氣候的影響

圖11示意降溫強(qiáng)度的空間分布。除了有中央綠帶的S1和B3降溫區(qū)域集中在中央位置外,其他場(chǎng)景降溫區(qū)域均在兩側(cè)慢行道有較大分布,與綠帶的空間位置相對(duì)應(yīng)。對(duì)于綠化產(chǎn)生的降溫強(qiáng)度(圖12),在主干道場(chǎng)景中,車(chē)道位置M3最高,慢行道M2最高；次干道場(chǎng)景中,車(chē)道S2最高,慢行道S3最高；支路場(chǎng)景中,兩位置降溫效應(yīng)B1最高。九個(gè)樣區(qū)慢行道降溫強(qiáng)度最大值為1.71℃,平均值為1.08℃。對(duì)于增濕強(qiáng)度(圖12),主干道兩位置均M3最高,次干道均S2最高,支路B1最高；綠化降低了街道內(nèi)各位置的平均風(fēng)速(圖12),M3的綠化設(shè)置對(duì)車(chē)道、慢行道風(fēng)速降低值最大。表5示與無(wú)綠化相比的慢行道各指標(biāo)變化率,用于后續(xù)的生態(tài)效益評(píng)分及相關(guān)性分析。

表5 微氣候指標(biāo)的慢行道變化率

圖11 1.4m高度有樹(shù)與無(wú)樹(shù)場(chǎng)景降溫強(qiáng)度的空間分布Fig.11 Spatial distribution of cooling intensity between scenarios with and without trees

圖12 有樹(shù)相比于無(wú)樹(shù)的指標(biāo)變化值Fig.12 Change value of index with trees compared to without trees數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差

3.3 街道結(jié)構(gòu)及綠化因子與各指標(biāo)變化率的相關(guān)性分析

利用SPSS計(jì)算指標(biāo)變化率與各因子之間的Spearman相關(guān)系數(shù)(表6)。濃度變化率與NCVF極顯著正相關(guān),與H1/W、其他綠化總量因子正相關(guān)但不顯著,與兩天空可視因子、通透率負(fù)相關(guān)但不顯著；溫度變化率與兩天空可視因子顯著或極顯著正相關(guān),與GCR顯著負(fù)相關(guān),與其他三維綠化因子負(fù)相關(guān)但不顯著；濕度變化率與GCR顯著正相關(guān),與SVF2極顯著負(fù)相關(guān)；風(fēng)速變化率與GCR極顯著負(fù)相關(guān),與SVF2顯著正相關(guān)。

表6 因子與各指標(biāo)變化率的相關(guān)性分析

3.4 慢行道綜合生態(tài)效益評(píng)估

將所有場(chǎng)景按慢行道位置的指標(biāo)變化率絕對(duì)值合并打分,濃度增長(zhǎng)率和風(fēng)速降低率越高得分越低,溫度降低率和濕度增加率越高得分越高,賦值1—9代表生態(tài)效益高低,打分情況和總分如表7。獲得最高分的是主干道場(chǎng)景M3,次干道場(chǎng)景中S2和S3獲得相等高分值,支路場(chǎng)景獲得最高分的是B2,B3和S1的分?jǐn)?shù)最低。

表7 慢行道生態(tài)效益指標(biāo)打分

4 討論

4.1 街道結(jié)構(gòu)背景對(duì)空氣質(zhì)量的影響

盡管在樣區(qū)選擇上固定了主要建筑高度,但城市環(huán)境的復(fù)雜性仍使得各樣區(qū)的街道結(jié)構(gòu)有所不同。區(qū)別于理想街谷,真實(shí)街道結(jié)構(gòu)周邊建筑間的串聯(lián)、并列、交錯(cuò)分布的空間布局較為復(fù)雜,影響風(fēng)場(chǎng)的渦流格局[38],從而影響污染物分布。街道峽谷內(nèi)部的渦流形式根據(jù)高寬比的不同可分為4種[39],以往相關(guān)研究多關(guān)注SF流態(tài)下的深街谷、WIF流態(tài)下的一般街谷及高寬比為0.5的淺街谷,對(duì)高寬比低于0.5的淺街谷關(guān)注較少[1],而這正是研究區(qū)域的特征城市結(jié)構(gòu)。需注意,本研究由于部分真實(shí)城市結(jié)構(gòu)下建筑高度不連續(xù)等特征,取上風(fēng)向位置建筑高度作為特征高寬比納入計(jì)算,這符合實(shí)際情況及研究需求,能夠表征街道特征。街道結(jié)構(gòu)影響無(wú)樹(shù)場(chǎng)景下濃度在兩側(cè)的分布格局及高低值差異：B1具有所有場(chǎng)景中最高的高寬比0.5且兩側(cè)建筑較為連續(xù)(通透性和SVF1低),可歸為WIF流態(tài)的街道峽谷[39],在建筑連續(xù)性上更接近理想街谷[40]；其余場(chǎng)景的高寬比均低于0.5,可劃為IRF流態(tài)的淺街谷[7]，因此B1場(chǎng)景的濃度高值側(cè)為背風(fēng)側(cè)，而其余場(chǎng)景為迎風(fēng)側(cè)?？傊?不同于以往多數(shù)針對(duì)理想、簡(jiǎn)化街谷綠化影響的空氣質(zhì)量研究[36],本研究對(duì)街道幾何更還原現(xiàn)實(shí)的建模符合對(duì)實(shí)際場(chǎng)景評(píng)價(jià)的需要；模擬街段間不同的街道結(jié)構(gòu)影響無(wú)綠化時(shí)街道內(nèi)與空氣質(zhì)量有關(guān)的濃度分布,同時(shí)也作為街道幾何背景影響綠化所產(chǎn)生的其他生態(tài)效益,這在因子相關(guān)性分析中有所體現(xiàn)。

從相關(guān)研究背景來(lái)看,城市三維形態(tài)因子與微環(huán)境變化的關(guān)系正得到研究者的廣泛關(guān)注,但對(duì)于綠化影響街道空氣質(zhì)量的研究,使用較多的因子仍為高寬比,這對(duì)于更為復(fù)雜的城市結(jié)構(gòu)背景顯然是不夠適用的,因此在耦合了真實(shí)城市形態(tài)的街道綠化影響研究中,應(yīng)考慮使用其他表征城市結(jié)構(gòu)的因子來(lái)進(jìn)行定量化研究,諸如本研究中的SVF、通透率等；相比于綠化影響局地空氣質(zhì)量的研究,熱環(huán)境效應(yīng)與城市三維形態(tài)關(guān)系的研究較為深入,常用的形態(tài)因子為天空可視因子和街區(qū)高寬比,并關(guān)注了一些可用于規(guī)劃設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性因子[41],街區(qū)尺度通風(fēng)研究[42]也對(duì)這類(lèi)規(guī)劃指導(dǎo)性結(jié)構(gòu)因子進(jìn)行了適用性分析。綠化對(duì)空氣質(zhì)量的影響是本研究重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容,在街道結(jié)構(gòu)因子表征上立足實(shí)際需求并借鑒相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn),有助于該領(lǐng)域發(fā)展。

4.2 綠化對(duì)空氣質(zhì)量的影響

本研究關(guān)注局地尺度行人水平空氣質(zhì)量,研究結(jié)果在綠化整體效果上支持以往的街道峽谷研究,即樹(shù)木的存在降低了行人水平空氣質(zhì)量[8,43]。然而,所關(guān)注寬闊街道淺街谷中的綠化,與以往多數(shù)街道寬度較窄的街谷研究不同,尤其是較大寬度的主次干道可容納更多行數(shù)的綠帶,綠帶也有寬度較大的情況,從而形成更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)；而以往的街道峽谷研究綠帶行數(shù)上多為一兩條,最多三條[9,43],最近的研究有出現(xiàn)四條的情況[36],且一般未考慮較寬綠帶,在空間結(jié)構(gòu)上較為簡(jiǎn)單。強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn),是為了在后續(xù)的對(duì)比討論中,與街谷和開(kāi)放道路研究均進(jìn)行比較,因?yàn)橄啾扔诮止妊芯?開(kāi)放道路研究更多涉及了多行綠帶、不同空間結(jié)構(gòu)的狀況。

4.2.1與其他要素有關(guān)的影響幅度和趨勢(shì)

以往街谷模擬研究表明,樹(shù)木引起的濃度增長(zhǎng)在背風(fēng)側(cè)高于迎風(fēng)側(cè)[8,11],而本研究多數(shù)場(chǎng)景為迎風(fēng)側(cè)高于背風(fēng)側(cè),這主要是街道結(jié)構(gòu)背景引起的差異。一般來(lái)說(shuō)有樹(shù)后濃度增加明顯的一側(cè)與無(wú)樹(shù)時(shí)的高值側(cè)相對(duì)應(yīng),也有例外的情況：M3高值側(cè)為迎風(fēng)側(cè),但綠化后濃度增加區(qū)域集中在背風(fēng)側(cè),這可能是機(jī)非綠帶針葉樹(shù)與綠籬直接相連形成了底層的致密結(jié)構(gòu),使得綠帶間產(chǎn)生了風(fēng)速降低值較大的類(lèi)似“微峽谷效應(yīng)”[44]所引起的,使得顆粒物更多地停留在背風(fēng)側(cè),尤其是背風(fēng)車(chē)道位置。前人綜述[1]總結(jié)了以往街谷研究中樹(shù)木引起的濃度變化率,對(duì)于研究前提與本研究接近的傾斜45 °風(fēng)向、H/W小于0.5的研究[40,45- 46],濃度變化率區(qū)間為背風(fēng)側(cè)2%—119%,迎風(fēng)側(cè)34%—246%。本研究中B1案例背風(fēng)側(cè)濃度變化率(99.70%)處于前人研究的背風(fēng)側(cè)區(qū)間內(nèi),其他案例關(guān)注迎風(fēng)側(cè)濃度,慢行道變化率為9.34%—58%,總體上低于前人研究中的迎風(fēng)側(cè)變化率的區(qū)間,主要原因是無(wú)樹(shù)場(chǎng)景下迎風(fēng)側(cè)濃度較高,變化率的基數(shù)較大,不同于以往研究迎風(fēng)側(cè)濃度較低的情況,這進(jìn)一步說(shuō)明了本研究在街道結(jié)構(gòu)上與以往研究的差異性。另外,與前人研究關(guān)注單側(cè)整體均值不同,本研究將單側(cè)細(xì)分為車(chē)道與慢行道,這是街道寬度差異所帶來(lái)的不同保護(hù)受體的研究需求,也是變化率差異的原因之一。

將研究結(jié)果與區(qū)分了保護(hù)受體且涉及寬道路多條綠帶的開(kāi)放道路研究對(duì)比。郭曉華、戴菲[19,47]對(duì)主次干路綠化板帶形式對(duì)顆粒物濃度的影響進(jìn)行了研究,趨勢(shì)上的結(jié)果是綠帶使得車(chē)道濃度升高,人行道濃度降低,這與本研究不同(車(chē)道和慢行道均升高),這是因?yàn)樗麄兊难芯筷P(guān)注的是周?chē)鸁o(wú)建筑的開(kāi)放道路。因此在道路研究對(duì)象上,盡管一些主次干道的寬度較大且建筑與建筑之間多有空隙,與以往多數(shù)街谷研究的關(guān)注對(duì)象不同,但在綠化對(duì)污染物濃度的影響的正負(fù)效應(yīng)層面,仍應(yīng)與開(kāi)放道路區(qū)分開(kāi),這在街道綠地規(guī)劃中尤為重要。

綠化對(duì)空氣質(zhì)量的影響除了與其自身性狀有關(guān),也受到與街道結(jié)構(gòu)、氣象條件、污染源條件等多種因素的交互作用的影響[48]。已經(jīng)探討了街道結(jié)構(gòu)的影響；氣象條件一般關(guān)注風(fēng)向的影響,所設(shè)置的傾斜45 °風(fēng)向在以往的研究中經(jīng)學(xué)者總結(jié)屬于使街谷兩側(cè)濃度增加的最壞情況[1],在本研究中是固定量不做進(jìn)一步討論；污染源條件差異在本研究中有所涉及,需進(jìn)行探討。本研究基于對(duì)實(shí)際污染源情況的調(diào)查,對(duì)不同等級(jí)道路場(chǎng)景的源強(qiáng)及污染源數(shù)量進(jìn)行了不同的設(shè)置,結(jié)果顯示(3.1.3),支路的慢行道濃度增長(zhǎng)率高于主次干路,但濃度數(shù)值上,有無(wú)綠化均低于主次干路。這表明,盡管以往一些學(xué)者基于深街谷污染物難以擴(kuò)散的性質(zhì)而重點(diǎn)關(guān)注其中綠化造成的影響[8],本研究所關(guān)注的主次干道淺街谷在考慮了源強(qiáng)的影響后,其濃度的絕對(duì)數(shù)值高于相對(duì)較深的支路街谷,這使得此類(lèi)街谷的綠化影響同樣值得關(guān)注。不當(dāng)?shù)木G化也會(huì)使得此類(lèi)街谷內(nèi)濃度增加較明顯,M2、M1的濃度排序變化也證實(shí)了這一點(diǎn)。

4.2.2三維綠化總量因子表征性突出

當(dāng)考慮街道綠化的多層復(fù)合綠帶、綠帶上不同植物組合的規(guī)律探究、效應(yīng)評(píng)價(jià)時(shí),植物個(gè)體性狀參數(shù)(樹(shù)高、LAD等)往往顯得不夠適用,盡管它們?nèi)允怯绊懣諝赓|(zhì)量的綠色基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的重要考慮方面[48]。本研究從綠化結(jié)構(gòu)、總量因子和指示因子進(jìn)行研究,旨在拓展相關(guān)研究的研究范疇,選出其中能表征綠化對(duì)濃度影響的因子,從而加強(qiáng)研究的現(xiàn)實(shí)性和應(yīng)用性。

在所有考慮的結(jié)構(gòu)和因子中,NCVF與濃度變化率的極顯著正相關(guān)較為突出(TCVF同樣為正相關(guān)但不顯著),這在很大程度上表明,靠近源的綠帶對(duì)慢行道濃度影響較大。以往少數(shù)街谷研究關(guān)注了CVF的影響：Gromke[35]的研究表明,對(duì)于H/W比為1.67的街谷,CVF與濃度變化率呈良好的正相關(guān)關(guān)系；Karttunen等[36]關(guān)注的大道型街谷與本研究更為類(lèi)似,其結(jié)果表明CVF是人行道濃度升高的主要決定因素之一,在平行風(fēng)時(shí)有良好的線(xiàn)性關(guān)系。本研究與以往研究結(jié)果類(lèi)似,濃度變化率與冠層體積分?jǐn)?shù)也為正相關(guān),但基于街道結(jié)構(gòu)及相應(yīng)綠化布局的差異,近源冠層體積分?jǐn)?shù)而不是總冠層體積分?jǐn)?shù)的相關(guān)性更明顯,這和綠帶與源、流場(chǎng)的相對(duì)位置有關(guān)。

在明確近源綠帶的高影響性后,探討不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型場(chǎng)景的表現(xiàn)。在垂直結(jié)構(gòu)上,關(guān)注近源機(jī)非綠帶的結(jié)構(gòu)。不同機(jī)非綠帶垂直結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景增長(zhǎng)率不同,沒(méi)有灌木的喬草結(jié)構(gòu)(M2)高于有灌木的其他結(jié)構(gòu)。研究表明,距源較近的綠籬或低水平植被有利于顆粒物的沉降,對(duì)污染物向慢行道的傳輸有一定的阻礙作用[10],也有一些研究肯定了喬灌結(jié)構(gòu)在污染物去除上的優(yōu)勢(shì)[2,32,49],這在一定程度上與本研究結(jié)果類(lèi)似,然而研究方法及街道背景上的區(qū)別使得結(jié)果間不完全可比。另外,本研究在垂直結(jié)構(gòu)上樣本量少,且這種定性描述方式難以明確表明冠層特征,尤其是喬木的類(lèi)型及形態(tài)上,因此綠化垂直結(jié)構(gòu)在本研究中并不能很好的解釋及表征濃度受綠化的影響程度,這也是實(shí)際復(fù)雜綠化的相互比較所存在的問(wèn)題。相比較來(lái)說(shuō),水平結(jié)構(gòu)作為定性描述因子稍有優(yōu)勢(shì),它表明了冠層高度的變化,這和冠層體積有關(guān)。Deng[33]對(duì)開(kāi)放道路路側(cè)綠帶的研究表明,遞減型綠地通過(guò)綠地前方的高大樹(shù)木可較大減緩風(fēng)速?gòu)亩鴾p少綠地前方PM2.5擴(kuò)散,均勻型綠地產(chǎn)生相對(duì)靜止的空氣運(yùn)動(dòng)不利于擴(kuò)散,遞增型綠地后方較高樹(shù)木促進(jìn)了空氣湍流從而更有效地捕獲顆粒物以降低空氣中顆粒物濃度(遞增、遞減型可對(duì)應(yīng)本研究的上升、下降型)。不同于此研究的開(kāi)放道路背景,本研究在街谷背景下討論水平結(jié)構(gòu)的影響,在不同類(lèi)型的優(yōu)劣性上與該研究類(lèi)似,但仍應(yīng)進(jìn)一步研究這些類(lèi)型在街谷內(nèi)的影響機(jī)制。近源冠層體積分?jǐn)?shù)的大小可作為解釋它們之間差異的原因之一,但總冠層體積分?jǐn)?shù)也和濃度變化率有一定正相關(guān)關(guān)系,這意味著遠(yuǎn)源綠帶也起到一定的作用,綠帶對(duì)空氣質(zhì)量的總體作用可能受到各位置綠帶及它們的組合所形成的空間結(jié)構(gòu)(例如本研究的水平結(jié)構(gòu))的共同影響,值得進(jìn)一步研究。

其他定量綠化因子上,盡管未達(dá)到顯著水平,但相關(guān)性的正負(fù)可在一定程度上說(shuō)明綠化水平越高,慢行道濃度增長(zhǎng)率越高。SVF2表明慢行道位置受冠層遮擋后的開(kāi)闊度,可間接表明綠化水平,在實(shí)地測(cè)量中易于獲取。SVF2與濃度變化率的相關(guān)系數(shù)較高但不顯著,這是選取位置的原因,基于近源冠層體積分?jǐn)?shù)的高相關(guān)性,車(chē)道附近的SVF應(yīng)具有與濃度變化率更高的相關(guān)性,可考慮作為綠化對(duì)濃度影響的指示因子；覆蓋率作為二維指標(biāo),其與濃度增長(zhǎng)率的相關(guān)性較低,不足以指示濃度受綠化所引起的變化,這是街道綠化在物種組成和結(jié)構(gòu)上的多樣性引起的三維特征所導(dǎo)致的,顯示出引入三維綠化因子的必要性,各三維定量因子的相關(guān)性均高于覆蓋率；除了前述的CVF因子外,CV也得到了以往研究的關(guān)注,有研究發(fā)現(xiàn)較大的三維綠化量(即三維冠層體積)并不意味著較低的PM2.5濃度[13],這與本研究結(jié)果類(lèi)似。可見(jiàn)三維綠化因子作為能更全面反映街道綠化程度的指標(biāo),正得到研究者們更多的關(guān)注,在今后的綠地規(guī)劃控制指標(biāo)制定和綠化影響評(píng)估中有較大的發(fā)展空間,本研究中最能反映慢行道濃度變化的是NCVF,該因子包含了植被與源相對(duì)位置、植被三維總量、街道結(jié)構(gòu)信息。

4.3 綠化對(duì)微氣候的影響

研究結(jié)果顯示,街道綠化能通過(guò)降溫增濕改善街道微氣候,這與以往多數(shù)研究一致。在綠化因子上,GCR、SVF2與3個(gè)指標(biāo)都獲得了較好的相關(guān)性,說(shuō)明二維綠化總量因子GCR、慢行道SVF在微氣候上有較好的指示作用。溫度降低區(qū)域的空間分布與綠化分布相一致,高綠化覆蓋率的場(chǎng)景有更大的溫度降低率。有研究表明城市街區(qū)植被的冷卻效率與冠層覆蓋度高度相關(guān)[50],本研究結(jié)果與之類(lèi)似。9個(gè)樣區(qū)的慢行道降溫強(qiáng)度最大值為1.71℃,平均值為1.06℃,將溫度變幅與以往的街道綠化熱效應(yīng)研究進(jìn)行對(duì)比：Tsoka[15]對(duì)城市綠化產(chǎn)生的行人水平冷卻效果的研究進(jìn)行了綜述,總結(jié)在街道峽谷內(nèi)增加樹(shù)木和綠籬引起的區(qū)域平均氣溫降低幅度在0.2—1.6℃。與該區(qū)間進(jìn)行對(duì)比,本研究降溫強(qiáng)度的均值在此范圍內(nèi),慢行道降溫最大值略超出此范圍,這可能是所選取的不同目標(biāo)區(qū)域或本研究所設(shè)綠化程度較高引起的。總的來(lái)說(shuō),研究結(jié)果反映了溫帶城市地區(qū)的復(fù)合街道綠化對(duì)街道內(nèi)行人水平熱環(huán)境的可能改善結(jié)果,在寬闊街道內(nèi)的多層次綠帶有利于行人水平熱舒適的營(yíng)造。

4.4 綜合生態(tài)效益及規(guī)劃啟示

主次干道綜合生態(tài)效益高的場(chǎng)景M3、S2、S3在綠化結(jié)構(gòu)上類(lèi)似,機(jī)非綠帶同為喬灌結(jié)構(gòu),水平結(jié)構(gòu)同為均勻型,這是適用于本研究場(chǎng)景下的結(jié)果,而這些綠化結(jié)構(gòu)在更廣泛場(chǎng)景下的優(yōu)越性如何還有待進(jìn)一步研究,從評(píng)分來(lái)說(shuō),這類(lèi)配置在對(duì)顆粒物擴(kuò)散影響較低的同時(shí),保障了較好的慢行道熱環(huán)境效益。從覆蓋度上看,除了次干道的S2作為最高覆蓋度的場(chǎng)景與中等覆蓋度S3獲得了相同分值外,等級(jí)內(nèi)具有中等覆蓋度的場(chǎng)景均獲得了最高分值。

研究也可提供一些規(guī)劃上的啟示。例如,涉及道路綠化的規(guī)劃條款[21]多強(qiáng)調(diào)綠化在熱環(huán)境、視覺(jué)上的積極效果,很少關(guān)注其對(duì)空氣質(zhì)量的可能負(fù)面作用,除了本文關(guān)注的對(duì)局地污染物擴(kuò)散的影響外,植物還可能是其他空氣污染物的來(lái)源[48],因此應(yīng)對(duì)這些作用進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡,盲目追求街道的高綠化覆蓋率、高綠量可能難以達(dá)到最優(yōu)的綜合生態(tài)效益。在對(duì)街道進(jìn)行綠地新建或改造前,通過(guò)試點(diǎn)模擬研究、物種信息收集等方式掌握可能的負(fù)面效應(yīng)的信息以做出合理決策。北京市《城市副中心控規(guī)》中“鼓勵(lì)城市干道設(shè)置中央分隔帶種植高大喬木”[51],根據(jù)本研究的結(jié)果,中央分隔帶作為近源綠帶,較大的冠層體積分?jǐn)?shù)可能不利于慢行道空氣質(zhì)量,應(yīng)予以控制；然而本研究未包括寬闊中央綠帶的情況,這類(lèi)綠帶增大了兩側(cè)污染源的距離,可能對(duì)慢行道空氣質(zhì)量有利。因此,具體的建議上,還是應(yīng)當(dāng)基于街道條件進(jìn)行有針對(duì)性的建模研究,開(kāi)展研究者與城市規(guī)劃者之間的合作[36,43],從而將研究結(jié)果更好地應(yīng)用到實(shí)際中去。

4.5 研究局限性及展望

本研究關(guān)注典型夏季條件下交通污染源的情況,如果是其他季節(jié)或有其他污染源,結(jié)果會(huì)有所不同,后續(xù)研究可通過(guò)改變這些條件進(jìn)行多尺度、多種污染源的研究；對(duì)實(shí)際綠化進(jìn)行了一定程度的簡(jiǎn)化,今后可根據(jù)研究需要利用激光雷達(dá)等方式[36,52]實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的植被建模；對(duì)綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型僅做初步探討,后續(xù)研究可結(jié)合理想街道模型的控制變量研究或?qū)嵉乇O(jiān)測(cè),討論生態(tài)效益指標(biāo)與綠化結(jié)構(gòu)類(lèi)型的關(guān)系,一些新穎的綠化指標(biāo)也可進(jìn)行進(jìn)一步研究；重點(diǎn)關(guān)注了慢行道位置的生態(tài)效益,對(duì)車(chē)道位置沒(méi)有深入探討,今后可根據(jù)研究需要對(duì)不同保護(hù)對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步研究；由于重點(diǎn)關(guān)注空氣質(zhì)量,在微氣候方面僅選取了較為基礎(chǔ)的空氣溫度等指標(biāo),使得結(jié)果無(wú)法與一些使用生理等效溫度(PET)這類(lèi)熱舒適度指標(biāo)的研究[17,53]進(jìn)行結(jié)果的對(duì)比,各指標(biāo)打分也使用了等權(quán)重的簡(jiǎn)單方式,另外,街道綠化產(chǎn)生的生態(tài)效益還有很多例如美學(xué)效益,今后可在這些方面進(jìn)行進(jìn)一步的多種生態(tài)效益權(quán)衡研究。

5 結(jié)論

街道綠化增加了行人水平的PM2.5濃度,在復(fù)雜的街道結(jié)構(gòu)和綠化結(jié)構(gòu)下,結(jié)合了植被與源相對(duì)位置、植被三維總量、街道結(jié)構(gòu)信息的近源冠層體積分?jǐn)?shù)最能表征綠化引起的慢行道空氣質(zhì)量變化。街道綠化可降溫增濕、降低風(fēng)速,覆蓋率、慢行道天空可視因子可作為街道綠化對(duì)微氣候影響評(píng)價(jià)的指示因子。各道路等級(jí)內(nèi)中等覆蓋度的場(chǎng)景具有最佳綜合生態(tài)效益,主次干道綜合生態(tài)效益高的場(chǎng)景特點(diǎn)為機(jī)非綠帶為喬灌結(jié)構(gòu),水平結(jié)構(gòu)為均勻型。