王 慶 孫浩東 謝曉歡

深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 廣東深圳 518060

現(xiàn)今中國(guó)城市快速發(fā)展，城市居民對(duì)城市綠地空間品質(zhì)需求不斷提高[1]。城市公園的建設(shè)為城市居民提供了越來越多的休憩空間[2]。公園綠地對(duì)緩解城市熱島效應(yīng)有著至關(guān)重要的作用[3]，尤其是在公園、綠道、廣場(chǎng)等中小尺度城市綠地空間[4-5]。由于受制于技術(shù)和成本條件[6]，城市大、中尺度的改善措施往往較難實(shí)現(xiàn)，而城市微觀尺度的綠地空間的改造卻能夠更好地改善城市微氣候[7-8]。我們需要采取科學(xué)有效的措施，提高城市綠地空間的熱環(huán)境舒適度，提升其使用效率，建設(shè)宜居城市。

在公園景觀設(shè)計(jì)研究中，人體舒適度已作為重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)研究公園綠地微氣候主要圍繞微氣候效應(yīng)、人體舒適度、綠地設(shè)計(jì)研究3個(gè)方面進(jìn)行[9-11]。多項(xiàng)研究表明，將微氣候、人體舒適度與綠地空間設(shè)計(jì)相組合是提升城市綠地空間品質(zhì)較為有效的措施與手段[12-14]。對(duì)建筑、地形、植物、水體等周邊要素的改造[15]是塑造適宜微氣候的重要手段之一[16-17]。

陳睿智和董靚[18]將游客游憩行為與人體舒適度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得出人體舒適度閾值為31℃[18]；付妍彤[19]的研究表明可以通過改變景觀空間中的地形、水體、鋪裝、設(shè)施小品等景觀因素來提高人體舒適度；陳睿智等[20]研究發(fā)現(xiàn)濕熱地區(qū)城市人體舒適度改善的關(guān)鍵性要素是通風(fēng)和遮蔭。然而，現(xiàn)有的研究多以單一元素為目標(biāo)，缺乏綜合全面考慮。因此，需要通過綜合考慮多種影響因素，建立一個(gè)全面系統(tǒng)、科學(xué)的微氣候網(wǎng)絡(luò)體系[21-22]。

本研究以城市公園空間中人們滯留休憩時(shí)間最長(zhǎng)的座椅空間為樣本，探尋人體舒適度與植物景觀特征之間的相關(guān)性，得出更為有效的空間景觀優(yōu)化方案，從而指導(dǎo)公園建設(shè)。

1 研究區(qū)概況

深圳屬于亞熱帶海洋性氣候，夏長(zhǎng)冬短，日照充足，雨量豐沛。年平均氣溫22.5℃，從每年的4月中旬至11月份都是炎熱天氣，夏季時(shí)間長(zhǎng)達(dá)191天，春秋冬三季氣候溫和，東北部氣溫較低，特區(qū)內(nèi)和西部氣溫較高。城市主要受鋒面低槽、熱帶氣旋和季風(fēng)低壓影響，盛行風(fēng)向?yàn)闁|南偏東，濕熱多雨，年平均相對(duì)濕度為77%，平均風(fēng)速2.7 m·s-1，靜風(fēng)和低風(fēng)速條件發(fā)生頻率較高[23]。本市的植被類型多樣，代表植被類型為熱帶常綠季雨林和南亞熱帶季雨性常綠闊葉林，其分布和主要組成與其環(huán)境相適應(yīng)[24]。深圳土壤緊實(shí)度較高，質(zhì)地為粉砂質(zhì)，pH值為中性偏微酸性，有機(jī)含量不高，磷、鉀元素的含量較低[25]。

荔香公園位于深圳市南山區(qū)中心地帶，北臨深南大道，南望南山區(qū)委大樓，東接麒麟路，西連陽光荔景樓群，園地總面積約22 hm2。園內(nèi)遍植各種花草樹木，綠化覆蓋率高，主要為棕櫚類、荔枝、龍眼等亞熱帶植物品種。公園由荔枝林改造而來，大面積種植荔枝樹，占喬木數(shù)量的80%，故而得名荔香公園。喬木多為成年樹，公園管理到位，長(zhǎng)勢(shì)良好。

2 研究方法

2.1 實(shí)地調(diào)研

通過對(duì)荔香公園初步踏勘，選取荔香公園內(nèi)65個(gè)兩人座椅空間為調(diào)查對(duì)象。所選座椅空間位置隨機(jī)分布于空曠草坪內(nèi)部和邊緣、疏林草地內(nèi)、疏林花境邊、密林內(nèi)。對(duì)以座椅為中心，地面邊長(zhǎng)5 m×5 m，高度向上不限的空間景觀特征進(jìn)行量化測(cè)量(圖1)。

圖1 測(cè)量點(diǎn)位置分布和座椅空間范圍

2.1.1 氣象因子數(shù)據(jù)采集

試驗(yàn)在深圳夏季較為炎熱的2020年9月進(jìn)行。選擇天氣晴好，氣象較為穩(wěn)定的連續(xù)3天中午12∶00—13∶00進(jìn)行測(cè)量。采用美國(guó)精準(zhǔn)氣象站測(cè)量?jī)x器WatchDog 2900ET自動(dòng)氣象站6臺(tái)，分11次(每次每個(gè)空間測(cè)5～6 min)對(duì)65個(gè)座椅空間進(jìn)行測(cè)量。氣象站的三腳架中心距離座椅中心正前方0.5 m處，氣象站感應(yīng)探頭調(diào)整至距離地面0.9 m處，測(cè)量人坐在座椅上時(shí)頭部高度的空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射、風(fēng)速等氣象因子數(shù)據(jù)。每1 min自動(dòng)記錄1次數(shù)據(jù)。后面的計(jì)算取每個(gè)空間3天測(cè)量的平均值。

2.1.2 景觀特征量化測(cè)量

座椅周邊植物不同的布局形態(tài)對(duì)座椅空間的開放程度有影響，座椅空間中微氣候也會(huì)有區(qū)別。喬木和灌木植株對(duì)座椅空間形成的圍合空間、半圍合空間、開敞空間[18]，不僅能對(duì)不同需求者提供不同類型的隱私服務(wù)，同時(shí)也能調(diào)節(jié)空間的微氣候。用測(cè)距儀和卷尺測(cè)量并計(jì)算出座椅空間的圍合度(灌木圍繞座椅的長(zhǎng)度與座椅整圈長(zhǎng)度的比值)、喬木樹高、喬木枝下高、灌木高度等。

由喬木冠層形成遮蔽空間、半遮蔽空間，喬木樹冠可以阻隔和反射太陽光輻射、阻擋強(qiáng)風(fēng)，影響座椅空間的熱環(huán)境和風(fēng)環(huán)境，進(jìn)而對(duì)座椅空間的人體舒適度產(chǎn)生影響。卷尺測(cè)量并計(jì)算座椅空間的郁閉度(喬木樹冠遮蔽地面的百分比)，卷尺測(cè)量喬木冠幅[23]，記錄群落結(jié)構(gòu)(喬、灌、草層次構(gòu)成)、喬木品種、灌木品種、地被植物品種等[26]。

2.2 問卷調(diào)研

采集氣象數(shù)據(jù)的同時(shí)，對(duì)使用座椅的成年活動(dòng)人群進(jìn)行整體舒適度問卷調(diào)查。試驗(yàn)人員在受訪者填寫調(diào)查問卷之前，向其詳細(xì)介紹調(diào)研原因、問卷填寫方法以及每個(gè)問題設(shè)置的意義，使受訪者對(duì)將要填寫的問卷有一定的認(rèn)識(shí)，提高調(diào)查問卷的準(zhǔn)確程度、可信度和有效性。通過問卷調(diào)查獲取使用人群對(duì)所處座椅空間內(nèi)包括熱感覺、風(fēng)感覺、溫濕度、整體舒適度和設(shè)計(jì)建議等內(nèi)容的主觀舒適度感受，以此建立主客觀之間的聯(lián)系。因?yàn)槭窍募?，被調(diào)研人群均著夏裝，故忽略衣著影響。共回收402份調(diào)查問卷，其中男性占56%，男女比例相對(duì)均等，年齡介于22～65歲，均為附近居住區(qū)居民。

2.3 指標(biāo)評(píng)價(jià)

由于深圳市屬于典型的濕熱地區(qū)，夏季高溫高濕，本文采用基于濕熱氣候區(qū)提出的濕球黑球溫度指標(biāo)(Wet Bulb Globe Temperature Index，WBGT)關(guān)聯(lián)式計(jì)算研究對(duì)象的人體舒適值[18]。在國(guó)際上，WBGT指標(biāo)已被ISO7243標(biāo)準(zhǔn)體系認(rèn)證。該指標(biāo)根據(jù)人在微氣候環(huán)境中感受到的氣象參數(shù)——溫度、空氣干球溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速和太陽輻射強(qiáng)度等的綜合作用，以客觀物理參數(shù)數(shù)據(jù)為依據(jù)，綜合計(jì)算人體舒適度指標(biāo)數(shù)值。WBGT值的單位采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位℃，計(jì)算公式如下:

式(1)中，Ta表示空氣干球溫度；RH表示相對(duì)濕度；SR表示總太陽輻射照度；Tmr表示環(huán)境平均輻射溫度；V表示風(fēng)速。前人實(shí)驗(yàn)研究表明:以Ta替代Tmr，WBGT值的平均相對(duì)誤差為4.471%，絕對(duì)值增大0.45%，這和Gunman z等的研究結(jié)果相同；環(huán)境輻射溫度對(duì)WBGT值的誤差影響可忽略不計(jì)，因此本文在計(jì)算WBGT值時(shí)，以Ta替代Tmr。

2.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS軟件對(duì)景觀特征因子與人體舒適度WBGT值進(jìn)行相關(guān)性分析，篩選出具有顯著相關(guān)性的景觀特征因子，得出最佳舒適度情況下的景觀特征的量化值。

3 結(jié)果與分析

3.1 問卷與舒適度值比對(duì)

通過問卷獲得的人體舒適打分與計(jì)算得出的WBGT值進(jìn)行比對(duì)分析，結(jié)果(圖2)表明:當(dāng)WBGT＞37℃時(shí)，打分很不舒適的占比較高，且無其他打分占比，說明使用者體感很不舒適；當(dāng)33℃＜WBGT＜37℃時(shí)，很不舒適打分占比較WBGT＞37℃段低，不舒適和一般舒適的打分占比逐漸升高，但無較舒適和很舒適打分，說明使用者體感舒適度不舒適或者一般；當(dāng)WBGT＜33℃時(shí)，一般、較舒適和很舒適的打分占比急劇升高，特別是較舒適和舒適的打分占比僅在此段出現(xiàn)且較高，說明使用者體感舒適。故認(rèn)為33℃為達(dá)到舒適的臨界值。

圖2 WBGT值各區(qū)間各舒適度人數(shù)占比

3.2 人體舒適度與景觀特征

3.2.1 影響微氣候的景觀特征因子

將測(cè)得的每個(gè)座椅空間的9個(gè)景觀特征因子(地被植物面積、喬木枝下高、圍合度、郁閉度、灌木高度、喬木冠幅、灌木面積、喬木樹高、覆蓋率)與人體舒適度WBGT值進(jìn)行斯皮爾曼指數(shù)的多元回歸分析后發(fā)現(xiàn)，模型擬合R2為0.577，調(diào)整后的R2為0.454，模型擬合度較好，其中覆蓋率、圍合度、喬木樹高、喬木枝下高、灌木高度、灌木面積6個(gè)景觀特征因子與人體舒適度(WBGT)值顯著相關(guān)(P＜0.05)，相關(guān)程度排序?yàn)閱棠靖采w率＞灌木面積＞圍合度＞喬木枝下高＞灌木高度＞喬木樹高，而其他因子與人體舒適度指數(shù)相關(guān)性不顯著(表1)。根據(jù)以上結(jié)果，本研究將無相關(guān)性的景觀特征因子剔除，僅對(duì)有相關(guān)性的特征因子進(jìn)行分析。

表1 WBGT值與景觀特征的相關(guān)性

3.2.2 景觀特征因子的最適值

由圖3可以看出，荔香公園WBGT值＜33℃的座椅空間為30個(gè)，占65個(gè)座椅空間的46%，說明處于舒適區(qū)間的座椅空間并不多。其他＞33℃，即一般和不舒適的座椅空間約占54%，說明提升休憩空間舒適度的需求是很大的。各座椅空間的景觀特征值不是越高越好，而是在一定取值范圍內(nèi)才能獲得最佳舒適度。舒適的座椅空間主要分布于公園的疏林道路旁，這些空間的覆蓋率為75%～90%，低于75%或高于90%，都會(huì)降低舒適度。這是因?yàn)楦采w率直接影響太陽輻射，覆蓋率低，空間太陽輻射就強(qiáng)，溫度高，人體舒適度低；覆蓋率太高，高于90%，會(huì)造成空間內(nèi)光照不足，從而降低舒適度。灌木高度和圍合度直接影響座椅空間的開放程度，控制空間的風(fēng)速。當(dāng)灌木高度在0.3～1.25 m，圍合度在16.5%～62.15%時(shí)，空氣流通性適中，舒適度高，在這個(gè)范圍之外則會(huì)影響使用者的舒適度。喬木高度影響太陽輻射，從而改變溫度，喬木過高或過低都會(huì)趨于不舒適的值，范圍在4.35～7 m時(shí)為最佳。灌木面積的大小會(huì)影響座椅空間的通風(fēng)，當(dāng)面積為3.56～18.46 m2時(shí)為最佳。喬木枝下高與其他景觀特征綜合調(diào)節(jié)濕度、溫度、太陽輻射和風(fēng)速等氣象因子，當(dāng)范圍為1.83～9.36 m時(shí)能獲得最佳舒適度。

由圖3還可看出，我們通常認(rèn)為綠化最好的密林區(qū)域內(nèi)反而不是最舒適的休息空間。所以，單純的豐富綠化，并不會(huì)增加休憩空間的舒適度?？傊?，座椅空間的微氣候是各景觀特征綜合作用的結(jié)果，在設(shè)計(jì)時(shí)需要全面考慮。

圖3 WBGT值區(qū)間的座椅空間數(shù)量和景觀特征

4 優(yōu)化建議

4.1 綜合考慮景觀特征

根據(jù)景觀特征因子與人體舒適度(WBGT)相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的絕對(duì)值排序可知，景觀特征因素對(duì)舒適度的影響由大到小為喬木覆蓋率＞灌木面積＞圍合度＞喬木枝下高＞灌木高度＞喬木樹高。 因此， 我們?cè)谧慰臻g選址和景觀營(yíng)造的時(shí)候， 首先需要考慮喬木覆蓋率和灌木面積， 即先滿足空間內(nèi)有1～2 株喬木和一定量的灌木， 然后考慮灌木的圍合度和喬木的枝下高， 即需要有50%左右的圍合和2 米以上的枝下高， 以此來控制座椅空間的通風(fēng)性； 最后考慮灌木高度和喬木高度。 總之， 在對(duì)座椅休憩空間進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從對(duì)舒適度影響較大的景觀要素開始進(jìn)行考量。

4.2 梳理植物配置

坐態(tài)姿勢(shì)的活動(dòng)對(duì)于場(chǎng)合、 氣候和空間都有一些具體的要求。 特別是在炎熱的夏季， 舒適度高的休息空間能促進(jìn)人的休憩行為， 提升公園整體品質(zhì)。 本研究結(jié)果表明， 喬木和灌木形成的不同圍合度的座椅空間， 不僅能對(duì)不同需求者提供不同程度的隱私服務(wù)， 也能夠不同程度地控制風(fēng)速、 減少太陽輻射、 調(diào)節(jié)溫濕度、 隔離噪音等。因此， 可以根據(jù)不同需求對(duì)植物進(jìn)行梳理。 研究區(qū)域內(nèi)舒適度一般的座椅空間主要分布于公園南面的荔枝林內(nèi)。 荔枝樹太繁密， 太陽輻射被大大削弱， 其內(nèi)的座椅空間會(huì)相對(duì)陰郁， 密林內(nèi)風(fēng)速相對(duì)小， 空氣流通性低， 建議對(duì)該座椅空間的荔枝樹枝進(jìn)行修剪以增加太陽輻射， 對(duì)座椅空間外圍的喬木進(jìn)行修剪， 以增加通風(fēng)； 對(duì)于舒適度較低的廣場(chǎng)旁和草坪邊緣的座椅空間， 則需增植喬木以遮蔭， 增植合適高度的灌木遮擋鋪裝和草坪的熱輻射。

4.3 優(yōu)化植物品種

在植物選擇方面， 盡可能保持喬灌草的復(fù)層植物群落結(jié)構(gòu)， 在現(xiàn)有的植物群落中進(jìn)行增減或者替換。 荔香公園中位于大草坪和廣場(chǎng)周邊座椅休息空間的植物品種趨于單一， 草坪草主要為地毯草、 狗牙根， 可以將路牙邊緣增植沿階草、 麥冬等地被植物； 座椅靠背側(cè)增植喬木和灌木， 以增加綠量， 減少草坪漫輻射， 從而提高舒適度。在茂密荔枝林內(nèi)的座椅空間植物景觀豐富， 但舒適度仍然不高， 可以將座椅空間茂密的荔枝樹進(jìn)行局部移植， 再替換成有觀賞價(jià)值且枝葉較稀疏的喬木， 如雞蛋花、 幌傘楓等， 這樣既能保證座椅空間有足夠的植物遮蓋， 又不會(huì)影響座椅空間的通風(fēng)和光照。 對(duì)于四周植物環(huán)繞的座椅空間，為了減少圍合灌木， 擴(kuò)大開敞面， 建議將原來的枝葉郁密的福建茶、 小葉女貞、 假連翹等灌木替換成如紅背桂、 蒲葵、 勒杜鵑、 鵝掌木和朱蕉等枝葉較為稀疏的灌木品種， 這樣有利于座椅空間的通風(fēng)， 從而改善空間的舒適度。

4.4 完善輔助設(shè)施

人們?cè)诠珗@進(jìn)行休憩時(shí)會(huì)挑選位置最佳、 最舒適的座位， 因?yàn)檫@些地方能為使用者提供盡可能多的有利條件， 比如便捷可達(dá)的道路， 座椅旁的置物臺(tái)、 垃圾箱， 夜間照明燈， 寵物方便箱等。臺(tái)地高處的座椅也比較受歡迎， 因?yàn)樗鼈冞€可作為很好的觀景點(diǎn)。 此外， 深圳夏季蚊蟲較多， 可以適當(dāng)布置一些驅(qū)蚊設(shè)施， 例如驅(qū)蚊燈等。

5 結(jié)論與討論

本研究打破了通常認(rèn)為的植物景觀越豐富舒適度越高的認(rèn)知。 研究發(fā)現(xiàn)， 影響植物景觀微氣候舒適度的景觀特征因子太高或者太低都會(huì)降低人體舒適度。 對(duì)于夏季的城市公園休憩空間， 當(dāng)人體舒適度WBGT＜33 ℃時(shí)， 使用者體感舒適。 當(dāng)喬木覆蓋率為75%～90%、 灌木面積為3.56～18.46 m2、 圍合度為16.5%～62.15%、 喬木枝下高為1.83～9.36 m、 灌木高度為 0.3 ～1.25 m、 喬木高度為 4.35 ～7 m時(shí)， 人體獲得的舒適度最佳。 通過綜合考慮景觀特征、 梳理植物配置、 優(yōu)化植物品種、 完善輔助設(shè)施等手段可以提升座椅休息空間舒適度。

公園中除了植物景觀外， 地形和水體也是影響微氣候的重要因素。 本研究對(duì)象地勢(shì)較為平坦，選擇樣本時(shí)避開了水體附近的座椅。 因?yàn)椴簧婕暗匦魏退w， 本研究結(jié)果對(duì)于山地或者濱水公園景觀優(yōu)化不適用。 未來將擴(kuò)大研究對(duì)象的規(guī)模和范圍， 增加微氣候影響因素的數(shù)量和復(fù)雜性， 進(jìn)一步完善研究， 形成體系， 以期為城市公園建設(shè)提供借鑒。