1、园林,2 0 2 4,41(0 1):2 8-37.基于街区小气候环境冬夏协同优化的城市绿地生态网络精准修复Accurate Restoration of Urban Green Space Ecological Network Based onthe Coordination of Winter and Summer Optimization of NeighborhoodMicroclimateEnvironment王敏1-2.3*潘文钰WANG Min23 AN Wenyu(1.同济大学建筑与城市规划学院景观学系,高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室水绿生态智能分实验中心,上海2 0
2、 0 0 92;2.上海城市困难立地绿化工程技术研究中心,上海2 0 1499;3.自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心土地整理中心,上海2 0 2 155)(1.Department of Landscape Architecture,College of Architecture and Urban Planning,Tongji University,Eco-SMART LABattached to Key Laboratory of Ecology and Energy-saving Study ofDense Habitat,Shanghai,China,200092;
3、2.Shanghai EngineeringResearch Center of Landscaping on Challenging Urban Sites,Shanghai,China,201499;3.Ministry of Education,TechnologyInnovation Center for Land Space Eco-restoration in Metropolitan Area(MNR),Shanghai,China,202155)文章编号:10 0 0-0 2 8 3(2 0 2 4)0 1-0 0 2 8-10DOl:10.12193/j.laing.2024
4、.01.0028.004中图分类号:TU986文献标志码:A收稿日期:2 0 2 3-10-0 7修回日期:2 0 2 3-11-12王敏1975年生/女/福建福州人/博士/系副主任、副教授、博士生导师/高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室(同济大学)水绿生态智能分实验中心(ECO-SMARTLAB)联合创始人/研究方向为蓝绿空间生态系统服务、城市绿地与生态规划设计、韧性景观与城市可持续潘文钰1998年生/女/广东广州人/在读硕士研究生/研究方向为风景园林规划设计*通信作者(Authorforcorrespondence)E-mail:摘要越来越多城市绿地生态网络建设进人存量更新和结构性优
5、化并存发展的阶段,生态安全优先基础上如何进一步提升城市绿地生态网络的多种生态系统服务功能是当前风景园林实践研究的重要议题。应对全球气候变化、极端天气多发导致的人居环境宜居性下降问题,目前基于气候适应的城市绿地生态网络规划关注促进自然通风以缓解夏季热岛效应,尚忽视了其冬季可能带来的负效应。从气候调节视角切人,探讨城市绿地生态网络在协同冬夏季小气候环境中的低效空间识别与精准修复技术方法。以江苏省昆山市密集城区的189个街区单元为研究对象,通过遥感反演的方法对其冬、夏季小气候环境进行分析,聚类获得7 类小气候特征街区。之后,叠加现状绿地生态网络与计算流体力学模拟风环境结果,提取现状适于通风的生态廊道
6、,从宽度、方向、类型等方面分析其潜在通风效能,耦合街区冬夏小气候环境特征,识别研判现状绿地生态网络在冬夏温湿环境调节上存在的低效问题,并提出冬夏协同的精准修复策略,为优化人居环境宜居性、提升城市绿地生态网络生态系统服务综合效能提供技术参考。关键词城市绿地生态网络;气候调节;温湿环境;生态修复;遥感反演;数值模拟;夏热冬冷地区AbstractMore and more citiesurban green space ecological network construction has entered the stage both with stock renewal and struc-tur
7、al optimization.With the priority of ecological security,how to further improve the multiple ecosystem services of the urbangreen space ecological network is a key topic in curent landscape architecture practice and research.Facing the problem of hu-man settlements livability declining led by global
8、 climate change and frequent extreme weather,the urban green space eco-networkplanning based on climate adaptation focuses on promoting natural ventilation to mitigate summer heat island effect,but neglectsthe negative effect it may bring in winter presently.From the perspective of climate regulatio
9、n,this study discusses the low-ef-ficiency spatial identification and precision restoration techniques of urban green space ecological network in cooperation withmicroclimate environment in winter and summer.189 block units in the dense urban area of Kunshan City were taken as examples.By analyzing
10、the thermal and humidity environment of winter and summer based on remote sensing inversion,the blocks weredivided into 7 categories by clustering.Secondly,by overlaying the existing urban green space network and the simulation resultof wind speed,ecological corridors which are capable of ventilatin
11、g are recognized.By analyzing their ventilation efficiency fromaspects of width,direction and type,the existing ineffciency problems were identifed coupling with the type of block climatecharacteristics,and finally the accurate restoration strategies that coordinate winter and summer were proposed.I
12、t provides techni-cal reference for optimizing the livability of human settlements and improving the comprehensive efficiency of urban green spaceecological network ecosystem services.Keywordsurban green space ecological network;climate regulation;thermal and humidity environment;ecological restorat
13、ion;remote sens-ing retrieval;numerical simulation;hot summer and cold winter area基金项目:国家自然科学基金面上项目“基于多重价值协同的城市绿地空间格局优化机制:以上海大都市圈为例”(编号:52 17 8 0 53):上海市住房和城乡建设管理委员会2 0 2 3年度重点科研项目“公园城市蓝绿灰基础设施生态韧性复合关键技术研究与应用”(编号:沪建科2 0 2 3-Z02-005)28I国林基于街区小气候环境冬夏协同优化的城市绿地生态网络精准修复丨王敏等园林2 0 2 4年/第41卷/第0 1期自从19世纪初绿地生态
14、网络思想在欧美国家被提出,国内外已有大量城市基于其自身生态环境基础构建起科学合理的城市绿地生态网络,例如美洲各国共同构建起总长约4万km的生态廊道,国内上海3、济南、珠江三角洲等城市与区域已初步建设城市绿地生态网络。研究表明,城市绿地生态网络作为由城市中的公园、绿地、农田、水体、湿地等构成的完整生态系统,同时具有粮食供给、气候调节、水源涵养、土壤保持、生物多样性维持、景观美学欣赏等多种生态系统服务功能。早期关于城市绿地生态网络的研究与实践大多从生态安全角度切入闪,识别主要生态源地并构建生态廊道,主要关注生态资源的保护与利用,如王浩等在南京市绿地系统规划中通过形成绿廊维持景观生态过程。近几年,随
15、着越来越多城市绿地生态网络建设进入存量更新和结构性优化并存发展的阶段,有学者开始关注并探索绿地生态网络的多种生态系统服务功能的提升途径,如彭建等基于多种生态系统服务供需平衡提出广东省绿地生态网络分区方案,王敏等1结合健康游憩需求构建太原市中心城区绿地生态网络。生态安全优先基础上如何进一步提升城市绿地生态网络的多种生态系统服务功能已成为新发展阶段风景园林实践研究的重要议题。伴随着城市化迅速发展与温室气体大量排放,全球气候暖化严重,频繁引发高温热浪、极端强降水1等极端天气,严重威胁人居环境质量。相关实践研究表明,促进城市自然通风能有效缓解夏季热岛效应,降低冬季雾霾,提高城市环境宜居性;蓝绿空间是城
16、市通风的重要载体,同时还具有降温、增湿等微气候效应410。当前诸如北京通州城区、武汉市等地在城市绿地生态网络规划实践中越来越重视通风廊道建设17 1,发挥城市绿地在气候调节上起重要作用。然而梳理现有研究与实践进展,街区尺度绿地生态网络建设往往较多关注夏季缓解热岛效应问题,而忽略了其在冬季形成通风可能对人体舒适带来的消极影响,驱待从优化小气候整体舒适性及协同冬、夏季气候需求的角度探索城市绿地生态网络的构建方法与生态修复途径。基于此,本文从气候调节视角切入,选取江苏省昆山市密集城区为研究区域,在街区尺度上分析现状城市绿地生态网络通风效能及其与冬、夏季小气候环境特征的空间耦合关系,识别城市绿地生态网
17、络在气候调节上存在的通风低效问题并从冬夏小气候环境协同优化的角度提出精准修复策略,以期提升绿地生态网络小气候调节服务功能,打造舒适宜人的人居环境。1研究区域研究区域为江苏省昆山市中心密集城区。昆山市地处东经12 0 48 2 1-12 10 90 4、北纬310 6 34-3132 36 之间,属于夏热冬冷地区,气候类型为亚热带季风气候。受冬、夏季风影响,昆山市冬、夏主导风向差异较大。夏季主导风向为东一东南风,平均风速为2.1m/s;冬季主导风向为西北与东北风,平均风速为1.9m/s。根据昆山市气象站2 0 15-2 0 19年监测数据,昆山市月平均气温最高出现在7 月(2 9.39),最低出
18、现在1月(5.2 5);近年来极端气温多发,多次出现超过38 的极热天气及低于0 的低温天气,气候条件恶劣。同时,昆山属于湿润地区,年平均降水量大,相对湿度高,一年中频繁出现极端潮湿天气,更加剧了人体的不舒适。因此,进一步优化城市绿地生态网络的气候调节能力对提升昆山的小气候宜居性、建设气候适应型城市具有重要意义。本研究选取昆山市城市总体规划中的10个城镇综合单元作为研究区域,面积共110.1km。参考昆山市15min社区生活圈规划,根据主要道路及河流等将研究单元细分为共189个街区,平均规模为39.7 hm。依托丰富的河湖水系本底资源,经过多年规划建设,该区域已建成不同规模的城市公园、沿道路和
19、河流的带状绿地,以及广泛分布的小微绿地和附属绿地,蓝绿空间面积占比38.2 3%,城市绿地生态网络已经基本形成(图1)。2研究方法2.1技术路径为了揭示昆山市密集城区现状绿地生态网络在小气候调节功能上存在的问题并进行精准修复,研究主要分三步展开。首先,基于遥感反演,对街区单元冬、夏季热环境及湿环境进行评价,并通过聚类分析识别街区单元主要小气候特征;其次,通过现状城市绿地生态网络与风环境模拟结果叠加,提取适于通风的现状生态廊道,并从宽度、方向、类型等方面对现状绿地生态网络冬、夏季通风效能进行评估;最后,结合绿地生态网络通风效能评估结果与街区小气候特征类型,判断现状绿地生态网络在小气候调节上存在的
20、低效问题,并提出城市绿地生态网络基于气候调节的精准修复策略(图2)。2.2冬、夏温湿环境特征的数字识别与评价方法冬、夏温湿环境的数字识别基于遥感反演进行,因而需选择清晰无云的遥感影像作为反演的基础数据。冬季典型日选择有清晰遥感影像的2 0 2 1年1月30 日,该日气象站Landscape Architecture Academic Journal129专题:城市绿地生态网络1URBANGREENSPACEECOLOGICALNETWORK遥感反演3km基于遥感反演的街区温湿环境特征分析与分类研究范围街区单元衣林用地公园绿地30防护绿地12附属绿地水城401561525169168155现状绿
21、地生态网络热环境评价湿环境评价夏聚类分析街区温湿特征类型分类夏热全年潮湿型夏季热爱型夏季暖湿型165166167风环境模拟适于通风的生态廊道提取(风速0.5m/s)现状绿地生态网络通风效能评估夏季凝型冬冷夏暖型现状绿地生态网络通风区域提取与效能评估冬冷夏湿型钻造型宽度方向现状绿地生态网络气候调节低效诊断城市绿地生态网络气候调节精准修复风速/(m/s)100.30.30.50.51.01.01.311.32.0一a夏季风环境模拟结果图1研究区域街区单元及现状城市绿地生态网络Fig.1 Block unit and current urban green space ecological netw
22、ork图2 技术路径Fig.2Proposedapproach录得平均气温为8.6,相对湿度为50%,与2021年冬季平均气温7.5、相对湿度6 6%比较接近;夏季典型日选择有清晰遥感影像的2 0 2 1年8 月2 6 日,该日平均气温为2 9.9,相对湿度为7 1%,与2 0 2 1年夏季平均气温28.2、相对湿度7 8%比较接近。冬、夏季热环境评价主要以平均空气温度估算结果作为评价指标。基于Landsat 8遥感影像,利用辐射传输方程法分别对研究区冬、夏季地表温度进行反演2,并估算空气温度2 1。参考空气温度对人体舒适度30 I国林汽含量进行反演,并根据研究区整体情况,以自然断点法将夏季大
23、气水汽含量从低到高分为5个等级,并进行15分赋值;由于冬季大气水汽含量整体集中于较低水平,为了与夏季统一评价标准,将冬季大气水汽含量从低到高分为3个等级,并进行1、3、5b冬季风环境模拟结果3图3冬、夏季风环境模拟结果对比Fig.3Comparison of wind speed simulation result in summer&winter的影响,结合研究区冬、夏季温度情况,将夏季温度从低到高分为5个等级,并进行15分赋值;由于冬季整体温差较小,仅将温度从低到高分为3个等级,并进行1、3、5分赋值。因常用的湿度指标通常缺少空间属性,难以用于街区尺度研究,本研究选择与地面湿度参量有明显相
24、关性的平均大气水汽含量反演结果作为街区冬、夏季湿环境评价指标。基于Landsat8遥感影像,利用劈窗协方差一方差比值法对研究区冬、夏季大气水分赋值。在单一小气候环境评价基础上,以街区为单元提取冬、夏季热环境及湿环境评价结果,并通过K-Means聚类算法得到街区主要小气候特征类型分类。2.3现状适于通风的生态廊道提取及通风效能评估方法通过将现状绿地生态网络与风环境模拟结果叠加,提取现状适于通风的生态廊道。本研究利用计算流体动力学(Computational FuidDynamics)对风环境进行模拟2。选取研究区中一个30 0 m270m的小街区,分别进行冬、夏季风环境模拟并提取其风速0.5m/
25、s的区域作为可通风区域,对二者结果进行对比发现分布趋势基本一致(图3),因此本研基于街区小气候环境冬夏协同优化的城市绿地生态网络精准修复1王敏等园林/2 0 2 4年/第41卷/第0 1期3k研究范围社区单元边界空气温度/10研究范围街区单元12613312713912413813480174173776热环境评价冷130偏冷31?28267572749218918318261031445177181942167041396160159071451551563453168a2021.1.30空气温度估算结果图4冬季典型日热环境评价Fig.4 Thermal environment assess
26、ment in winterb冬季热环境评价结果究基于夏季风环境模拟所提取的可通风区域研判研究区现状冬、夏两季可通风区域分布情况。利用ENVI-met软件对研究区夏季风环境进行模拟,选取其中一个模拟单元的模拟数据,与中国气象数据网站上GIS数据页面的实时风速进行对比验证,误差约为7.3%,在可接受范围内,可认为模拟模型较为可靠。因此研究选择基于研究区基础地理数据与夏季典型日气候条件,以6 m6m网格进行建模,运用ENV-met软件对研究区夏季风环境进行模拟,并提取风速 0.5m/s的蓝绿空间及其所依托的绿道、河流等作为现状适于通风的生态廊道。从宽度、方向、类型等方面对现状绿地生态网络的潜在通风
27、效能进行分析。其中,宽度分析参考相关研究2 及其他城市通风廊道规划经验,根据不同宽度廊道形成通风能力的差异,将生态廊道及斑块按宽度分为三类:8 0 m以上宽度生态廊道及连续斑块具有较优通风条件;30 8 0 m宽度生态廊道及连续斑块通风条件一般;30 m以下宽度生态廊道通风条件较差。方向分析分别将现状绿地生态网络方向与冬、夏季主导风向进行比对,判断其在冬、夏季所能获得的通风能力:与主导风向平行通风条件最佳,夹角在30以内通风条件一般,而夹角大于30 则通风条件较差2。类型分析上,根据生态廊道及斑块的主要下垫面对通风造成不同的效果,将其分为绿色道路型、绿色河流型、绿带型等。绿色道路型易在通风过程
28、中使气流迅速升温;绿色河流型由于其表面蒸发在通风时易导致气流湿度增加;绿带型可能会在冬季获得较湿冷的通风。3研究区域温湿环境评价与问题识别3.1冬、夏季热环境评价分别根据2 0 2 1年1月30 日(冬季典型日)及2 0 2 1年8 月2 6 日(夏季典型日)遥感影像反演地表温度并估算空气温度,将所得结果与地面监测站实测数据进行比较验证,误差均较小,在可接受范围内,说明该结果能较好反映城市热环境情况。冬季典型日反演结果显示(图4),研究区当日气温在-3.7 14.5,平均温度为6.75。研究区内街区单元整体气温较低,呈东北热西南冷的趋势;根据其平均气温可分为三类,大部分街区冬季气温处于偏冷水平
29、,广泛分布于研究区中(街区1、3、4等);冬季较冷的街区主要集中分布于研究区西部与南部绿地(街区7 8、7 9等),也有少量散布于东部(街区143、16 7 等)及北部(街区6、10等);冬季较温暖的街区主要分布于研究区东南部(街区6 2、6 9等)及北部邻近工业用地处(街区11、12 等)。夏季典型日反演结果显示(图5),研究区当日气温在17.8 42.5,平均气温为27.38。研究区内街区单元夏季气温跨度较大,整体呈西热东?的趋势;根据其平均气温可分为5类,其中气温水平极热的街区集中分布于研究区北部建筑密集处(街区9、11等);较热的街区广泛分布于研究区中部(街区7 2、7 4等)及西部(
30、街区1、17 8 等),少数散布于东部(街区2 2、147 等);偏暖的街区分布较为零散,广泛分布于研究区内各处(街区6、2 0 等);较舒适街区主要分布于研究区东部(街区40、41等)及南部(街区96、Landscape Architecture Academic Journal131专题:城市绿地生态网络1URBANGREENSPACEECOLOGICALNETWORK米研究范围街区单元边界空气温度/30研究范围街区单元133热环境评价126舒适130139124137138235135134878081761717779789190173108109较舒适3124251026757277
31、09392偏暖20偏热19热141643916237160333110121118a2021.8.26空气温度估算结果171b夏季热环境评价结果研究范围街区单元边界大气水汽含量/g/cm)03.63.655717.17.77.79.10研究范围街区单元133湿环境评价1271213921138134干爆湿润潮湿671165166167a2021.1.30大气水汽含量反演结果图5夏季典型日热环境评价Fig.5 Thermal environment assessment in summer图6 冬季典型日湿环境评价Fig.6Wet environment assessment in winter
32、b冬季湿环境评价结果99等);舒适街区数量最少,主要分布于主要河流沿岸及绿地充足处(街区6 9、8 1等)。3.2冬、夏季湿环境评价根据2 0 2 1年1月30 日(冬季典型日)及2021年8 月2 6 日(夏季典型日)遥感影像反演大气水汽含量,利用所得结果计算相对湿度并与地面监测站实测数据进行比较验证,误差在可接受范围内,说明反演结果相对可靠。冬季典型日大气水汽含量反演结果显示(图6),研究区平均大气水汽含量32I国林约为4.95g/cm,参照湿度标准将街区分为三类,其中大部分为干燥街区与湿润街区,极少数潮湿街区集中分布于研究区北部(街区5、8 等)及西部(街区8 3、8 4等)。夏季典型日
33、大气水汽含量反演结果显示(图7),研究区平均大气水汽含量约为6.8 2 g/cm,整体呈东高西低分布。参照湿度标准将街区分为5类,其中湿度最高的街区集中分布在研究区中部(街区39、40 等)及东北部(街区15、16等),湿度最低的街区集中分布于西部(街区8 0、8 1等)及南部(街区10 2、10 3等)。3.3街区单元小气候类型识别基于街区冬、夏季热环境及湿环境评价结果,通过K-Means聚类分析,将18 9个研究的街区单元分为7 类,分别为夏季热湿型街区共19个,夏季暖湿型街区共30 个,夏季潮湿型街区共2 4个,冬冷夏暖型街区共32 个,冬冷夏湿型街区共37 个,夏热全年潮湿型街区共30
34、 个,以及舒适型街区共17 个(表1,图8)。夏季热湿型街区(街区9、11等)夏季高温高湿问题显著,而冬季相对干暖舒适,主要在内环线附近沿河流分布;夏季暖湿型基于街区小气候环境冬夏协同优化的城市绿地生态网络精准修复王敏等园林,/2 0 2 4年/第41卷/第0 1期3k研究范围街区单元边界大气水汽合量/g/cm)105156.316.37.117.17.717.79.10研究范围街区单元133湿环境评价干燥1391303137138较干燥一般湿润潮湿55616916815165166167a2021.8.26大气水汽含量反演结果图7 夏季典型日湿环境评价Fig.7 Wetenvironment
35、assessment in summerb夏季湿环境评价结果街区(街区33、35等)在夏季高温问题上较夏季热湿型街区稍缓和,但仍存在夏季高湿问题,冬季温度适中且干燥,大部分集中分布于研究区中南部,少量散布于西南、西北、东北部;夏季潮湿型街区(街区39、7 1等)夏季潮湿问题显著但气温?爽,冬季温度适中且干燥,主要分布在等级较高的河流两侧;冬冷夏暖型街区(街区32、17 7 等)主要面临着冬季温度较低的问题,且夏季气温偏暖,主要分布于绿地占比较高的街区中;冬冷夏湿型街区(街区59、6 7 等)冬季偏冷干燥,而夏季?爽潮湿,大部分集中分布于研究区南部,而少量散布于北部;夏热全年小气候类型夏季热湿型
36、街区夏季暖湿型街区夏季潮湿型街区温湿环境TypesHot and wet inThermal andsummerwet environment冬季热环境夏季热环境冬季湿环境夏季湿环境典型街区潮湿型街区(街区10、13等)全年潮湿问题显著,气温夏热冬暖,主要分布于临靠河流且建筑密集的街区中;舒适型街区(街区6 2、189等)全年气候条件最佳,夏季?爽湿润,冬季温暖干燥,主要分布于绿地占比较高的滨水街区。4现状绿地生态网络通风区域提取与效能评估4.1适于通风的生态廊道提取通过对现状绿地生态网络与夏季风环境模拟结果进行叠加,提取现状适于通风的生态廊道。根据风环境模拟结果,提取风表1街区冬、夏小气候特
37、征分类结果Tab.1 Classification results of microclimate characteristics in winter and summer冬冷夏暖型街区冬冷夏湿型街区夏热全年潮湿型街区舒适型街区Warm and wet inCold in winter butWet in summersummer?较?热偏暖较干燥干燥较潮湿较潮湿9、11等33、35等速0.5m/s的区域与现状绿地生态网络进行叠加分析,得到现状适于通风的生态廊道分布(图9)。现状生态廊道整体通风效果良好,大部分廊道风速在0.5 3.51m/s;其中居住区及工业区中的附属绿地风速较低,乔木密集的
38、公园绿地及农林用地风速一般,而水体、裸地处风速明显较高;其余大部分区域风速在1.3 1.6 m/s,极少出现风速大于2.6m/s的区域。4.2现状绿地生态网络通风效能评估从宽度、方向、类型三方面对现状绿地生态网络在冬、夏季通风效能上进行进一步Cold in winter andHot in summer andwarm in summerwet in summer较?较冷较?爽偏暖较干燥较干燥潮湿较干燥39、7 1等32、17 7 等Comfortablewet all year round较冷较?较?爽热干燥较潮湿较潮湿较潮湿59、6 7 等10,13等?较?爽干燥湿润62、18 9等Lan
39、dscape Architecture AcademicJournal133专题:城市绿地生态网络1URBANGREENSPACEECOLOGICALNETWORK米1271391241371383研究范围街区单元冬冷夏暖型街区冬冷夏湿型街区夏季潮显型街区12131075189米现状生态廊道通风情况/(m/s)0.510.51.0夏季暖湿型街区11.013夏季热湿型街区13夏热全年潮湿型街区72457139363研究范围1.62.6舒适型社区2.6-3.5101451553米研究范围街区单元廊道宽度影响通风能力通风能力较弱通风能力一般通风能力较强研究范围街区单元廊道方向影响通风能力通风能力较强
40、通风能力一般通风能力较弱a生态廊道及斑块宽度影响通风能力评估b绿地生态网络夏季优势通风方向分析3k研究范围-街区单元廊道方向影响通风能力通风能力较强通风能力一般3km米研究范围街区单元生态廊道下垫面类型绿色道路型绿带型绿色河流型绿地生态网络冬季优势通风方向分析图8 街区单元小气候类型分类Fig.8Microclimate type classification of block units图9现状适于通风的生态廊道识别Fig.9 Exist edecological corridor that capable of ventilation图10 现状绿地生态网络潜在通风效能评估Fig.10 E
41、valuation of potential ventilation efficiency of current ecological corridord生态廊道及斑块下垫面类型影响通风效果评估1034I国林基于街区小气候环境冬夏协同优化的城市绿地生态网络精准修复1王敏等园林2 0 2 4年/第41卷/第0 1期评估。根据现状生态廊道及斑块的宽度对其通风能力的影响将其分为三级(图10-a),其中宽度较窄导致通风条件不佳的生态廊道数量最多,主要由居住用地、商业用地及工业用地等的附属绿地以及等级较低的绿道、河流等构成;中等宽度、通风条件一般的生态廊道呈四周多中部少的特征分布,主要为等级较高的绿道及
42、河流;较大宽度而能获得较强通风能力的生态廊道及斑块主要由贯穿研究区的重要河流、连串面积较大的公园绿地、快速道路及铁路等两侧的防护林带以及东西部开阔的农林用地构成。根据绿地生态网络与昆山市夏季主导风向形成的夹角大小,将其方向对夏季通风能力的影响分为三级(图10-b)。现状绿地生态网络中,平行于夏季主导风向的(6 7.5 112.5、135 18 0)数量最多,总占比为57.7%,其中以东一西向的生态廊道为主,大部分为位于密集街区建筑之间的附属绿地,宽度较窄且连续性较差,小部分为东西方向的主要河流、绿道等,宽度及连续性均较高;东南一西北方向的生态廊道数量较少,主要位于外围蓝绿空间中,宽度较宽,通风
43、条件更好。与夏季主导风向之间形成不大于30 夹角的生态廊道(37.56 7.5、112.5135、18 0 2 10)占总体的40.2%,呈四周多中央少的趋势分布。与夏季主导风向夹角超过30 的生态廊道(2 10 2 17.5)数量极少,仅占总体的1.9%,而该方向上连续分布的大面积公园绿地或农林用地斑块较多,对整体通风影响较小。根据绿地生态网络与昆山市冬季主导风向形成的夹角大小,将其方向对冬季通风能力的影响分为两级(图10-c)。现状生态廊道中,与冬季主导风向形成夹角的生态廊道及斑块(6 7.5 112.5、16 5.5 2 0 2.5)数量最多,占总体的7 0%,其中大部分为研究区中部密集
44、街区中东西方向狭长的附属绿地,通风条件较差;也有部分依靠研究区中绿道、河流及公园绿地等形成,在冬季仍会形成一定通风。与冬季主导风向平行的生态廊道(2 2.5 6 7.5、112.5 16 5.5)数量较少,主要分布在研究区东西部。根据现状生态廊道及斑块主要下垫面类型,将其分为绿色道路型、绿色河流型与绿带型(图10-d)。其中绿色河流型在研究区中主要有东西向6 条、南北向5条生态廊道,贯穿研究区域。绿带型以公园绿地、防护林地、农林用地及附属绿地等为主,在研究区中部分布较为分散,与绿色道路型交错分布;在研究区西部、东北部能较连贯分布。绿色道路型在研究区中部连续性较差且宽度较小,而在东、西部能较连贯
45、分布。5基于气候调节的现状绿地生态网络低效识别与精准修复5.1低效生态廊道识别耦合18 9个街区单元的小气候特征类型与现状生态廊道通风效能评估结果,分析研究区域现状绿地生态网络在气候调节上的通风低效问题。(1)夏季热湿型街区。夏季热湿型街区如街区9、11等,存在大量以附属绿地为主的东西方向狭长生态廊道,而少数存在较大型的生态廊道又与夏季主导风向之间形成夹角,因而街区内绿地生态网络整体通风能力较低,易造成夏季街区中热量、水汽等的聚集。另一方面,该类型街区多紧邻大型河流廊道,因而加剧了街区内的潮湿问题。(2)夏季暖湿型街区。夏季暖湿型街区如街区33、35等,多位于河流廊道的北岸或西岸,因而潮湿气流
46、会随着夏季主导风吹向街区内部,造成街区夏季潮湿问题。同时街区中还以东西向的狭长绿带廊道为主,通风条件一般,因而导致街区夏季气温偏高。(3)夏季潮湿型街区。夏季潮湿型街区如街区39、7 1等,主要围绕几条重要河流廊道分布,其中大部分街区内有平行于夏季主导风向的大型河流廊道,或是垂直于河流的大型绿带生态廊道,易于将潮湿空气引入街区内部,导致街区夏季空气湿度较高。(4)冬冷夏暖型街区。冬冷夏暖型街区如32、8 1等,大部分有大型生态廊道经过,易在夏季形成良好的通风而起到较好的散热降温作用,因而夏季气温能控制在偏暖的水平。但同时由于其宽度过大,且其中部分平行于冬季主导风向,也易于在冬季形成通风,加剧了
47、冬季热量流失,造成了街区冬季低温不适的问题。(5)冬冷夏湿型街区。冬冷夏湿型街区如街区17 6、17 7 等,主要受街区中平行于夏季主导风向的大型河流廊道影响,且街区内部也存在较大型绿带生态廊道与河流廊道连接,使得来自河流的水汽更容易进入街区内部,致使街区夏季湿度较高。而在冬季,由于主导风向的改变,街区不再受河流廊道的潮湿气流影响,转而因街区内众多大型绿带生态廊道在冬季形成通风而造成热量迅速流失,最终导致街区冬季气温偏低。(6)夏热全年潮湿型街区。夏热全年潮湿型街区如街区10、13等,大部分为建筑密集的街区,街区内以狭长的绿带廊道为主,缺少平行于夏季主导风向的大型生态廊道,夏季通风潜力不佳,因
48、而造成街区夏季高温;另有少数街区虽有较大型生态廊道经过,但以硬质下垫面为主,植被覆盖率较低,也会造成街区夏季高温。另外,夏热全年潮湿型街区还受邻近的河流廊道影响,而导致全年Landscape Architecture Academic Journal135专题:城市绿地生态网络1URBANGREENSPACEECOLOGICALNETWORK湿度均较高。5.2城市绿地生态网络精准修复针对不同类型街区现状绿地生态网络在气候调节方面存在的低效问题,提出修复策略(表2)。其中,夏季热湿型街区以缓解夏季高温问题为首要任务,应尽量增加平行于夏季主导风向的大型生态廊道以获取夏季较良好的通风,同时可增加点状
49、公园绿地进行局部降温。夏季暖湿型街区需平衡夏季高温与潮湿问题,因而应增加中大型绿色道路型或绿带型生态廊道,并在现状河流廊道两侧设置绿地植被屏障,以阻隔潮湿气流。夏季潮湿型街区可通过在现状河流廊道两侧增加绿地并种植气根植物以减少气流中的水汽9。冬冷夏暖型街区需同时兼顾冬季寒冷与夏季偏暖的问题,因此应尽量保留正南北或正东西方向的生态廊道,而削弱其他方向生态廊道的通风能力,控制廊道宽度以在保持夏季通风的同时尽量降低冬季的风速;类型上应以种植落叶乔木的绿带廊道或河流廊道为主,夏季通过遮阴及水汽蒸散促进街区降温,冬季通过增加地面辐射为街区增温;同时可增加点状绿地降温以弥补夏季通风的削弱。冬冷夏湿型街区应
50、以缓解冬季寒冷问题为主,并同时兼顾夏季潮湿问题,因此应把街区中生态廊道宽度尽量控制在30 m及以下,以减少冬季通风;类型上应以种植落叶乔木的绿道为主,提升冬季温度并缓解夏季潮湿问题。夏热全年潮湿型街区需同时兼顾夏季高温以及全年的潮湿问题,因此可通过增加连串的公园绿地以增设多条宽度在30 m以上且为东南一西北方向的生态廊道,以保障全年一定的通风;且应在现状河流廊道两侧密植常绿乔木,并在垂直于河流的其他生态廊道两侧补植有气根的植物,以缓解潮湿问题;同时还应增加广场、绿道等的植被覆盖,以削弱夏季地面辐射。舒适型街区需保持至少一条8 0 m以上,多条30 m以上的绿带廊道,以维持舒适的现状。6结语经过
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