福州冬季距市区不同距离竹类园舒适度对比研究

陈梓茹，傅伟聪，陈晶茹，朱志鹏，董建文

(福建农林大学 艺术学院园林学院，福建 福州 350002)

福州冬季距市区不同距离竹类园舒适度对比研究

陈梓茹，傅伟聪，陈晶茹，朱志鹏，董建文

(福建农林大学 艺术学院园林学院，福建 福州 350002)

摘要：采用“综合舒适指数”这一生物气象指标，评价了距市区不同距离梯度3个竹类园对人们户外活动舒适程度的影响。结果表明：①在冬季，3个竹类园对周围环境均有一定降温增湿作用，乌山竹类园平均降温率最大，达0.148%，福州森林公园竹类园平均增湿效应最大(10.33%)；②在一日中对人体舒适度感觉最好和感觉舒适时间最长的是福州国家森林公园竹类专类园(7h)。

关键词：福州;竹类园;小气候;人体舒适度

收稿日期：2015-07-02

基金项目：森林公园绿色名录与森林风景资源培育技术项目(编号：201404315)资助

作者简介：陈梓茹(1992—)，女，福建长汀人，硕士，主要从事风景园林学研究。

通讯作者：董建文(1968—)，男，福建长汀人，教授，主要从事风景园林学研究。

中图分类号：S795

文献标识码：A

文章编号：编号：1674-9944(2015)08-0071-04

Abstract:Based on a biology meteorological index called “synthesis comfort index”, the article evaluates the effect of three bamboo gardens at different distances from downtown on the degree of comfort in human outdoor activities. Results show that firstly, in winter, 3 bamboo gardens all have the function of certain cooling and humidification on ambient environment. The average rate of temperature drop of Wushan Mountain is the highest which reaches 0.148%, and average effect of increasing humidity of bamboo garden in forest park of Fuzhou is the best (10.33%); secondly, during a day, the best comfortable degree of human body and the longest time for human to feel comfortable are in bamboo specialized garden (7h) of Fuzhou National Forest Park.

1引言

竹类园作为一种常见的游憩林，因其具有独特的美学观赏价值、丰富的文化内涵和良好的生态效益[1]备受人们喜爱。目前，对竹类园的研究主要集中于其碳释氧、保持水土、防风减噪的生态功能[2~5]和栽培利用[6，7]、景观价值[8~10]等方面，而对竹林各项人体保健功能指标包括温度、湿度、风速、气压等人体舒适度等的研究还很少，对于福州地区对市区周边竹林的舒适度研究鲜见报道。笔者选择福州1~2月(冬季)市民春节出游高峰期对市区、近郊、远郊典型的竹类园：乌山竹类园、福建农林大学百竹林、福州国家森林公园竹类专类园进行舒适度研究，通过对三个竹类园温度、湿度、风速的定量化研究，比较城市中不同地区竹类园调节小气候及人体舒适度的差异，为城市园林规划设计提供基础数据支撑。

2研究地概况

福州，位于北纬25°15′~26°39′，东经118°08′~120°31′，属典型的亚热带季风气候，气温适宜，温暖湿润，四季常青，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，夏长冬短，无霜期达326 d。年平均日照数为1 700~1 980 h；年平均降水量为900~2 100 mm；年平均气温为20~25℃，最冷月1~2月，平均气温为6~10℃；最热月7~8月，平均气温为33~37℃。极端气温最高42.3℃，最低-2.5℃。年相对湿度约77%。常出现热岛效应，福州为盆地地形，夏季中午气温高达36℃以上。主导风向为东北风，夏季以偏南风为主。7~9月天气炎热，是台风活动集中期。

研究地分别位于福州市市区的城区竹类园：乌山竹类园(东经119°25′，北纬26°07′)；距市区约10 km的近郊竹类园：福建农林大学百竹林(东经119°23′，北纬26°08′)；距市区约20 km的远郊竹类园：福州国家森林公园竹类专类园(东经119°28′，北纬26°08′)，见表1。

表1　调查地概况

3实验研究方法

3.1　实验地设置

样地选择：①乌山竹类园林内，②乌山竹类园林缘，③福建农林大学百竹林林内，④福建农林大学百竹林林缘，⑤福州国家森林公园竹类专类园林内，⑥福州国家森林公园竹类专类园林缘。

3.2　测试内容与方法

选择2015年1~2月(福州冬季最冷月)晴朗天进行观测，观测时间为7:00~19:00，同一用地每隔2 h观测1次。用3台Kestrel NK4 500便携式气候测量仪分别在3个实验点连续观测10 d(冬季小气候的日变化取10 d观测平均值)。同步记录温度、湿度、风速等小气候值。每个观测点设3个重复。数据使用 Excel2007 和 SPSS19.0 分析软件进行处理(表2)。

表2　郁闭度、植物种类、硬质铺装面积比　%

3.3　测试仪器

采用美国NK5920 Kestrel 4500便携式气候测量仪进行监测，仪器温度测定范围为-29~70℃，分辨率为0.1℃；湿度测定范围为0~100%RH，分辨率为0.1%RH；风速测定范围为0.40~40 m/s，分辨率为0.1 m/s。

3.4　研究方法

国内外关于人体舒适度的研究方法很多[11~13]，综合考虑温度、湿度、风速对人体舒适度的影响，本实验选用陆鼎煌提出的“综合舒适指数”评价福州市现有竹类植物园的小气候舒适度，计算公式如下[14]：

S=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)

式中：S为综合气候舒适度指数，T为气温(℃)，RH为相对湿度(%)，V为风速(m/s)。S与人体舒适度的划分标准如表3所示。

表3　人体气候舒适度指数评价标准

降温率计算公式为[15]：

式中：TN为降温率(%)；Tn为样地树木阴影中值心1.5 m处气温的测定值(℃)；To为样地外空旷地气温对照值(℃)。若TN值>0，则说明样地内气温低于空旷地气温，有降温的作用。值越大，说明降低气温的作用越强；反之，则越弱。

增湿率计算公式为[16]：

式中：FN为增湿率(%)；Fn为样地树木阴影中心1.5m处相对湿度值(%)；Fo为样地外空旷地相对湿度对照值(%)。若FN值>0，说明地内相对湿度高于空旷地相对湿度，则森林植物群落达到增加相对湿度的作用。FN值越大，证明该群落增加相对湿度的作用越强；反之，则越弱。

4结果与分析

4.1　3个竹类专类园的温度比较

4.1.1气温的日变化规律

由图1可以看出，3个竹类园气温日变化数据中，林内日平均气温最低的是福州森林公园竹类专类园(13.04℃)，其次为福建农林大学百竹林(13.28℃)，乌山竹类园日平均气温最高为14.77℃。林缘日平均气温最低是福建农林大学百竹园(13.95℃)，其次为福建森林公园竹类专类园(14.15℃)，最高为乌山竹林14.9℃。在观测时段内，各观测点均表现为早上7:00达到一天气温最低值，之后逐渐上升，气温变化的幅度较大，13:00~15:00之间达到一天气温最高值，随后又开始下降，气温变化幅度变小。气温日变化动态呈单峰型分布。

注：1.乌山竹类园林内；2.乌山竹类园林缘；3.福建农林大学百竹林林内；4.福建农林大学百竹林林缘；5.福州国家森林公园竹类专类园林内；6.福州国家森林公园竹类专类园林缘，下同图1　气温日变化

4.1.2降温率比较

在观测时间内，3个竹园气温日变化幅度平缓，但仍有明显的峰值出现(图1)。在7：00以前，位于市区的乌山竹类园林内温度高于林缘温度，体现了其较强的保温功能；而位于近郊的福建农林大学百竹林以及福州森林公园竹类专类园林内温度均低于林缘温度，且乌山竹类园的林内、外温度均高于福建农林大学百竹林以及森林公园竹类专类园林内、外温度。主要原因是由于乌山竹类园位于市区，受到城市的热岛影响较为严重，竹林林冠层的覆被作用阻缓了热量的散发，从而使林内气温高于林外[17]。

由表2可知，在7:00~9:00时，3个竹林中乌山竹类园保温效果强一些。11:00之后，3个竹林的降温效应开始增加，部分原因是竹林中植物的蒸腾作用，从环境中不断吸收热量来降低林内环境空气的气温；另一部分原因是由于竹林具有一定的郁闭度，阻挡了阳光直射从而降低了温度。在表2中，乌山竹类园的平均降温率达0.148%，降温幅度最大，最大降温幅度为1.8℃，降温效应极为明显。其次为福州国家森林公园竹类园(0.075%)，福建农林大学百竹林降温率最低，仅为0.049%。由此可见，3个地理位置不同的竹林降温功能：乌山竹类园<福建农林大学百竹林<福州森林公园竹类专类园。

4.2　3个竹类园的相对湿度比较

4.2.1相对湿度的日变化规律

由图2可见，观测时段内距市区不同距离梯度的3个竹类专类园林内、外相对湿度变化均呈明显的“U”字型分布，变化范围于37.7%~80.3%。其中，福州国家森林公园竹类专类林内、外日平均相对湿度最高，为69.78%、63.66%，福建农林大学百竹园林次之，为58.6%、55.72%，乌山竹类园日平均相对湿度最低，为47.97%、47.23%。3个竹类园林内日平均相对湿度均大于林缘日平均相对湿度。

竹类园内相对湿度较大的原因可能是森林这种特殊的下垫面对于增加相对湿度具有重要的作用，森林具有一定的蒸散能力，增大了园内的水汽含量，再加上气温较林外低，风速又小，乱流交换，从而使相对湿度增加[18]。这说明距市区不同距离等级梯度下，竹类园的增湿效果有所差别，距市区越远则竹类园的增湿效果更加明显。

表4　3个竹类园降温率与增湿率的日变化规律　%

图2　相对湿度日变化

4.2.2增湿率比较

在表1中，福州森林公园竹类专类园平均增湿效应最大，为10.33%，最大增湿幅度为20.18%，其次为福建农林大学百竹林，为5.13%，最大增湿幅度达13.10%，而乌山竹类园的增湿效应最差为1.72%，最大增湿幅度仅为12.00%。乌山竹类园增湿效应最大时段为9:00；而福建农林大学百竹林、福州森林公园竹类专类园增湿效应最大的时段分别为13：00和15：00。

4.3　3个竹类专类园风速日变化

从图3可以看出，虽然平均风速变化波动较大且杂乱，但从总体看，3个竹类园均为林内风速<林缘风速，且在11:00~13:00之间会出现一个最大值，这是由下垫面一天中受到太阳辐射热不同所引起的[19]。可见竹类园有很好的降低风速作用，且降低风速的效果；福州国家森林公园竹类专类园>福建农林大学百竹林>乌山竹类园，原因可能是园内的植物对于降低风速的乱流作用起到很好的作用[20]。乌山竹类园、福建农林大学百竹林、福州国家森林公园竹类专类园内平均风速的日变化范围分别为0.2~0.9 m/s、0~ 0.33 m/s、0~0.25 m/s。

4.4　3个竹园舒适度比较

根据人体舒适度的计算公式S=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)+0.5(|V-2|)，计算出不同时刻的S均值。参考S与舒适度之间的关系(表2)可知，在冬季，S值越低，人体感觉越舒适。各时间段的S值反映了一天中不同时间的舒适度情况，对城市居民的影响也不同。

图3　风速日变化

由表3可以看出，在与市区不同距离等级梯度下，不同的下垫面，在不同的气温、相对湿度和风速的综合作用下表现出不同的舒适度。结果表明：冬季一天中，乌山竹类园、福建农林大学百竹林、福州国家森林公园竹类专类园综合舒适度指数(S)的大体趋势为先减后增，三个不同区域竹类园的舒适度出现时间段各有不同，分别为11:00~13:00，19:00以及13:00~15:00，主要原因是乌山竹类园和福州国家森林公园竹类专类园林内郁闭度较低，在11:00~15:00时间段林内阳光辐射较大，导致林内温度升高，从而舒适度较高。而福建农林大学百竹林郁闭度较高，使得在傍晚19:00时段竹林内风速小，散温慢，从而舒适度较高。

三个竹林舒适度均为林缘大于林内，主要原因在于冬季气温较低，林外阳光直射强度大于林内。综合各下垫面人体感觉舒适的时间分别为：福州国家森林公园竹类专类园(7 h)>福建农林大学百竹林(4 h)>乌山竹类园(3 h),见表5。

表5　不同时刻乌山竹林、福建农林大学百竹林、福州国家森林公园竹类专类园舒适度比较

5结论与讨论

3种与市区不同距离的竹园，比较舒适的是福州国家森林公园竹类专类园，其次是福建农林大学百竹林，最后是乌山竹类园。

在降温率方面，3个竹园中，乌山竹类园降温率最大，福州森林公园竹类专类园次之，福建农林大学百竹林最小。从冬季保温的角度，适当疏林可以减少竹林郁闭度，增加阳光直射，从而提高林内温度以及人体舒适度感受。

在增湿率方面，3个竹园中，福州森林公园竹类专类园增湿率最大，乌山竹类园次之，福建农林大学百竹林最小。在降低风速方面，3个竹园中，福州国家森林公园竹类专类园最大，福建农林大学百竹林次之，乌山竹类园最小。

从降低风速的角度，增大竹林面积以及在林缘适当密植可以达到增加竹林降低风速的效果，从而提高竹林给人体带来的舒适度感受。

本文以福州市较为典型的3个竹类园为研究对象，在1~2月中旬展开了研究。综合乌山竹类园、福建农林大学百竹林、福州国家森林公园竹类专类园林内及林外道路的降温、增湿和改善人体舒适度的作用，位于远郊的福州国家森林公园竹类专类园调节小气候的功能最佳，为冬末春初季节交替之际人们外出游玩提供一个良好的选择，也为城市园林规划设计提供基础数据支撑，并为竹类园规划提供指导。

本研究主要针对福州冬季距市区不同距离梯度的竹类园在人体舒适度方面进行对比。研究的林型范围小，并且，从人体宜居性的角度看，城市森林在降温增湿以及降低风速效应在7、8月更为重要，因此在之后的研究中，可考虑对多种林型进行观察与研究，以期探讨城市森林对人体舒适度影响的差异性，为人们外出游玩提供参考。

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Comparison of Comfort Level in Special Bamboo Garden at

Different Distance From Downtown in Winter of Fuzhou

Chen Ziru, Fu Weicong, Chen Jingru, Zhu Zhipeng, Dong Jianwen

(CollegeofLandscapeArchitecture,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)

Key words: Fuzhou; bamboo garden; microclimate; the comfortable degree of human body