凉爽城市规划——在城市景观中优先考虑城市绿色基础设施

刘明凯

（山东建筑大学建筑城规学院，山东 济南 250101）

0 引言

近年来，由于城市人口远远超出城市环境容载能力，极端高温事件（extreme heat events, EHE）导致城市居民死亡率和疾病发生率增高；城市热岛效应又加剧这一现象。城市居民不得不适应超高气压、超高气温、气候变化和它们之间的复合效应。

城市政府正在为极端高温事件的城市预防进行战略规划；它们通常侧重于短期准备和预防[1]。在城市中增加植被或绿色基础设施是解决问题根源的一种方法；这种方式大大减少城市空气和地表温度的最大值和波动值[2]。为了实质性地削弱城市热岛效应，需要在城市中广泛实施绿色基础设施的建设。

城市绿色基础设施（urban green infrastructure, UGI）是跨越公共和私人领域的、经过规划的绿地网络；并可作为一个综合系统进行管理，来提供一系列的城市热岛缓解作用[3]。UGI 包括城市开发中剩余的植被、城市公园、行道树及其他的市政工程。城市绿色基础设施（UGI）的研究目前还没有很好地与城市设计和城市规划相结合，因此缺乏关于如何实施UGI 的最优化指导[4]。当前依旧缺乏经验表明，在温带与暖温带气候的城市中UGI 的确切环境效益，也没有关于成功且具有成本效益的UGI 的战略实施信息[5]。本文尝试着提出一个城市规划决策者和城市规划师共同遵循的城市绿色基础设施设计框架，以有效地将它整合到现有的城市建成区中，从而显著缓解城市热岛效应现象。

1 利用UGI 缓解城市高温的设计框架

本文提出一个五级步骤框架，优先考虑城市公共开放空间的小气候冷却，然后把它们应用到最适合的城市中去；同样的原则也适用于私人外部空间。

该框架首先在“社区”规模下运作，再应用到“街道”规模和“单元”规模里。一个社区包括数百所房屋和城市公共区域，实际规划中，具体面积将由规划管理部门决定；街道规模是一个居住区内的某一个单元；单元尺度是街道内的一个区域，相当于多个建筑临街面。该框架具有高度的灵活性，可由规划管理者在应用时加以适当调整，以适应当地环境；而且城市规划中的任何利益相关者可以参与这一框架的实施。

2 UGI 设计框架的内容

2.1 确定城市街区的优先级

通过确定城市热暴露地区和受高温影响的人数最多的地区，可以确定高优先级的城市街区。城市过热的风险是基于“城市热暴露的极热易损性”和使用公共开放空间的居民发生的行为暴露；当公共开放空间的行为量难以预测时，城市热暴露和城市高生态脆弱性相交叉的街区也成为优先选择地区。当这三个风险驱动因素交叉时，高优先级的城市街区就被确定。

2.1.1 城市热暴露

城市热暴露多发生在城建项目密集、植被与淡水欠缺的地方。为了充分评估城市街区暴露在何种程度高温下，确切的温度信息非常重要。数据搜集上，卫星遥感数据分辨率较低，但可由城市政府免费提供；机载遥感数据提供更高的分辨率，但处理起来成本高且耗时长。

2.1.2 城市生态脆弱性

缓解城市高温的城市街区优先级是个重要的社会公正问题，也是预防性的城市居民健康保障措施。社会阶层较低的居民更易受到极端高温的负面影响，老年人、婴幼儿、患有疾病的人、社会地位较低的人尤其容易受到城市高温伤害。因此评估人群在高温下的脆弱性还需要人口统计学的信息。

2.1.3 城市居民活动暴露

城市中有大量居民在户外活动的地区，应对这些区域的高温缓解给予高度优先级。同时还应确定热暴露频率较高的公共活动区域中的城市急救设施的建设，包括老年护理设施、学校和社区中心、医疗保健中心、社会经济支助地点和社会住房综合设施。

城市超高温会使居民产生各种消极的反应。这一选项纳入整体框架的目标是优先考虑高温地区的城市绿色基础设施环节，减少生理脆弱个体在室外暴露于高温的可能。此外，这一框架也帮助地方政府可以更有效地规划城市公共活动空间。

图1 UGI 确定地面温度的高（C）、中（B）和中（A）优先级的因素

2.2 UGI 的界定

之后就应从三维上对建筑物进行评价，并统计现有的UGI。这样有助于改善微气候、描述可能应用于后述步骤的城市景观。目的是确定现有健康植被的位置和急需设置UGI 之处，也包括当前建筑环境的哪些部分可以用UGI 进行改造。

2.3 为新的UGI 系统开发街道层次结构

进行针对性城市设计中，城市街道可以被视作一个建筑单元（道路、界面和前院）和两面墙壁（建筑正面到屋顶顶部）；其方式是用植被替换、遮蔽非透水建筑表面。UGI 的选择应重点关注街道特性，包括建筑高度（H）、街道宽度（W）、高宽比（H：W）和朝向，它们决定了太阳辐射水平。

光线充足的狭窄街道里，应优先考虑立面和地面植被，它们能更好地在夜间进行通风和降温。当街道高宽比的增加，光照水平下降，风湍流可能增加，很少有植物能适应此情况；所以深而窄的街道中，适宜种植于立面的植物种类不多。适当的植物选择在设计中非常重要。

2.4 根据街道特点和街区冷却需求选择UGI

UGI 通过增加城市中的植被冠层覆盖率降低街道表面温度，为空间遮挡太阳辐射；并以植被覆盖空间表面，来降低建筑表面温度、提供植物蒸腾冷却，又不给城市公共空间留下大量植被冠层的阴影。

2.4.1 城市行道树

行道树是覆盖街道空间的最佳手段，大规模行道树还提供充足的蒸发蒸腾冷却，帮助极端高温的缓解。浓密的树冠能提供大片树荫，所以阔叶树比针叶树更适宜被选择。

2.4.2 城市绿色开敞空间

城市绿色开敞空间是有相对稀疏树冠的植草区，也是城市中凉爽的“岛屿”；零星的树木和灌木也会强化降温效果。大幅增加城市绿地开敞空间可显著降低城市气温，其空间布局和植被结构对整体降温能力具有重要影响。

2.4.3 绿色立面

绿色立面是指攀援植物生长的墙壁、或指它们生长的棚架及类似结构，不仅防止建筑墙体的热量吸收，还通过植物蒸腾散热降低城市气温。因为安装和维护成本的低廉，绿色立面尤其适用于地面空间和空中空间有限、树木生长受限的高墙处。

2.4.4 绿色屋顶

白天，屋顶是城市中温度最高的表面。屋顶绿化可以显著降低城市气温，减少建筑内部空间冷却的能源需求。当绿色屋顶被覆盖在植被中时，能最大限度地降低表面温度；越到炎热的夏季，其冷却能力就越高。

3 总结与展望

本文展现了UGI 缓解高温的潜力、规定了UGI 的类型和其在城市街区的优先次序。具体工作如在测量UGI 降温效应、模拟UGI 的环境效应，建立UGI 空间变化和气温降低之间的联系等，可通过建模工具实现。此外，大量改进城市植被环境效应的应用模拟也不断出现。这是一个复杂的问题，最终要结合实地测量和工具建模；当它获得广泛认同时，就能开发出与保护规划类似的空间明确的规划方式。

城市绿色基础设施是城市高温缓解策略的组成部分，需要与公共卫生服务同步运行，以更好地适应极度高温。然而，很少有政府会用专门款项补助UGI 来缓解城市高温，因此在选择设施类型和植物种类时，必然存在对城市现状的妥协。这些问题都需要在具体应用中充分考虑。