《园林》学刊·专题导读（2024.01）丨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

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 on the Coordination of Winter and Summer Optimization of Neighborhood Microclimate Environment

王敏*    潘文钰

王敏

同济大学建筑与城市规划学院景观学系副系主任、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

同济大学建筑与城市规划学院风景园林专业在读硕士研究生，研究方向为风景园林规划设计

• 全文刊登于《园林》2024-01期 P28-37.

• 全文引文格式：王敏, 潘文钰. 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[J]. 园林, 2024, 41(01): 28-37.

• 摘要：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，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。从气候调节视角切入，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，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

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。面对全球气候问题，着眼于通风效能的街区尺度绿地生态网络建设往往忽略了其在冬季形成通风可能的负效应^[1]，亟待从协同冬、夏季气候舒适性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。

本文从气候调节视角切入，通过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，识别通风低效问题并提出精准修复策略。

   1 研究区域   

研究区域为江苏省昆山市中心密集城区,为夏热冬冷地区，气候类型为亚热带季风气候。本研究具体选取昆山市的10个城镇综合单元作为研究区域（图1），参考昆山市15min社区生活圈规划细分为共189个街区，平均规模为39.7 hm²。

图1  研究区域街区单元及现状城市绿地生态网络

   2 研究技术路径   

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，构建本研究技术路径(图2)。

图2  技术路径

   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

基于冬季典型日遥感影像对空气温度进行反演^[2-3]，结果显示（图3）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。

图3  冬季典型日热环境评价

夏季典型日反演结果显示（图4），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，整体呈西热东凉的趋势。

图4  夏季典型日热环境评价

3.2 冬、夏季湿环境评价

基于冬季典型日遥感影像对大气水汽含量进行反演^[4]，结果显示（图5），研究区平均大气水汽含量约为4.95 g/cm²，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及西部。

图5  冬季典型日湿环境评价

夏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约为6.82g/cm²，整体呈东高西低分布。

图6  夏季典型日湿环境评价

3.3 街区单元小气候类型识别

以街区为单元提取热环境及湿环境分级评价结果，通过K-Means聚类分析，将189个街区单元分为7种小气候类型：夏季热湿型（19个）、夏季暖湿型（30个）、夏季潮湿型（24个）、冬冷夏暖型（32个）、冬冷夏湿型（37个）、夏热全年潮湿型（30个）、舒适型（17个）（表1、图7）。

表1  街区冬、夏小气候特征分类结果

图7  街区单元小气候类型分类

   4 现状绿地生态网络通风   

区域提取与效能评估

利用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics）对风环境进行模拟^[5]，提取风速≥0.5m/s的蓝绿空间作为现状适于通风的生态廊道，并从宽度、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评估。

宽度上（图8-a），小于30m、通风条件不佳的生态廊道数量最多，30-80m通风条件一般的呈四周多中部少分布，80m以上通风能力较强的主要为重要河流、连串的绿地等。

方向上，平行于夏季主导风的数量最多，大部分以东—西方向的狭窄绿地为主，通风效能不佳，小部分能有较好通风条件（图8-b）。而冬季则是与主导风向形成夹角的数量最多，其中大部分通风条件较差，但也有部分仍会形成一定通风（图8-c）。

类型上可分为绿色道路型、绿色河流型与绿带型（图8-d）。

图8  现状绿地生态网络潜在通风效能评估

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

（1）夏季热湿型街区

存在大量东西方向狭长生态廊道，多紧邻大型河流廊道，整体通风能力较低，易造成夏季街区中热量、水汽聚集。

（2）夏季暖湿型街区

多因来自河流的潮湿气流造成街区夏季潮湿，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，因而导致街区夏季高温。

（3）夏季潮湿型街区

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

多因大型生态廊道在冬夏均形成通风，虽夏季能较好散热，但导致冬季热量流失，造成低温不适。

（5）冬冷夏湿型街区

多受河流廊道影响导致夏季湿度较高，而冬季由于主导风向改变，转而因大型绿带廊道形成通风而导致冬季气温偏低。

（6）夏热全年潮湿型街区

大部分为建筑密集街区，夏季通风潜力不佳；少数虽有大型生态廊道，但其硬质下垫面亦容易导致升温。同时还受河流廊道影响，全年湿度均较高。

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）。

表2  基于气候调节的城市绿地生态网络精准修复策略

   参考文献   

[1] 史立刚, 杜旭, 崔昭杰. 基于冬季观众区风环境模拟的寒区专业足球场界面优化研究——以天津地区为例[J]. 世界建筑, 2021(01): 118-121. 

[2] 侯宇初, 张冬有. 基于Landsat8遥感影像的地表温度反演方法对比研究[J]. 中国农学通报, 2019, 35(10): 142-147.

[3] 侯英雨, 张佳华, 延昊, 等. 利用卫星遥感资料估算区域尺度空气温度[J]. 气象, 2010, 36(04): 75-79.

[4] 王猛猛, 何国金, 张兆明, 等. 基于Landsat 8 TIRS数据的大气水汽含量反演劈窗算法[J]. 遥感技术与应用, 2017, 32(01): 166-172.

[5] 王敏, 周梦洁. 城市绿地风环境模拟与多尺度应用研究综述[J]. 中国城市林业, 2021, 19(02): 1-6.

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编辑校对丨舒婷婷              微信排版丨戴嘉旻              文章审核丨钱秀苇   戴嘉旻

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