基于循证设计的湿热地区树木小气候效应研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hellring
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为了减轻全球变暖和城市热岛效应给城市居民生活带来的负面影响,绿色基础设施的建设与完善刻不容缓。树木绿化具有调节城市小气候、改善室外热环境的特点,越来越受到业界学者的重视。如何有据可循地在种植设计中利用树木的小气候效应提升室外人体热舒适值得探究。本文基于循证景观设计的思路,研究了树木小气候效应“探寻证据”的方法。首先明确了适用于湿热地区树木小气候效应的评价指标,然后建立了树木小气候模拟方法,包括验证了ENVI-met模拟结合COMFA后处理方法的适用性、探究了ENVI-met树木模型建模方法。最后运用已建立的寻证方法以广州市高层住宅小区的树木选种和排布方式为例进行研究,并将寻证结果应用于实际案例的优化中。笔者重点展开了以下研究:(1)通过文献调研法对目前使用频率较高、用于评价树木小气候效应的四种评价指标(PET、COMFA、ITS和UTCI)的特点进行分析,包括理论基础与计算方式、模型考虑因素、模型分辨率以及模型的易读性四个方面。同时结合白兰(Michelia alba)、芒果(Mangifera indica)、细叶榕(Ficus microcarpa)和红花羊蹄甲(Bauhinia blakeana)这四种广州地区典型树种的小气候实测数据对四种指标的正确预测率进行了计算分析。通过研究明确了COMFA是适用于我国湿热地区树木小气候效应的评价指标,并对其部分输入参数进行了地域性优化。(2)明确了城市小气候模拟软件ENVI-met(4.2 Science版)结合COMFA后处理的模拟方法在湿热地区树木小气候领域的适用性。首先对ENVI-met中植物的数理模型进行分析,总结理论模型与实际情况的差异。应用ENVI-met对本文已实测的四种常见树木进行数值模拟,并将模拟结果与实测数据进行对比,分析了空旷处和树下两类测点的小气候参数(空气温湿度、太阳辐射、地表温度)和植物生理参数(叶表面温度和水汽通量)以验证软件模拟的可靠性。结果表明ENVI-met能够较好地模拟湿热气候下树木的生理指标及小气候,能够准确预测各参数的日变化趋势。将ENVI-met输出的各参数输入COMFA计算对比,结果表明了COMFA作为ENVI-met模拟后处理工具的适用性。(3)为解决ENVI-met对树木进行准确建模与简便获取建模数据之间的矛盾,本文对ENVI-met树木模型的建模方法进行了研究,并初步搭建了广州地区常见树木ENVImet模型数据库。通过正交试验明确了应当使用实测值以保证模拟结果的准确性的参数(叶面积指数、叶片反射率)和缺乏相关专业仪器的时候可以采用软件默认值的参数(根幅、根深),并据此初步搭建了ENVI-met模型数据库。同时,本文对ENVI-met(4.2Science版)提供的建模数值进行了地域性修正:默认的根深(4m)和叶片反射率(0.6)对我国湿热地区的树木来说数值过大,建议采用本文数据库中的建议值。(4)运用前三部分建立的寻证方法,以广州市高层住宅小区中心绿地为例,探究该环境下的树种选择和种植排布,对小气候的影响因素进行了详细分析,得到了共性规律。首先从大量实际案例中总结广州地区高层住宅小区的典型抽象形式和中心绿地树木种植的布局形式,对共五十种种植情景,包括六种树木种植方式、四种典型树种以及两类背景环境进行软件模拟及评价,认为白兰是在居住区中对热环境改善效果较好的树种,阵列式点植是效果较好的种植排布方式,且当阵列式点植的种植间距与树木冠幅的比例保持在1:1时树木对场地热环境的调节效率较高。最后本文提出了能够指导居住区树木种植以改善室外人体热舒适的设计指引,并将寻证结果用于具体实际案例的优化。本文建立的寻证方法可用于树木小气候的建模、模拟、评价及应用,形成了适用于我国湿热气候的树木小气候研究方法,同时拓展了循证景观设计思路在树木小气候领域的应用,提出的设计指引可作为我国湿热地区居住区树木种植的设计依据,指导景观工作者科学地进行设计实践。
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