城市高楼窗口垂直绿化在缓解城市热岛效应中的应用及树种选择.doc

城市高楼窗口垂直绿化在缓解城市热岛效应中的应用及树种选择唐文兴热岛效应（UHI是在不同区域气候背景下，在人类活动特别是城市化因素影响下形成的一种特殊小气，是生态环境失调引起的一种城市中心气温比其郊区气温高的一种自然现象。1近年来，随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点:首先，是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。 此外，城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。 减轻热岛效应影响，除城市建筑要科学规划外，最有效的措施是绿化。大力开展城市绿化是改善城市气候和减轻大气污染的途径，绿化既可美化环境，又可调节温度、湿度。拒调研，大型公园夏季月平均气温比空旷地低2左右，湿度高10-20。2。近年来，由于城市建设的高速发展，城市绿地面积减少，城市热岛效应越来越引起人们的重视。所以增加绿地面积是有效缓解城市热岛效应的方法，由于现代城市高楼林立地面上的森林很难达到居住在10米以上楼层的居民。用绿地攀缘植物如爬山虎、长青藤等进行垂直绿化，可使温度降低23，还能改进大气湿度。3屋顶绿化不仅使绿地向空中发展，节约土地有效开拓城市空间，还能改善屋顶眩光，美化城市景观。对于高楼窗口垂直绿化文献还未有报道。高楼窗口垂直绿化是指在高楼窗口位置种植宽1米左右的灌木状竹类、小型灌木、藤本植物形成特定的高楼窗口森林和高楼窗口园林，以达到增加城市绿地面积，增加对阳光的反射和吸收，加强对水分的吸收和蒸发，带走热量，提高湿度，化空气，防治大气污染，缓解城市热岛效应，同时为城市居民提供独特的高楼窗口园林景观。1、 高楼窗口垂直绿化在缓解城市热岛效应的作用 1.1研究地概况 益阳，地处湖南省北部，位于北纬2758至2931、东经11043至11255，市境属亚热带大陆性季风湿润气候。益阳市主城区面积40平方公里，人口41万，本研究区位于益阳市资阳区马良小区内，建筑物平均高25.8米。年平均气温16.9，7月份平均气温29。极端气温43。12益阳市热岛效应的形成 随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。益阳市城市热岛形成的原因主要有以下几点：人口向城市中心集中，主城区人口密度达1.2万/平方公里。工矿企业75集中在市区，因而工业、交通、居民生活，每天需要消费大量能源，2007年全市私人轿车拥有量达到11257辆，比2000年增长78.9%。居民生活水平的提高，推动了能源消费量的增长。2007年全市居民生活能源消费比上年增长18.5%。4故城市本身就是一个热源。城市地面的复盖大多为不透水的水泥、沥青道路和混 土建筑群。由于城市化水平的快速推进，公路、房地产快速增长，加速了水泥等不透物对地面的复盖，益阳市主城区城市绿化覆盖只有23。5故地气间的 热交换量比郊区小，蒸发消耗的热量少，城市建筑材料导热、热容量及气温垂直梯度都比郊区大，乱流量热值大且反射 小，因大气污染大气逆辐射多，多余的热量必定使市区的大气和地面增温。城市由于参差不齐的建筑物，使城市的墙壁与墙壁、墙壁与地面之间进行多次反复吸收，这为城市“热岛”的形成奠定了能量基础 。6 13绿地是缓解城市热岛效应的重要途径城市植被是城市生态系统中的重要组分，当一个区域植被覆盖率达到30 时，绿地对热岛效应即有较明显的削弱作用；7相反，植被减少则是UHI形成的首要贡献因子 。8绿地的面积、形状、垂直结构、破碎度、连接度和郁闭度不同，治理热岛效应的效果也不一样。914城市绿化的数学模型与益阳市绿地定额华东师大陈秉钊提出，根据城市紧凑度和城市人口两因素与绿地定额的关系列出正交数据矩阵，通过二元正交趋势面的回归分析计算求得城市绿地定额的数学模型为：Z=2.16039+0.58919x-0.03736x2+0.013863xy +0.055231y-0.02356y2式中：Z为绿地定额；x为人口；y为紧凑度。益阳市中心区人口为41万人，10紧凑度为6；代入得益阳市中心区的绿地定额（Z）为7.14/人。这个绿地定额对益阳市中心区来说差距甚远。目前益阳市中心区人均绿地为3.67平方米。11要达到此定额，除了选择高效美观的绿化形式，包括街心公园、水景设置、居住区的绿化、公路绿化外，还要向屋顶、墙面、窗口等非土地要绿地。15高楼窗口垂直绿化对城市热岛效应的缓解151高楼窗口垂直绿化的降温效应城市绿化不仅能美化环境，净化空气，隔离噪音，在盛夏季节绿地的降温效应表现也十分明显。高楼窗口垂直绿化作为一种绿化形式自然也有降温效应。1.5.1.1 研究方法 样点区位于益阳市马良小区C栋，楼高43米，共12层每层高3.5米，窗口面向东方，地面植被为草乔木混交，长38.3米宽3米,面积115平方米。乔木高6.43米,草皮厚15厘米，覆盖度85。样点布置方法：距地面1.5米布置第一个样点，记为A，向上第四层窗口的中点即距地面的距离13.25米布置第二个样点，记为B，以后每隔一层在其窗口的中点布置一个样点。共布置样点6个。如表一所示。表一样点ABCDEF距离1.513.2520.2527.2534.2541.25植物桃树凤凰竹金桔葡萄腊梅每个样点长4米宽1米，栽植密度为0.6米1米。植物高度11.5米，栽植一年后测定。相对于B、C、D、E、F对应布置一个对照样点，依次为B1、C1、D1、E1、F1，与对应的样点相距1米。2010年8月5日、2010年8月6日二天，每天从0801用温湿度计测出各样点的温度和湿度。绘制各样点的温度、湿度变化曲线，计算各样点的温度最高值、最底值、日振幅、日平均值，对结果进行分析。1512结果与分析表二 2010.8.5 晴天 时间样 点ABB1CC1DD1EE1FF1828.327.830.227.330.528.130.128.030.228.930.41435.534.939.734.440.635.440.435.638.734.839.42033.233.337.133.637.334.537.634.235.633.734.30130.730.133.330.734.530.234.130.832.430.532.8日平均31.931.535.131.535.732.135.632.234.232.034.2温度测量值图 1 样点B、B1的气温变化曲线从图1可看出，样点B的终日气温比样点B1的终日气温明显低24，日变化也缓和。表三 2010.8.6 晴天时间样 点ABB1CC1DD1EE1FF1827.527.129.727.330.127.729.327.329.227.229.51434.234.639.134.739.034.238.534.438.334.439.32033.333.535.932.535.632.534.932.235.332.935.70130.13032.329.132.529.332.129.632.528.731.9日平均31.331.334.330.934.330.933.730.933.830.834.1温度测量值从表三分析日平均气温以C1样点最高，B1、D1、E1、F1与C1相差不大，这是由于C1、B1、D1、E1、F1没有绿色植物的依托，因而就没有绿色植物的蒸腾降温作用、放出氧气降温作用、反射阳光和反射太阳辐射降温作用。A与B、C、D、E、F比较最大相差0.9，最小相差-0.5，这是因为A、B、C、D、E、F都处于绿色植物空间中。B温度与温度B1低3.3、C与C1低3.8、D与D1低3.15、E与E1低2.5、F与F1低2.8。这说明高楼窗口垂直绿化具有明显的降温效应。A与B、C、D、E、F的振幅比B1、C1、D1、E1、F1振幅要小1.12.2之间。高楼窗口垂直绿化的小气候效应已经凸显。样点C1、B1、D1、E1、F1与样点A、B、C、D、E、F的气温日变化相比，晴天10时以前，辐射冷却到增热的过度时间，虽然样点C1、B1、D1、E1、F1气温高，但相差极小。10时以后样点A、B、C、D、E、F气温变化与样点C1、B1、D1、E1、F1很接近，仍低于样点C1、B1、D1、E1、F1，而样点C1、B1、D1、E1、F1气温上升，且升温时间比样点A、B、C、D、E、F大1小时以上。下午样点A、B、C、D、E、F气温日变化比样点C1、B1、D1、E1、F1缓和，且气温低23。表四 2010.8.5 温度振幅类别样 点ABB1CC1DD1EE1FF1最高28.327.830.227.330.528.130.128.030.228.930.4最低35.534.939.734.440.635.440.435.638.734.839.4日振幅7.27.19.57.110.17.310.37.68.55.910日平均31.931.535.131.535.732.135.632.234.232.034.2 为了更好的了解高楼窗口垂直绿化对城市热岛效应的缓解，我们于2010年8月7日08时、14时、17时在有高楼窗口垂直绿化和无高楼窗口垂直绿化的相邻两室内作对比观测，在08时，有高楼窗口垂直绿化室内气温不无高楼窗口垂直绿化室内气温低1.6，14时低10.5，17时低6.2。也就是说在高楼窗口垂直绿化后，不仅美化环境，净化空气，降温效果也非常明显，特别是中午，降幅达10.5。表五 有无高楼窗口垂直绿化的相邻两室温度观测类型08时14时17时高楼窗口垂直绿化24.531.431.2无高楼窗口垂直绿化26.141.937.4振幅-1.6-10.5-6.22、 高楼窗口垂直绿化的树种选择和美学意境随着现在城市中心的建筑物的高密度建设，城市的核心区域绿化率难免会有所下降，高楼窗口垂直绿化能够将森林的生态功能、园林美学意境延伸到森林绿地不能达到的高度，使高楼居民在家享受森林生态和园林景观，并能有效缓解城市热岛效应。然而高楼窗口垂直绿化由于其位置环境的特徐性，在树种的选择、园林美学意境的设计与通常的园林设计有很大的不同。21 高楼窗口垂直绿化的树种选择211高楼窗口垂直绿化的树种选择的原则选择耐旱、抗寒性强的矮灌木、小形竹和藤本植物。由于夏季气温高，高楼高度大风大，冬季则保温性差，同时应考虑高楼窗口的载重性和保水性，应选择耐旱、抗寒性强的矮灌木、小形竹和藤本植物，这样即保证了植物的生长要求又减轻了高楼窗口的载重量。选择半阳性、耐瘠薄的浅根性植物。高楼窗口只能一面承受阳光，日照时间短，应选择半阳性的植物种类，高楼窗口载重量不宜过重所以土壤层不宜过厚，应选择浅根性植物。选择抗风、不易倒伏、耐积水的植物种类。高楼窗口一般分力大，特别应从安全性考虑，故应尽可能选择一些抗风、不易倒伏、同时又能耐短时积水植物。选择以常绿植物为主，四季常青的植物种类。高楼窗口垂直绿化的目的是增加城市的绿化面积，缓解城市热岛效应，美化建筑物的垂直面，应该尽可能以常绿植物为主，宜用叶型和株形秀丽的品种。尽量选用乡土植物，适当引种绿化新品种。乡土植物对当地的气候、土壤、环境有很强的适用性，选用乡土植物可以降低绿化成本，降低绿化风险起到事半功倍之效，同时考虑到高楼窗口垂直绿化的面积较小，可将其布置得较为精致，可选用一些观赏价值较高的新品种，以提高高楼窗口垂直绿化的档次。应充分考虑当地的文化内涵和审美观念。在源远流长的中国园林文化里, 许多拟人化的植物象征着人们崇高的理想、追求的情怀、瑰丽的想象、思想的情趣, 抒发出激情和友情的理念, 不但含意深邃, 而且达到了天人合一的境界。受文化影响极深的园林, 适宜的植物配置, 涉及到文化和技术两方面内容。如两者结合, 才能具有传统文化与环境工艺相协调的意象效果。高楼窗口垂直绿化由于空间狭小，很难与山、水、桥、亭、廊等相配合，其设计要根据本地的文化内涵，选择合适的植物，并与周围的环境相互衬托，相映成趣。22益阳市马良小区高楼窗口垂直绿化的植物选择与景观设计益阳市马良小区C栋，楼高43米，共12层每层高3.5米，窗口面向东方，每层共6个观景窗口，每个窗口相距 3.5米，从第四层的窗口开始每隔一层设置一个窗口园林小品，共四个窗口园林小品。221设计理念依靠科学的配置，建立具备合理的时间结构、空间结构和营养结构的人工植物群落，为人们提供一个赖以生存的生态良性循环的生活环境；充分利用绿色植物，将太阳转化为化学能，提高太阳能的利用律和生物能的转化率，调节小气候。吸收环境里的有毒气体，衰减噪声，调节生态平衡。美化景观，在绿色环境中提高艺术水平，提高游览观赏价值，提高社会公益效益，提高保健修养功能，为人们提供更高层次的文化、游憩、娱乐需要和人们生存发展的绿色生存环境2222植物景观设计2.2.2.1益阳市的文化内涵文化是一个城市的标志，每一个城市都有其特定的文化内涵，文化是一个城市的灵魂，一个没有与众不同的文化，没有历史悠久的文化的城市是一个没有灵魂的城市。任何园林设计必须与当地的特定文化相融合，否则只不过是一具没有生命的躯壳。益阳位于北纬275838至293142、东经1104302至1125548，属亚热带大陆性季风湿润气候，境内阳光充足，雨量充沛，气候温和，是全国竹之的中心产区，是全国的“竹子之乡”，有竹林190万亩，竹文化源远流长，距市区20公里有万亩竹海洪山竹海，竹工艺品历史悠久。从观赏和审美而言，竹子有声、影、意、形“四趣”。当人们漫步于青青翠竹之下，清风送爽之时，一种无限舒畅的遐思就会油然而生，给人以美的感受。”。在我国源远流长的五千年文明史中，松、竹、梅并称为“岁寒三友” 。苏东坡的“宁可食无肉，不可居无竹”把竹子当成了其生活中必不可少的一部。桃花江是“美人窝”，相传古时在桃花江畔广植桃树，桃花江由是得名，桃花是益阳市桃江县的市花。上世纪20年代一曲“桃花江是美人窝”唱红全国和东南亚，桃花盛开时节烂漫芳菲，妩媚可爱，故杜牧有诗“人面桃花相映红”，用桃花来比喻少女的美丽。腊梅寒冬腊月冷霜傲雪，破蕊怒放，花香远溢。极富风韵，是“岁寒三友”之一。葡萄青丝蔓卷，翠叶满架果实悬垂，晶莹透亮。2222植物配置以乡土树种为主，充分发挥益阳市的水文、气候和土壤条件，因地适宜，适地适树，充分融洽益阳市的传统文化特色，以植物的不同的形态、季节、地域，呈现给人以不同的色彩感，激发人的感情共鸣。整体布局为四层，以植物的形态、层次、色彩按气候春夏秋冬的变化顺序进行布置。形成春夏秋冬的更迭与交融。第一层选择桃花Prunus Persica Batsch，花期在34月，此时正是早春的季节，使人一进入益阳市区就感受到浓厚的桃花江、美人窝的文化气息，选用的品种主要为矮灌木、花红的品种如寿星桃。第二层选择竹，竹子作为我国传统的观赏植物之一有着悠久的历史，竹的观赏价值很高，无论在晴、雨、露、霜，雪天观看都有不同的意趣。益阳是全国著名的竹子之乡，具有深厚的文化基础，竹子四季常青与桃花相映成桃红竹翠的景观。竹品种主要选择杆型小，长13米的矮灌型竹如凤凰竹Bambusa multiplex 单竹Bambusa cerosisssima。第三层选择葡萄，葡萄Vitis vinifera L为落叶藤本，春夏碧绿可人，入秋后红叶低垂，色彩班驳。花期56月份，正是桃花谢，葡萄花现，秋天