传统村落小气候改善策略研究传统村落小气候营造之经验研究以福建永泰县嵩口镇为例

传统村落小气候改善策略研究传统村落小气候营造之经验研究以福建永泰县嵩口镇为例

传统村庄认识到当地气候环境的条件，采用适宜的材料和技术，创造和谐、满足舒适生活要求的生活环境。其生态理念和居民对小气候的理解和建设经验，是传统村庄中这些小气候建设的经验，有助于分析传统村庄的空间布局形式、空间规模、建筑材料选择等。建设节水、舒适、新农村建设可为新农村提供依据，实现传统生活环境的可持续发展。当前国内外学者针对不同的土地利用类型1一般研究和研究方法1.1一般研究区域和样本区的选择1.1.1道南古村村格局嵩口古镇位于福建省中部,戴云山脉东麓,北纬25°48′,东经188°35′.大樟溪和长庆溪从西、北、东三面环绕,选址属于山间河谷型古镇.古镇布局因势利导,近水利而避水患,并遍植榕树以改善水土环境,周边的群山秀美,形成古镇天然的背景屏障.嵩口古镇历史悠久,当前古镇的遗迹主要集中在道南和月阙2个片区,并形成古镇的特色中心.道南片区以旧码头为中心,以直街、横街、米粉街和关帝庙街为道路骨架,形成特色鲜明的古镇街巷布局;月阙片区则主要以历史建(构)筑物为胜1.1.2样地选择及其调查方法依据相关研究学者对古镇空间的划分(1)滨水空间嵩口古镇三面环绕大樟溪.河道弯曲盘折,水口收藏颇多,沿河铺设道路或小型广场形成滨水空间,依据古镇驳岸处理的人工和自然两种形式,选择点如图1所示,两个测点的现状特质如表1所示.(2)广场空间古镇广场作为嵩口古镇居民主要的活动场所,其不同的规模、位置、形式等特质对广场中居民的舒适度感知具有不同的影响,通过对嵩口古镇的调研,嵩口存在3种下垫面形式的广场,结合人群活动频率、下垫面构成等因素,选取3个不同的广场地点,选择点如图1所示,其特质如表2所示.(3)街巷空间本试验选取古镇居住空间中的室外公共空间街巷为研究对象,以不同的下垫面为选择依据,选取3个巷子作为测点,并保持3个巷子的高宽比、朝向基本相同,排除这些要素对小气候实测数据的影响,选择点如图1所示,3个测点的现状特质如表3所示;以不同的街巷高宽比为选择依据,选取4个巷子作为测点,并保持4个巷子的植物覆盖率、朝向、下垫面材料(故排除地表温度的影响),选择点如图1所示,4个测点的现状特质如表4所示.1.2小气候数据的测量运用小型气象站LutronLM-8000若干台,在晴朗少云的天气中,对选取的11个测试点在距地面1.5m高度处同时进行空气温度、相对湿度及地表温度等小气候数据的测量,分别于2017年11月5日至7日进行为期3天的实地测量,自7:00至21:00,每2h记录一次.各测试点舒适度值用温湿指数THI(thermalhumidityindex)2结果与分析2.1样地的地表温度和气候舒适性古镇滨水空间风景园林要素对空气温度等小气侯要素的影响见图2.实测数据显示,3天中的平均空气温度与地表温度走势基本趋于一致,呈中间高两边低的单峰折线(图2-a、2-c),而相对湿度和空气温度呈负相关,即温度越高湿度越低(图2-b).不同的驳岸形式下自然驳岸的空气温度在7:00时高于人工驳岸,这是由于大樟溪白天吸收的热能在夜间大量地放出,此时水体温度呈现下降状态,而周围小环境温度升高,起到保温的作用.而在7:00之后,太阳辐射逐渐增强,在测试时间点人工驳岸空气温度均略高于自然驳岸,相对湿度略低于自然驳岸,这是由于自然驳岸更加临近水体,水的热容量大且热交换强烈,因此当水体增温时就会有大量的热从水面向下传导,这就导致更加临近水体的自然驳岸空气温度低于较远离水体的人工驳岸.而且,水体是个大蒸发面,无限制的蒸发形成大量水汽,因此自然驳岸的相对湿度要高于人工驳岸的相对湿度.同时,古镇自然驳岸上的灌木植物通过蒸腾作用增加了周边空气的湿度并降低了温度.3天中人工驳岸与自然驳岸的地表温度差异性较大,人工驳岸的地表温度远高于自然驳岸的地表温度,温差在11:00时达到最大,最大差值为7.85℃(图2-c).这是由于太阳辐射并不能被地球表面全部吸收,会受下垫面的影响,不同的下垫面对太阳辐射的吸收量是不同的.古镇人工驳岸铺装材料为鹅卵石,鹅卵石铺地相较于河沙铺地,表面颜色深,反射率更小,在相同日照条件下可以吸收更多的太阳能,并且鹅卵石的比热容更小,吸收相同热量升温更快,而河沙铺地的自然驳岸,受到土壤湿度的影响,因此古镇自然驳岸能够在全年呈现相对较低的地表温度.通过计算气候舒适度,判断各个时段各测点的人体感知,从而得到古镇滨水空间气候舒适度评价.从图2-d中可以看出人工驳岸在7:00、19:00以及21:00时人体舒适度为舒适,其余时间段均为不舒适;而自然驳岸在7:00、17:00、19:00、21:00时人体舒适度为舒适,其余时间段为不舒适.自然驳岸相对人工驳岸舒适的时间段更长,而且处于闷热不舒适的时间段更短.在时间上,说明人们更偏好古镇早上凉爽与夜间温暖的气候,不喜欢中午过热的气候条件,尤其是11:00至13:00时;在空间上,说明自然驳岸的舒适度较高,并且舒适的持续时间更长.2.2样地的湿度变化,主要表现为地表温度和人体舒适度古镇广场空间风景园林要素对空气温度等小气侯要素的影响见图3.实测数据显示,3天中平均空气温度测点(3)与测点(4)呈现出明显的单峰折线走势,并且3个测点都在13:00时达到最高温度(图3-a),这是由于此时太阳辐射达到最大.在7:00至9:00时,测点(5)的空气温度高于测点(3)、(4),相对湿度低于测点(3)、(4)(图3-b),这是由于植物的覆盖阻挡了古镇夜间的凉风,从而起到了保温的作用,而在9:00之后,在太阳辐射的逐渐增强下,无覆盖的测点(3)、(4)因受到太阳的直射,空气温度迅速上升,相对湿度下降,之后温度始终高于测点(5),湿度低于测点(5).测点(4)的地表温度相较于测点(3)、(5)升温迅速,降温也迅速(图3-c),这是由于测点(4)的铺装材料为混凝土,混凝土比热容低,吸收同样的热量升温快,同时降温也快.通过计算气候舒适度,判断各个时段各测点的人体感知,从而得到古镇广场空间气候舒适度评价.比较各个测点各时间段的人体感觉程度,3个测点的人体舒适度差别并不大,细微的差别在于测点(5)的7:00与21:00时为凉的舒适环境,而测点(3)、(4)则为暖的舒适环境(图3-d).这是植物蒸腾作用带来的降温增湿现象产生的结果.2.3城市街道的空间景观元素影响着小气候2.3.1同系统结构下样点的人体舒适性比较实测数据显示,3天中,在控制街巷朝向与街巷高宽比的变量因素下,3个测点平均空气温度由高到低依次为:测点(7)砂质土铺装>测点(8)石板铺装>测点(6)混凝土铺装,平均最高空气温度出现在13:00的测点(7),与测点(6)相差2.3℃(图4-a).平均相对湿度与空气温度呈负相关(图4-b).平均地表温度由高到低依次为:测点(6)混凝土铺装>测点(7)砂质土铺装>测点(8)石板铺装,平均最高地表温度出现在11:00时的测点(6),与测点(7)相差7.85℃,与测点(8)相差5.65℃(图4-c).3个测点的平均空气温度与相对湿度都呈规律的线性变化,并且差异不大,而对比地表温度则有显著差异.这是由于作为铺装材料(8)石板、测点(7)砂质土、测点(6)混凝土比热容值逐渐递减,其中混凝土的比热容最低,接收相同热量的太阳辐射升温快,同时降温也快.通过计算气候舒适度,判断各个时段各测点的人体感知,从而得到不同下垫面材料下古镇街巷空间气候舒适度评价.通过比较各个测点各时间段的人体感觉程度,可见3个测点的人体舒适度差别并不大(图4-d).这是由于不同的太阳辐射强度对下垫面材料的影响主要体现在地表温度的温差上,而不是空气温度与空气湿度上.2.3.2同分区实验结果,对于有3个.实测数据显示,西北东南朝向下的4个测点,3天内平均空气温度与相对湿度差异性不大,对比一天中的空气温度最低、湿度最高点7:00,以及空气温度最高、湿度最低点13:00,由高到低均为测点(9)>测点(10)>测点(6)>测点(图5-a、5-b).数据结果显示测点(9)高宽比为1.8,在早晚保温效果较好,这是因为古镇小尺度街巷空间在通风方面效果不如尺度较大的空间,使得尺度小的空间保温性能更好.同时高宽比较大的街巷最高温度明显低于高宽比较小的街巷,这是由于较高的建筑形成了较大的建筑阴影面积,从而影响太阳辐射得热,同时狭长的巷道形成了峡谷效应,加速了空气温度的降低.11通过计算气候舒适度,判断各个时段各测点的人体感知,从而得到不同高宽比下街巷空间气候舒适度评价.通过比较各个测点各时间段的人体感觉程度,可知3个测点的人体舒适度差别并不大(图5-c).这是由于实测区域的古镇街巷尺度整体较小,影响因素较小、较少,从而得出的人体舒适度差别不大.3传统村落小气候设计提升策略本研究发现,嵩口古镇滨水空间、广场空间与街巷空间是影响传统村落小气候的主要空间,其中各个空间内有诸多要素影响着小气候要素的变化.基于以上分析,为提高传统村落小气候舒适度,必须改善风景园林空间的小气候环境,以改善使用人群的热舒适感受,本文提出以下设计提升策略.3.1适度调节,减少铺装材料嵩口古镇背山靠水的空间格局是古镇营造良好小气候的重要因素之一,因此传统村落滨水空间的设计尤为重要.驳岸滨水植物的植被空间结构越复杂,植物绿量越大,对古镇滨水空间小气候的影响也越大.多种植物的混合运用能有效降低太阳辐射.树木虽然能产生绿荫,但也会阻碍风的进入,挡住夏季解热的水陆风.因此,设计需针对空间功能,适度调节,寻找适合场地的绿量.同时,为满足湿热地区传统村落夏季降温增湿的需要,应尽量选择草坡、草坪台或木质台地,减少硬质铺装的使用,为使用者提供一个感受河风的观赏游憩空间.3.2合理利用植物蒸腾速率来创造大气候的小气候来提高热辐射和保湿的针对植物蒸腾速率的改善植物中.广场空间作为传统村落主要的活动空间,应在设计时着重考虑广场空间使用时的舒适度.遮荫设施可阻挡强烈的太阳辐射,降低古镇广场的表面温度.增加阔叶乔木尤其是冠幅较大的乔木来提供遮荫,根据植物蒸腾速率规律进行合理配置,可以达到降温保湿的效果,属于综合改善广场小气候的生态化途径3.3改善小气候环境传统村落有别于城市居住区,其更小的建筑、街道等尺度,其特殊的建筑形式、建筑材料、下垫面类型等都影响着小气候的营造.其中良好