基于微气候环境改善的3个城市公园乔木优化配置

基于微气候环境改善的城市公园乔木优化配置

 

3.3.1公园方案寻优

 

因乔木覆盖率及形态特征参数对公园微气候的作用呈现时间性差异，故需将使用者的活动频率、活动时段等因素综合考虑，进行多目标寻优。由于该公园为社区公园，多服务于周边居民在非工作时间开展健身、散步、锻炼等活动，结合公园使用的高频时段，设定早中晚权重分别为40%、20%、40%，采用加权平均法将早中晚3个时段的PET转化为具有代表性的综合值(图7)参与方案寻优。最佳方案为乔木覆盖率85%、树干高度4m、叶面积指数3.9、冠幅7m的工况26，PET加权平均值为27.9℃。

 

由于夏季偏暖的室外热环境亦能被人体接受，故以PET≤29.0℃(热感觉为稍暖)[15]为判定依据，筛选出满足微气候舒适性要求的公园优化方案共13个。其乔木覆盖率均为75%或85%，故针对这2种乔木覆盖率分别得到郑州城市公园乔木优化配置组合方案。



由表6可知，乔木覆盖率越高，满足舒适性要求的方案可选择性亦越多。乔木覆盖率为85%的9个方案均能满足要求，且多数优先级水平较高；乔木覆盖率为75%时，需选择7m以上冠幅的乔木，方可通过调节其他两参数共同实现公园热舒适度，满足要求的方案共4组，但无三星级方案。另外，当乔木覆盖率为同一水平时，冠幅越大，优先级水平越高；而当冠幅为同一水平时，树干越高，优先级水平越高。

 

3.3.2优化设计建议

 

上述分析证实，通过调控乔木覆盖率及形态特征参数，能实现公园乔木优化配置，有助于营造更舒适的公园微气候环境。基于此，以提升绿荫公园微气候舒适性为目标，提出乔木优化配置建议。同时，考虑到乔木生长过程中形态特征会发生较大变化，在涉及树种选择时，均参考相对稳定的乔木成熟龄阶段形态特征提出优化建议。

 

1)适当增大乔木覆盖率，增强乔木配置灵活度。有利于提供更多遮阴面积，有效降低夏季园内气温，给使用者创造更多可停留和活动的空间。建议尽量使公园乔木覆盖率达到85%，并优先选用成熟龄阶段冠幅9m左右的乔木，以达到夏季公园微气候舒适度最佳的效果。

 

2)合理选择乔木树种，发挥乔木形态特征优势。由于冠幅大小直接影响地表太阳辐射得热，而适当的树干高度和叶面积指数能缓解树冠对于树下空间空气流动的阻碍。故当乔木覆盖率一定时，建议优先选择在成熟龄阶段冠幅大、树干高、叶面积指数适中的乔木，如悬铃木、香樟等，兼顾遮阳与通风，更有效地调节公园微气候。

 

 

3)结合场地使用时段，提升景观与功能的时空匹配度。早上和傍晚是夏季居民在广场空间开展如操舞、健身器械等中高强度行为活动的高频时段，建议选择成熟龄阶段冠幅大、树干低、叶面积指数高的乔木(如石楠、大叶女贞等)布置于广场四周，有效遮蔽低角度太阳辐射，为广场营造相对稳定的风环境(图8)。



中午时段宜结合公园步道进行漫步或静坐小憩等低强度行为的树下活动，建议优先选择85%的乔木覆盖率，配合如悬铃木、银杏等在成熟龄阶段冠幅7m以上、树干高3m以上且叶面积指数3以上的大乔木，有效阻挡高角度太阳辐射，营造相对舒适的树下活动空间环境(图9)。

 

4结语

 

本研究验证了ENVI-met模拟软件对寒冷地区小尺度公园微气候模拟的适用性，以正交试验与数值模拟相结合，量化分析了乔木覆盖率及形态特征对公园夏季微气候舒适性的调节作用。公园微气候环境受到多种因素影响，但目前研究受正交表限制，探讨的影响因素类别及水平均相对有限，后续可完善乔木种植方式、植物配置比例等相关因素的研究，同时综合考虑乔木生长过程中不同阶段植物形态差异给微气候舒适性带来的影响，并在模拟研究的基础上进行实证研究，提升研究结论的全面性及严谨性。

 

乔木是城市公园绿化的重要组成部分，应在保证乔木覆盖面积的基础上，根据空间功能的时段性需求，综合考虑乔木冠幅、树干高、叶面积指数等形态特征参数，合理选择乔木树种，尽量兼顾遮阳隔热和通风散热，通过乔木的优化配置有效改善城市公园的夏季微气候环境，为居民营造舒适健康的活动场所，提升全民健身热情和参与度，提高居民户外活动频率。

 

注：文中图片除注明外，均由作者绘制。