校园林荫道作为校园外部空间的活动载体,是校园绿色基础设施的连接纽带。从生态环境角度分析,林荫道可以优化校园微气候,滞尘降噪[1-2];从景观建设角度分析,林荫道可以营造自然的绿荫空间,为师生出行创造良好的行走环境[3]。高校师生数量大幅增加,师生迫切希望改善和提高校园环境的舒适性[4]。El-Bardisy等[5]在开罗进行测量与模拟分析认为,校园空间可以通过改善植被条件提高环境质量,满足师生的需求,强调气候条件(盛行风、太阳辐射等)对微气候的巨大影响。Sabrin等[6]分析费城街道的多种形态,对行道树的降温效应进行评价,认为混合用途用地可以提供最高的热舒适,并指出街道的微气候受益于树木遮阴面积。Vailshery等[7]研究行道树对城市热环境的影响时发现,14:00树阴下温度比非遮阴地段温度低0.5~1.6 ℃,17:00时,树阴下气温降低0.4~2.2 ℃。马雪莹等[8]通过实测证明,福州地区绿化植被对夏季高温具有调节作用,校园绿化的降温作用存在阈值,校园环境温度处于30.5~33.5 ℃时,植被的降温效果最显著。合理的校园绿化有助于提升校园的气候环境,满足师生的出行需求,可以起到美化校园、提升校园与地区形象的作用,促进地区的低碳可持续发展,使城市居民得到更好的生活体验。因此,试验研究校园环境内林荫空间对微气候的影响,促进校区的建设改进和可持续发展。1研究区域与研究方法1.1研究区域桂林市位于南岭山系西南部,地处湘桂走廊南端、广西壮族自治区东北部,东经109°36'50″~111°29'30″、北纬24°15'23″~26°23'30″,境域南北长236 km、东西宽189 km。桂林市北部及东北部与湖南省交界,东南部与广西壮族自治区贺州市接壤,南部与广西壮族自治区梧州市及来宾市毗邻,西部及西南部与广西壮族自治区柳州市相接,总面积2.78 km2,占广西壮族自治区总面积的11.74%。桂林市主要地貌为喀斯特山地、丘陵和台地,地质情况复杂,境内气候温和,雨量较高,阳光充沛,夏长冬短,四季分明,雨热同期,气候条件较优越。桂林市年平均气温约19.1 ℃。最热月份为7、8月,平均气温约28 ℃,最冷月为1、2月,平均气温约9 ℃,年平均降水日约166 d,年平均降雨量1 887.6 mm,年平均相对湿度为76%。1.2研究方案本试验时间为2021年7月15日—2021年7月17日,天气均为晴天,测量前24 h内无降雨。测试时间为每天7:00—20:00,测量间隔为30 min。每条道路设置6个测点,分两行布置,每行3个测点,分别位于道路两侧边缘处与道路中心处,测量前调整仪器,实测前半小时架设仪器,稳定仪器所处环境,避免环境波动引起实测误差。仪器所处高度均为1.5 m,为行人站立时面部所处高度。试验主要仪器信息如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.T001表1试验主要仪器信息仪器名称仪器型号测量内容测量间隔/minHOBO温湿度记录仪UX100-003温度、湿度0.5热力指数计WBGT-8778湿黑球温度30.0太阳辐射仪JTBQ-2C太阳辐射30.0手持式红外测温计FLUKE-59下垫面温度30.0PROVA风速风量计AVM-05风速30.0本试验测量地点为桂林电子科技大学(金鸡岭校区)。桂林电子科技大学(金鸡岭校区)位处桂林市七星区,历史悠久,绿化茂密,是桂林市具有代表性的高校之一。选择两处林荫空间,标记为一号林荫道与二号林荫道。两条测试林荫道人流量较大,且无机动车通行影响,不存在城市道路林荫道中的汽车热污染。校园林荫道具有休憩、散步、跑步等功能,能够满足在校学生的生活需求,为附近的居民休闲娱乐提供场所,具有一定代表性。两条林荫道下垫面材料相同,为水泥混凝土下垫面,道路朝向、宽度及两侧绿化条件存在差异,主要表现为道路的基本信息与绿化种类及排列方式不同。一号林荫道为东西朝向,道路长宽为110 m×6 m,北侧树木以小叶黄杨球及榕树为主,南侧树木以小叶黄杨球以及棕榈树为主,树木间隔为5 m,交叉排列,林荫空间的遮蔽效果一般。一号林荫道大部分路面处于阳光直射状态,属于带状单拱开放型林荫空间。二号林荫道为南北朝向,道路长宽为150 m×15 m,东西两侧均为小叶黄杨球及榕树,呈镜像分布,树木间距为8 m,榕树高度高约12 m,树木冠层较大,并于林荫道上空相交,遮阴效果较好。二号林荫道大部分路面处于树木遮蔽下,遮阴效果显著,太阳辐射穿透率较低,属于带状单拱封闭林荫空间[9]。道路中间存在少许绿化与大理石下垫面,主要功能为空间美化。2夏季热环境实测分析根据无遮挡参照点实测数据对比分析。选择实测时间内桂林夏季热环境最高温度日,即17号数据进行分析。参照点温度统计如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.T002表2参照点温度统计日期最大值最小值平均值标准差7月15日38.78(16:00)29.43(7:00)35.272.957月16日39.14(15:00)29.37(7:00)35.863.117月17日39.81(16:00)29.09(7:00)35.923.45注:括号内为测试日内温度最大值及最小值出现时刻。温度:℃2.1林荫道温度场分析测试时间内,测点温度曲线变化较一致。一号林荫道各测点的温度均值为35.97 ℃,标准差波动区间为2.47~3.56;二号林荫各测点的温度均值为33.92 ℃,标准差波动区间为2.05~2.84。研究区域夏季林荫道最高温度集中分布在测试日的14:00—16:00。对比两条林荫道温度数据发现,一号林荫道各测点绿化条件不同,最高温度时段的气温变化范围为4.21~5.47 ℃,同时刻内不同测点温差较大;二号林荫绿化条件较平均,最高温时段气温的变化范围为1.44~1.51 ℃,同时刻内温差较小。结果表明,带状单拱封闭林荫道内热环境较稳定,与正常带状开放式林荫环境相比,整体热环境约低3.08 ℃,能够提供较好的降温效应;一号林荫道内,整体温度最低的测点为1号测点,1号测点位于高大细叶榕下,榕树树木冠层较大,为树下环境提供遮蔽作用,下垫面种类相同、无太阳直射等其他因素的影响下,大型冠层树木可以提供更为舒适的环境温度;二号林荫道的温度趋势图较稳平稳,与参照点温度图变化规律的一致性较高。一号林荫道温度曲线图于上午十时出线明显的先下降后升高趋势。一号与二号林荫道温度日变化曲线如图1所示。图1一号与二号林荫道温度日变化曲线10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F1a1(a)一号林荫道10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F1a2(b)二号林荫道2.2林荫道下垫面温度场分析试验期间林荫道下垫面温度与太阳辐射量呈跟随性关系。一号林荫道下垫面温度的均值为46.84 ℃,标准差波动区间为7.92~10.09;二号林荫道下垫面温度均值为37.59 ℃,标准差波动区间为3.59~6.35。行道树冠层较大的二号林荫道垫面温度整体低于一号林荫道下垫面温度,且两条林荫道的下垫面平均温差由7:00的3.13 ℃增长至16:00的22.9 ℃,达到温度差的峰值。一号林荫道的下垫面温度随太阳辐射变化,12:00出现多云天气,太阳辐射量开始逐渐下降,一号林荫道温度在14:00时降低,后随着太阳辐射量增加,下垫面温度再次升高,表明太阳辐射是影响林荫道下垫面温度的重要因素。二号林荫道下垫面温度12:00升至最高值,逐步下降并在34.6~47.5 ℃间波动,于18:00剧烈下降,表明行道树冠层较大的林荫空间对太阳辐射具有较大的吸收率,且封闭式林荫空间的下垫面温度变化比开放式林荫空间缓慢,对太阳辐射的跟随性较低,下垫面温度变化幅度小,稳定性较高。林荫道下垫面温度及太阳辐射日变化曲线如图2所示。图2林荫道下垫面温度及太阳辐射日变化曲线10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F2a1(a)一号林荫道10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F2a2(b)二号林荫道10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F2a3(c)太阳辐射曲线2.3林荫道湿度场分析测试期间林荫道各测点的空气相对湿度日变化趋势整体较相似。一号林荫道空气相对湿度平均值为44.28%,标准差浮动区间为8.87~11.06,二号林荫道空气相对湿度平均值为52.58%,标准差浮动区间为9.28~11.89。各测点相对湿度最高点出现在7:00—8:00,一号林荫道空气相对湿度最高为69.16%,二号林荫道空气相对湿度最高为75.93%;最低点出现在14:00—17:00,一号林荫道空气相对湿度最低为28.89%,二号林荫道空气相对湿度最低为38.49%。二号林荫道的空气相对湿度平均值比一号林荫道高8.32%,表明行道树冠层的大小对湿度具有较大影响,封闭式林荫空间比开放式林荫空间具有更好的增湿作用。分析林荫环境的湿度变化的标准差,二号林荫道的空气相对湿度日变化波动较大,一号林荫道各点空气相对湿度标准差变化略小。结合图1可得,温度与湿度曲线均于10:00出现升高趋势,根据殷亦佳研究的植物的蒸腾作用规律[10],植物的蒸腾作用与叶片温度、大气温度等环境因素有关。树叶温度比气温高2~10 ℃时,树叶内外蒸汽压差增大,蒸腾速率增大;气温过高时,叶片过度失水,气孔关闭,蒸腾作用减弱。10:00—11:00一号林荫道植物蒸腾作用明显,温度整体下降,湿度增加。11:00太阳辐射增加,温度较高,树叶气孔关闭,蒸腾作用停止,温度再次升高,湿度下降。二号林荫道属于封闭式林荫空间,叶面积指数较高,林荫道空间被树木冠层完全遮蔽,表明蒸腾作用对林荫道的温度具有一定影响,植物冠层高大、绿化与遮阴效果较好,绿化作用对温度场的影响大于植物的蒸腾作用的影响。一号林荫道温度的标准差变化大于二号林荫道,温度与湿度的日变化特征呈负相关,进一步说明林荫道空气温度与空气相对湿度之间存在密切的关联性。林荫道空气相对湿度实测结果如图3所示。图3一号与二号林荫道空气相对湿度日变化曲线10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F3a1(a)一号林荫道10.19301/j.cnki.zncs.2022.05.010.F3a2(b)二号林荫道3结语桂林市高校微气候构成中,行道树的高度及冠层大小对于温度、空气湿度、下垫面均具有不同程度的影响。改善林荫道设计,保证校园绿化率,对于营造良好的校园氛围以及满足师生出行需求具有较大的现实意义。行道树较少,绿化程度较低的开放式林荫空间温度在上午时段会受到植物蒸腾作用的影响,具有高大冠层和高叶面积指数的林荫道具有更加高效的降温作用,能够保证林荫环境温度稳定低于自然温度约3 ℃;行道树冠层较大的林荫空间对于太阳辐射具有较大的吸收率,导致封闭式林荫空间的下垫面温度变化比开放式林荫空间更加缓慢,对太阳辐射的跟随性较低,下垫面温度变化幅度小,稳定性较高;蒸腾作用在影响林荫道的温度的同时对于、林荫道的空气湿度存在正相关影响,封闭式林荫道比开放式林荫道的空气相对湿度高约8%。

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