一種河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法

王易倩 李渝媚 林雅如

摘要：河流對(duì)局部微環(huán)境具有很強(qiáng)的影響作用，目前沒(méi)有完整的鄉(xiāng)村地區(qū)河流微氣候調(diào)節(jié)評(píng)估方法。本研究主要從人體、建筑和植被三個(gè)方面展開(kāi)研究，將涉及到建筑環(huán)境學(xué)、人工環(huán)境學(xué)、景觀水體、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和理論。通過(guò)實(shí)地考察、理論分析、初步設(shè)計(jì)及模型構(gòu)建、軟件模擬和最終改良的方法來(lái)進(jìn)行研究，最終研究出一套適用于鄉(xiāng)村河流微氣候調(diào)節(jié)的指標(biāo)體系，為美麗鄉(xiāng)村生態(tài)宜居環(huán)境的規(guī)劃和建設(shè)提供理論支持。

關(guān)鍵詞：河流;微氣候調(diào)節(jié);評(píng)估方法

引言：

鄉(xiāng)村河流是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略總要求過(guò)程中不可忽視的自然生態(tài)要素，它不僅具有時(shí)空尺度效應(yīng)，還對(duì)諸多因素有著長(zhǎng)期調(diào)節(jié)作用。鄉(xiāng)村河流是自然生態(tài)環(huán)境的重要組成要素，但在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的不斷沖擊下，大多數(shù)的鄉(xiāng)村河流受到人類(lèi)活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾，出現(xiàn)了生態(tài)功能退化、自然性降低、生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境危機(jī)，鄉(xiāng)村河流景觀適宜性的降低、鄉(xiāng)村水文化喪失、景觀滿(mǎn)意度不高等社會(huì)問(wèn)題，制約著人與河流關(guān)系的可持續(xù)發(fā)展。

一、項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)、意義

1.研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目主要以鄉(xiāng)村河流微氣候效應(yīng)為研究對(duì)象，借助于CFD、ENVI-met數(shù)值模擬軟件等，探討和分析河流對(duì)人居環(huán)境的微氣候效應(yīng)、不同河流布局對(duì)人居環(huán)境微氣候影響的差異，綜合總結(jié)、建立適用于河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法。

主要研究?jī)?nèi)容如下：

（1）河流微氣候效應(yīng)的研究方法的現(xiàn)狀，影響河流氣候效應(yīng)的影響因子。影響因子的選擇主要集中為水體本身的指標(biāo)要素、水體所在環(huán)境的空間要素。本研究將河流周邊環(huán)境的微氣候影響因素確定為：微環(huán)境因子、河流形態(tài)要素因子、河流周邊環(huán)境的空間要素因子、距離因子四大類(lèi)。

（2）研究河流對(duì)建筑物外圍熱環(huán)境的影響。首先運(yùn)用ENVI-met對(duì)河流展示基地建筑外圍的熱環(huán)境進(jìn)行模擬并與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比，以驗(yàn)證ENVI-met在模擬河流影響下的建筑外圍熱環(huán)境的可行性和準(zhǔn)確性。此后調(diào)整對(duì)河流的各影響因子的參數(shù)值進(jìn)行模擬分析。結(jié)合調(diào)研、實(shí)測(cè)和模擬結(jié)果，提出基于河流對(duì)建筑物外圍熱環(huán)境影響的指標(biāo)。

（3）研究河流對(duì)植被的影響。首先，植物是變化的，它們隨季節(jié)和生長(zhǎng)的變化不停地改變其色彩、質(zhì)地、葉叢疏密等全部的特征。植物的生長(zhǎng)受到土壤肥力、土壤排水、光照、風(fēng)力以及濕度等的影響同時(shí)也改變著這些微氣候因素的情況。而河流又影響著植被的生長(zhǎng)環(huán)境，從而影響植被的生態(tài)效應(yīng)。通過(guò)實(shí)地考察河流周邊地區(qū)植被的種類(lèi)、生長(zhǎng)密度、土壤溫濕度，通過(guò)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行模擬分析。結(jié)合調(diào)研、實(shí)測(cè)和模擬結(jié)果，提出基于河流對(duì)周邊植被影響評(píng)估的指標(biāo)。

（4）基于前期提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)，初步建立綜合評(píng)價(jià)公式，并通過(guò)調(diào)整影響因子等參數(shù)值，進(jìn)行模擬分析公式的合理性、可行性。并根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。

2.研究目標(biāo)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)在河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估理論和方法的研究，分析目前河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，將人體、建筑、植被三方面因素整合為一個(gè)整體，構(gòu)建適用于河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估指標(biāo)較完整體系，開(kāi)展河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法研究。

3.研究意義

在對(duì)自然、生物和社會(huì)等要素影響下，構(gòu)成了其獨(dú)特的人地關(guān)系與鄉(xiāng)村水文化。主張人地和諧、公眾參與、循環(huán)設(shè)計(jì)、尺度效應(yīng)的河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法與技術(shù)對(duì)鄉(xiāng)村河流規(guī)劃工作具有指導(dǎo)性意義。首先，在人地關(guān)系和諧思想下，鄉(xiāng)村河流是一個(gè)由地理要素、生物要素、社會(huì)要素、經(jīng)濟(jì)要素、行為要素與人文要素交錯(cuò)構(gòu)成的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕的前提是協(xié)調(diào)各要素的關(guān)系，以保障人類(lèi)與河流關(guān)系的可持續(xù)發(fā)展，重構(gòu)鄉(xiāng)村水文化;其次，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興總要求的關(guān)鍵是有效治理、設(shè)計(jì)，將河流微環(huán)境調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法論運(yùn)用于鄉(xiāng)村河流規(guī)劃全過(guò)程，強(qiáng)調(diào)規(guī)劃策略的制定應(yīng)基于鄉(xiāng)村河流景觀的演變機(jī)制與現(xiàn)狀的認(rèn)知，該方法論有利于降低尺度效應(yīng)和規(guī)劃不確定性因素的影響，提高規(guī)劃方案的前瞻性，達(dá)到有效治理的目的;當(dāng)前，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，河流微環(huán)境調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估方法，可以為實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村河流的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)創(chuàng)新鄉(xiāng)村河流規(guī)劃體系具有重要意義。

二、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下鄉(xiāng)村河流現(xiàn)狀分析

長(zhǎng)期以來(lái)，城市、鄉(xiāng)村河流不僅具有水利、資源、景觀娛樂(lè)等經(jīng)濟(jì)功能，而且對(duì)于改善城市、鄉(xiāng)村環(huán)境等具有不可替代的生態(tài)作用。尤其是隨著“城市熱島”效應(yīng)的不斷加劇，給人類(lèi)的日常生活帶來(lái)了極大的危害，使河流的“冷島效應(yīng)”也越來(lái)越受到學(xué)者們的關(guān)注，認(rèn)為河流是緩解熱環(huán)境的重要手段。Yoon等人利用CFD數(shù)值模擬工具，比較探討了城市有無(wú)河流這兩種情況下的氣溫特征，發(fā)現(xiàn)河流的降溫幅度最高可達(dá)1.6℃。Mou等人認(rèn)為水體降溫機(jī)理主要有兩種：冷水面和風(fēng)道，前者是由于水體中的大量蓄熱所致，后者風(fēng)路徑機(jī)制激活了垂直通風(fēng)，并將涼風(fēng)引入。大多數(shù)研究集中在蒸發(fā)冷卻，即水體通過(guò)蒸發(fā)在空氣和水之間傳遞熱量來(lái)改變周?chē)臒岘h(huán)境。關(guān)于河流與風(fēng)道的關(guān)系，韓國(guó)首爾市清溪川的改造項(xiàng)目完全能夠給予證明。將封蓋河流表面的水泥板拆掉后，由于河道表面更加平整，不僅周邊夏季的平均氣溫下降了0.4℃，而且平均風(fēng)速提高了0.2m/s。河流與靜止水體相比較而言，由于河流還可以通過(guò)流動(dòng)來(lái)傳輸熱量，因此其自身的溫度更加容易保持在較低的水平，對(duì)周邊的微氣候效應(yīng)所發(fā)揮的作用也會(huì)更大。

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下鄉(xiāng)村河流存在的問(wèn)題：

（1）鄉(xiāng)村河流受人類(lèi)干擾，河流生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。

（2）人類(lèi)活動(dòng)加速了鄉(xiāng)村河流空間中人地關(guān)系的解構(gòu)。

（3）忽視、無(wú)法系統(tǒng)地評(píng)估鄉(xiāng)村河流微氣候調(diào)節(jié)的尺度效應(yīng)，使規(guī)劃工作常面臨不確定性帶來(lái)的規(guī)劃失效問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，可見(jiàn)當(dāng)前的學(xué)者主要研究了城市河流微氣候的影響，但是在自然環(huán)境和植被覆蓋率方面，鄉(xiāng)村和城市差距較大，關(guān)于鄉(xiāng)村河流微氣候方面的研究較少。此外，這些研究都是針對(duì)單個(gè)指數(shù)對(duì)河流微氣候調(diào)節(jié)服務(wù)進(jìn)行評(píng)估，還沒(méi)有完整的河流微氣候調(diào)節(jié)評(píng)估方法。因此，本項(xiàng)目旨在研究出一套考慮多方因素的河流微氣候調(diào)節(jié)指標(biāo)體系，為鄉(xiāng)村生態(tài)宜居環(huán)境的規(guī)劃和建設(shè)提供理論支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹相生，林齊，孟雪征，等.韓國(guó)首爾市清溪川水質(zhì)恢復(fù)的經(jīng)驗(yàn)與啟示[J].給水排水動(dòng)態(tài)，2007（6）：8-10.

[2]劉京，朱岳梅，郭亮，等.城市河流對(duì)城市熱氣候影響的研究進(jìn)展[J].水利水電科技進(jìn)展，2010，30（6）：90-94.