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      西安城市街道活動水平與夏季微氣候要素關聯(lián)研究

      2022-05-30 10:48:04呂書奇李佳慧
      藝術科技 2022年16期
      關鍵詞:關聯(lián)性

      呂書奇 李佳慧

      摘要:微氣候環(huán)境的舒適度對城市街道使用者的活動水平有重要影響。文章通過對西安城市街道進行夏季氣候?qū)崪y、問卷調(diào)查,結合溫段探討活動水平與微氣候要素的關聯(lián)強度和主觀投票對應的微氣候適域。研究結果表明:夏季微氣候要素對街道使用者活動水平的影響強度依次為空氣溫度>太陽輻射>風速>相對濕度;活動代謝量、強度與主觀熱舒適呈階段性關聯(lián),活動時長、人次與主觀熱舒適呈時段性、滯后性關聯(lián);活動者通過自身調(diào)節(jié),可以有效提高自身熱舒適水平,增溫和高溫時段熱舒適區(qū)間為25~28℃,降溫時段為27~33℃;降低氣溫和改善通風可以有效提高街道使用者活動強度,降低日照強度可以有效改善街道靜態(tài)和提高中長時間活動者熱舒適水平。希望文章能為評估夏季街道微氣候提供數(shù)據(jù)支持和設計參考。

      關鍵詞:城市街道;活動水平;微氣候要素;主觀舒適度投票;關聯(lián)性

      中圖分類號:TU119 文獻標識碼:A 文章編號:1004-9436(2022)16-00-03

      隨著我國城市化進程的不斷加快,日益加劇的出行機動化和休閑生活靜態(tài)化等趨勢[1]帶來一系列公共健康問題。城市街道作為城市公共空間體系的重要組成部分,不僅是居民開展步行活動的重要路徑[2],而且是居民參與身體活動的重要場所。因此,營造氣候舒適的街道環(huán)境以促進居民戶外活動,逐漸成為城市規(guī)劃等學科共同關注的課題。

      當前研究主要集中在微氣候要素、空間形態(tài)與活動水平等相關問題上。劉濱誼[3]、趙曉龍[4]等分別以城市廣場、住區(qū)、公園等空間為背景,探討微氣候要素與活動人次、持續(xù)時間的關聯(lián)性;魏宇迪[5]、彭旭路[6]等通過問卷調(diào)查和氣候參數(shù)探討城市戶外空間使用者主觀評價、出席率和實際微氣候的關聯(lián)關系。目前對西安地區(qū)身體活動水平與微氣候要素的關聯(lián)研究相對較少,現(xiàn)有微氣候評價多采用客觀熱舒適指標,對活動主體主觀評價與微氣候要素的關聯(lián)關系有待探討。

      針對西安夏季不利氣候條件導致的城市街道時空利用率下降、局部熱環(huán)境危害等問題,本文以延長戶外活動舒適時段、提高活動水平為目標,探討以下問題。

      問題1:身體活動水平與不同微氣候要素的關聯(lián)強度是否不同?是否存在適域?

      問題2:微氣候要素與活動者主觀評價是否存在關聯(lián)性?關聯(lián)特征如何?

      1 研究內(nèi)容及方法

      研究時間選取2019年8月11日前后的無云晴好天氣進行,以獲得盡量廣泛的身體活動情況。研究區(qū)域選取西安市建設路東段及其周邊街道,區(qū)域內(nèi)街道類型多、可達性高,使用者多為周邊居民、學生及上班族,身體活動多樣。

      氣候測試時段為0:00~24:00,測試儀器見表1,提前在研究區(qū)內(nèi)布置測試桿,在1.5 m處布點代表活動者高度;身體活動水平采集與氣候?qū)崪y同步進行,記錄測點附近的人流量并對街道使用者隨機進行問卷調(diào)查。其中,身體活動代謝當量的判定①基于上海體育學院《身體活動匯編(漢英對照版)》的取值。

      2 身體活動水平與微氣候要素關聯(lián)性分析

      2.1 活動人次與微氣候全要素關聯(lián)性分析

      根據(jù)實測結果,將全天分為四個時段(見表2)。對采集數(shù)據(jù)進行可靠性分析和相關性分析②,結果具有較高的內(nèi)在一致性(0.7<α<0.98)。從全天來看,活動人次與多數(shù)微氣候要素不存在關聯(lián)性,其人流量變化主要受居民潮汐通勤影響??諝鉁囟群吞栞椛鋵θ舜蔚挠绊懭缦拢焊邷貢r段與活動人次顯著負相關(r<-0.4),降溫時段與活動人次顯著正相關(r>0.6)。結合實測數(shù)據(jù),當下午空氣溫度低于35℃、太陽輻射量低于160 W/m2時,活動人次明顯增加。

      2.2 活動時長與微氣候全要素關聯(lián)性分析

      從整體來看,活動時長僅與空氣溫度存在弱相關(r<0.4),但不同活動時長與微氣候要素均存在關聯(lián)且具有差異性。少于10 min的短時間活動與空氣溫度呈正相關(r>0.4),與相對濕度、太陽輻射呈負相關(r<-0.4);10~60 min的中短時間活動與空氣溫度呈正相關(r<0.4),與其他要素呈負相關(r>-0.4);超過60 min的長時間活動與相對濕度呈負相關(r>0.4),與其他要素呈正相關(r<0.4)。街道長時間活動主體由街邊商販和休閑的老人組成,他們大多在白天活動且會主動選擇有遮陰的場地。當街道空氣溫度低于34℃,太陽輻射量低于600 W/m2且能提供太陽輻射量低于170 W/m2的遮蔭空間時,活動時長明顯延長。

      2.3 活動代謝與微氣候全要素關聯(lián)性分析

      活動總體代謝量與太陽輻射、空氣溫度、風速呈極顯著負相關(r<-0.4),與相對濕度呈極顯著正相關(r>0.6)。活動代謝量與微氣候要素的關聯(lián)性存在階段性差異:增溫和高溫時段,空氣溫度與活動代謝量呈顯著負相關(r>0.4);降溫時段,隨著太陽高度降低,太陽輻射量下降,活動代謝量明顯增加(y=-0.0233x+3.7291,R2=0.0097)。由于活動代謝量受主體自身因素影響較大,因此在降溫階段呈現(xiàn)出不同于增溫和高溫時段的適應力。

      2.4 活動強度與微氣候全要素關聯(lián)性分析

      整體來看,空氣溫度、太陽輻射對活動強度的影響依舊最大(|r|>0.4)。隨著活動強度的提高,活動者對日照環(huán)境和熱環(huán)境的要求逐漸降低。中及以下強度活動呈現(xiàn)一定的曬、熱不耐特征(rmrt<-0.8,ra<-0.4),體現(xiàn)出該強度區(qū)間的活動者對活動場地的遮陰需求較強。極高強度活動呈現(xiàn)出顯著的耐熱和不耐濕特征(ra>0.4,rRH<-0.4),與中高強度活動的耐熱和不耐風不同。當溫度低于33℃時,活動強度明顯提高。極高強度活動以學生放學后的跳繩和球類活動為主,因此該群體活動時段多為降溫時段,日照強度處于全天較低的水平。受地域氣候和活動時段影響,強日照和高溫對中及以上強度活動的影響遠大于高濕和風速。

      3 身體活動水平與主觀舒適度關聯(lián)性分析

      3.1 微氣候要素與舒適度投票相關性分析

      在調(diào)查問卷中設計微氣候舒適度投票,為防止被訪者對選項產(chǎn)生誤讀,四類微氣候因素投票均選用5級標度③進行。受訪者為西安市本地人或在西安市生活超過12個月的人,年齡段構成總體以中老年為主;八成受訪者選擇短袖長褲或長袖短褲,長袖長褲以學生校服和工作制服為主;體型多為正常體型。

      所有受訪者的微氣候要素感覺投票的平均數(shù)和中位數(shù)分別如下:總體熱舒適投票(TCV)-0.14和0,日照感覺投票(RSV)0.51和0,熱感覺投票(TSV)0.69和1,濕感覺投票(HSV)-0.09和0,風感覺投票(WSV)-0.34和0,說明總體舒適度、濕感覺和風感覺適中,熱感覺偏高,日照感覺在日落前偏高。

      在關聯(lián)性分析方面,除熱感覺外,其余三項投票與其對應的微氣候因子關聯(lián)性佳(|r|<0.8)。TCV與微氣候因子均具有極顯著相關性,關聯(lián)強度依次為空氣溫度>太陽輻射>風速>相對濕度。增溫時段,TSV、RSV、WSV與對應微氣候要素呈極顯著正相關(r<0.6)。高溫時段,僅WSV與風速具有顯著正相關(r<0.4)。降溫時段,RSV、WSV與對應微氣候要素呈極顯著正相關(r>0.4)。以上表明,街道活動者在面對高溫、強日照等不利環(huán)境時,能通過調(diào)整活動時段、選擇遮陰或通風空間、提高熱預期等方式來提高自身微氣候舒適度。

      3.2 活動水平與微氣候舒適度關聯(lián)特征

      對TCV與身體活動水平測度進行相關性分析,明確二者具有相關性并呈階段性差異:高溫和降溫時段,活動代謝量、強度、時長與TCV呈顯著負相關(r>-0.6);增溫時段,活動時長與TCV呈顯著正相關(r>0.6)。

      通過活動水平與主觀舒適度評價結果的時變化折線圖,進一步對二者進行雙變量擬合分析,發(fā)現(xiàn)活動代謝量、強度與主觀熱舒適呈階段性關聯(lián),活動時長、人次與主觀熱舒適呈時段性、滯后性關聯(lián)。增溫時段,各測點熱舒適區(qū)間對應時段在6:00~9:00,空氣溫度為25~27.5℃,太陽輻射量低于167 W/m2。

      10:00~18:00,大多數(shù)測點處于非舒適水平,空氣溫度高于30℃,通常伴隨3小時及以上的日照時長,太陽輻射量最高可達978 W/m2,除工作者外,活動者平均活動時長減少約30 min,平均活動代謝量降低約0.9 METs,平均活動強度由中降至低;處于陰影區(qū)的測點熱舒適均高于日照區(qū)測點,雖空氣溫度最高接近40℃,但太陽輻射量最高不超過60 W/m2,且伴有微風(V<2.68 m/s),街道活動類型以坐憩等靜態(tài)活動為主。降溫時段,各測點舒適度均開始上升,19:00處于適中水平,空氣溫度低于33℃,但活動代謝量均值在3.09~4.36 METs,平均活動強度達到中等水平,平均活動時長增加至20~45 min。

      4 結語

      研究證實,活動水平與微氣候要素存在關聯(lián),且存在不同強度和階段差異性特征。研究結果可為城市小氣候研究提供樣本和數(shù)據(jù)參考。本文在實驗流程設計和基礎理論研究方面仍存在一定局限性,如采樣空間較為單一,街道空間形態(tài)、構成要素、主體熱偏好等影響因素對研究結果的影響程度有待進一步探究,對西安地區(qū)冬季相關微氣候的舒適度研究也有待開展。

      參考文獻:

      [1] 馬向明.健康城市與城市規(guī)劃[J].城市規(guī)劃,2014,38(3):53-55,59.

      [2] 魯斐棟,譚少華.建成環(huán)境對體力活動的影響研究:進展與思考[J].國際城市規(guī)劃,2015,30(2):62-70.

      [3] 劉濱誼,魏冬雪,李凌舒.上海國歌廣場熱舒適研究[J].中國園林,2017,33(4):5-11.

      [4] 趙曉龍,卞晴,趙冬琪,等.基于微氣候效應的寒地城市公園規(guī)劃設計研究[M].北京:科學出版社,2019:38-48.

      [5] 魏宇迪,李鹍.武漢市夏季室外環(huán)境熱舒適度主觀評價研究[J].城市建筑,2020,17(10):71-76.

      [6] 彭旭路.城市街道夏季動態(tài)熱舒適:以上海黃金城道步行街為例[J].科學技術與工程,2022,22(25):11170-11178.

      作者簡介:呂書奇(1998—),女,山東青島人,碩士在讀,研究方向:風景園林小氣候、風景園林規(guī)劃與設計。

      李佳慧(1997—),女,河南安陽人,博士在讀,研究方向:風景園林歷史與理論、風景園林規(guī)劃與設計。

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