一種河流微氣候調節服務評估方法

王易倩 李渝媚 林雅如

摘要：河流對局部微環境具有很強的影響作用，目前沒有完整的鄉村地區河流微氣候調節評估方法。本研究主要從人體、建筑和植被三個方面展開研究，將涉及到建筑環境學、人工環境學、景觀水體、流體力學、傳熱學等相關學科的知識和理論。通過實地考察、理論分析、初步設計及模型構建、軟件模擬和最終改良的方法來進行研究，最終研究出一套適用于鄉村河流微氣候調節的指標體系，為美麗鄉村生態宜居環境的規劃和建設提供理論支持。

關鍵詞：河流;微氣候調節;評估方法

引言：

鄉村河流是實現鄉村振興戰略總要求過程中不可忽視的自然生態要素，它不僅具有時空尺度效應，還對諸多因素有著長期調節作用。鄉村河流是自然生態環境的重要組成要素，但在工業化和城鎮化的不斷沖擊下，大多數的鄉村河流受到人類活動的強烈干擾，出現了生態功能退化、自然性降低、生物多樣性減少等生態環境危機，鄉村河流景觀適宜性的降低、鄉村水文化喪失、景觀滿意度不高等社會問題，制約著人與河流關系的可持續發展。

一、項目的研究內容、研究目標、意義

1.研究內容

本項目主要以鄉村河流微氣候效應為研究對象，借助于CFD、ENVI-met數值模擬軟件等，探討和分析河流對人居環境的微氣候效應、不同河流布局對人居環境微氣候影響的差異，綜合總結、建立適用于河流微氣候調節服務評估方法。

主要研究內容如下：

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

（2）研究河流對建筑物外圍熱環境的影響。首先運用ENVI-met對河流展示基地建筑外圍的熱環境進行模擬并與實測結果對比，以驗證ENVI-met在模擬河流影響下的建筑外圍熱環境的可行性和準確性。此后調整對河流的各影響因子的參數值進行模擬分析。結合調研、實測和模擬結果，提出基于河流對建筑物外圍熱環境影響的指標。

（3）研究河流對植被的影響。首先，植物是變化的，它們隨季節和生長的變化不停地改變其色彩、質地、葉叢疏密等全部的特征。植物的生長受到土壤肥力、土壤排水、光照、風力以及濕度等的影響同時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環境，從而影響植被的生態效應。通過實地考察河流周邊地區植被的種類、生長密度、土壤溫濕度，通過調整參數進行模擬分析。結合調研、實測和模擬結果，提出基于河流對周邊植被影響評估的指標。

（4）基于前期提出的評價指標，初步建立綜合評價公式，并通過調整影響因子等參數值，進行模擬分析公式的合理性、可行性。并根據模擬結果進行優化、改進。

2.研究目標

通過對國內在河流微氣候調節服務評估理論和方法的研究，分析目前河流微氣候調節服務評估方法的優點和不足，將人體、建筑、植被三方面因素整合為一個整體，構建適用于河流微氣候調節服務評估指標較完整體系，開展河流微氣候調節服務評估方法研究。

3.研究意義

在對自然、生物和社會等要素影響下，構成了其獨特的人地關系與鄉村水文化。主張人地和諧、公眾參與、循環設計、尺度效應的河流微氣候調節服務評估方法與技術對鄉村河流規劃工作具有指導性意義。首先，在人地關系和諧思想下，鄉村河流是一個由地理要素、生物要素、社會要素、經濟要素、行為要素與人文要素交錯構成的動態結構，實現產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕的前提是協調各要素的關系，以保障人類與河流關系的可持續發展，重構鄉村水文化;其次，實現鄉村振興總要求的關鍵是有效治理、設計，將河流微環境調節服務評估方法論運用于鄉村河流規劃全過程，強調規劃策略的制定應基于鄉村河流景觀的演變機制與現狀的認知，該方法論有利于降低尺度效應和規劃不確定性因素的影響，提高規劃方案的前瞻性，達到有效治理的目的;當前，在鄉村振興戰略背景下，河流微環境調節服務評估方法，可以為實現鄉村河流的可持續發展提供科學依據，對創新鄉村河流規劃體系具有重要意義。

二、鄉村振興戰略下鄉村河流現狀分析

長期以來，城市、鄉村河流不僅具有水利、資源、景觀娛樂等經濟功能，而且對于改善城市、鄉村環境等具有不可替代的生態作用。尤其是隨著“城市熱島”效應的不斷加劇，給人類的日常生活帶來了極大的危害，使河流的“冷島效應”也越來越受到學者們的關注，認為河流是緩解熱環境的重要手段。Yoon等人利用CFD數值模擬工具，比較探討了城市有無河流這兩種情況下的氣溫特征，發現河流的降溫幅度最高可達1.6℃。Mou等人認為水體降溫機理主要有兩種：冷水面和風道，前者是由于水體中的大量蓄熱所致，后者風路徑機制激活了垂直通風，并將涼風引入。大多數研究集中在蒸發冷卻，即水體通過蒸發在空氣和水之間傳遞熱量來改變周圍的熱環境。關于河流與風道的關系，韓國首爾市清溪川的改造項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流動來傳輸熱量，因此其自身的溫度更加容易保持在較低的水平，對周邊的微氣候效應所發揮的作用也會更大。

鄉村振興戰略下鄉村河流存在的問題：

（1）鄉村河流受人類干擾，河流生態系統受到破壞。

（2）人類活動加速了鄉村河流空間中人地關系的解構。

（3）忽視、無法系統地評估鄉村河流微氣候調節的尺度效應，使規劃工作常面臨不確定性帶來的規劃失效問題。

結束語：

綜上所述，可見當前的學者主要研究了城市河流微氣候的影響，但是在自然環境和植被覆蓋率方面，鄉村和城市差距較大，關于鄉村河流微氣候方面的研究較少。此外，這些研究都是針對單個指數對河流微氣候調節服務進行評估，還沒有完整的河流微氣候調節評估方法。因此，本項目旨在研究出一套考慮多方因素的河流微氣候調節指標體系，為鄉村生態宜居環境的規劃和建設提供理論支持。

參考文獻：

[1]曹相生，林齊，孟雪征，等.韓國首爾市清溪川水質恢復的經驗與啟示[J].給水排水動態，2007（6）：8-10.

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