海绵城市热岛效应生成机制与植物配置缓解方法

海绵城市热岛效应生成机制与植物配置缓解方法

发表时间：2019-07-31T10:11:50.230Z 来源：《城镇建设》2019年第9期作者：程琳钰[导读] 加大城市热岛效应研究，对改善人民居住环境，改善城市生态系统，实现城市可持续发展等具有十分重要的意义。合肥市市政设计研究总院有限公司，安徽合肥 230000摘要：随着我国城镇化的加速，生态治理与防护已成为城市规划的主要研究内容之一。其中，城市热岛效应是目前面临较为严峻的问题之一。城市热岛效应是指随着城镇化的加速，城市区域内的气温高于郊区气温的现象。热岛效应是城市化的结果，使得城区年平均气温与郊区相差较大。随着城市化进程的加快，以及全球变暖的影响，城市热岛效应越来越强烈，对人们的生产生活产生的影响也越来越大。

因此，加大城市热岛效应研究，对改善人民居住环境，改善城市生态系统，实现城市可持续发展等具有十分重要的意义。

关键词：海绵城市；热岛效应；植物配置缓解

前言

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容，是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现，也是今后中国城市建设的重大任务。

1.海绵城市的作用

1.1减少城市内涝

海绵城市本质上是一种生态环境的优化建设，让城市的水系可以有所增加，进而让城市绿化得到充分改善，提高城市的渗水能力，让城市利用自身的生态手段，在降雨量大的时期，让雨水及时在城市中下渗，避免内涝对广大居民产生影响。

1.2保护城市自身水资源

现阶段，城市人口呈现明显增长趋势，导致城市用水面临着一定的紧张局面，而且随着水资源污染以及浪费现象变得更加严重，城市用水陷入一定的困境。海绵城市能够营造出更加合理的生态环境，让污水得到迅速净化，减少污水对生态的影响，让城市的生态得到更好的改善，使城市清洁度得到有效提升。海绵城市对城市本身就具备的水源有着一定的保护作用，将以往以排为主的方式进行了转变，海绵城市并不是对雨水进行排放，而是有选择性地吸收和过滤。

2海绵城市热岛效应生成机制

2.1城市硬化地面的持续扩大

在城市建设过程中，不断增加的城市硬化地面存在非常高的热导纳、热导率以及热容量。同时，硬质地面使得地表水的蒸腾量极具减少，这样就难以将地球表面相应热量及时的发散出去。长期持续过程中，城市地表的热量不断累积，导致地表面温度上升。

2.2人为各种活动产生大量热量

城市当中的工业生产、日常生活、商业以及交通运输都是重要的热量来源。同时，在城市化不断发展当中，人口聚集、车辆增多、生产设备大量增加等速度都要比热能转化的实际效率要高，使城市热量难以及时散发，造成城市温度持续上升，这一现象在温度较高的季节尤为明显。

2.3热环境的承载力下降

随着城镇化建设，大量水系和绿地被填埋和破坏。植被具有持续消耗热量功能和强大的蒸腾作用，能够实现热量的有效消耗，此外植物对于地表的覆盖也能够遮挡阳光直射地面，减少地面对于热辐射的吸收量，同时植物的间隙目睹能够进行区域微气候的调节，因此，被破坏了绿地和水体的城市对于热环境的承载力将产生巨大影响。

3.海绵城市热岛效应缓解

3.1透水铺装对热岛效应的缓解作用

透水铺装相较于混凝土沥青路面，减少了城市硬化地面比例，透水铺装中的水分在蒸发过程中带走了空气中的大量热量。蒸发的水蒸气还增加了空气湿度，进一步降低热量，缓解了城市热岛效应。利用热岛强度评估指标，对比传统模式与海绵规划方案在热岛强度上的差异，研究发现海绵城市措施中的绿色屋顶、下凹绿地和透水铺装能够在一定程度上缓解热岛强度。透水铺装可以在一定程度上减缓热岛效应。海绵城市通过透水铺装代替混凝土沥青等硬化铺装，可以减少城市硬质下垫面的比例，同时海绵城市建设模式中的水体、绿地等冷源面积的比例增加共同缓解了热岛效应。

3.2海绵城市绿色设施对热岛效应的缓解作用

绿色设施（如图2所示）不仅影响城市区域尺度气候条件，而且直接影响到周边的热环境条件，通过改善城市下垫面的热属性，从而达到缓解热岛效应的效果。研究表明植被覆盖度与温度存在明显的负相关关系，即植被覆盖程度越低，温度越高，反之亦然。海绵城市的绿色设施通过生态滞留设施、下凹式绿地、绿色屋顶等技术手段，可以大大增加绿化面积，而绿化率的提高可以明显改善城市热环境。首先，植物可以通过蒸腾作用吸收大量的热，还可以通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，抑制温室效应，释放氧气，从而达到降温的效果。其次，绿地中的水体比热容较大，可以控制温度快速升高。

最后，植物可以滞留大气中的粉尘，减少太阳辐射热的吸收，进一步发挥削减热岛效应的作用。因此，绿地的温度比其他表面的温度低。另外，城市绿地的类型分为多种，大体上分为乔木林、乔灌林、灌丛和草地四种。不同绿地类型对城市热环境的缓解效果有明显差异。通过实地观测获取温度和湿度数据，用温度变化指数和湿度变化指数计算公式等方法可以得出最后结论：无论降温效应还是增湿效应，乔木林>乔灌林>灌丛>草地。

因此，为了减缓城市热岛效应的影响，在绿地建设中，城市应增加乔木林、乔灌林建设的面积，减少灌丛和草地建设面积。同时结合植物配置，采用植物群落的方式进行种植，在保证植物根系数量的情况下，便于48小时内雨水渗透速度和植物根系的吸水速度。此外，绿地降温效率还受植物覆盖单元面积的影响，植物覆盖单元面积越大，降温效果越好。也可以为此可以采用多层次植物配置的方式，上层空间采用大树冠的大乔木，中层空间种植灌木群落，增加植物叶面覆盖量，下层空间种植景观效果较好的海绵城市绿地所适合的草本植物，在上增加植物蒸腾作用，在地表部分充分发挥植物的固碳和雨水处理功能，形成立体式植物配置空间，在景观效果方面也具有良好的效果。

3.3海绵城市专项规划对热岛效应的缓解作用

城市结构布局是影响城市生态环境质量的最重要的因素之一，合理规划城市下垫面结构，不仅增加城市绿地面积，降低地表热量，还可以将外围的风源引入城市，提高城市生态系统的自我调节能力。研究表明，城市绿地调节功能不仅与绿地面积有关，还与绿地类型、绿地群落结构有关。海绵规划强调在保证绿地率的基础上，优化绿地、河道等布局，形成区域性的排水、防洪等廊道，保证绿地冷源效应的同时，增强空气对流对热岛的缓解作用。

因此，在海绵城市理念的指导下，应当合理规划调整城市结构布局，调整城市建筑密度，保证城市开发前与后的水文特征不变，保护城市生态绿地不被侵蚀，改变传统城市格局，通过规划绿线、蓝线的方式保护城市生态空间，与绿地公园一道形成控制城市热岛的绿化体系。

结语

在海绵城市建设过程中，需要全面掌握热岛效应生成机制，针对性的在建设当中进行合理规避，并通过建设城市湿地公园、下沉式绿地，增加城市屋顶绿化面积等手段改善城市热环境，同时结合针对性的植物配置的方法最终达到全面缓解热岛效应的目的。

参考文献

[1]陈宏,周雪帆,戴菲,等.应对城市热岛效应及空气污染的城市通风道规划研究[J].现代城市研究,2014(7):24-30.

[2]陈利顶,孙然好,刘海莲.城市景观格局演变的生态环境效应研究进展[J].生态学报,2013,33(4):1042-1050.