南京瞻园夏季园林小气候实测分析及舒适度研究

欧晓琪，陈婷婷，丁凌琪，朱恺成，陈 宇

（1 南京农业大学，江苏南京 210095；2 南京农业大学农业部景观设计重点实验室）

随着城市边界的不断蔓延，城市化进程不断加快，城市热岛、雾霾、全球变暖等气候问题日益突出。这些问题不仅导致人类健康出现了问题，也将人拘束在了钢筋混凝土的环境中，使人与自然的关系日渐疏远。人对于现代科技的依赖所导致大量的能源消耗，进一步恶化了现存的环境问题。因此如何在减少现代技术污染的基础上创造宜人环境，成为了急需解决的问题。

园林作为城市重要空间，对于改善城市气候环境有着重要作用。古典园林历史悠久，古代造园师虽没有现代科技的帮助，但通过运用“叠山理水”的手法创造出宜人的园林小气候。通过研究园林小气候与地形、植物、地表和建筑形态等因素之间的关系，分析归纳出古典园林源远流长的造园智慧，借此为现代园林建造提供参考意见。

1 现场实测

以瞻园为例，于2019 年7 月11 日、14 日、15 日9：00-17：00 测试园内各个观测点的温度、湿度、风速3个环境变量（见表1），分析其小气候环境变化规律，探讨园林小气候和景观要素配置之间的关系。同时设计问卷，发放给周围行人游客，分析游人的切身感官体验。

表1 实测天气状况

1.1 测试场地概述

瞻园为江南四大名园之一，是南京现存历史最久的明代古典园林，地处秦淮区，是夫子庙秦淮风光带的重要组成部分。它也是南京地区目前保存最为完好的明代古典园林建筑群。其前身为明朝徐达府邸的一部分；到清朝时成为各任江南布政使办公地；后成为太平天国东王杨秀清居住地。经明、清、太平天国、民国与当代更迭演替，历史背景复杂。

全园面积25100m2，其中建筑面积9600m2，园林绿化面积15500m2。园景由山、水、石共同营造，拥有太平天国历史博物馆展区、水院、草坪区、古建区、西南北3座假山、静妙堂等节点。

1.2 测试点布置

根据对已有相关文献的归纳总结，园林中影响小气候的因素主要有水体、树木和建筑物的遮蔽等。依据园内不同场所的临水状况、遮蔽情况的差异作为选取依据，在树荫下、水边、连廊及凉亭内确定13 个观测点。各测试点的位置见图1，各测试点的概况见表2。

图1 瞻园测点布置

1.3 测量仪器及测试方法

测试方法为定点观测法，在园内各区域布置测量仪器kestrel4000（表3），测量高度距离地面1.5m，设置为每10min 读取1 次数据。测试时间为每日9：00-17：00，观测3 天。测量期间均为天气晴朗多云，伴有微风，避免了极端气象因素的干扰。同时设计问卷，发放给周围行人和游客，并及时回收。后期通过问卷统计软件，进行数据分析。

表2 各测点情况

表3 测试仪器性能参数

2 测试结果与分析

2.1 气温

在日间时间段，太阳辐射对气温的影响显著，在日落后太阳辐射消失，不同材质的储热率差异会导致夜间各区域的温度差异[1]，区域周围的树木、水体都会影响到各区域的温度。对实测期间气温数据进行分析，以每小时取数据平均值，得到园外测点1 与园内测点的比较图（图2），以及各测点空气温度与平均温度比较，通过对瞻园内空气温度实测数值进行分析比较得出以下结论。

图2 园内测点与园外测点1 空气温度比较

图3 各测点空气温度与平均温度比较

如图3 所示，在日间（9：00-17：00）时段内，测点6、8、9、10 的空气温度都高于园内平均温度，其中测点6 空气温度最高。由于测点6 在水边的大假山脚下，无树荫且下垫面为假山的石头材质，在太阳辐射的辐射作用下，测点6的温度明显高于其他区域。测点10 在精妙堂前厅空地上，树荫较少且下垫面为铺地石材，在太阳照射下，温度升高快。测点8 在岁寒亭内，四周植物太多，通风不良，导致温度较高。测点9 在一览阁前厅，也是小片空地，基本无树荫和建筑物的遮蔽，即使旁边是水池，温度还是较高。

综合来看，日间时段的空气温度受太阳辐射的影响较大，区域附近的水体、建筑物遮蔽、植物等因素都会对这一数据产生影响。

2.2 相对湿度

空气相对湿度对人体的热舒适感觉有显著影响[2]，尤其是夏天水岸边凉风习习时带来的水汽明显增加人体舒适感。合适的相对湿度是研究庭院热环境的重要因素之一。

将各测点的空气相对湿度数据进行整理分析，绘制形成相对湿度与园内平均湿度的比较图（图4）。总体来看，各测点的相对湿度差异较大。园外测点1 比园内测点的平均相对湿度更高一些（图5），在温度高的天气，园内的相对湿度就更宜人一些。相对湿度比较中，测点2、3、5 相对湿度高，测点6、10 相对湿度低。

测点2 在环碧山房前工字厅内，为廊内建筑遮荫空间，四周都有植物。测点3 在环碧山房东侧平台，是建筑前的平台空地，四周有建筑围挡，瞻园东入口一直到环碧山房前畅通无阻，形成了一个良好的通风道，风吹向水面所带来更强的蒸散作用也更强一些。测点5在抱石轩楼上，为建筑内部空间，四周植物围绕，形成一个小空间，靠近水面。因此，测点2、3、5 的相对湿度都较高。测点6 在大假山脚下，周围没什么遮挡，较大的风速使该处湿度降低。测点10 在堂前空地上，无植物、无遮蔽，全天太阳曝晒，相对湿度自然较低。因此，测点6、10 的相对湿度低。

图4 各测点相对湿度

图5 园内测点与园外测点1 相对湿度比较

2.3 风速

在炎热的环境中，南京地区夏季的东风、东南风会适当增加人体的舒适感。并且适宜的空气流动可加速水汽的蒸散，起到通风降温的效果。因此通过适宜的空间结构布局调控风速风向，是气候适应性设计策略的重要方面[3]。

总体来说，园外测点1 与园内测点的平均风速差异性不大（图6）。整理各测点风速数据，绘制形成各测点风速与园内平均风速的比较图（图7）。其中测点10、6、8 的风速较高，测点7、12、13 的风速较低。日间太阳辐射使空气升温，而水体的比热容较大，因此，水池四周产生显著温差，促进空气快速流动。而测点10、6、8 都处于大水池旁边，其中测点8 地势较高，容易产生局部“拔风”效应[4]，因而风速高于其他测点。测点7、12、13都贴近建筑，建筑削弱了风速。测点7 在一览阁西侧廊亭内，高于水面1.2m 左右，建筑挡在其东面，空气流通相对较弱。测点12 位于精妙堂边廊，建筑在其北面位，四周植物围挡，空气流动速度小。测点13 在致爽轩内，四周有建筑包围，局部温差较小，空间较封闭，因而在日间的空气流动缓和，表现为风速较低甚至是无风。

图6 园内测点与园外测点1 风速比较

图7 各测点风速

2.4 相关性分析

利用SPASS 软件对各气象因子的相关性进行分析，结果显示：①各观测点的空气温度与相对湿度的Pearson 相关性指数都在-0.7～-1（Sig.＜0.05）之间，呈负相关且强相关，在瞻园内随着温度的上升，空气中含有的水汽显著减少，这说明各测点并未因周边水体情况在温湿度上表现出明显差异（表4）。②各观测点的空气温度与风速之间的显著性Sig.＞0.05，这表明园内的空气温度和风速不相关（表4）。③各观测点的相对湿度与风速的显著性Sig.＞0.05，这表明园内的相对湿度与风速不相关（表5）[5]。

2.5 瞻园小气候空间分布特征

通过对瞻园内空气温度、湿度、风速实测数值进行分析比较，可以发现：

无遮蔽的开敞性空间（如测点1、6、10）在测试期间的空气温度普遍高于封闭性和半开敞性空间。开敞的庭院空间没有植物与建筑物的遮蔽，受到充足的日间太阳光照，温度较高。

封闭性空间（如测点11、13）的相对湿度值略高于其他空间。因光照少，水汽蒸发较慢，四周空气流通速度慢，因此相对湿度较高。受水体影响，近水的测点3、4、12 等相对湿度高于距水体较远的测点。

表4 各测点空气温度与相对湿度、风速间的Pearson 相关系数

表5 各测点相对湿度与风速间的Pearson 相关系数

临水的测点3、4、7 的温度均处于相对较低的水平，这体现出水体的夏季降温作用与树荫、亭廊的遮蔽作用；相对湿度则始终保持在50%～70%，人体热舒适感觉最为适宜。总体来看，测点4 与测点5 在选取的测点空间中微气候最为理想，共同特征为临水、有建筑或植物遮蔽、场地开阔。

3 游人舒适度分析

3.1 问卷概况

本次研究回收调查问卷共320 份，有效问卷290份，参与调查问卷的男性77 名，占总调查人数的27%，女性213 名，占总调查人数的73%。被调查者的年龄大多集中在青年，15～24 岁的人数占比最大，为51%；其次为25～45 岁，占33%；再次为45～64 岁，占9%，这些年龄段的使用者包括学生、上班族、游客、退休人员等，瞻园具有较强的活力，对各个年龄段都具有吸引力[6]。

由于问卷收集有着随机性和不确定性，因此无法保证每个观测点的游客感受都被收集完善。以下主要挑选游客聚集多且填写问卷量较大的观测点进行统计，问卷统计显示，游人对瞻园的整体微气候舒适度较为满意，对观测点舒适感较高的有：观测点12、观测点13、观测点5、观测点4、观测点7、观测点9、观测点11。

3.2 游人舒适度分析

根据温湿度指数（CIi）来计算微气候舒适度，计算方法为CIi=Ti-0.55×（1-RHi）（Ti-14.4）（CI——温湿度指数，T——空气温度，RH——空气相对湿度）[7-8]。在炎热天气，CI 数值越高气候越不舒适；在寒冷天气，CI数值越低越不舒适。由以上公式计算各观测点的舒适度。舒适度排序为：观测点7＞观测点13＞观测点3＞观测点11＞观测点4>观测点12＞观测点5＞观测点8＞观测点10＞观测点2＞观测点9＞观测点6＞观测点1（图8）。由公式得出的舒适度排序与问卷舒适排序基本相同，说明仪器测试的客观微气候舒适度与游人的感官评价舒适度呈正相关。

图8 各观测点温湿度指数

3.3 小结

从整体上看，园外观测点1 的舒适度均低于园内12 个观测点，说明夏季瞻园内所形成的微气候确实能带来避暑降温的作用；从观测点所处的场所上看，综合舒适度最高的观测点13、观测点4 和观测点7，可以发现这些观测点所处场地的共同特征是有建筑或植物遮蔽、场地半开阔至开阔。

4 结论与分析

综合分析瞻园实测数据，可得到以下初步结论：

第一，在测量期间，受水体、植物、建筑及其空间布局的影响，园内各测点的小气候较园外更宜人。园内平均温度、湿度更低，在夏季更符合人体舒适度的要求。

第二，相对湿度与空气温度呈极强的负相关关系。随着温度的上升，相对湿度降低，水体在调节相对湿度方面未见显著作用。各测点的平均相对湿度为6：00 相对最高，在13：00 前后最低。

第三，除个别观测点为开敞空间，风速高会除湿降温外，大部分观测点的相对湿度、空气温度都与风速呈不相关的关系。

第四，遮荫可以有效降低局部温度，对小气候的温度、湿度有显著调节作用，使其更稳定、更宜人。且建筑遮荫相比于植物遮荫，对温度的调节作用更明显。说明合理利用遮荫，可以营造更舒适的园林空间小气候。

第五，将温湿度指数CIi 作为人体热舒适度的评价指标，对舒适度的排序与游人问卷调研结果的排序基本一致。说明在夏季，遮荫、临水、开敞空间与水体能营造最适宜的微气候环境。

通过本次实地观测与数据分析可以发现，不同测点因园林要素及其组合的差异，小气候及游人的热舒适度差异较大。因此，园林布局中各要素的选取与组合，对小气候营造有重要意义，可以显著改善游人的游览体验与空间感受。因根据空间功能，合理安排遮荫比例、水体面积、下垫面材质与空间开敞程度，保证合理舒适的温湿度范围与风速，营造亲和、灵活、舒适的空间。

因场所限制，未能进行全天的实地观测，瞻园各测点的温度、湿度、风速三要素未能被完整地记录。此外，园林要素难以定量研究，只能总体把控、分类讨论，从性质上得出结论，研究结论与指导风景园林的实地设计还有一定差距[9]。