降温调节服务供需视角下的街区绿色基础设施精准调控研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cr_idealism
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近年来,在全球高度城市化的进程中,城市系统常常会受到自然和人为灾害等突发性的干扰,气候变化是(Climate Change,简称CC)是当代社会最紧迫的威胁之一,高温热浪对人类社会和生态系统产生的不利影响事件频发,城市热岛效应的加剧导致城市热环境逐渐恶化,高温灾害是当前主要的城市问题之一,不仅影响城市人居环境质量和居民日常的户外生活,而且威胁到城市能源消耗、生态系统运行以及社会经济的可持续发展。在城市双修和韧性城市的双重背景下,绿色基础设施(Green Infrastructure,简称GI)作为一种基于自然的解决方案,利用自然生态系统,引导一系列的生命空间单元做功,提供综合的生态系统服务,通过适应性的方法有效解决复杂问题,特别是针对高温气候方面的城市病问题,城市GI具有显著的降温能力,其提供的降温调节服务能有效缓解城市高温风险,提高人的热舒适度。作为韧性城市的重要支撑,城市绿色基础设施由于受制于城市工程式的设计方式,其自然适应性和调控性会被削弱,因此在应对城市系统中发生的自然或人为灾害时,可能会出现生态系统的自我调节能力不足,设计不合理的情况,进而会影响城市韧性并对生态系统服务造成压力。当前的大多研究聚焦于区域尺度上GI缓解热岛效应,而在微尺度上GI如何避免生态系统负面服务、发挥精准的最佳降温调节效益是亟待解决的问题,在高度城市化中具有重要的现实意义。从生态系统服务供需视角确定降温调节服务的空间优先级,并针对当前城市存在的具体问题,识别出其存在的具体区域位置,能够帮助实现城市可持续发展的总体目标。本研究通过分析梳理当前降温调节服务供需错配、绿色基础设施降温调节策略以及人体热舒适度等相关文献,提供了一套降温调节服务供需视角下的街区绿色基础设施精准调控温度的方法,即深化降温调节服务评估框架——识别降温调节服务额外需求优先级空间——提出降温目标——实施基于降温需求的GI调控策略——模拟验证策略效益,为街区尺度下的城市微气候精细调节提供了思路,同时为GI规划调控与城市有机更新相结合提供了可实施的参考路径。并且,本研究以武汉市武昌区为例,对该套调控方法进行了实证探讨。主要研究成果有:(1)降温调节服务供需视角下,本研究构建了街区尺度的降温调节服务的评价指标体系。首先引入自然灾害风险评估框架,以武昌区行政街道为基本单元进行高温灾害风险级别排序,高温灾害风险最高的街区为中华路街区,位于武昌区的中心,再将该街区的生活网格作为基本单元,引入街区热环境相关因素,叠加降温调节服务需求和供应,量化降温调节服务额外需求,负值表示网格无降温需求,场地本身已有的GI能够满足;正值则表示供小于求,且正值越大,降温需求越强。(2)在降温调节服务供需总图中,本探究识别出西城壕010生活网格的额外需求量为最大,其表现为高需求低供应的态势,此地块亟须基于降温需求的GI策略的精准调控。(3)本研究通过梳理文献,确定以户外热舒适度指数——生理等效温度(Physiological Equivalent Temperature,简称PET)为降温成效的衡量标准,高于41℃被认为处于高温灾害风险中,因此提出的降温调节目标是将西城壕010网格地块的户外PET值降至41℃以下。(4)本研究通过实地调研,对西城壕010地块的现状概况进行了分析,该网格为青龙巷传统风貌片区,老旧生活棚户区内居住人口较多,多从事小型商铺售卖等工作,活动强度大,内部的建筑多为2-4层低矮型,整体的建筑密度非常高,容积率较低,场地GI总量非常少,GI类型多以单乔类型为主,有少量灌木及草本型,GI设计上存在较大的不合理性。因此提出在城市更新的背景下,从GI的配置和结构两方面策略进行方案设计以改善当前居民的热舒适度。(5)本研究以广泛适用于微小尺度的气候仿真模拟软件ENVI-met,对策略的具体效益进行评估与分析,验证策略的有效性。本研究模拟的网格大小为0.5m×0.5m,平面共32400个网格,由于设定了缓冲边界,排除四周边界网格后,共27390个有效气候数据。通过模拟输出PET的空间分布图和具体数据,将应用GI降温策略后的热舒适度情况与现状情况进行对比发现,GI降温策略将高温风险率从67.80%降至30.42%,实现了较大的改善效益。
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