新建馨园湿地对周边热环境的影响调查
中国人民解放军理工大学 刘永华 黄 顺 涂江峰 吴祥育 王 洋 陆金金
摘 要：城市湿地对周围建筑环境微气候有明显改善作用，为评估某校区内新建馨园湿地对气候的调节作用，在湿地附近选择了24个测点，进行了自早9点到下午5点的温、湿度连续测量。测试数据表明：馨园湿地的建成对周围温、湿度环境有显著的改善作用。 关键词：湿地 温湿度 热环境
1 引 言
很多研究文献表明, 城市里人工建筑高度集中，使用坚硬密实干燥不透水的建筑材料，其热容和蓄热能力均比绿地强，使得城市容易形成“城市热岛”，这影响到了人们正常的生活、 工作和学习。城
[1-2]
市绿岛和湿地能有效调节局部微气候，减弱城市热岛效应。文献的研究表明, “城市与周围地区比较以后发现，市区空气年平均温度高于郊区，而在城市湿地附近太阳辐射温度升高减少了20％ ，风速减少了10—30％。城市风发蒸发是耗热过程，湿地蒸发是水面蒸发的2—3倍，蒸发量越多，导致湿地区域气温越低。强烈蒸发导致近地层空气湿度增加，降低周围地区的气温，减弱城市热岛效应。”
馨园是主校区内的生态湿地。馨园所在地原是废弃的校办工厂，环境脏乱。2006年学校根据此处地形特点，将其改造为一块占地约160余亩的湿地。湿地包括两个湖泊水体和夹杂其间的灌木林、低矮建筑、草地。为考察馨园建成后对周边热环境的影响，对湿地周围的温度和相对湿度进行测量，通过比较一天当中温度和湿度的日较差、极值、均值和振幅，来判断湿地对周边热环境影响是否具有显著性。 2 湿地温湿度的测试
湿地大致为正方形，西部为两个天然湖，东南角是几栋平房，其余皆为树木和草地。湿地外围都是高层建筑。
NW2
北
NW1
N1
N2
N3
E1
NE2
2
W3
1
E2
W2
3
4
E3
W1
SW1SW2
S3
S2
S1SE1SE2
图1 各温湿度测量点分布图
2．1 测试方法
1）测试时间：2007年12月30日9：00-17：00，测试时间间隔为一小时。 2）用热线风速仪分别测量E 、S 、W 、N 方向的风速。
3）根据馨园及周围地形选定待测点，馨园内1、2、3、4点，馨园四周等距N1、N2、N3、E1、E2、E3、S1、S2、S3、W1、W2、W3点以及与馨园对角线方向NE1、NE2、SE1、SE2、SW1、SW2、NW1、NW2点（如图1），每隔一小时用温湿度测量仪测量如图1所示各点，并记录数据。 2．2 测试仪器
E+E温湿度测量仪
量程 相对湿度 10—95% 20℃时测量误差 ±3%RH 温度 -20℃— +50℃ 测量误差 ±0.3℃ 热线微风速仪
量程 0.4—20m/s 分辨率 0.1m/s 2．3 测试结果 2.3.1 风速
2.3.2 温湿度
0000
周围的温度有一定幅度的上升。14：00后太阳辐射降低，风速影响的比重增加，风从四周吹向馨园，反而E1点的温度要比X1、X2低。
综上，一天内各点温度变化的主要规律要受太阳辐射、下垫面、距湿地远近的影响。 3.2 湿地湿度的日变化规律
从图2可以看出，馨园内各点湿度随时间变化，9：00～13：00逐渐下降，13：00～15：00又逐渐上升，15：00以后基本保持稳定，湿度变化范围为38.4～24.1％，最大湿度差为14.3％。在整体上各点湿度分布比较均匀的同时，2、3点湿度要比其它两点高一些，这是因为一方面风的因素使湿度基本均匀分布，另一方面水面附近水蒸发会增加周围空气的湿度。整体上相对湿度变化趋势与温度变化趋势相反，这是因为冬天温度低，温度的小幅度上升基本上对水的蒸发没有影响，而温度升高的同时空气的饱和湿度上升，所以相对湿度的变化趋势与温度变化相反。
从图3可以看出，馨园周围等距各点湿度随时间变化，9:00～13:00湿度迅速下降，在13:00～14:00时到达一个最低点后逐渐回升，速度缓慢；湿度变化范围为38.4％～23.2％，最大湿度差为15.2％。 东西面温度非常接近，而西面湿度一直都要高于东面，与东面风速一直都比较大有关，因为风压大水蒸汽压力会减小，相对湿度也就变小。馨园周围等距各点湿度振幅大于馨园内各点，是因为馨园周围各点距离水体比较远，湿度变化随温度风速等影响较大，说明了馨园湿地对湿度变化的调节作用。
从图4可以看出，馨园对角线方向各点湿度随时间变化，9：00～13：00逐渐下降，13：00以后又逐渐上升，湿度变化范围为38.4％～23.1％，最大湿度差为15.3％。9:00～13:00随着温度的上升，各点的湿度迅速下降，是因为空气饱和度上升，而水蒸气蒸发量基本没有变化；而13：00～15：00温度继续升高，而湿度也相应升高，这是由于在温度升高和风速的影响下，地面水分蒸发开始增加，相对湿度升高；15：00～17：00温度开始下降，湿度上升速率也加快，这是因为在温度降低，水蒸汽饱和度下降的同时，水蒸气含量变化不大，滞后于温度降低和太阳辐射的减少。
综上，一天内各点湿度变化的主要规律要受太阳辐射、风速、温度以及与湿地的距离的影响。 4 湿地对周边热环境的影响分析
图5 各点日平均温度
图6 各点日温度极大值
图7 各点日温度极小值 图8 各点日较差
从图5可以看出，馨园湿地内平均温度高于其余各点，馨园四周等距各点普遍平均温度低于馨园内各点、馨园对角线方向各点温度又低于馨园四周等距各点。并且馨园对角线方向上各点，距离馨园越远，平均温度越低。显然馨园湿地对温度有调节作用。
从图5、图6可以看出，馨园内各点、馨园四周等距各点、馨园对角线方向各点温度极大值比较接近，4.5℃左右，普遍背面高于南面，馨园内各点、馨园四周等距各点、馨园对角线方向各点极小值相差比较大，北面由于太阳辐射，在温度上占有很大优势，其余各点温度依然与馨园的距离明显。
从图7、图8可以看出，馨园对角线方向上各点平均日较差较小，3.0℃左右，馨园四周等距各点温度平均日较差3.1℃，馨园对角线方向各点平均日较差3.25℃. 日较差的大小与距馨园距离基本同向增长，说明了馨园湿地在控制地表温度变化幅度上有明显作用。另外，馨园外法线上各点振幅随距馨园距离的增大温度日较差减小，说明馨园外各点温度日较差由于距离较远，受馨园影响减弱。 5 显著性分析
根据各点日平均温度作等温线，如下图
从图中可以看出，三条等温线的分布基本上以两个水体为中心呈类似于双曲线分布，说明了水体是湿地起温、湿度调节作用的核心。 6 结论和建议
城市湿地显然有改善周围环境的作用。一方面城市绿岛可以增大透水面积，储藏更多水分，增大蒸发量，可以有效地将太阳辐射热量转化为其它形式的能量，从而减少建筑对太阳辐射热量的吸收，达到降低城市温度的目的；另一方面城市绿岛储存水分可以调节城市空气湿度，降低城市空气中污染物浓度，促进城市内空气流动，极大改善城市空气质量，为人们提供一个舒适的环境。
但是，由于受到城市用地的限制，城市绿岛的面积都并不大，因此，其改变周围微气候环境的能力也极其有限，但是这并不能成为我们利用城市绿岛来改善环境的瓶颈，我们可以相对集中的建立生态公园，使绿岛能连成一片，促进其发挥应有的作用。另外通过增加房顶花园等形式，进一步提高城市绿化率，促进城市热岛的改善。
另外，城市湿地是存在于城市区域之内的湿地，其生态服务功能与乡野湿地有着明显不同。受人为活动干扰强烈，中国城市湿地存在面积缩小、功能退化、污染严重，特别是富营养化现象突出。而由
于长期对城市湿地研究薄弱，对湿地功能与价值认识存在偏差，以及城市湿地保护较高的机会成本，使得中国城市湿地保护面临诸多困难。
在周围建筑环境面积一定的条件下到底应该有多大面积的湿地，可以达到最佳调节改善环境效果，以及使用多大面积的湿地来达到最经济最优化有效改善环境的目的，这方面还有待进一步研究。
参考文献：
[1] 潮洛蒙等. 城市湿地的生态功能. 城市问题,2003(3):11—12
[2] 黄晓因等. 风速、温度与相对湿度测量精度的关系研究. 浙江大学学报，2007(3):323－325 [3] 闵骞. 水库水面蒸发量计算方法的研究. 水力发电，2003（29）：35—39
[4] 傅国斌，李克让．全球变暖与湿地生态系统的研究进展．地理研究，2001(1)：120—128 [5] 潮洛蒙，俞孔坚．2003．城市湿地的合理开发与利用对策．规划师，2007(19)：75—77
[6] Kentula M.Gwin S ，Pierson S.Tracking changes in wetlands with urbanization:Sixteen years of experience in Portland，Oregon USA．Wetlands ，2004(24)：734—743
[7]Achm G.Approaches to valuing the hidden hydrological services of wetland ecosystems. Ecological economics,2000(35)：63—74
新建馨园湿地对周边热环境的影响调查
中国人民解放军理工大学 刘永华 黄 顺 涂江峰 吴祥育 王 洋 陆金金
摘 要：城市湿地对周围建筑环境微气候有明显改善作用，为评估某校区内新建馨园湿地对气候的调节作用，在湿地附近选择了24个测点，进行了自早9点到下午5点的温、湿度连续测量。测试数据表明：馨园湿地的建成对周围温、湿度环境有显著的改善作用。 关键词：湿地 温湿度 热环境
1 引 言
很多研究文献表明, 城市里人工建筑高度集中，使用坚硬密实干燥不透水的建筑材料，其热容和蓄热能力均比绿地强，使得城市容易形成“城市热岛”，这影响到了人们正常的生活、 工作和学习。城
[1-2]
市绿岛和湿地能有效调节局部微气候，减弱城市热岛效应。文献的研究表明, “城市与周围地区比较以后发现，市区空气年平均温度高于郊区，而在城市湿地附近太阳辐射温度升高减少了20％ ，风速减少了10—30％。城市风发蒸发是耗热过程，湿地蒸发是水面蒸发的2—3倍，蒸发量越多，导致湿地区域气温越低。强烈蒸发导致近地层空气湿度增加，降低周围地区的气温，减弱城市热岛效应。”
馨园是主校区内的生态湿地。馨园所在地原是废弃的校办工厂，环境脏乱。2006年学校根据此处地形特点，将其改造为一块占地约160余亩的湿地。湿地包括两个湖泊水体和夹杂其间的灌木林、低矮建筑、草地。为考察馨园建成后对周边热环境的影响，对湿地周围的温度和相对湿度进行测量，通过比较一天当中温度和湿度的日较差、极值、均值和振幅，来判断湿地对周边热环境影响是否具有显著性。 2 湿地温湿度的测试
湿地大致为正方形，西部为两个天然湖，东南角是几栋平房，其余皆为树木和草地。湿地外围都是高层建筑。
NW2
北
NW1
N1
N2
N3
E1
NE2
2
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1
E2
W2
3
4
E3
W1
SW1SW2
S3
S2
S1SE1SE2
图1 各温湿度测量点分布图
2．1 测试方法
1）测试时间：2007年12月30日9：00-17：00，测试时间间隔为一小时。 2）用热线风速仪分别测量E 、S 、W 、N 方向的风速。
3）根据馨园及周围地形选定待测点，馨园内1、2、3、4点，馨园四周等距N1、N2、N3、E1、E2、E3、S1、S2、S3、W1、W2、W3点以及与馨园对角线方向NE1、NE2、SE1、SE2、SW1、SW2、NW1、NW2点（如图1），每隔一小时用温湿度测量仪测量如图1所示各点，并记录数据。 2．2 测试仪器
E+E温湿度测量仪
量程 相对湿度 10—95% 20℃时测量误差 ±3%RH 温度 -20℃— +50℃ 测量误差 ±0.3℃ 热线微风速仪
量程 0.4—20m/s 分辨率 0.1m/s 2．3 测试结果 2.3.1 风速
2.3.2 温湿度
0000
周围的温度有一定幅度的上升。14：00后太阳辐射降低，风速影响的比重增加，风从四周吹向馨园，反而E1点的温度要比X1、X2低。
综上，一天内各点温度变化的主要规律要受太阳辐射、下垫面、距湿地远近的影响。 3.2 湿地湿度的日变化规律
从图2可以看出，馨园内各点湿度随时间变化，9：00～13：00逐渐下降，13：00～15：00又逐渐上升，15：00以后基本保持稳定，湿度变化范围为38.4～24.1％，最大湿度差为14.3％。在整体上各点湿度分布比较均匀的同时，2、3点湿度要比其它两点高一些，这是因为一方面风的因素使湿度基本均匀分布，另一方面水面附近水蒸发会增加周围空气的湿度。整体上相对湿度变化趋势与温度变化趋势相反，这是因为冬天温度低，温度的小幅度上升基本上对水的蒸发没有影响，而温度升高的同时空气的饱和湿度上升，所以相对湿度的变化趋势与温度变化相反。
从图3可以看出，馨园周围等距各点湿度随时间变化，9:00～13:00湿度迅速下降，在13:00～14:00时到达一个最低点后逐渐回升，速度缓慢；湿度变化范围为38.4％～23.2％，最大湿度差为15.2％。 东西面温度非常接近，而西面湿度一直都要高于东面，与东面风速一直都比较大有关，因为风压大水蒸汽压力会减小，相对湿度也就变小。馨园周围等距各点湿度振幅大于馨园内各点，是因为馨园周围各点距离水体比较远，湿度变化随温度风速等影响较大，说明了馨园湿地对湿度变化的调节作用。
从图4可以看出，馨园对角线方向各点湿度随时间变化，9：00～13：00逐渐下降，13：00以后又逐渐上升，湿度变化范围为38.4％～23.1％，最大湿度差为15.3％。9:00～13:00随着温度的上升，各点的湿度迅速下降，是因为空气饱和度上升，而水蒸气蒸发量基本没有变化；而13：00～15：00温度继续升高，而湿度也相应升高，这是由于在温度升高和风速的影响下，地面水分蒸发开始增加，相对湿度升高；15：00～17：00温度开始下降，湿度上升速率也加快，这是因为在温度降低，水蒸汽饱和度下降的同时，水蒸气含量变化不大，滞后于温度降低和太阳辐射的减少。
综上，一天内各点湿度变化的主要规律要受太阳辐射、风速、温度以及与湿地的距离的影响。 4 湿地对周边热环境的影响分析
图5 各点日平均温度
图6 各点日温度极大值
图7 各点日温度极小值 图8 各点日较差
从图5可以看出，馨园湿地内平均温度高于其余各点，馨园四周等距各点普遍平均温度低于馨园内各点、馨园对角线方向各点温度又低于馨园四周等距各点。并且馨园对角线方向上各点，距离馨园越远，平均温度越低。显然馨园湿地对温度有调节作用。
从图5、图6可以看出，馨园内各点、馨园四周等距各点、馨园对角线方向各点温度极大值比较接近，4.5℃左右，普遍背面高于南面，馨园内各点、馨园四周等距各点、馨园对角线方向各点极小值相差比较大，北面由于太阳辐射，在温度上占有很大优势，其余各点温度依然与馨园的距离明显。
从图7、图8可以看出，馨园对角线方向上各点平均日较差较小，3.0℃左右，馨园四周等距各点温度平均日较差3.1℃，馨园对角线方向各点平均日较差3.25℃. 日较差的大小与距馨园距离基本同向增长，说明了馨园湿地在控制地表温度变化幅度上有明显作用。另外，馨园外法线上各点振幅随距馨园距离的增大温度日较差减小，说明馨园外各点温度日较差由于距离较远，受馨园影响减弱。 5 显著性分析
根据各点日平均温度作等温线，如下图
从图中可以看出，三条等温线的分布基本上以两个水体为中心呈类似于双曲线分布，说明了水体是湿地起温、湿度调节作用的核心。 6 结论和建议
城市湿地显然有改善周围环境的作用。一方面城市绿岛可以增大透水面积，储藏更多水分，增大蒸发量，可以有效地将太阳辐射热量转化为其它形式的能量，从而减少建筑对太阳辐射热量的吸收，达到降低城市温度的目的；另一方面城市绿岛储存水分可以调节城市空气湿度，降低城市空气中污染物浓度，促进城市内空气流动，极大改善城市空气质量，为人们提供一个舒适的环境。
但是，由于受到城市用地的限制，城市绿岛的面积都并不大，因此，其改变周围微气候环境的能力也极其有限，但是这并不能成为我们利用城市绿岛来改善环境的瓶颈，我们可以相对集中的建立生态公园，使绿岛能连成一片，促进其发挥应有的作用。另外通过增加房顶花园等形式，进一步提高城市绿化率，促进城市热岛的改善。
另外，城市湿地是存在于城市区域之内的湿地，其生态服务功能与乡野湿地有着明显不同。受人为活动干扰强烈，中国城市湿地存在面积缩小、功能退化、污染严重，特别是富营养化现象突出。而由
于长期对城市湿地研究薄弱，对湿地功能与价值认识存在偏差，以及城市湿地保护较高的机会成本，使得中国城市湿地保护面临诸多困难。
在周围建筑环境面积一定的条件下到底应该有多大面积的湿地，可以达到最佳调节改善环境效果，以及使用多大面积的湿地来达到最经济最优化有效改善环境的目的，这方面还有待进一步研究。
参考文献：
[1] 潮洛蒙等. 城市湿地的生态功能. 城市问题,2003(3):11—12
[2] 黄晓因等. 风速、温度与相对湿度测量精度的关系研究. 浙江大学学报，2007(3):323－325 [3] 闵骞. 水库水面蒸发量计算方法的研究. 水力发电，2003（29）：35—39
[4] 傅国斌，李克让．全球变暖与湿地生态系统的研究进展．地理研究，2001(1)：120—128 [5] 潮洛蒙，俞孔坚．2003．城市湿地的合理开发与利用对策．规划师，2007(19)：75—77
[6] Kentula M.Gwin S ，Pierson S.Tracking changes in wetlands with urbanization:Sixteen years of experience in Portland，Oregon USA．Wetlands ，2004(24)：734—743
[7]Achm G.Approaches to valuing the hidden hydrological services of wetland ecosystems. Ecological economics,2000(35)：63—74