北京奥林匹克森林公园绿地夏季温湿效应及其影响机制研究

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导师姓名
成仿云  李湛东
学科专业
园林植物与观赏园艺
文献出处
北京林业大学   2016年
关键词
城市公园论文  植物群落论文  降温增湿作用论文  不舒适指数论文  北京奥林匹克森林公园论文
论文摘要

城市公园绿地在夏季可以缓解城市热岛效应、改善人体舒适度。开展多尺度结合的系统研究,探索公园绿地温湿效应的影响机制,是量化评价公园绿地温湿效应、科学指导城市公园建设的重要基础。本研究以北京奥林匹克森林公园(以下简称奥森公园)为例,基于3个尺度的研究对象(公园斑块、公园内的绿地斑块、绿地斑块内的植物群落),在夏季晴朗无风的天气下,采用实地监测的方法,探讨了奥森公园绿地的温湿效应及其影响机理,建立了绿地斑块的降温增湿作用预测模型,构建了整个公园的人体舒适度分布图。以期从多尺度揭示公园绿地温湿效应的影响机制,为公园管理和后期改造提供科学数据,也为其他城市公园的建设提供参考。主要研究结果如下:1、基于植物群落斑块的研究(1)常见树种植物群落的温湿效应:通过对8个单优势种群落及其对照点的温湿度进行实地监测,分析了温湿效应的日变化规律。结果表明,在夏季晴朗无风的白天时段,不同树种群落的温湿效应存在差异。群落日均降低空气温度3.0-5.8℃;降低土壤温度1.8-3.5℃;增加相对湿度8.4-20.3%;在高温时段(10:00-15:00),可降低空气温度2.9-6.8℃,降低土壤温度2.0-4.1℃,增加相对湿度10.2-20.9%。(2)植物群落冠层结构与其温湿效应的关系:通过对8个单优势种群落及对照点的温湿度和冠层结构进行实地监测,研究了群落冠层结构对温湿效应的影响。结果表明,郁闭度和叶面积指数是影响温湿效应的主要参数,其相关关系在一天中随着时间推移而变化。在上午时段,影响栾树(Koelreuteria paniculata)和银杏(Ginkgo biloba)群落温湿效应的主要是郁闭度和叶面积指数;影响榆树(Ulmus pumila)和旱柳(Salix matsudana)群落降温作用的主要是郁闭度和叶面积指数,影响其增湿作用的主要是郁闭度;而影响毛白杨(Populus tomentosa)群落降温作用的主要是郁闭度。在下午时段,影响毛白杨、榆树和旱柳群落温湿效应的主要是郁闭度和叶面积指数;影响洋白蜡(Fraxinus pennsylvanica)群落降温作用的主要是郁闭度;而影响剌槐(Robinia pseudoacacia)群落增湿作用的主要是郁闭度和叶面积指数。(3)植物群落内光照强度与其温湿效应的关系:通过对群落内及对照点的温湿度和光照强度进行实地监测,研究了群落内光照强度对温湿效应的影响。结果表明,群落内光照强度是影响温湿效应的主要环境因子。随着光照强度的增大,温湿效应逐渐减小,其相关关系在一天中随着时间推移而变化。在10:00-13:00时段,群落内光照强度与其温湿效应的相关性达到显著水平。2、基于绿地斑块的研究(1)绿地斑块周围下垫面比例和自身结构与其温湿效应的关系:通过对斑块和对照点温湿度的实地监测,以及人工数字化斑块周围下垫面比例和自身结构,探讨它们对温湿效应的影响。结果表明,在夏季晴朗无风的天气下,斑块周围下垫面比例和自身结构是影响温湿效应的重要因素,不同类型下垫面的影响范围存在差异;水体、林地占有比例与降温作用显著正相关,影响范围分别为10 m、50m;硬质铺装、草地占有比例与降温作用显著负相关,影响范围分别为20 m、50 m。而草地占有比例与增湿作用显著负相关,影响范围为50 m。此外,斑块面积和乔木覆盖率与降温增湿作用均正相关,而周长、周长面积比、景观形状指数和分维数与降温增湿作用均负相关,且乔木覆盖率的影响程度最大。(2)绿地斑块的降温增湿作用预测模型:从上述分析中筛选出显著影响降温作用的变量为郁闭度、面积、周长面积比、分维数、乔木覆盖率、10 m缓冲区水体占有比例、20 m缓冲区硬质铺装占有比例、50 m缓冲区林地和草地占有比例;显著影响增湿作用的变量为郁闭度、面积、周长面积比、乔木覆盖率、50 m缓冲区草地占有比例。进而分别建立绿地斑块夏季晴朗无风条件下的降温和增湿作用预测模型(详见5.2.4)。(3)绿地斑块内部距边缘的距离与温湿效应的关系:通过对斑块内温湿度进行实地监测,研究了斑块内温湿度分布的边缘效应。结果表明,在夏季一天中的不同时段,斑块内部空气温度和土壤温度的边缘效应均为5m,而相对湿度的变化不规律。3、基于公园斑块的研究通过对奥森公园的温湿度进行实地监测,采用不舒适指数,研究了整个公园温湿效应和人体舒适度的时空格局。结果表明,在夏季晴朗无风的天气条件下,整个公园具有显著的温湿效应,可明显降低不舒适指数。整个公园日均降温作用为2.7-6.2℃,增湿作用为12.6-21.2%。在08:00-10:00时段,公园可降低不舒适指数1.0-5.2;在10:00-15:00时段,可降低0.6-4.6;在15:00-18:00时段,可降低0.2-3.0。

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摘要

ABSTRACT

缩略词

1 引言

1.1 国内外相关研究现状及立题依据

1.1.1 城市公园绿地的温湿效应

1.1.2 城市公园绿地温湿效应的研究方法

1.1.3 城市公园绿地温湿效应的研究现状

1.1.4 城市公园绿地与人体舒适度的关系

1.1.5 立题依据

1.2 研究区概况及研究内容

1.2.1 研究究区概况

1.2.2 研究对象划分

1.2.3 研究内容

1.3 研究目的、意义及技术路线

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

1.3.3 技术路线

2 北京奥林匹克森林公园中植物群落的温湿效应

2.1 研究方法

2.1.1 样地选择

2.1.2 测试指标及方法

2.1.3 数据分析

2.2 结果与分析

2.2.1 不同植物群落的降温作用

2.2.2 不同植物群落的增湿作用

2.3 讨论

2.3.1 不同植物群落的降温作用差异

2.3.2 不同植物群落的增湿作用差异

2.4 本章结论

3 植物群落的冠层结构与其温湿效应的关系

3.1 研究方法

3.1.1 样地选择

3.1.2 测试指标及方法

3.1.3 数据分析

3.2 结果与分析

3.2.1 洋白蜡群落

3.2.2 毛白杨群落

3.2.3 榆树群落

3.2.4 旱柳群落

3.2.5 栾树群落

3.2.6 银杏群落

3.2.7 刺槐群落

3.2.8 元宝枫群落

3.3 讨论

3.3.1 植物群落冠层结构对其温湿效应的影响

3.3.2 不同群落冠层结构与温湿效应相关关系的变化规律

3.4 本章结论

4 植物群落内的光照强度与其温湿效应的关系

4.1 研究方法

4.1.1 样地选择

4.1.2 测试指标及方法

4.1.3 数据分析

4.2 结果与分析

4.2.1 洋白蜡群落

4.2.2 毛白杨群落

4.2.3 榆树群落

4.2.4 旱柳群落

4.2.5 栾树群落

4.2.6 银杏群落

4.2.7 刺槐群落

4.2.8 元宝枫群落

4.3 讨论

4.3.1 不同植物群落内光照强度的日变化规律

4.3.2 植物群落内光照强度对其温湿效应的影响

4.4 本章结论

5 绿地斑块周围下垫面比例及自身结构对其温湿效应的影响

5.1 研究方法

5.1.1 样地选择

5.1.2 测试指标及方法

5.1.3 数据分析

5.2 结果与分析

5.2.1 不同绿地斑块的温湿效应比较

5.2.2 绿地斑块周围下垫面组成比例对其温湿效应的影响

5.2.3 绿地斑块自身结构对其温湿效应的影响

5.2.4 绿地斑块的降温增湿作用预测模型

5.3 讨论

5.3.1 奥森公园内绿地斑块温湿效应的分布格局

5.3.2 奥森公园内绿地斑块温湿效应的影响机制

5.3.3 影响绿地斑块温湿效应的缓冲区尺度效应

5.4 本章结论

6 绿地斑块内部距边缘的距离与温湿效应的关系

6.1 研究方法

6.1.1 样地选择

6.1.2 测试指标及方法

6.1.3 数据分析

6.2 结果与分析

6.2.1 绿地斑块内部距斑块边缘不同距离处的温湿度日变化

6.2.2 绿地斑块内部距斑块边缘的距离与温湿度的关系

6.3 讨论

6.3.1 绿地斑块内部温湿度的日变化规律

6.3.2 绿地斑块内部距斑块边缘不同距离尺度的温湿度差异

6.3.3 绿地斑块内温湿度变化的尺度效应

6.4 本章结论

7 北京奥林匹克森林公园夏季的温湿效应及人体舒适度研究

7.1 研究方法

7.1.1 测点布置

7.1.2 测试指标及方法

7.1.3 数据分析

7.2 结果与分析

7.2.1 奥林匹克森林公园夏季的降温作用

7.2.2 奥林匹克森林公园夏季的增湿作用

7.2.3 奥林匹克森林公园夏季的人体舒适度状况

7.3 讨论

7.3.1 奥林匹克森林公园内夏季温湿效应的时空格局

7.3.2 奥林匹克森林公园内夏季人体舒适度的分布格局

7.4 本章结论

8 研究结论与展望

8.1 研究结论

8.2 创新点

8.3 展望

参考文献

个人简介

导师简介

获得成果目录

致谢

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