夏热冬冷地区雨水花园对城市微气候的调控机理研究

Rain-gardens-one of important Sponge Cities elements, support fast soil infiltration, lack of moisture needed for regulating heat environment, which contradicts regulating urban microclimate and building ecological liveable cities. The regulation on urban microclimate of rain-gardens is affected by rain-gardens themselves. For this reason, this project focuses on the regulation on urban microclimate of rain-gardens, in hot-summer and cold-winter zone. .The relationship between rain-gardens and microclimate, can be established through microclimate monitoring, standard measurement and remote sensing including, rain-gardens evapotranspiration measurement, microclimate measurement under various irrigation policies, and comparison of rain-gardens microclimate monitoring in different cities. And 3 kinds of models should be established which are the model analysing the effect of rain-gardens on evapotranspiration, the model analysing the effect of irrigation on microclimate in rain-gardens, and the model analysing the relationship between surface temperature and air temperature in rain-gardens. This would assist in understanding the mechanism that how rain-gardens improve urban microclimate through enhancing evapotranspiration and shading. .This project can provide scientific evidence to employing Sponge Cities to enhance microclimate, which can maximize urban microclimate benefits of sustainable drainage systems such as rain-gardens. The outcomes of this project would build the theoretical and technical foundation for contributing the creation of ecological and liveable cities.

海绵城市重要设计元素雨水花园支持土壤快速渗滤，缺少调控微气候所需要的湿度，与调控城市微气候、建设宜居城市矛盾。针对雨水花园调控城市微气候受雨水花园特点影响的问题，本项目以夏热冬冷地区雨水花园为例，研究其作为可持续排水系统对城市微气候的调控机理。通过微气候观测（常规测量与遥感测量），植被土壤等的蒸发蒸腾观测，不同灌溉策略下雨水花园的微气候观测，以及与不同地区的微气候观测比较，建立模型分析雨水花园对蒸发蒸腾的影响，分析灌溉对雨水花园调控微气候的影响，以及分析雨水花园地表温度与大气温度的转换关系，以揭示雨水花园调控城市微气候的机理，论证雨水花园通过促进蒸发蒸腾与增加遮蔽阴影来改善微气候的假设；研究结果有望证明雨水花园作为海绵城市的重要元素对微气候有改善作用，使得雨水花园等可持续排水系统的微气候效益最大化，为建设生态宜居型城市提供理论与技术支持。

雨水花园是海绵城市建设中常用的技术措施之一，是城市绿地的一种。与硬质铺装相比，绿地具有改善区域热环境、减少地表径流量等多重功能，但缺少雨水花园在微气候调控方面的定量研究。项目通过在夏热冬冷地区的雨水花园等附近设点，长时间观测空气温湿度、风速、太阳辐射强度及土壤温湿度等，分析了雨水花园的降温效应及其影响因素，并模型模拟了研究区域的微气候，模拟结果与实测数据有较好的一致性。.观测数据进行了统计分析，评价了雨水花园的降温效应。3种地表垂直方向气温的观测结果表明：与柏油路面比较，雨水花园在距地面0.3m、0.75m、1.5m高度下观测期平均降温1.1℃、0.71℃、0.68℃，在距地面3m处不表现出降温；与普通绿地比较，雨水花园在距地面0.3m、0.75m、1.5m高度下观测期平均降温0.68℃、0.59℃、0.43℃、0.13℃。6个典型气象日雨水花园的降温效应分析表明：日间和夜间平均降温效应差值在0.5~0.9℃之间；晴天降温效应强，阴天降温效应弱，降雨发生后降温效应下降约1℃；气象条件为高温强辐射的时段，雨水花园的降温效应较强（2.2~2.6℃），气象条件为低温弱辐射的时段降温效应减弱（0.5~1℃）。.雨水花园降温效应受太阳辐射强度、环境温度、风速及土壤湿度4种因素的影响：太阳辐射强度与环境温度的变化对降温效应影响显著，二者与降温效应的相关性在晴天较强，阴雨天较弱；降温效应总体受风速影响较弱，高风速时降温效应短暂下降0.2~0.6℃；雨水花园土壤湿度仅在降雨发生前后有明显变化，其余时间仅受昼夜变化影响而轻微波动（±0.8%），降雨结束后降温效应上升0.6~0.7℃。.软件模拟结果表明：典型气象日3种地表类型的模拟计算值及气温变化规律与实测结果均吻合较好；若雨水花园被硬质铺装取代，微气候会发生显著变化，在距地面1.5m处气温上升0.25~0.63℃。对比结果表明：由于雨水花园内植物的蒸腾作用、遮阴作用以及挡风作用，研究区域空气增湿0.9%~3.5%，风速减小0.16~0.24m/s，地表温度下降1.3~10.1℃。.研究成果为研究雨水花园的微气候调控机理供了基础数据支持及基本分析参考。