城市蓝绿空间即城市中各类水域、湿地、绿地等开放空间所组成的空间系统。蓝绿空间是城市生态空间的基本骨架、城市公共空间的主体、城市特色风貌的重要组分,在提供环境美化、游憩、科普和文化等服务的同时,对优化城市空间结构、隔离防护各种危险和污染具有重要意义,在建设生态、美丽、和谐、宜居的现代城市中有着不可替代的重要作用。近年来,研究团队构建了城市蓝绿空间生态服务功能效应概念模型,该模型由蓝绿空间(功能源)—周边建成环境(扩散径)—区域单元体(效应场)三大组分共同构成。此模型的建立,使城市蓝绿空间生态服务功能发挥的方式、强度与效用的研究得以在一个完整、系统的框架内理性、系统地开展,有助于推动城市蓝绿空间由“绿量”向“绿质”转变,并为城市园林绿化高质量发展提供重要支撑。
1 缓解空气污染
由于城市湖泊等大型水域空间周边空气湿度大,空气PM10、PM2.5颗粒物容易吸湿沉降;另一方面水域空间周边冷暖空气流动较其他区域强烈,空气流动可促进空气颗粒物扩散,撞击植物发生滞留。因此,城市湖泊空间系统可以有效缓解空气颗粒物污染。
研究表明,城市湖泊和周边绿地可以协同降减空气PM颗粒物污染。在距湖泊300m缓冲区或更靠近湖泊的区域,蓝绿耦合生态效应更为显著。同时,湖泊和周边绿地降减空气颗粒物效应受多因素影响,包括湖泊面积、湖泊形状、周边绿地斑块密度、植被构成等。研究发现湖泊周边300m缓冲区内布局开敞的草地、灌木空间,有助于湖泊和陆地间的空气流动,从而促进空气PM颗粒物的扩散。根据以上结论,我们可以更好地优化蓝绿空间建成环境,推动城市更新提质增效,促进人居环境高质量发展。
另外,研究团队以城市综合公园(武汉解放公园)为例,进行了绿地累积、滞留颗粒物能力评估,结果表明植物累积PM颗粒物与叶片蜡质层厚度、气孔密度、气孔长度、沟槽宽度、绒毛长度、绒毛密度等因素具有相关性。研究得出夏季30mm强度降雨可洗脱叶片18%~32%的PM10、19%~35%的PM2.5-10以及9%~28%的PM2.5滞留量。经计算,解放公园(44.82ha)周年降减PM10约1.5t,降减PM2.5约0.4t。研究结果为准确量化城市公园绿地降减空气颗粒物的能力提供了数据和理论支持。
2 改善湿条件
城市水体因其强蒸发与高热容量特性,对城市微气候具有显著调节作用。城市绿地通过植物的遮阴、蒸腾和光合作用可以改变环境温湿度,且水绿复合协同布局将加强其温湿效应。
研究表明,在对城市蓝绿空间进行优化调控的过程中,通过增大湖泊面积与形状指数(即边界更曲折,形状更复杂)、增大绿地斑块面积与聚合程度、增大绿地斑块蔓延度指数(值越大,绿地斑块连接性越好)、减少绿地斑块密度能够显著促进温湿效应。
3 释放空气负离子
空气负离子被誉为“空气维生素和生长素”,具有良好的杀菌、降尘作用,在提高人体免疫力、调节机能平衡等方面具有显著的医疗保健效果。城市森林公园建设是人们对自然风景游憩需求的响应,森林植被为空气负离子的产生提供了良好的环境,树冠、枝叶的尖端放电及光合作用过程的光电效应均会促使空气电解,产生大量的空气负离子。
研究表明,城市森林公园空气负离子浓度受多重因素综合影响,树木的株高、冠层高度与空气负离子浓度效应呈显著性正相关,由坡地高大乔木组成的森林植被具有显著的空气负离子效应。空气负离子浓度具有日间分时段差异性,早晨8:00-10:00时段空气负离子浓度较高,傍晚16:00-18:00时段空气负离子浓度较低。研究结论可加强高负离子浓度区域的生态康养功能集聚,可以更好地提升城市森林公园的综合效益。
4 保护鸟类多样性
城市绿地、水体作为城市生态系统的重要组分,为鸟类提供了适宜的栖息地以及食物来源,对于维持城市鸟类多样性具有重要作用。
研究表明,邻近水域的绿地空间能够吸引大量鸟类,普遍具有更高的鸟类丰富度。其中乔木层、落叶林、混交林、多层结构植被、野生草地中分布的鸟类种类较多。多样的生境类型有更高的鸟类多样性,大面积的自生草地尤为突出;无人管理的多层混交林地,对稀有物种也具有强吸引力。在栖息地层级,需要保护自然林地,对城市中的碎片化绿地斑块予以重视。在景观层级,为充分发挥鸟类通过连续林冠移动的特性,生境斑块宜布局在距主要交通干道200m以外。此外,不透水下垫面占比宜在40%之内,占比越小越能吸引到更多的林鸟;距离大型自然林地斑块周边800m范围内布置一定数量的绿地,提高湖泊及周边30m范围内关键生境斑块质量,可有助于发挥蓝绿复合生态服务功能,促进鸟类多样性的保护。综合分析得出,①拥有大于30ha绿地/水体的公园,应强调其生态保育功能。②拥有10-30ha绿地/水体的公园,公园鸟类多样性波动较大,在提升鸟类多样性方面具有重要潜能。应尽量保证其生境类型的完整性,提高生境异质性,满足更多物种的生存需求。③拥有小于10ha绿地/水体的公园,这些小型斑块作为城市生境系统中的“踏脚石”,能够支持鸟类迁移与中转休息。城市公园中重要生境斑块的留存,对于维持鸟类多样性十分必要。城市更新过程中应充分考虑鸟类群落分布与蓝绿空间的关系,有助于增加鸟类多样性,建设鸟类友好城市。
5 减缓雨水径流
近年来,利用灰色基础设施进行雨洪管理的思路发生了转变,蓝绿灰协同视角下的雨洪调蓄功能开始受到重视。充分利用城市绿地吸纳、蓄渗、缓释、削减雨水径流的作用,结合城市水域等蓝色空间作为天然储水模块承接未被滞纳的雨水,建立蓝绿协同的海绵城市建设管控单元,建立城市汇水分区范围“源头滞蓄-过程消能-末端适应”的海绵绿地建设路径,可为蓝绿空间整体性建设提供理论依据与实践参考。
研究团队利用城市水文SWMM模型对武汉南湖汇水分区范围海绵绿地改造措施下的年径流总量控制率、峰值流量及峰现时间进行了模拟分析。研究表明,对城市湖泊汇水分区尺度20%-30%的下凹式绿地改造,可实现年径流控制率65%的海绵城市建设目标,能够以更小的改造面积达到更好的雨水径流削减效果。建立蓝绿空间系统削减水径流生态效应的评价方法、作用方式和实现路径,解析蓝绿空间主导城市更新的适应机制,将为城市生态规划开辟新思路、构建新方法。
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结语
作为城乡生态基础设施的重要组成部分,蓝绿空间为城乡环境提供了多样的生态服务功能,具体可包括净化空气、降温增湿、保护生物多样性、释放空气负离子、削减雨水径流等。近年来,我国城乡建设绿色发展高度重视蓝绿空间的高质量建设,将其作为改善城市气候环境、提升城市建设品质、培育现代生活方式的重要途径,为实现人与自然的和谐共生提供了具体示范。
注:
本文根据团队以武汉城市蓝绿空间建成环境为对象开展的系列成果整理而成,部分成果发表在“Building and Environment”、“Sustainable Cities and Society”、“Journal of Environmental Management”、中国园林、华中农业大学学报等期刊。文中照片为团队蔡梦倩、韩佳璇拍摄。
作者简介:
朱春阳 华中农业大学风景园林系,教授
刘 晗 华中农业大学风景园林系,博士生
孙一帆 华中农业大学风景园林系,博士生
那悦琪 华中农业大学风景园林系,博士生