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基于小气候实测的杭州西湖传统避暑名景研究

张敏霞 宋恬恬 梅丹英 叶丹 鲍沁星

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基于小气候实测的杭州西湖传统避暑名景研究

    作者简介: 张敏霞,硕士。主要研究方向:风景园林规划设计、风景园林工程技术。Email:zmx@zafu.edu.cn 地址:311300 浙江农林大学园林学院.

Research of Cool Scenery in West Lake of Hangzhou Based on the Local Climate

  • 摘要: 避暑是杭州西湖夏季游赏的主要特点之一。古人于炎炎夏日在西湖周边寻觅避暑纳凉佳处并在其上营造亭台楼阁,经历代演进逐步发展成为避暑名景。近年杭州位列全国夏季最高温的城市之一,夏季户外游览体验亟待提升。然而西湖传统避暑名景的特征依旧突出,为民众提供了较为舒适的室外活动空间,因此对其避暑特征的研究整理具有重要的现实意义。通过实测来量化评价西湖传统名景的避暑效果,在文献考证、实地考察的基础上选取样点,采集小气候数据,通过实测数据来验证与分析其避暑效果,并指出了山林选址、林木阴翳、巧借冷源、尺度适宜等空间特征与避暑效果密切相关。本文旨在推动杭州西湖文化景观遗产实证研究及传统园林避暑生态智慧的转化,以期为绘制杭州西湖风景名胜区避暑地图、提升夏季环境安全性与舒适性提供借鉴。
  • 图 1  实测避暑景点区位图

    图 2  各测点平均空气温度折线图

    图 3  各测点相对湿度折线图

    图 5  各测点平均辐射温度折线图

    图 4  各测点平均风速折线图

    图 6  各测点平均WBGT折线图

    表 1  测点信息

    代码 景区  测点海拔/m景区类型
    A  黄龙吐翠   鹤止亭 40  山林景区
    B  平湖秋月   月波亭 9  临湖景区
    C  西泠印社   剔藓亭 24  临湖景区
    D  飞来峰   冷泉亭 54  山林景区
    E  龙井问茶   天下一勺亭 96  山林景区
    F  虎跑梦泉   双绝亭 50  山林景区
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    表 2  2017年7月24—27日热环境实测日程表

    项目  7月24日7月25日7月26日7月27日
    气象状况
    实测时间 下午 上午 下午 上午 下午 上午
    16:00 ~ 16:30 10:00 ~ 10:30 16:00 ~ 16:30 10:00 ~ 10:30 16:00 ~ 16:30 10:00 ~ 10:30
    气象数据 软件自动记录(时间8:00 ~ 18:00)
    设备情况 ① Kestrel5400-HEAT热指数仪、Delta HD32.3热指数仪(数据记录频率为15 s,WBGT设为in(有阳光直射),使用前已经过校准);② 自动截屏软件(记录频率为5 mins)
    景区(测点) 测点A、测点B、测点C、测点D、测点E、测点F,以上测点均位于景区游客停留频率较高的无太阳直射休憩空间
    实测方法 将仪器置于靠近座椅且无太阳直射的位置,距地面60 ~ 100 cm(坐姿与站姿休憩时人的重心高度),仪器调试完成后提前约8分钟打开数据自动记录,测试过程中实验人员保持躯干与仪器探头50 cm以上的距离。6个景点的实测方法相同,操作细节参照BS EN ISO 7726—2001
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-24
  • 网络出版日期:  2019-09-01
  • 刊出日期:  2019-09-01

基于小气候实测的杭州西湖传统避暑名景研究

    作者简介: 张敏霞,硕士。主要研究方向:风景园林规划设计、风景园林工程技术。Email:zmx@zafu.edu.cn 地址:311300 浙江农林大学园林学院
  • 浙江农林大学风景园林与建筑学院

摘要: 避暑是杭州西湖夏季游赏的主要特点之一。古人于炎炎夏日在西湖周边寻觅避暑纳凉佳处并在其上营造亭台楼阁,经历代演进逐步发展成为避暑名景。近年杭州位列全国夏季最高温的城市之一,夏季户外游览体验亟待提升。然而西湖传统避暑名景的特征依旧突出,为民众提供了较为舒适的室外活动空间,因此对其避暑特征的研究整理具有重要的现实意义。通过实测来量化评价西湖传统名景的避暑效果,在文献考证、实地考察的基础上选取样点,采集小气候数据,通过实测数据来验证与分析其避暑效果,并指出了山林选址、林木阴翳、巧借冷源、尺度适宜等空间特征与避暑效果密切相关。本文旨在推动杭州西湖文化景观遗产实证研究及传统园林避暑生态智慧的转化,以期为绘制杭州西湖风景名胜区避暑地图、提升夏季环境安全性与舒适性提供借鉴。

English Abstract

  • 杭州西湖山水文化具有永恒的园林美学价值,在中国园林发展历史上有重要的地位,作为世界文化遗产对中国乃至世界的园林设计影响深远[1]。杭州自古夏季炎热潮湿,以避暑为目的的园林营建具有悠久历史。西湖周边丰富的地形地貌所形成的小气候,可以有效改善夏日游赏舒适度,故古人在此修建亭台楼阁,营造众多的避暑场所,通过历代文人的品题与吟诵,逐渐成为杭州西湖的避暑名景。然而关于杭州西湖的整理研究鲜有涉及避暑游览,近代出现的有关杭州西湖的游览指南中[2],有经整理的“四时景色”、适合“登高揽胜”的景点以及舟游、步游等游览方案,但未曾提及避暑游览方案。关于避暑效果与避暑特征的研究更为缺乏。

    对传统园林名景的避暑研究具有启发意义的是陈睿智[3]的博士论文,采用了传统的问卷访谈、田野调查法和新引入的数据实测方法,对成都杜甫草堂进行了微气候舒适度研究,其中在夏季景区的数据实测中使用了WBGT指标(wet bulb globe temperature,简称WBGT,即湿球黑球温度,单位为℃)进行评价。关于杭州西湖避暑的研究,过去多集中在大尺度、生态学角度。例如王伟武等[4]利用TM卫星影像和GIS技术,分析了杭州城市的热岛空间分布,肯定了西湖风景区山林水域的生态价值。张伟等[5]通过对西湖及其周边城区各季节不同气象要素的对比观测,探讨城市湿地的局地小气候调节效应。关于小尺度西湖名景,往往集中在历史源流、空间布局、造园匠意等方面的研究。这些名景避暑环境的整体特征研究尚不充分,仅有笔者团队前期的相关研究[6-7]。在杭州西湖名景避暑空间的生成过程中,自然山水起到非常重要的作用,而在这些自然山水滋养下逐步形成的避暑纳凉佳处,其历史文化、地形气候等尚未受到充分关注。近年来杭州成为夏季全国气温最高的城市之一,有“小火炉”之称,曾多次出现异常高温天气,夏季户外游览体验亟待提升,需要科学研究来支撑。本文在文献考证、实地考察的基础上,运用科学技术将避暑主观体验量化,通过样点实测来量化评价西湖传统避暑名景的避暑效果,为总结传统避暑经验、提升夏季户外环境的安全舒适性提供启示。

    • 西湖历史文献中不乏古人在杭州漫长炎热的夏天,于西湖避暑纳凉的记载。《武林旧事卷3·都人避暑》载:“已而登舟泛湖,为避暑之游……盖入夏则游船不复入里湖,多占蒲深柳密宽凉之地。”[8]宽广的水面产生大量的湿润空气,在蒲深柳密的湖边点缀“敞轩”“水亭”,可形成良好的避暑空间。西湖周边众多的亭台楼阁,常为夏季傍晚纳凉之处。例如,平湖秋月景址的前身为望湖亭,明代田汝成在《西湖游览志》卷2中曾记载:“望湖亭……四面玲珑,夏引最快。”[9]清代《西湖揽胜志记》载:“望湖亭,唐人建。其地四面迎风,夏饮最快。游人舟泊其旁,角技传觞,笙歌杂奏,极目爽心,可以忘返。”[10]足见“平湖秋月”在古代是夏季享风纳凉的好去处。

      杭州西湖山林中更不乏避暑名景,它们往往与自然风景更为亲和交融,山环水抱、有泉有洞、点缀亭室,充分利用自然要素构造各自舒适的小气候环境,这些避暑纳凉佳处通过历代文人的品题与吟诵,逐渐形成了知名的公共避暑胜地,成为杭州西湖的避暑名景,至今依然是杭州市民夏季户外出行与避暑纳凉的重要景点。其中以飞来峰冷泉避暑胜地最为著名,还有如云溪竹径、烟霞岭、龙井问茶、虎跑梦泉、九溪十八涧、黄龙洞、西泠印社等诸多避暑名胜。例如杭州灵隐寺前的飞来峰有“西湖第一山林”的美誉,自古游人纷至沓来避暑纳凉,由冷泉、飞来峰围合而成的空间“泉渟渟,风泠泠”,使人“蠲烦析酲,起人心情”[11];宋人潘阆赞美这里夏日“三伏似清秋”;清代江元文感慨“莫道炎威可炙手”,认为不必惧怕炎热的夏天,杭州乘凉避暑去处是“云林尚有冷泉亭”[12]。其中,南宋皇室尤为喜爱飞来峰,“飞来洞避暑”成为古时备受推崇的避暑方式之一[13],并且在南宋皇家园林中多次有以避暑为目的对该景观的仿建[8]。虎跑梦泉以“天下第三泉”闻名于世,其环境“林壑清閟,岚霏翠寒”“山川环秀,郡中为胜,可与灵隐、三竺甲乙”“山北山南处处凉”“幽壑声冷然”“亭内无暑到,亭外疑火煎”[14]等词句直观表现了古人对虎跑梦泉阴凉环境的感知,感叹“归途蠲烦暑,眼目生清凉。乃知山水趣,足以醒肺肠”[14]。又如黄龙洞,有山有水有院有洞,造园艺术与自然造化结合到一起,便得到了“多方胜景,咫尺山林”的评价[15]

      那么,古人在西湖周边寻觅营建的避暑纳凉佳处,经过历代的发展演进并留存至今,是否依然具有良好的避暑体验?那些具有良好避暑效果的西湖名景,具有怎样的避暑环境特征?是如何在炎热的大环境下营造舒适的小气候环境的?若要回答以上问题,必得有科学的测量与分析。因此,本文通过样点实测来量化评价西湖传统名景的夏季热环境,将主观体验进行量化,以此分析比较西湖传统明景的避暑效果与特征。

    • 经过实地考察和民间调查,并综合历史文化、知名度、景区类型、距离、实验条件等因素,本文筛选“飞来峰”“虎跑梦泉”“黄龙吐翠”“龙井问茶”“西泠印社”“平湖秋月”6个具有代表性的传统名景,分别选择名景核心停留区域的景亭作为测点,通过实测数据来验证与分析其避暑效果。选择景亭为测点,主要考虑景亭是传统名景中休憩纳凉的最主要停留空间;其次,在实测期间,亭下空间具有无太阳直射的实验条件;另外也便于各名景之间避暑效果的比较。

      所选景亭测点(见图1表1)分别为冷泉亭(飞来峰)、双绝亭(虎跑梦泉)、鹤止亭(黄龙吐翠)、天下一勺亭(龙井问茶)、剔藓亭(西泠印社)、月波亭(平湖秋月)。实验时间选择少云的晴天,于2017年7月24—27日(三伏中连续晴朗的高温日,最高温达40.9 ℃)进行为期6个半天的热环境实测(见表2,在选定的6个景亭测点的亭下空间(无太阳直射)设置小型气象站,采集测点处的小气候数据。

      图  1  实测避暑景点区位图

      表 1  测点信息

      代码 景区  测点海拔/m景区类型
      A  黄龙吐翠   鹤止亭 40  山林景区
      B  平湖秋月   月波亭 9  临湖景区
      C  西泠印社   剔藓亭 24  临湖景区
      D  飞来峰   冷泉亭 54  山林景区
      E  龙井问茶   天下一勺亭 96  山林景区
      F  虎跑梦泉   双绝亭 50  山林景区

      表 2  2017年7月24—27日热环境实测日程表

      项目  7月24日7月25日7月26日7月27日
      气象状况
      实测时间 下午 上午 下午 上午 下午 上午
      16:00 ~ 16:30 10:00 ~ 10:30 16:00 ~ 16:30 10:00 ~ 10:30 16:00 ~ 16:30 10:00 ~ 10:30
      气象数据 软件自动记录(时间8:00 ~ 18:00)
      设备情况 ① Kestrel5400-HEAT热指数仪、Delta HD32.3热指数仪(数据记录频率为15 s,WBGT设为in(有阳光直射),使用前已经过校准);② 自动截屏软件(记录频率为5 mins)
      景区(测点) 测点A、测点B、测点C、测点D、测点E、测点F,以上测点均位于景区游客停留频率较高的无太阳直射休憩空间
      实测方法 将仪器置于靠近座椅且无太阳直射的位置,距地面60 ~ 100 cm(坐姿与站姿休憩时人的重心高度),仪器调试完成后提前约8分钟打开数据自动记录,测试过程中实验人员保持躯干与仪器探头50 cm以上的距离。6个景点的实测方法相同,操作细节参照BS EN ISO 7726—2001

      数据分析主要围绕空气温度、相对湿度、空气流速(风速)和平均辐射温度[16-17]这4个影响人体热舒适的环境物理因素展开;并结合WBGT指数总体评价测点周围空间的热环境,分析各测点的体感热舒适特点,探讨其与园林设计要素的关系。其中,WBGT指标以客观的空气温度、太阳辐射、相对湿度、风速和环境辐射温度等物理参数综合计算环境微气候舒适度值,仅描述环境的“冷热”程度,不包含个人因素的影响,更具客观性。

    • 1)整体避暑效果显著。实测数据证明,飞来峰、虎跑梦泉、黄龙吐翠、龙井问茶、西泠印社、平湖秋月这6个西湖名景测点均具有真实、显著的避暑体验,且山林景区避暑效果优于临湖景区。其中,西泠印社和平湖秋月为临湖测点,热环境虽优于杭州市平均水平,但整体舒适度低于飞来峰、虎跑梦泉、黄龙吐翠、龙井问茶这4个山林景区的测点。

      由空气温度实验数据可知:6个位于景区核心游览区域的测点气温均低于气象数据(见图2),气温由低到高排序为虎跑梦泉 < 黄龙吐翠 < 飞来峰 < 龙井问茶 < 平湖秋月 < 西泠印社 < 气象数据。其中,从6个半天的平均温度来看,虎跑梦泉测点气温低于杭州市气象数据近6 ℃,飞来峰、龙井问茶、黄龙吐翠测点均低于气象数据3.5 ~ 4 ℃,避暑效果显著;平湖秋月和西泠印社测点气温低于杭州市气象数据1.6 ℃,避暑效果不如山林景区突出。6个观测点的相对湿度、平均风速、平均辐射温度监测情况见图3 ~ 5。另外,通过公式计算获得WBGT热环境指数,可用于综合比较6个景区测点的热环境舒适度。从WBGT指数来看(见图6),6个测点的避暑环境可分为3个等级,其中避暑环境最优者为虎跑梦泉和龙井问茶测点,其次是飞来峰和黄龙吐翠测点,最后是西泠印社和平湖秋月测点,可说明山林景区避暑效果优于临湖景区。

      图  2  各测点平均空气温度折线图

      图  3  各测点相对湿度折线图

      图  5  各测点平均辐射温度折线图

      图  4  各测点平均风速折线图

      图  6  各测点平均WBGT折线图

      2)避暑效果时间差异。景区测点的避暑效果强弱与时间因素有关,大部分山林景区下午的舒适度优于上午,而临湖景区反之。因此,临湖景区适合上午游览,下午较为炎热;而山林景区适合全天游览,即使在下午高温时段前往,仍能获得较好的避暑体验。

      3)避暑环境特征差异。6个西湖名景测点具有各不相同的避暑环境体验特征,分析其原因,应是由选址与空间环境不同造成的差异。“虎跑梦泉”的综合避暑环境最佳,虽然湿度较高,但气温和平均辐射温度体现了绝对优势,其双绝亭测点处于一个相对完整的、被植物和山体包围的环境,并有溪流作为冷源带来清凉,具有较好的微气候滞后效应,进而能为游憩者提供持续低温、阴凉的避暑环境。“龙井问茶”测点则在风速上占据更大优势,因景区位于半山腰,具有较好的通风条件。“黄龙吐翠”测点虽然平均辐射强度较高,但运用“山石+流水”的冷源组合对环境进行了一定调节,为局部园林热环境降温、加湿,补偿了选址的不足。

    • 综合以上分析可知,避暑效果突出的空间环境,往往巧借冷源要素,又有林木荫蔽,具有适宜的空间尺度和良好的选址。分析其原因,溪流、泉水、山洞等地质冷源,因其温度往往低于周边环境,而利于形成热压通风,成为小环境中清凉的来源[18];而地质冷源所营造的清凉之感需由其周边的山石植被等屏障来蓄积覆凉,其中高大乔木对太阳辐射的遮蔽、防止外界热量的侵入,是维持持久的清凉舒适的必要条件。因而,在炎热的气候条件下,纳凉空间需要具有适宜的尺度,才能同时具备以上条件。

      白居易在《冷泉亭记》中用“山树为盖,岩石为屏,云从栋生,水与阶平”描述杭州飞来峰的避暑环境,是传统避暑名景的经典概括,初见古人提炼和概括避暑空间营造模式的端倪。因此我们不难理解,在园林空间的小气候营造中,流动的水体、高低错落的植物群落、竖向变化丰富的山石地形或人工假山,对园林热环境的有效优化起到了重要作用。因地制宜地利用溪流、泉水、岩石、洞穴、植物等能在空间中维持低温的自然要素,通过其周围高低错落的植物群落和山体地形所形成的屏障,使清凉之感被围合于一定范围的园林空间中,可充分发挥对外界热流波幅的衰减和延迟作用。

      杭州的西湖山水文化在中国园林发展历史上有着重要的地位,其中分布的传统避暑名景是西湖文化景观遗产的重要组成部分。其避暑作用具有重要的研究价值,不仅因其本身具有丰富的历史和遗产价值,也因为蕴含其中的传统智慧对气候变化背景下开发避暑旅游和营造避暑环境有着重要启示。本文通过热环境实测来量化评价与比较西湖名景的避暑效果,总结杭州西湖名景的避暑热环境特征,旨在推动杭州西湖文化景观遗产实证研究和传统园林避暑生态智慧的转化,以期为建立杭州西湖避暑名景的数据库及绘制杭州西湖风景名胜区避暑地图提供启示。若有谬误之处,恳请各位专家学者指正。

参考文献 (18)

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